Kolera - Vzroki in patogeneza

Vzroki za kolero

Povzročitelj kolere je Vibrio cholerae, ki spada v rod Vibrio družine Vibrionaceae.

Vibrio kolere predstavljata dva biovarja, ki sta si podobna po morfoloških in tinktorskih lastnostih (biovar kolere in biovar El Tor).

Povzročitelja kolere sta vibriona seroskupin 01 in 0139 vrste Vibrio cholerae, ki spada v rod Vibrio, družina Vibrionaceae. Znotraj vrste Vibrio cholerae ločimo dva glavna biovara - biovar cholerae classic, ki ga je leta 1883 odkril R. Koch, in biovar El Tor, ki sta ga leta 1906 v Egiptu na karantenski postaji El Tor izolirala F. in E. Gotshlich.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Kulturne dobrine

Vibrioni so fakultativni anaerobi, vendar imajo raje aerobne rastne pogoje, zato na površini tekočega hranilnega medija tvorijo film. Optimalna temperatura rasti je 37 °C pri pH 8,5–9,0. Za optimalno rast mikroorganizmi potrebujejo prisotnost 0,5 % natrijevega klorida v mediju. Akumulacijski medij je 1 % alkalna peptonska voda, na kateri v 6–8 urah tvorijo film. Vibrioni kolere so nezahtevni in lahko rastejo na preprostih medijih. Elektivni medij je TCBS (tiosulfat citrat saharoza-žolčni agar). Za subkultivacijo se uporabljata alkalni agar in tripton sojin agar (TSA).

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]

Biokemijske lastnosti

Povzročitelji kolere so biokemično aktivni in oksidazno pozitivni, imajo proteolitične in saharolitične lastnosti: proizvajajo indol, lizin dekarboksilazo, utekočinjajo želatino v lijakasti obliki, ne proizvajajo vodikovega sulfida. Fermentirajo glukozo, manozo, saharozo, laktozo (počasi), škrob, ne fermentirajo ramnoze, arabinoze, dulcitola, inozitola, inulina. Imajo nitrat reduktazno aktivnost.

Vibrioni kolere se razlikujejo po občutljivosti na bakteriofage. Klasični vibrion kolere lizirajo bakteriofagi skupine IV po Mukerjeeju, vibrion biovarja El Tor pa bakteriofagi skupine V. Razlikovanje med povzročitelji kolere poteka po biokemičnih lastnostih, po sposobnosti hemolize ovčjih eritrocitov, aglutinacije piščančjih eritrocitov ter po občutljivosti na polimiksin in bakteriofage. Biovar El Tor je odporen na polimiksin, aglutinira piščančje eritrocite in hemolizira ovčje eritrocite, ima pozitivno Voges-Proskauerjevo reakcijo in heksamin test. V. cholerae 0139 spada v biovar El Tor glede na fenotipske značilnosti.

[ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ]

Antigena struktura

Vibrioni kolere imajo O- in H-antigene. Glede na strukturo O-antigena ločimo več kot 150 seroskupin, med katerimi sta povzročitelja kolere seroskupini 01 in 0139. Znotraj seroskupine 01, odvisno od kombinacije podenot A, B in C, obstaja delitev na serovarje: Ogawa (AB), Inaba (AC) in Hikoshima (ABC). Vibrioni seroskupine 0139 se aglutinirajo le s serumom 0139. H-antigen je generični antigen.

[ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ]

Odnos do okoljskih dejavnikov

Povzročitelji kolere so občutljivi na UV-žarke, sušenje, razkužila (razen kvaternarnih aminov), kisle vrednosti pH in segrevanje. Povzročitelji kolere, zlasti biovar El Tor, so sposobni obstajati v vodi v simbiozi s hidrobiontom in algami; v neugodnih pogojih se lahko preoblikujejo v nekultivirano obliko. Te lastnosti nam omogočajo, da kolero uvrstimo med antroposapronozne okužbe.

[ 23 ], [ 24 ]

Dejavniki patogenosti

Genom V. cholerae sestavljata dva krožna kromosoma: velikega in malega. Vsi geni, potrebni za življenje in izvajanje patogenega principa, so lokalizirani na velikem kromosomu. Majhen kromosom vsebuje integron, ki zajema in izraža kasete odpornosti na antibiotike.

Glavni dejavnik patogenosti je holarni enterotoksin (CT). Gen, ki posreduje pri sintezi tega toksina, je lokaliziran v kaseti toksigenosti, ki se nahaja na genomu nitastega bakteriofaga CTX. Poleg gena za enterotoksine se na isti kaseti nahajata tudi gena zot in ace. Produkt gena zot je toksin (toksin zonula occludens), gen ace pa določa sintezo dodatnega enterotoksina (pomožni holarni enterotoksin). Oba toksina sodelujeta pri povečanju prepustnosti črevesne stene. Genom faga vsebuje tudi gen ser-adhezin in zaporedje RS2, ki kodira replikacijo faga in njegovo integracijo v kromosom.

Receptor za fag CTX so s toksini regulirani pilusi (Ter). To so pilusi tipa 4, ki so poleg tega, da so receptorji za fag CTX, potrebni za kolonizacijo mikrovil tankega črevesa in sodelujejo tudi pri nastajanju biofilma, zlasti na površini lupine vodnih organizmov.

Ter se izražajo usklajeno z genom CT. Veliki kromosom vsebuje tudi gen pap, ki določa sintezo nevraminidaze, ki olajša izvajanje delovanja toksina, in gen hap, ki določa sintezo topne hemalutinin proteaze, ki ima pomembno vlogo pri odstranjevanju patogena iz črevesja v zunanje okolje zaradi svojega destruktivnega delovanja na receptorje črevesnega epitelija, povezanega z vibrioni.

Kolonizacija tankega črevesa s pilusi, ki jih regulirajo toksini, ustvari platformo za delovanje enterotoksina kolere, ki je beljakovina z molekulsko maso 84.000D, sestavljena iz 1 podenote A in 5 podenot B. Podenota A je sestavljena iz dveh polipeptidnih verig A1 in A2, ki sta med seboj povezani z disulfidnimi mostovi. V kompleksu podenote B je pet enakih polipeptidov med seboj povezanih z nekovalentno vezjo v obliki obroča. Kompleks podenote B je odgovoren za vezavo celotne molekule toksina na celični receptor - monosialični gangliozid GM1, ki je zelo bogat z epitelijskimi celicami sluznice tankega črevesa. Da bi kompleks podenote lahko interagiral z GM1, se mora od njega odcepiti sialična kislina, kar izvede encim nevraminidaza, kar olajša izvajanje delovanja toksina. Kompleks podenote B po pritrditvi na 5 gangliozidov na črevesni epitelijski membrani spremeni svojo konfiguracijo tako, da omogoči, da se A1 odlepi od kompleksa A1B5 in prodre v celico. Ko peptid A1 prodre v celico, aktivira adenilat ciklazo. To se zgodi kot posledica interakcije AI z NAD, kar povzroči tvorbo ADP-riboze, ki se prenese na GTP-vezavni protein regulatorne podenote adenilat ciklaze. Posledično se zavira funkcionalno potrebna hidroliza GTP, kar vodi do kopičenja GTP v regulatorni podenoti adenilat ciklaze, kar določa aktivno stanje encima in posledično do povečane sinteze c-AMP. Pod vplivom c-AMP v črevesju se spremeni aktivni ionski transport. V območju kripte epitelijske celice intenzivno sproščajo ione Cl-, v območju resic pa je ovirana absorpcija Na+ in Cl-, kar tvori osmotsko osnovo za sproščanje vode v črevesni lumen.

Vibrioni kolere dobro preživijo pri nizkih temperaturah; v ledu preživijo do 1 mesec, v morski vodi do 47 dni, v rečni vodi od 3-5 dni do nekaj tednov, v zemlji od 8 dni do 3 mesecev, v blatu do 3 dni, na surovi zelenjavi 2-4 dni, na sadju 1-2 dni. Vibrioni kolere umrejo v 5 minutah pri 80 °C, takoj pri 100 °C; so zelo občutljivi na kisline, sušenje in neposredno sončno svetlobo, pod vplivomKloramin in druga razkužila umrejo v 5-15 minutah, dobro in dolgo vztrajajo ter se celo razmnožujejo v odprtih vodnih telesih in odpadnih vodah, bogatih z organskimi snovmi.

Patogeneza kolere

Vstopna točka za okužbo je prebavni trakt. Bolezen se razvije šele, ko patogeni premagajo želodčno pregrado (običajno se to opazi v obdobju bazalne sekrecije, ko je pH želodčne vsebine blizu 7), dosežejo tanko črevo, kjer se začnejo intenzivno razmnoževati in izločati eksotoksin. Enterotoksin ali holeragen določa pojav glavnih manifestacij kolere. Sindrom kolere je povezan s prisotnostjo dveh snovi v tem vibriu: beljakovinskega enterotoksina - holeragena (eksotoksin) in nevraminidaze. Holeragen se veže na specifičnoenterocitni receptor - gangliozid. Pod delovanjem nevraminidaze se iz gangliozidov tvori specifičen receptor. Kompleks receptorjev, specifičnih za kolero, aktivira adenilat ciklazo, ki sproži sintezo cAMP. Adenozin trifosfat s pomočjo ionske črpalke uravnava izločanje vode in elektrolitov iz celice v črevesni lumen. Posledično sluznica tankega črevesa začne izločati ogromno količino izotonične tekočine, ki se v debelem črevesu nima časa absorbirati - razvije se izotonična driska. Z 1 litrom blata telo izgubi 5 g natrijevega klorida, 4 g natrijevega bikarbonata, 1 g kalijevega klorida. Dodatek bruhanja poveča količino izgubljene tekočine.

Posledično se zmanjša volumen plazme, zmanjša se volumen krvi v krvnem obtoku in se ta zgosti. Tekočina se prerazporedi iz intersticijskega v intravaskularni prostor. Pojavijo se hemodinamske motnje in motnje mikrocirkulacije, ki povzročijo dehidracijski šok in akutno odpoved ledvic. Razvije se metabolična acidoza, ki jo spremljajo krči. Hipokaliemija povzroča aritmijo, hipotenzijo, spremembe v miokardu in črevesno atonijo.