Cholera - Příčiny a patogeneze

Příčiny cholery

Původcem cholery je Vibrio cholerae, který patří do rodu Vibrio z čeledi Vibrionaceae.

Vibrio cholery je reprezentováno dvěma biovary, které mají podobné morfologické a tinktoriální vlastnosti (biovar cholery a biovar El Tor).

Původci cholery jsou vibriové séroskupin 01 a 0139 druhu Vibrio cholerae, který patří do rodu Vibrio, čeledi Vibrionaceae. V rámci druhu Vibrio cholerae se rozlišují dva hlavní biovary - biovar cholerae classic, objevený R. Kochem v roce 1883, a biovar El Tor, izolovaný v roce 1906 v Egyptě v karanténní stanici El Tor F. a E. Gotshlichovými.

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

Kulturní statky

Vibria jsou fakultativně anaeroby, ale preferují aerobní podmínky růstu, takže na povrchu tekutého živného média vytvářejí film. Optimální teplota růstu je 37 °C při pH 8,5-9,0. Pro optimální růst mikroorganismy potřebují v médiu přítomnost 0,5 % chloridu sodného. Akumulačním médiem je 1% alkalická peptonová voda, na které vytvoří film během 6-8 hodin. Cholerové vibria jsou nenáročná a mohou růst na jednoduchých médiích. Elektivním médiem je TCBS (thiosulfát-citrát-sacharóza-žlučový agar). Pro subkultivaci se používá alkalický agar a tryptonový sójový agar (TSA).

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

Biochemické vlastnosti

Původci cholery jsou biochemicky aktivní a oxidáza-pozitivní, mají proteolytické a sacharolytické vlastnosti: produkují indol, lysindekarboxylázu, zkapalňují želatinu do trychtýřovitého tvaru, neprodukují sirovodík. Fermentují glukózu, manózu, sacharózu, laktózu (pomalu), škrob, nefermentují rhamnózu, arabinózu, dulcitol, inositol, inulin. Mají nitrátreduktázovou aktivitu.

Vibrión cholery se liší citlivostí na bakteriofágy. Klasický vibrión cholery je lyzován bakteriofágy skupiny IV podle Mukerjeeho a vibrión biovaru El Tor bakteriofágy skupiny V. Diferenciace mezi patogeny cholery se provádí biochemickými vlastnostmi, schopností hemolyzovat erytrocyty beranů, aglutinovat erytrocyty kuřete a citlivostí na polymyxin a bakteriofágy. Biovar El Tor je rezistentní na polymyxin, aglutinuje erytrocyty kuřete a hemolyzuje erytrocyty beranů, má pozitivní Voges-Proskauerovu reakci a hexaminový test. V. cholerae 0139 patří do biovaru El Tor podle fenotypových charakteristik.

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

Antigenní struktura

Vibria cholery mají O- a H-antigeny. V závislosti na struktuře O-antigenu se rozlišuje více než 150 séroskupin, mezi nimiž jsou původci cholery séroskupiny 01 a 0139. V rámci séroskupiny 01 se v závislosti na kombinaci podjednotek A, B a C dělí na sérovary: Ogawa (AB), Inaba (AC) a Hikoshima (ABC). Vibria séroskupiny 0139 jsou aglutinována pouze sérem 0139. H-antigen je generický antigen.

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

Postoj k faktorům prostředí

Původci cholery jsou citliví na UV záření, sušení, dezinfekční prostředky (s výjimkou kvartérních aminů), kyselé hodnoty pH a zahřívání. Původci cholery, zejména biovar El Tor, jsou schopni existovat ve vodě v symbióze s hydrobionty a řasami; za nepříznivých podmínek se mohou transformovat do nekultivované formy. Tyto vlastnosti nám umožňují klasifikovat choleru jako antroposapronózní infekci.

[ 23 ], [ 24 ]

Faktory patogenity

Genom V. cholerae se skládá ze dvou kruhových chromozomů: velkého a malého. Všechny geny nezbytné pro život a realizaci patogenního principu jsou lokalizovány na velkém chromozomu. Malý chromozom obsahuje integron, který zachycuje a exprimuje kazety rezistence na antibiotika.

Hlavním faktorem patogenity je cholerový enterotoxin (CT). Gen zprostředkující syntézu tohoto toxinu je lokalizován v kazetě toxigenity umístěné na genomu vláknitého bakteriofága CTX. Kromě genu pro enterotoxin se na stejné kazetě nacházejí i geny zot a ace. Produktem genu zot je toxin (toxin zonula occludens) a gen ace určuje syntézu dalšího enterotoxinu (pomocný cholerový enterotoxin). Oba tyto toxiny se podílejí na zvyšování propustnosti střevní stěny. Genom fága obsahuje také gen ser-adhesin a sekvenci RS2 kódující replikaci fága a jeho integraci do chromozomu.

Receptorem pro fág CTX jsou toxiny regulované pily (Ter). Jedná se o pily typu 4, které jsou kromě toho, že jsou receptory pro fág CTX, nezbytné pro kolonizaci mikroklků tenkého střeva a také se podílejí na tvorbě biofilmu, zejména na povrchu schránky vodních organismů.

Ter jsou exprimovány koordinovaně s genem CT. Velký chromozom obsahuje také gen pap, který určuje syntézu neuraminidázy, jež usnadňuje realizaci toxinového působení, a gen hap, který určuje syntézu rozpustné hemalutininové proteázy, jež hraje důležitou roli při odstraňování patogenu ze střeva do vnějšího prostředí v důsledku svého destruktivního působení na receptory střevního epitelu spojené s vibrii.

Kolonizace tenkého střeva toxiny regulovanými pily vytváří platformu pro působení cholerového enterotoxinu, což je protein s molekulovou hmotností 84 000 D, sestávající z 1 podjednotky A a 5 podjednotek B. Podjednotka A se skládá ze dvou polypeptidových řetězců A1 a A2, spojených disulfidovými můstky. V komplexu podjednotky B je pět identických polypeptidů navzájem spojeno nekovalentní vazbou ve formě kruhu. Komplex podjednotky B je zodpovědný za vazbu celé molekuly toxinu na buněčný receptor - monosialový gangliozid GM1, který je velmi bohatý na epitelové buňky sliznice tenkého střeva. Aby mohl komplex podjednotky interagovat s GM1, musí se z něj odštěpit kyselina sialová, což se provádí enzymem neuraminidázou, což usnadňuje realizaci účinku toxinu. Komplex podjednotky B po připojení k 5 gangliosidům na střevní epiteliální membráně mění svou konfiguraci tak, že umožňuje A1 oddělit se od komplexu A1B5 a proniknout do buňky. Po proniknutí do buňky aktivuje peptid A1 adenylátcyklázu. K tomu dochází v důsledku interakce AI s NAD, což vede k tvorbě ADP-ribózy, která se přenáší na GTP-vázající protein regulační podjednotky adenylátcyklázy. V důsledku toho je inhibována funkčně nezbytná hydrolýza GTP, což vede k akumulaci GTP v regulační podjednotce adenylátcyklázy, která určuje aktivní stav enzymu, a v důsledku toho ke zvýšené syntéze c-AMP. Pod vlivem c-AMP ve střevě se mění aktivní iontový transport. V oblasti krypt epitelové buňky intenzivně uvolňují ionty Cl- a v oblasti klků je omezena absorpce Na+ a Cl-, což tvoří osmotický základ pro uvolňování vody do střevního lumen.

Cholerové vibriony dobře přežívají při nízkých teplotách; v ledu přežívají až 1 měsíc, v mořské vodě až 47 dní, v říční vodě 3–5 dní až několik týdnů, v půdě 8 dní až 3 měsíce, ve stolici až 3 dny, na syrové zelenině 2–4 dny, na ovoci 1–2 dny. Cholerové vibriony umírají při 80 °C do 5 minut, při 100 °C okamžitě; jsou vysoce citlivé na kyseliny, sušení a přímé sluneční záření, pod vlivem...Chloramin a další dezinfekční prostředky umírají během 5-15 minut, dobře a dlouhodobě přetrvávají a dokonce se množí v otevřených vodních tocích a odpadních vodách bohatých na organickou hmotu.

Patogeneze cholery

Vstupním bodem infekce je trávicí trakt. Onemocnění se rozvíjí pouze tehdy, když patogeny překonají žaludeční bariéru (obvykle se to pozoruje v období bazální sekrece, kdy se pH žaludečního obsahu blíží 7), dostanou se do tenkého střeva, kde se začnou intenzivně množit a vylučovat exotoxin. Enterotoxin neboli choleragen určuje výskyt hlavních projevů cholery. Cholerový syndrom je spojen s přítomností dvou látek v tomto vibriu: proteinového enterotoxinu - choleragenu (exotoxinu) a neuraminidázy. Choleragen se váže na specifický protein.enterocytový receptor - gangliozid. Působením neuraminidázy se z gangliosidů tvoří specifický receptor. Komplex receptorů specifických pro choleru aktivuje adenylátcyklázu, která iniciuje syntézu cAMP. Adenosintrifosfát reguluje sekreci vody a elektrolytů z buňky do střevního lumen pomocí iontové pumpy. V důsledku toho sliznice tenkého střeva začne vylučovat obrovské množství izotonické tekutiny, která se nestihne vstřebat v tlustém střevě - rozvíjí se izotonický průjem. S 1 litrem stolice tělo ztrácí 5 g chloridu sodného, 4 g hydrogenuhličitanu sodného, 1 g chloridu draselného. Přidání zvracení zvyšuje objem ztracené tekutiny.

V důsledku toho se snižuje objem plazmy, snižuje se objem cirkulující krve a ta houstne. Tekutina se redistribuuje z intersticiálního do intravaskulárního prostoru. Dochází k hemodynamickým poruchám a poruchám mikrocirkulace, které vedou k dehydratačnímu šoku a akutnímu selhání ledvin. Rozvíjí se metabolická acidóza, která je doprovázena křečemi. Hypokalemie způsobuje arytmii, hypotenzi, změny myokardu a střevní atonii.