Cholera - Príčiny a patogenéza

Príčiny cholery

Pôvodcom cholery je Vibrio cholerae, ktorý patrí do rodu Vibrio z čeľade Vibrionaceae.

Vibrio cholery je reprezentované dvoma biovarmi, ktoré majú podobné morfologické a tinktoriálne vlastnosti (biovar cholery a biovar El Tor).

Pôvodcami cholery sú vibriá séroskupín 01 a 0139 druhu Vibrio cholerae, ktorý patrí do rodu Vibrio, čeľade Vibrionaceae. V rámci druhu Vibrio cholerae sa rozlišujú dva hlavné biovary - biovar cholerae classic, objavený R. Kochom v roku 1883, a biovar El Tor, izolovaný v roku 1906 v Egypte v karanténnej stanici El Tor F. a E. Gotshlichovcami.

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

Kultúrne vlastnosti

Vibriá sú fakultatívne anaeróby, ale uprednostňujú aeróbne rastové podmienky, preto tvoria film na povrchu tekutého živného média. Optimálna teplota rastu je 37 °C pri pH 8,5 – 9,0. Pre optimálny rast mikroorganizmy vyžadujú prítomnosť 0,5 % chloridu sodného v médiu. Akumulačné médium je 1 % alkalická peptónová voda, na ktorej vytvoria film v priebehu 6 – 8 hodín. Cholerové vibriá sú nenáročné a môžu rásť na jednoduchých médiách. Voliteľným médiom je TCBS (tiosulfát-citrát-sacharóza-žlčový agar). Na subkultiváciu sa používa alkalický agar a tryptón-sójový agar (TSA).

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

Biochemické vlastnosti

Pôvodcovia cholery sú biochemicky aktívne a oxidázovo pozitívne, majú proteolytické a sacharolytické vlastnosti: produkujú indol, lyzíndekarboxylázu, skvapalňujú želatínu do lievikovitého tvaru, neprodukujú sírovodík. Fermentujú glukózu, manózu, sacharózu, laktózu (pomaly), škrob, nefermentujú ramnózu, arabinózu, dulcitol, inozitol, inulín. Majú nitrátreduktázovú aktivitu.

Vibrióny cholery sa líšia citlivosťou na bakteriofágy. Klasické vibrio cholery lyzujú bakteriofágy skupiny IV podľa Mukerjeeho a vibrio biovaru El Tor lyzujú bakteriofágy skupiny V. Diferenciácia medzi patogénmi cholery sa vykonáva biochemickými vlastnosťami, schopnosťou hemolyzovať baranie erytrocyty, aglutinovať kuracie erytrocyty a citlivosťou na polymyxín a bakteriofágy. Biovar El Tor je rezistentný na polymyxín, aglutinuje kuracie erytrocyty a hemolyzuje baranie erytrocyty, má pozitívnu Voges-Proskauerovu reakciu a hexamínový test. V. cholerae 0139 patrí do biovaru El Tor podľa fenotypových charakteristík.

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

Antigénna štruktúra

Cholerové vibrióny majú O- a H-antigény. V závislosti od štruktúry O-antigénu sa rozlišuje viac ako 150 séroskupín, medzi ktorými sú pôvodcami cholery séroskupiny 01 a 0139. V rámci séroskupiny 01 sa v závislosti od kombinácie podjednotiek A, B a C delí na sérovary: Ogawa (AB), Inaba (AC) a Hikoshima (ABC). Vibrióny séroskupiny 0139 sú aglutinované iba sérom 0139. H-antigén je generický antigén.

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

Postoj k faktorom prostredia

Pôvodcovia cholery sú citliví na UV žiarenie, sušenie, dezinfekčné prostriedky (okrem kvartérnych amínov), kyslé hodnoty pH a zahrievanie. Pôvodcovia cholery, najmä biovar El Tor, sú schopní existovať vo vode v symbióze s hydrobiontmi a riasami; za nepriaznivých podmienok sa môžu transformovať do nekultivovanej formy. Tieto vlastnosti nám umožňujú klasifikovať choleru ako antroposapronóznu infekciu.

[ 23 ], [ 24 ]

Faktory patogenity

Genóm V. cholerae pozostáva z dvoch kruhových chromozómov: veľkého a malého. Všetky gény potrebné pre život a realizáciu patogénneho princípu sú lokalizované na veľkom chromozóme. Malý chromozóm obsahuje integrón, ktorý zachytáva a exprimuje kazety rezistencie na antibiotiká.

Hlavným faktorom patogenity je cholerový enterotoxín (CT). Gén sprostredkujúci syntézu tohto toxínu je lokalizovaný v kazete toxigenity nachádzajúcej sa na genóme filamentózneho bakteriofága CTX. Okrem génu enterotoxínu sa na tej istej kazete nachádzajú aj gény zot a ace. Produktom génu zot je toxín (toxín zonula occludens) a gén ace určuje syntézu ďalšieho enterotoxínu (pomocný cholerový enterotoxín). Oba tieto toxíny sa podieľajú na zvyšovaní permeability črevnej steny. Genóm fága obsahuje aj gén ser-adhezínu a sekvenciu RS2 kódujúcu replikáciu fága a jeho integráciu do chromozómu.

Receptorom pre fág CTX sú toxínom regulované pily (Ter). Ide o pily typu 4, ktoré okrem toho, že sú receptormi pre fág CTX, sú nevyhnutné pre kolonizáciu mikroklkov tenkého čreva a podieľajú sa aj na tvorbe biofilmu, najmä na povrchu schránky vodných organizmov.

Ter sú exprimované koordinovaným spôsobom s génom CT. Veľký chromozóm obsahuje aj gén pap, ktorý určuje syntézu neuraminidázy, ktorá uľahčuje realizáciu pôsobenia toxínu, a gén hap, ktorý určuje syntézu rozpustnej hemalutinínovej proteázy, ktorá hrá dôležitú úlohu pri odstraňovaní patogénu z čreva do vonkajšieho prostredia v dôsledku jeho deštruktívneho pôsobenia na receptory črevného epitelu spojeného s vibriami.

Kolonizácia tenkého čreva toxínmi regulovanými pilami vytvára platformu pre pôsobenie cholerového enterotoxínu, čo je proteín s molekulovou hmotnosťou 84 000 D, pozostávajúci z 1 podjednotky A a 5 podjednotiek B. Podjednotka A pozostáva z dvoch polypeptidových reťazcov A1 a A2, ktoré sú navzájom spojené disulfidovými mostíkmi. V komplexe podjednotky B je päť identických polypeptidov navzájom spojených nekovalentnou väzbou vo forme kruhu. Komplex podjednotky B je zodpovedný za väzbu celej molekuly toxínu na bunkový receptor - monosialový gangliozid GM1, na ktorý sú epitelové bunky sliznice tenkého čreva veľmi bohaté. Aby komplex podjednotky mohol interagovať s GM1, musí sa z neho odštiepiť kyselina sialová, čo sa vykonáva enzýmom neuraminidáza, čo uľahčuje realizáciu účinku toxínu. Komplex podjednotky B po pripojení k 5 gangliozidom na črevnej epitelovej membráne zmení svoju konfiguráciu tak, že umožní A1 oddeliť sa od komplexu A1B5 a preniknúť do bunky. Po preniknutí do bunky peptid A1 aktivuje adenylátcyklázu. Toto sa deje v dôsledku interakcie AI s NAD, čo vedie k tvorbe ADP-ribózy, ktorá sa prenáša na GTP-viažuci proteín regulačnej podjednotky adenylátcyklázy. V dôsledku toho je inhibovaná funkčne nevyhnutná hydrolýza GTP, čo vedie k akumulácii GTP v regulačnej podjednotke adenylátcyklázy, ktorá určuje aktívny stav enzýmu, a v dôsledku toho k zvýšenej syntéze c-AMP. Pod vplyvom c-AMP v čreve sa mení aktívny transport iónov. V oblasti krypty epitelové bunky intenzívne uvoľňujú ióny Cl- a v oblasti klkov je absorpcia Na+ a Cl- obmedzená, čo tvorí osmotický základ pre uvoľňovanie vody do črevného lúmenu.

Cholerové vibrióny dobre prežívajú pri nízkych teplotách; v ľade prežívajú až 1 mesiac, v morskej vode až 47 dní, v riečnej vode 3 – 5 dní až niekoľko týždňov, v pôde 8 dní až 3 mesiace, vo výkaloch až 3 dni, na surovej zelenine 2 – 4 dni, na ovocí 1 – 2 dni. Cholerové vibrióny hynú do 5 minút pri 80 °C, okamžite pri 100 °C; sú veľmi citlivé na kyseliny, sušenie a priame slnečné žiarenie, pod vplyvom...Chlóramín a iné dezinfekčné prostriedky umierajú v priebehu 5-15 minút, dobre a dlho pretrvávajú a dokonca sa množia v otvorených vodných plochách a odpadových vodách bohatých na organické látky.

Patogenéza cholery

Vstupným bodom infekcie je tráviaci trakt. Ochorenie sa vyvíja až vtedy, keď patogény prekonajú žalúdočnú bariéru (zvyčajne sa to pozoruje počas obdobia bazálnej sekrécie, keď je pH žalúdočného obsahu blízke 7), dosiahnu tenké črevo, kde sa začnú intenzívne množiť a vylučovať exotoxín. Enterotoxín alebo choleragén určuje výskyt hlavných prejavov cholery. Cholerový syndróm je spojený s prítomnosťou dvoch látok v tomto vibriu: proteínového enterotoxínu - choleragénu (exotoxínu) a neuraminidázy. Choleragén sa viaže na špecifickúenterocytový receptor - gangliozid. Pod pôsobením neuraminidázy sa z gangliozidov tvorí špecifický receptor. Komplex receptorov špecifických pre choleru aktivuje adenylátcyklázu, ktorá iniciuje syntézu cAMP. Adenozíntrifosfát reguluje vylučovanie vody a elektrolytov z bunky do črevného lúmenu pomocou iónovej pumpy. V dôsledku toho sliznica tenkého čreva začne vylučovať obrovské množstvo izotonickej tekutiny, ktorá sa nestihne vstrebať v hrubom čreve - vyvíja sa izotonická hnačka. S 1 litrom stolice telo stráca 5 g chloridu sodného, 4 g hydrogenuhličitanu sodného, 1 g chloridu draselného. Pridanie zvracania zvyšuje objem stratenej tekutiny.

V dôsledku toho sa znižuje objem plazmy, znižuje sa objem cirkulujúcej krvi a tá zahusťuje. Tekutina sa prerozdeľuje z intersticiálneho do intravaskulárneho priestoru. Vyskytujú sa hemodynamické poruchy a poruchy mikrocirkulácie, ktoré majú za následok dehydratačný šok a akútne zlyhanie obličiek. Vyvíja sa metabolická acidóza, ktorá je sprevádzaná kŕčmi. Hypokaliémia spôsobuje arytmiu, hypotenziu, zmeny v myokarde a črevnú atóniu.