VIBRIO CHOLERAE: CARACTERÍSTIQUES, MORFOLOGIA, HÀBITAT - BIOLOGIA - 2025

Vibrio cholerae és un bacteri Gram negativa anaeròbia facultativa, flagel·lada. L'espècie és causant de la malaltia de l'còlera en humans. Aquesta malaltia intestinal provoca fortes diarrees i pot causar la mort si no és atesa adequadament. Causa més de 100.000 morts a l'any, la majoria en nens.

El còlera es transmet per aigües i aliments contaminats o per contacte persona a persona. El tractament inclou teràpia de rehidratació i antibiòtics específics. Hi ha vacunes d'administració oral de relatiu èxit.

Vibrio cholerae vista a l'microscopi electrònic de transmissió. By Tom Kirn, Ron Taylor, Louisa Howard - Dartmouth Electron Microscope Facility (http://remf.dartmouth.edu/imagesindex.html), via Wikimedia Commons

Característiques generals

Vibrio cholerae és un organisme unicel·lular amb paret cel·lular. La paret cel·lular és prima, composta de peptidoglicà entre dues membranes fosfolipídiques. Habita en ambients aquàtics, especialment estuaris i estanys, associada a l'plàncton, algues i animals. Es coneixen dues biotips i diversos serotips.

biofilmes

El bacteri és part de l'bacterioplàncton en cossos d'aigua, tant en forma lliure (vibrions) com formant primes pel·lícules (biofilmes) sobre superfícies orgàniques.

Aquests biofilmes estan conformats per grups de bacteris envoltades de canals d'aigua. L'adhesió de l'biofilme és possible gràcies a la producció de polisacàrids a partir de la membrana externa.

gens

Vibrio cholerae posseeix dos cromosomes en forma de plasmidis. Les races patògens presenten gens que codifiquen per a la producció de la toxina de l'còlera (CT per les sigles en anglès).

A més a inclouen gens per l'anomenat factor de colonització. El pilus co-regulat per toxina (TCP) i una proteïna reguladora (ToxR). Aquesta proteïna co-regula l'expressió de CT i TCP. Part de la informació genètica que codifica aquests factors de patogenicitat és aportada per bacteriòfags.

genoma

El seu genoma està compost per 4,03 Mb distribuïdes en dos cromosomes de mida desigual. Es coneix la seqüència de l'ADN de tot el genoma de la soca N16961 de V. cholerae O1.

Les seqüències organitzades en el cromosoma 1 semblen ser responsables de diversos processos. Entre aquests, la multiplicació de l'ADN, divisió cel·lular, transcripció de gens, traducció a proteïnes i biosíntesi de la paret cel·lular.

Al cromosoma 2 es sintetitzen les proteïnes ribosomals, que són responsables de l'transport de sucres, ions i anions, el metabolisme dels sucres i la reparació de l'ADN.

Dins d'aquest bacteri s'han detectat a l'almenys set bacteriòfags o fags filamentosos. Els fags són virus paràsits de bacteris. El fag CTX aporta part de la seqüència que codifica la síntesi de la toxina de l'còlera (CT). Això és degut a la conversió lisogènica, En definitiva, la patogenicitat de certes soques de Vibrio cholerae depèn d'un complex sistema genètic de factors patogènics. Entre ells el factor de colonització pilus co-regulat per toxina (TCP) i una proteïna reguladora (ToxR) que co-regula l'expressió de CT i TCP.

contagi

Quan l'ésser humà consumeix aigua o aliments contaminats, el bacteri penetra en el seu sistema digestiu. A l'arribar a l'intestí prim s'adhereix en massa a l'epiteli.

Un cop allà segrega la toxina provocant els processos bioquímics que causen la diarrea. En aquest mitjà el bacteri es nodreix i reprodueix, sent alliberada novament a el mitjà a través de la femta. La seva reproducció és per bipartició.

Filogenia i taxonomia

El gènere Vibrio inclou més de 100 espècies descrites. D'aquestes, 12 causen malalties en humans. Pertany a el domini Bacteri, tall Proteobacteria (grup gamma), ordre Vibrionales, família Vibrionaceae.

Vibrio cholerae és una espècie ben definida per proves bioquímiques i d'ADN. Dóna positiu a la prova de la catalasa i de l'oxidasa; i no fermenta la lactosa.

El metge italià Filippo Pacini va ser el primer a aïllar el bacteri de l'còlera a 1854. Pacini li va donar nom científic i la va identificar com a agent causal de la malaltia.

Es coneixen més de 200 serogrups de Vibrio cholerae, però fins a la data només el 01 i el 0139 són toxicogénicos. Cada serogrup pot ser dividit en diferents formes antigèniques o serotips. Entre aquests es troben el Ogawa i Inaba, o diferents biotips com el clàssic i el Tor.

morfologia

Vibrio cholerae és un bacil (bacteri en forma de bastó o barra) de 1,5-2 micres de llarg i 0,5 micres d'ample. Presenta un únic flagel ubicat en un dels seus pols. Posseeix una membrana citoplasmàtica envoltada per una paret prima de peptidoglicà.

La membrana externa té una estructura més complexa formada per fosfolípids, lipoproteïnes, lipopolisacàrids i cadenes polisacáridas.

La membrana externa es projecta cap a cadenes de polisacàrids que són les responsables de la capacitat d'adherència dels bacteris i formen els biofilmes.

A més, al costat de la paret cel·lular, protegeix el citoplasma de les sals biliars i enzims hidrolítics produïdes pel tracte intestinal de l'ésser humà.

hàbitat

Ocupa dos hàbitats molt diferents: ambients aquàtics i els intestins humans. En la seva fase lliure, Vibrio cholerae es desenvolupa en aigües càlides de baixa salinitat.

Pot habitar en rius, llacs, estanys, estuaris o al mar. És endèmica a Àfrica, Àsia, Sud-amèrica i Amèrica Central. Després com paràsit habita a l'intestí prim dels éssers humans.

El bacteri es troba fins i tot en zones de platges tropicals, en aigües amb 35% de salinitat i temperatures de 25 ° C.

S'ha assenyalat la presència de Vibrio cholerae patògens en zones àrides i terra endins a l'Àfrica. Això indica que l'espècie pot sobreviure en una amplitud de variació d'hàbitats molt més gran del que es pensava.

Alguns estudis demostren que Vibrio cholerae és un bacteri silvestre en cossos d'aigua dolça en selves tropicals.

Reproducció i cicle de vida

Sent un bacteri, es reprodueix per fissió binària o bipartició. Vibrio cholerae persisteix en l'aigua com vibris planctònics lliures o agregats de vibris.

Els agregats de vibris formen biofilmes en el fitoplàncton, zooplàncton, masses d'ous d'insectes, exosquelets, detritus i fins i tot sobre plantes aquàtiques. Usen la quitina com a font de carboni i nitrogen.

Els biofilmes consisteixen en bacteris apilades envoltades de canals d'aigua, adherides entre si i a el substrat per la producció externa de polisacàrids. Es tracta d'una prima capa gelatinosa de bacteris.

Els vibrions ambientals són ingerits a través del consum d'aigua o aliments contaminats. Un cop dins de el sistema digestiu, el bacteri colonitza l'epiteli de l'intestí prim.

Posteriorment el vibrio s'uneix a la mucosa mitjançant pilis i proteïnes especialitzades. Després, inicia la seva multiplicació i la secreció de la toxina de l'còlera. Aquesta toxina promou la diarrea amb la qual cosa el bacteri reingressa a l'ambient extern.

nutrició

Aquest bacteri posseeix un metabolisme basat en la fermentació de la glucosa. En estat lliure obté el seu aliment en forma de carboni i nitrogen a partir de diverses fonts orgàniques. Algunes d'aquestes són la quitina o el carboni exsudat per les algues de l'fitoplàncton.

Per a la assimilació de el ferro, l'espècie produeix el sideròfor vibriobactina. La vibriobactina és un compost quelant de ferro que dissol aquest mineral permetent que sigui absorbit per transport actiu.

En els ambients aquàtics, compleix importants funcions vinculades a la seva nutrició en l'ecosistema. Contribueix a la remineralització de l'carboni orgànic i nutrients minerals.

D'altra banda, és bacterívora. Tot això li assigna un paper rellevant com a part de l'bacterioplàncton en els bucles microbians o xarxes tròfiques microbianes en ecosistemes aquàtics.

Vibrio cholerae realitza els processos fonamentals per digerir el seu aliment a l'exterior, mitjançant les substàncies que secreta. Aquest mecanisme és similar a el que presenta altres bacteris.

L'espècie actua sobre el substrat causant la dissolució dels elements minerals essencials per a la seva nutrició, que són posteriorment absorbits. Així mateix, en la recerca i processament d'aliment ataquen a altres bacteris. Poden arribar a atacar la mateixa espècie, però no a la seva pròpia cep.

Per matar a altres bacteris, V. cholerae empra un mecanisme denominat Sistema de secreció tipus VI (T6SS). Aquest sistema és similar a un arpó que penetra la paret cel·lular d'altres bacteris Gram negatives causant-los la mort.

Així, els compostos nutricionals d'aquests bacteris queden disponibles.El T6SS és semblant a el sistema que fan servir els bacteriòfags per inocular la seva informació genètica en les cèl·lules bacterianes. Aquest sistema és possiblement emprat també per Vibrio cholerae per inocular la seva toxina en les cèl·lules epitelials.

patogènia

transmissió

El bacteri es transmet via fecal-oral, bé sigui persona a persona, per aigua, objectes o aliments contaminats. El còlera és explosiu quan ocorre en una població sense immunitat prèvia.

Durant anys es va pensar que la principal via de transmissió de la malaltia era la ingesta d'aigua contaminada. Avui dia se sap que hi ha aliments que poden ser vehicles de transmissió de Vibrio cholerae. Alguns d'aquests aliments inclouen: cloïsses, ostres, musclos, gambetes i crancs.

Es requereix una alta dosi d'inòcul per emmalaltir a un individu sa, al voltant de 10 ⁵ - 10 ⁸ bacteris. No obstant això, en individus afeblits o desnodrits és suficient una quantitat molt menor d'inòcul. El període d'incubació de la malaltia va de 6 hores a 5 dies.

Epidemiologia

Si bé es té informació d'epidèmies de còlera des del segle XIV, les primeres pandèmies documentades daten de principis de segle XIX. Entre 1817 i 1923 van tenir lloc a l'almenys sis pandèmies de còlera conegudes, causades per el biotip clàssic de Vibrio cholerae.

Aquesta sèrie de pandèmies va partir de l'Índia, principalment de delta del riu Ganges. Un cop va arribar l'Orient Mitjà es va expandir d'aquí a Europa. Una altra via d'entrada a Europa va ser el Mediterrani, a través de les caravanes provinents d'Aràbia. D'Europa va arribar a Amèrica.

De 1923-1961 va haver un període lliure de pandèmies d'aquesta malaltia i només es van conèixer casos locals de còlera. A partir de 1961 ressorgeix amb un nou biotip anomenat Tor que va causar la setena pandèmia.

Des dels anys 90 s'han identificat més de 200 serogrups i formes atípiques de Tor. El 1991 va ocórrer la vuitena pandèmia de còlera. Actualment els casos de còlera estan restringits fonamentalment a regions de l'Àfrica subsahariana, l'Índia, sud-est asiàtic i algunes àrees de l'Carib. En aquestes regions s'ha fet endèmic.

Forma d'acció

El bacteri produeix diverses toxines, però els clàssics símptomes diarreics deshidratants de la malaltia, són causats per l'enterotoxina de l'còlera (CT).

La mateixa està formada per una subunitat B no tòxica i una subunitat A enzimàticament activa. La subunitat B actua sobre els receptors de les cèl·lules epitelials de l'intestí prim. La subunitat A activa l'adenilatociclasa.

La enterotoxina s'uneix a les cèl·lules de la mucosa intestinal a través dels pili bacterians i causa diarrea i deshidratació a l'activar l'enzim adenilatociclasa.

Això condueix a una major producció de monofosfat d'adenosina cíclic intracel·lular, el que fa que les cèl·lules de la mucosa bombin grans quantitats d'aigua i electròlits.

Vibrio cholerae allibera altres toxines com la ZOT i l'ACE. Les mateixes actuen neutralitzant cèl·lules de el sistema immunològic que són capaços d'eliminar els vibrions (cas IgG). També poden neutralitzar l'enterotoxina de el còlera (cas IgA).

Símptomes i tractament

Entre els símptomes estan: xoc hipovolèmic, vòmits, diarrea, acidosi, rampes musculars, pell resseca, ulls vidriosos o enfonsats, alta freqüència cardíaca, letargia i somnolència.

En àrees endèmiques, s'ha detectat la presència del bacteri en persones properes a malalts de còlera. Els pacients no presenten símptomes visibles de la malaltia, el que indica l'existència d'individus asimptomàtics.

El còlera és prevenible i ha vacunes d'aplicació oral efectives contra la malaltia fins a un 60-66%. No obstant això, els brots poden ser provocats per esdeveniments naturals o causats per l'ésser humà. Això passa a l'contaminar l'aigua o comprometre l'accés a aigua potable i al sanejament.

La teràpia de rehidratació adequada i oportuna pot reduir la mortalitat a menys de l'1%. El tractament amb antibiòtics pot disminuir el despreniment de vibris. Tanmateix, cap d'aquestes mesures de tractament ha alterat significativament la propagació de la malaltia.

Els antibiòtics comunament emprats en adults són els de el grup de Doxicilina i Tetraciclina. En dones embarassades s'usa el Nitrofurano furazolidona. En nens es recomana sulfametoxazol i trimetoprim (SMZ + TMP).

Un element fonamental per al control de les epidèmies és l'adequat maneig sanitari d'aigües servides i les condicions sanitàries en general. En aquest sentit el còlera és una malaltia associada a condicions de pobresa.

La presència de Vibrio cholerae en l'organisme és detectada amb exàmens de laboratori com ara PCR, test ELISA o l'ús de mitjans de cultiu selectius.

referències

1. Baker-Austin, C., Trinanes, J., Gonzalez-Escalona, ​​N. and Martinez-Urtaza, J. (2017). Non-Cholera vibris: the microbial Barometer of climate change. Trends microbiol. 25, 76-84.
2. Faruque, SM, Albert, MJ, and Mekalanos, JJ (1998). Epidemiology, Genetics, and Ecology of Toxigenic Vibrio cholerae. Microbiology and Molecular Biology Reviews.62 (4); 1301-1314.
3. Faruque, SM and G. Balakrish Nair, GB (Eds.). (2008). Vibrio cholerae. Genomics and Molecular Biology. Caister Academic Press. Bangla Desh. 218 pàg.
4. Glass RI, Black RE (1992) The Epidemiology of Cholera (pp. 129-154). In: Barua D., Greenough WB (eds) Cholera. Current Topics in Infectious Disease. Springer, Boston, New York.
5. Kierek, K. and Watnick, PI (2003). Environmental Determinants of Vibrio cholerae Biofilm Development. Applied and Environmental Microbiology. 69 (9); 5079-5088.
6. Perez-Roses, N. and Hazent, TC (1989). In Situ Survival of Vibrio cholerae and Escherichia coli in a Tropical Rain Forest Watershed. Applied and Environmental Microbiology. 55 (2): 495-499.
7. Zuckerman, JN, Rombe, L. and Fisch, A. (2017). The true burden and risk of cholera: Implications for prevention and control. The Lancet. Infectious Diseases Review. 7 (8): 521-530.