VIBRIO CHOLERAE: CIRI, MORFOLOGI, HABITAT - BIOLOGI - 2025

Vibrio cholerae adalah bakteria anaerobik fakultatif, flagellate, gram-negatif. Spesies ini adalah penyebab penyakit kolera pada manusia. Penyakit usus ini menyebabkan cirit-birit yang teruk dan boleh menyebabkan kematian jika tidak dijaga dengan baik. Ia menyebabkan lebih daripada 100,000 kematian setahun, yang kebanyakannya adalah kanak-kanak.

Kolera disebarkan melalui makanan dan air yang tercemar atau melalui hubungan orang ke orang. Rawatan merangkumi terapi rehidrasi dan antibiotik tertentu. Terdapat vaksin oral yang berjaya.

Vibrio cholerae dilihat di bawah mikroskop elektron penghantaran. Oleh Tom Kirn, Ron Taylor, Louisa Howard - Kemudahan Mikroskop Elektron Dartmouth (http://remf.dartmouth.edu/imagesindex.html), melalui Wikimedia Commons

Ciri umum

Vibrio cholerae adalah organisma uniselular dengan dinding sel. Dinding selnya nipis, terdiri daripada peptidoglikan antara dua membran fosfolipid. Ia hidup di lingkungan air, terutama muara dan kolam, yang berkaitan dengan plankton, alga dan haiwan. Dua biotip dan beberapa serotaip diketahui.

Biofilm

Bakteria adalah sebahagian daripada bakterioplankton dalam badan air, baik dalam bentuk bebas (vibrios) dan dalam filem nipis (biofilm) pada permukaan organik.

Biofilm ini terdiri dari kumpulan bakteria yang dikelilingi oleh saluran air. Lekapan biofilm adalah mungkin berkat penghasilan polisakarida dari membran luar.

Gen

Vibrio cholerae mempunyai dua kromosom dalam bentuk plasmid. Keturunan patogen membawa gen yang memberi kod untuk pengeluaran toksin kolera (CT).

Selain itu ia merangkumi gen yang disebut sebagai faktor penjajahan. Pilus dikawal bersama oleh toksin (TCP) dan protein pengawalseliaan (ToxR). Protein ini mengatur bersama ekspresi CT dan TCP. Sebahagian daripada maklumat genetik yang menyandarkan faktor-faktor patogenik ini diberikan oleh bakteriofag.

Genom

Genomnya terdiri daripada 4.03 Mb yang diedarkan dalam dua kromosom dengan ukuran yang tidak sama. Urutan DNA dari seluruh genom strain V. cholerae O1 N16961 diketahui.

Urutan teratur pada kromosom 1 nampaknya bertanggungjawab untuk pelbagai proses. Antaranya, pendaraban DNA, pembahagian sel, transkripsi gen, terjemahan protein, dan biosintesis dinding sel.

Pada kromosom 2 protein ribosom disintesis, yang bertanggungjawab untuk pengangkutan gula, ion dan anion, metabolisme gula dan pembaikan DNA.

Di dalam bakteria ini, sekurang-kurangnya tujuh bakteriofag atau fasa filamen telah dikesan. Phages adalah virus bakteria parasit. Phage CTX menyumbang bahagian urutan yang memberi kod untuk sintesis toksin kolera (CT). Ini disebabkan oleh penukaran lisogenik,

Ringkasnya, patogeniti strain Vibrio cholerae tertentu bergantung pada sistem genetik kompleks faktor patogen. Antaranya faktor kolonisasi pilus dikawal selia oleh toksin (TCP) dan protein pengawalseliaan (ToxR) yang bersama-sama mengatur ekspresi CT dan TCP.

Penularan

Ketika manusia memakan makanan atau air yang tercemar, bakteria memasuki sistem pencernaan mereka. Setelah mencapai usus kecil, ia melekat secara beramai-ramai ke epitel.

Sesampai di sana, ia mengeluarkan racun, menyebabkan proses biokimia yang menyebabkan cirit-birit. Di persekitaran ini, bakteria memberi makan dan membiak, dilepaskan kembali ke persekitaran melalui tinja. Pembiakannya dilakukan secara dua bahagian.

Filogeni dan taksonomi

Genus Vibrio merangkumi lebih daripada 100 spesies yang dijelaskan. Dari jumlah tersebut, 12 menyebabkan penyakit pada manusia. Ia tergolong dalam domain Bakteria, Proteobacteria phylum (kumpulan gamma), urutan Vibrionales, keluarga Vibrionaceae.

Vibrio cholerae adalah spesies yang ditentukan dengan baik oleh ujian biokimia dan DNA. Ia positif untuk katalase dan oksidase; dan tidak menapai laktosa.

Doktor Itali Filippo Pacini adalah yang pertama mengasingkan bakteria kolera pada tahun 1854. Pacini memberikannya nama saintifik dan mengenal pasti ia sebagai agen penyebab penyakit ini.

Lebih daripada 200 serogrup Vibrio cholerae diketahui, tetapi setakat ini hanya 01 dan 0139 yang beracun. Setiap serogroup boleh dibahagikan kepada bentuk antigenik atau serotaip yang berbeza. Antaranya ialah Ogawa dan Inaba, atau biotip yang berbeza seperti klasik dan Tor.

Morfologi

Vibrio cholerae adalah bacillus (bakteria berbentuk batang atau batang) panjang 1.5-2 μm dan lebar 0.5 μm. Ia mempunyai flagellum tunggal yang terletak di salah satu tiangnya. Ia mempunyai membran sitoplasma yang dikelilingi oleh dinding peptidoglikan yang tipis.

Membran luar mempunyai struktur yang lebih kompleks yang terdiri daripada fosfolipid, lipoprotein, lipopolisakarida, dan rantai polisakarida.

Membran luar memproyeksikan rantai polisakarida yang bertanggungjawab untuk daya lekatan bakteria dan membentuk biofilm.

Selain itu, bersama dengan dinding sel, ia melindungi sitoplasma dari garam hempedu dan enzim hidrolitik yang dihasilkan oleh saluran usus manusia.

Habitat

Ia menempati dua habitat yang sangat berbeza: persekitaran akuatik dan usus manusia. Pada fasa bebasnya, Vibrio cholerae berkembang di perairan yang rendah dan rendah masinanya.

Ia dapat hidup di sungai, tasik, kolam, muara atau di laut. Ia endemik di Afrika, Asia, Amerika Selatan dan Amerika Tengah. Kemudian sebagai parasit ia hidup di usus kecil manusia.

Bakteria ini bahkan terdapat di kawasan pantai tropika, di perairan dengan kemasinan 35% dan suhu 25 ° C.

Kehadiran patogen Vibrio cholerae telah dilaporkan di zon gersang dan pedalaman di Afrika. Ini menunjukkan bahawa spesies dapat bertahan dalam variasi habitat yang jauh lebih besar daripada yang difikirkan sebelumnya.

Beberapa kajian menunjukkan bahawa Vibrio cholerae adalah bakteria liar yang terdapat di badan air tawar di hutan hujan tropika.

Pembiakan dan kitaran hidup

Sebagai bakteria, ia membiak dengan pembelahan binari atau pembelahan. Vibrio cholerae berterusan di dalam air sebagai vibrios planktonik bebas atau agregat vibrios.

Agregat vibrios membentuk biofilm dalam fitoplankton, zooplankton, massa telur serangga, exoskeletons, detritus, dan bahkan pada tumbuhan akuatik. Mereka menggunakan kitin sebagai sumber karbon dan nitrogen.

Biofilm terdiri daripada bakteria bertumpuk yang dikelilingi oleh saluran air, saling melekat dan substrat oleh pengeluaran polisakarida luaran. Ia adalah lapisan bakteria nipis agar-agar.

Vibrio persekitaran ditelan melalui penggunaan makanan atau air yang tercemar. Sebaik sahaja berada di dalam sistem pencernaan, bakteria menjajah epitel usus kecil.

Selepas itu vibrio mengikat mukosa oleh pilis dan protein khusus. Kemudian, ia memulakan pendaraban dan rembesan toksin kolera. Toksin ini mendorong cirit-birit di mana bakteria memasuki semula persekitaran luar.

Pemakanan

Bakteria ini mempunyai metabolisme berdasarkan fermentasi glukosa. Dalam keadaan bebas, ia memperoleh makanannya dalam bentuk karbon dan nitrogen dari pelbagai sumber organik. Sebahagian daripadanya adalah kitin atau karbon yang dikeluarkan oleh alga dari fitoplankton.

Untuk asimilasi besi, spesies ini menghasilkan vibriobactin siderophore. Vibriobactin adalah sebatian chelating besi yang melarutkan mineral ini yang membolehkannya diserap oleh pengangkutan aktif.

Di persekitaran air, ia memenuhi fungsi penting yang berkaitan dengan pemakanannya dalam ekosistem. Menyumbang kepada pengingat semula nutrien karbon dan mineral organik.

Sebaliknya, ia adalah bakteria. Semua ini memberikannya peranan yang relevan sebagai bagian dari bakterioplankton dalam gelung mikroba atau jaring makanan mikroba di ekosistem akuatik.

Vibrio cholerae menjalankan proses asas untuk mencerna makanannya di luar, melalui bahan yang dikeluarkannya. Mekanisme ini serupa dengan bakteria lain.

Spesies ini bertindak pada substrat yang menyebabkan larutan unsur mineral penting untuk pemakanannya, yang kemudiannya diserap. Juga, dalam mencari dan memproses makanan mereka menyerang bakteria lain. Mereka boleh menyerang spesies yang sama, tetapi bukan ketegangan mereka sendiri.

Untuk membunuh bakteria lain, V. cholerae menggunakan mekanisme yang disebut Sistem Rembesan Jenis VI (T6SS). Sistem ini serupa dengan kecapi yang menembusi dinding sel bakteria Gram negatif yang lain, menyebabkannya mati.

Oleh itu, sebatian pemakanan bakteria ini tersedia.T6SS serupa dengan sistem yang digunakan oleh bakteriofag untuk menyuntikkan maklumat genetik mereka ke dalam sel bakteria. Sistem ini mungkin juga digunakan oleh Vibrio cholerae untuk menyuntik toksinnya dalam sel epitelium.

Patogen

Penularan

Bakteria disebarkan melalui laluan fecal-oral, baik dari orang ke orang, melalui air, benda atau makanan yang tercemar. Kolera mudah meletup apabila berlaku pada populasi tanpa kekebalan sebelumnya.

Selama bertahun-tahun dianggap bahawa jalan utama penularan penyakit ini adalah pengambilan air yang tercemar. Hari ini diketahui bahawa ada makanan yang dapat menjadi alat penularan Vibrio cholerae. Sebilangan makanan ini termasuk: kerang, tiram, kerang, udang, dan ketam.

Dos inokulum yang tinggi diperlukan untuk membuat seseorang yang sihat sakit, kira-kira 10 ⁵ - 10 ⁸ bakteria. Walau bagaimanapun, pada individu yang lemah atau kekurangan gizi, jumlah inokulum yang jauh lebih kecil adalah mencukupi. Tempoh inkubasi untuk penyakit ini berkisar antara 6 jam hingga 5 hari.

epidemiologi

Walaupun terdapat maklumat mengenai wabak kolera sejak abad ke-14, pandemik pertama yang didokumentasikan berasal dari awal abad ke-19. Antara tahun 1817 dan 1923, sekurang-kurangnya enam pandemi kolera yang diketahui berlaku, disebabkan oleh biotype klasik Vibrio cholerae.

Siri pandemik ini bermula dari India, terutamanya dari Delta Sungai Ganges. Setelah sampai di Timur Tengah, ia berkembang dari sana ke Eropah. Jalan masuk lain ke Eropah adalah Laut Tengah, melalui kafilah dari Arab. Dari Eropah ia datang ke Amerika.

Dari tahun 1923 hingga 1961, terdapat masa bebas wabak penyakit ini dan hanya terdapat kes kolera tempatan yang diketahui. Bermula pada tahun 1961, ia muncul kembali dengan biotype baru yang disebut Tor yang menyebabkan wabak ketujuh.

Sejak tahun 1990-an, lebih daripada 200 kumpulan serograf dan bentuk atipikal Tor telah dikenal pasti. Pada tahun 1991 berlaku wabak kolera kelapan. Pada masa ini, kes kolera hanya terhad di wilayah sub-Sahara Afrika, India, Asia Tenggara dan beberapa kawasan di Caribbean. Di wilayah-wilayah ini telah menjadi endemik.

Bentuk tindakan

Bakteria menghasilkan beberapa toksin, tetapi simptom cirit-birit dehidrasi klasik penyakit ini disebabkan oleh kolot enterotoksin (TC).

Ia terdiri daripada subunit B yang tidak beracun dan subunit A yang aktif secara enzimatik. Subunit B bertindak pada reseptor sel epitelium usus kecil. Subunit A mengaktifkan adenylate cyclase.

Enterotoxin mengikat sel-sel mukosa usus melalui pili bakteria dan menyebabkan cirit-birit dan dehidrasi dengan mengaktifkan enzim adenylate cyclase.

Ini menyebabkan peningkatan pengeluaran adenosin monofosfat siklik intraselular, menyebabkan sel-sel mukosa mengepam sejumlah besar air dan elektrolit.

Vibrio cholerae membebaskan toksin lain seperti ZOT dan ACE. Mereka bertindak dengan meneutralkan sel-sel sistem imun yang mampu menghilangkan vibrios (kes IgG). Mereka juga dapat meneutralkan enterotoksin kolera (kes IgA).

Gejala dan Rawatan

Gejala termasuk: kejutan hipovolemik, muntah, cirit-birit, asidosis, kekejangan otot, kulit kering, mata berkaca atau tenggelam, degupan jantung tinggi, kelesuan, dan mengantuk.

Di kawasan endemik, kehadiran bakteria telah dikesan pada orang yang dekat dengan penghidap kolera. Pesakit tidak menunjukkan gejala penyakit yang dapat dilihat, yang menunjukkan adanya individu yang tidak bergejala.

Kolera dapat dicegah dan terdapat vaksin oral yang berkesan terhadap penyakit ini hingga 60-66%. Walau bagaimanapun, wabak boleh disebabkan oleh kejadian semula jadi atau disebabkan oleh manusia. Ini berlaku dengan mencemarkan air atau menjejaskan akses ke air dan sanitasi yang selamat.

Terapi rehidrasi yang mencukupi dan tepat pada masanya dapat mengurangkan kematian hingga kurang dari 1%. Rawatan antibiotik dapat mengurangkan penumpahan vibrio. Walau bagaimanapun, tidak ada langkah-langkah rawatan yang dapat mengubah penyebaran penyakit ini dengan ketara.

Antibiotik yang biasa digunakan pada orang dewasa adalah kumpulan Doxycycline dan Tetracycline. Nitrofuran Furazolidone digunakan pada wanita hamil. Sulfamethoxazole dan trimethoprim (SMZ + TMP) disyorkan pada kanak-kanak.

Elemen asas untuk mengawal wabak adalah pengurusan kebersihan kumbahan dan keadaan kebersihan yang mencukupi secara umum. Dalam pengertian ini, kolera adalah penyakit yang berkaitan dengan keadaan kemiskinan.

Kehadiran Vibrio cholerae dalam badan dikesan dengan ujian makmal seperti PCR, ujian ELISA atau penggunaan media kultur selektif.

Rujukan

1. Baker-Austin, C., Trinanes, J., Gonzalez-Escalona, ​​N. dan Martinez-Urtaza, J. (2017). Non-Cholera vibrios: barometer mikrob perubahan iklim. Tren Microbiol. 25, 76–84.
2. Faruque, SM, Albert, MJ, dan Mekalanos, JJ (1998). Epidemiologi, Genetik, dan Ekologi Toksik Vibrio cholerae. Ulasan Mikrobiologi dan Biologi Molekul.62 (4); 1301-1314.
3. Faruque, SM dan G. Balakrish Nair, GB (Eds.). (2008). Vibrio cholerae. Genomik dan Biologi Molekul. Akhbar Akademik Caister. Bangladesh. 218 hlm.
4. Glass RI, Black RE (1992) Epidemiologi Kolera (ms 129-154). Dalam: Barua D., Greenough WB (eds) Kolera. Topik Semasa dalam Penyakit Berjangkit. Springer, Boston, New York.
5. Kierek, K. dan Watnick, PI (2003). Penentu Alam Sekitar Pembangunan Biofilm Vibrio cholerae. Mikrobiologi Gunaan dan Alam Sekitar. 69 (9); 5079-5088.
6. Perez-Rosas, N. dan Hazent, TC (1989). In Situ Survival of Vibrio cholerae dan Escherichia coli di DAS Hutan Hujan Tropika. Mikrobiologi Gunaan dan Alam Sekitar. 55 (2): 495-499.
7. Zuckerman, JN, Rombo, L. dan Fisch, A. (2017). Beban dan risiko kolera yang sebenarnya: implikasi untuk pencegahan dan kawalan. The Lancet. Kajian Penyakit Berjangkit. 7 (8): 521-530.