Cholera - Oorzaken en pathogenese

Oorzaken van cholera

Cholera wordt veroorzaakt door Vibrio cholerae, een bacterie die behoort tot het geslacht Vibrio van de familie Vibrionaceae.

De cholera-vibrio wordt vertegenwoordigd door twee biovars, die qua morfologische en kleureigenschappen op elkaar lijken (de cholera-biovar en de El Tor-biovar).

De verwekkers van cholera zijn vibrio's van serogroepen 01 en 0139 van de soort Vibrio cholerae, die behoort tot het geslacht Vibrio, familie Vibrionaceae. Binnen de soort Vibrio cholerae worden twee belangrijke biovars onderscheiden: biovar cholerae classic, ontdekt door R. Koch in 1883, en biovar El Tor, geïsoleerd in 1906 in Egypte in het quarantainestation El Tor door F. en E. Gotshlich.

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

Culturele eigendommen

Vibrio's zijn facultatief anaeroob, maar geven de voorkeur aan aerobe groeiomstandigheden, waardoor ze een film vormen op het oppervlak van het vloeibare voedingsmedium. De optimale groeitemperatuur is 37 °C bij een pH van 8,5-9,0. Voor optimale groei hebben micro-organismen 0,5% natriumchloride in het medium nodig. Het accumulatiemedium is 1% alkalisch peptonwater, waarop ze binnen 6-8 uur een film vormen. Cholera-vibrio's zijn eenvoudig en kunnen groeien op eenvoudige media. Het keuzemedium is TCBS (thiosulfaatcitraat-sucrose-gal-agar). Alkalische agar en trypton-soja-agar (TSA) worden gebruikt voor subcultuur.

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

Biochemische eigenschappen

De verwekkers van cholera zijn biochemisch actief en oxidase-positief, hebben proteolytische en saccharolytische eigenschappen: ze produceren indool en lysinedecarboxylase, maken gelatine vloeibaar in een trechtervorm en produceren geen waterstofsulfide. Ze fermenteren glucose, mannose, sucrose, lactose (langzaam), zetmeel, en fermenteren geen rhamnose, arabinose, dulcitol, inositol en inuline. Ze hebben nitraatreductase-activiteit.

Cholera-vibrio's verschillen in hun gevoeligheid voor bacteriofagen. De klassieke cholera-vibrio wordt volgens Mukerjee gelyseerd door bacteriofagen van groep IV, en de El Tor-biovar vibrio wordt gelyseerd door bacteriofagen van groep V. Differentiatie tussen cholerapathogenen vindt plaats op basis van biochemische eigenschappen, het vermogen om ram-erytrocyten te hemolyseren, kippenerytrocyten te agglutineren en de gevoeligheid voor polymyxine en bacteriofagen. Biovar El Tor is resistent tegen polymyxine, agglutineert kippenerytrocyten en hemolyseert ram-erytrocyten, heeft een positieve Voges-Proskauer-test en hexaminetest. V. cholerae 0139 behoort tot de El Tor-biovar op basis van fenotypische kenmerken.

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

Antigene structuur

Cholera-vibrio's hebben O- en H-antigenen. Afhankelijk van de structuur van het O-antigeen worden er meer dan 150 serogroepen onderscheiden, waaronder de verwekkers van cholera, serogroep 01 en 0139. Binnen serogroep 01 is er, afhankelijk van de combinatie van A-, B- en C-subeenheden, een indeling in serovars: Ogawa (AB), Inaba (AC) en Hikoshima (ABC). Vibrio's van serogroep 0139 worden alleen geagglutineerd door serum 0139. Het H-antigeen is een generiek antigeen.

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

Houding ten opzichte van omgevingsfactoren

De verwekkers van cholera zijn gevoelig voor uv-straling, uitdroging, desinfectiemiddelen (behalve quaternaire aminen), zure pH-waarden en verhitting. De verwekkers van cholera, met name de El Tor-biovar, kunnen in water in symbiose leven met hydrobionten en algen; onder ongunstige omstandigheden kunnen ze transformeren tot een ongecultiveerde vorm. Deze eigenschappen stellen ons in staat cholera te classificeren als een antropo-spronosische infectie.

[ 23 ], [ 24 ]

Pathogene factoren

Het V. cholerae -genoom bestaat uit twee circulaire chromosomen: groot en klein. Alle genen die nodig zijn voor leven en de implementatie van het pathogene principe, bevinden zich op het grote chromosoom. Het kleine chromosoom bevat een integron dat antibioticaresistentiecassettes vastlegt en tot expressie brengt.

De belangrijkste pathogeniciteitsfactor is cholera-enterotoxine (CT). Het gen dat de synthese van dit toxine medieert, is gelokaliseerd in de toxigeniciteitscassette op het genoom van de filamenteuze bacteriofaag CTX. Naast het enterotoxinegen bevinden zich ook de zot- en ace-genen op dezelfde cassette. Het product van het zot-gen is een toxine (zonula occludens-toxine), en het ace-gen bepaalt de synthese van een extra enterotoxine (accessoire cholerae-enterotoxine). Beide toxinen dragen bij aan het verhogen van de permeabiliteit van de darmwand. Het faaggenoom bevat ook het ser-adhesinegen en de RS2-sequentie die codeert voor faagreplicatie en de integratie ervan in het chromosoom.

De receptor voor de CTX-faag is de toxine-gereguleerde pili (Ter). Dit zijn type 4 pili, die naast receptoren voor de CTX-faag, ook nodig zijn voor de kolonisatie van de microvilli van de dunne darm en ook deelnemen aan de vorming van biofilm, met name op het oppervlak van de schelp van waterorganismen.

Ter wordt gecoördineerd tot expressie gebracht met het CT-gen. Het grote chromosoom bevat ook het pap-gen, dat de synthese van neuraminidase bepaalt, wat de implementatie van de toxinewerking vergemakkelijkt, en het hap-gen, dat de synthese van oplosbaar hemallutinineprotease bepaalt, dat een belangrijke rol speelt bij de verwijdering van de ziekteverwekker uit de darm naar de externe omgeving als gevolg van zijn destructieve werking op de receptoren van het darmepitheel geassocieerd met vibrio's.

Kolonisatie van de dunne darm door toxine-gereguleerde pili creëert een platform voor de werking van cholera-enterotoxine, een eiwit met een molecuulgewicht van 84.000 μd, bestaande uit 1 subeenheid A en 5 subeenheden B. Subeenheid A bestaat uit twee polypeptideketens, A1 en A2, met elkaar verbonden door disulfidenbruggen. In het B-subeenheidcomplex zijn vijf identieke polypeptiden met elkaar verbonden door een niet-covalente binding in de vorm van een ring. Het B-subeenheidcomplex is verantwoordelijk voor de binding van het volledige toxinemolecuul aan de cellulaire receptor - monosialic ganglioside GM1, die zeer rijk is aan epitheelcellen van het slijmvlies van de dunne darm. Om de interactie van het subeenheidcomplex met GM1 te bewerkstelligen, moet siaalzuur ervan worden afgesplitst. Dit wordt gedaan door het enzym neuraminidase, dat de werking van het toxine faciliteert. Na binding aan 5 gangliosiden op het darmepitheel verandert subeenheidcomplex B zijn configuratie, waardoor A1 zich kan losmaken van het A1B5-complex en de cel kan binnendringen. Na penetratie van de cel activeert het A1-peptide adenylaatcyclase. Dit gebeurt als gevolg van de interactie van AI met NAD, resulterend in de vorming van ADP-ribose, dat wordt overgedragen aan het GTP-bindende eiwit van de regulerende subeenheid van adenylaatcyclase. Hierdoor wordt de functioneel noodzakelijke hydrolyse van GTP geremd, wat leidt tot de accumulatie van GTP in de regulerende subeenheid van adenylaatcyclase, wat de actieve toestand van het enzym bepaalt en bijgevolg leidt tot een verhoogde c-AMP-synthese. Onder invloed van c-AMP in de darm verandert het actieve ionentransport. In het cryptegebied geven epitheelcellen intensief Cl--ionen af, terwijl in het villigebied de absorptie van Na+ en Cl- wordt belemmerd, wat de osmotische basis vormt voor de afgifte van water in het darmlumen.

Cholera vibrio's overleven goed bij lage temperaturen; ze overleven tot 1 maand in ijs, tot 47 dagen in zeewater, 3-5 dagen tot enkele weken in rivierwater, 8 dagen tot 3 maanden in de grond, tot 3 dagen in ontlasting, 2-4 dagen op rauwe groenten en 1-2 dagen op fruit. Cholera vibrio's sterven binnen 5 minuten bij 80 °C en direct bij 100 °C; ze zijn zeer gevoelig voor zuren, uitdroging en direct zonlicht.Chlooramines en andere ontsmettingsmiddelen sterven binnen 5 tot 15 minuten af, blijven lang goed aanwezig en vermenigvuldigen zich zelfs in open wateren en afvalwater dat rijk is aan organisch materiaal.

Pathogenese van cholera

De toegangspoort voor infectie is het spijsverteringskanaal. De ziekte ontwikkelt zich pas wanneer de ziekteverwekkers de maagbarrière passeren (meestal tijdens de basale secretie, wanneer de pH van de maaginhoud rond de 7 ligt) en de dunne darm bereiken, waar ze zich intensief beginnen te vermenigvuldigen en exotoxine afscheiden. Enterotoxine of cholerageen bepaalt het optreden van de belangrijkste manifestaties van cholera. Het cholerasyndroom wordt geassocieerd met de aanwezigheid van twee stoffen in dit vibrio: proteïne enterotoxine - cholerageen (exotoxine) en neuraminidase. Cholerageen bindt zich aan een specifiekeEnterocytreceptor - ganglioside. Onder invloed van neuraminidase wordt een specifieke receptor gevormd uit gangliosiden. Het cholera-specifieke receptorcomplex activeert adenylaatcyclase, wat de synthese van cAMP initieert. Adenosinetrifosfaat reguleert de secretie van water en elektrolyten vanuit de cel naar het darmlumen door middel van een ionenpomp. Als gevolg hiervan begint het slijmvlies van de dunne darm een enorme hoeveelheid isotone vloeistof af te scheiden, die geen tijd heeft om in de dikke darm te worden opgenomen - er ontstaat isotone diarree. Met 1 liter ontlasting verliest het lichaam 5 g natriumchloride, 4 g natriumbicarbonaat, 1 g kaliumchloride. De toevoeging van braken verhoogt de hoeveelheid verloren vocht.

Als gevolg hiervan neemt het plasmavolume af, neemt het circulerende bloedvolume af en wordt het dikker. De vloeistof wordt herverdeeld van de interstitiële naar de intravasculaire ruimte. Hemodynamische stoornissen en microcirculatiestoornissen treden op, wat resulteert in een dehydratieshock en acuut nierfalen. Metabole acidose ontwikkelt zich, die gepaard gaat met convulsies. Hypokaliëmie veroorzaakt aritmie, hypotensie, veranderingen in de hartspier en intestinale atonie.