Karakteristik Vibrio cholerae, taksonomi, morfologi, habitat



Vibrio cholerae Ini adalah bakteri Gram negatif negatif anaerob yang fakultatif. Spesies ini merupakan penyebab penyakit kolera pada manusia. Penyakit usus ini menyebabkan diare parah dan dapat menyebabkan kematian jika tidak ditangani secara memadai. Menyebabkan lebih dari 100.000 kematian per tahun, sebagian besar pada anak-anak.

Kolera ditularkan melalui air dan makanan yang terkontaminasi atau melalui kontak orang-ke-orang. Perawatan termasuk terapi rehidrasi dan antibiotik khusus. Ada vaksin pemberian oral yang relatif berhasil.

Indeks

  • 1 Karakteristik umum
  • 2 Filogeni dan taksonomi
  • 3 Morfologi
  • 4 Habitat
  • 5 Reproduksi dan siklus hidup
  • 6 Nutrisi
  • 7 Patogenesis
    • 7.1 Transmisi
    • 7.2 Epidemiologi
    • 7.3 Bentuk tindakan
  • 8 Gejala dan pengobatan
  • 9 Referensi

Karakteristik umum

Vibrio cholerae Ini adalah organisme uniseluler dengan dinding sel. Dinding selnya tipis, tersusun atas peptidoglikan di antara dua membran fosfolipid. Ia hidup di lingkungan air, terutama muara dan kolam, yang terkait dengan plankton, ganggang dan hewan. Dua biotipe dan beberapa serotipe diketahui.

Biofilmes

Bakteri adalah bagian dari bakterioplankton dalam badan air, baik dalam bentuk bebas (vibrios) dan membentuk film tipis (biofilm) pada permukaan organik.

Biofilm ini terdiri dari kelompok bakteri yang dikelilingi oleh saluran air. Adhesi biofilm dimungkinkan berkat produksi polisakarida dari membran luar.

Gen

Vibrio cholerae Ia memiliki dua kromosom dalam bentuk plasmid. Ras patogen memiliki gen yang memberi kode untuk produksi toksin kolera (CT untuk akronimnya dalam bahasa Inggris).

Selain itu, mereka termasuk gen untuk apa yang disebut faktor kolonisasi. Pilus diatur bersama oleh toksin (TCP) dan protein pengatur (ToxR). Protein ini secara bersama mengatur ekspresi CT dan TCP. Bagian dari informasi genetik yang mengkode faktor-faktor patogenisitas ini disediakan oleh bakteriofag.

Genom

Genomnya terdiri dari 4,03 Mb yang didistribusikan dalam dua kromosom dengan ukuran yang tidak sama. Urutan DNA dari seluruh genom strain N16961 dari V. cholerae O1.

Urutan yang diatur pada kromosom 1 tampaknya bertanggung jawab untuk berbagai proses. Di antaranya, multiplikasi DNA, pembelahan sel, transkripsi gen, terjemahan protein dan biosintesis dinding sel. 

Pada kromosom 2, protein ribosom disintesis, yang bertanggung jawab untuk pengangkutan gula, ion dan anion, metabolisme gula dan perbaikan DNA.

Dalam bakteri ini setidaknya tujuh bakteriofag atau fag berfilamen telah terdeteksi. Fag adalah virus parasit bakteri. Fag CTX menyediakan bagian dari urutan yang mengkode sintesis kolera toksin (CT). Ini disebabkan oleh konversi lisogenik,

Singkatnya, patogenisitas strain tertentu Vibrio cholerae itu tergantung pada sistem genetik faktor patogen yang kompleks. Diantaranya faktor kolonisasi pilus yang diatur bersama oleh toksin (TCP) dan protein pengaturan (ToxR) yang ikut mengatur ekspresi CT dan TCP. 

Penularan

Ketika manusia mengkonsumsi makanan atau air yang terkontaminasi, bakteri memasuki sistem pencernaannya. Ketika mencapai usus kecil, itu melekat secara massal ke epitel.

Sesampai di sana, mengeluarkan racun yang menyebabkan proses biokimia yang menyebabkan diare. Dalam lingkungan ini, bakteri memberi makan dan bereproduksi, dilepaskan lagi ke dalam medium melalui feses. Reproduksinya adalah dengan bipartisi.

Filogeni dan taksonomi

Jenis kelamin Vibrio termasuk lebih dari 100 spesies yang dijelaskan. Dari jumlah tersebut, 12 menyebabkan penyakit pada manusia. Milik domain Bakteri, filum Proteobacteria (kelompok gamma), pesan Vibrionales, keluarga Vibrionaceae.

Vibrio cholerae itu adalah spesies yang terdefinisi dengan baik melalui tes biokimia dan DNA. Tes positif untuk katalase dan oksidase; dan itu tidak memfermentasi laktosa.

Dokter Italia Filippo Pacini adalah orang pertama yang mengisolasi bakteri kolera pada 1854. Pacini memberinya nama ilmiah dan mengidentifikasinya sebagai agen penyebab penyakit ini..

Lebih dari 200 serogrup Vibrio cholerae, tetapi sampai saat ini hanya 01 dan 0139 yang bersifat toksikogenik. Setiap serogrup dapat dibagi menjadi berbagai bentuk antigenik atau serotipe. Di antara ini adalah Ogawa dan Inaba, atau biotipe yang berbeda seperti klasik dan Tor.

Morfologi

Vibrio cholerae Ini adalah basil (bakteri berbentuk batang atau berbentuk batang) dengan panjang 1,5-2 μm dan lebar 0,5 μm. Ia memiliki satu flagelo yang terletak di salah satu kutubnya. Ia memiliki membran sitoplasma yang dikelilingi oleh dinding tipis peptidoglikan.

Membran luar memiliki struktur yang lebih kompleks yang dibentuk oleh fosfolipid, lipoprotein, lipopolisakarida dan rantai polisakarida.

Proyek membran luar menuju rantai polisakarida yang bertanggung jawab untuk kapasitas adhesi bakteri dan membentuk biofilm.

Selain itu, di sebelah dinding sel, melindungi sitoplasma dari garam empedu dan enzim hidrolitik yang dihasilkan oleh saluran usus manusia..

Habitat

Ini menempati dua habitat yang sangat berbeda: lingkungan air dan usus manusia. Dalam fase bebasnya, Vibrio cholerae berkembang di perairan hangat dengan salinitas rendah.

Itu bisa hidup di sungai, danau, kolam, muara atau di laut. Ini endemik di Afrika, Asia, Amerika Selatan dan Amerika Tengah. Kemudian sebagai parasit ia mendiami usus kecil manusia.

Bakteri dapat ditemukan bahkan di daerah pantai tropis, di perairan dengan salinitas 35% dan suhu 25 ° C.

Kehadiran Vibrio cholerae patogen di daerah kering dan pedalaman di Afrika. Ini menunjukkan bahwa spesies dapat bertahan hidup dalam amplitudo variasi habitat yang jauh lebih tinggi daripada yang diperkirakan sebelumnya..

Beberapa penelitian menunjukkan hal itu  Vibrio cholerae Ini adalah bakteri liar di badan air tawar di hutan tropis.

Reproduksi dan siklus hidup

Menjadi bakteri, ia bereproduksi dengan pembelahan biner atau bipartisi. Vibrio cholerae tetap ada di dalam air sebagai plankton vibrios atau agregat vibrios gratis.

Agregat dari vibrios membentuk biofilm dalam fitoplankton, zooplankton, massa telur serangga, exoskeleton, detritus dan bahkan pada tanaman air. Mereka menggunakan kitin sebagai sumber karbon dan nitrogen.

Biofilm terdiri dari bakteri bertumpuk yang dikelilingi oleh saluran air, melekat satu sama lain dan ke substrat oleh produksi eksternal polisakarida. Ini adalah lapisan bakteri agar-agar yang tipis.

Vibrio lingkungan dicerna melalui konsumsi makanan atau air yang terkontaminasi. Begitu masuk ke dalam sistem pencernaan, bakteri menjajah epitel usus kecil.

Selanjutnya vibrio melekat pada mukosa dengan cara pili dan protein khusus. Kemudian, dimulailah penggandaan dan sekresi toksin kolera. Toksin ini menyebabkan diare dimana bakteri kembali memasuki lingkungan eksternal.

Nutrisi

Bakteri ini memiliki metabolisme berdasarkan fermentasi glukosa. Dalam keadaan bebas ia memperoleh makanannya dalam bentuk karbon dan nitrogen dari berbagai sumber organik. Beberapa di antaranya adalah kitin atau karbon yang dipancarkan oleh ganggang fitoplankton.

Untuk asimilasi zat besi, spesies menghasilkan siderophor vibriobactin. Vibriobactin adalah senyawa pengkhianat besi yang melarutkan mineral ini sehingga dapat diserap oleh transportasi aktif.

Dalam lingkungan akuatik, ia memenuhi fungsi-fungsi penting yang terkait dengan nutrisi dalam ekosistem. Berkontribusi pada remineralisasi karbon organik dan nutrisi mineral.

Di sisi lain, bersifat bakteriivora. Semua ini memberikan peran yang relevan sebagai bagian dari bacterioplankton dalam loop mikroba atau jaringan trofik mikroba di ekosistem perairan.

Vibrio cholerae melakukan proses mendasar untuk mencerna makanannya di luar, melalui zat yang dikeluarkannya. Mekanisme ini mirip dengan bakteri lain.

Spesies bertindak pada substrat menyebabkan pembubaran elemen mineral penting untuk nutrisi, yang kemudian diserap. Juga, dalam pencarian dan pengolahan makanan mereka menyerang bakteri lain. Mereka mungkin menyerang spesies yang sama, tetapi bukan strain mereka sendiri.

Untuk membunuh bakteri lain, V. cholerae menggunakan mekanisme yang disebut sistem sekresi Tipe VI (T6SS). Sistem ini mirip dengan tombak yang menembus dinding sel bakteri Gram-negatif lainnya yang menyebabkan kematian mereka.

Dengan demikian, senyawa nutrisi dari bakteri ini tersedia.T6SS mirip dengan sistem yang digunakan oleh bakteriofag untuk menginokulasi informasi genetik mereka dalam sel bakteri. Sistem ini mungkin juga digunakan oleh Vibrio cholerae untuk menginokulasikan toksinnya ke dalam sel epitel.

Patogenesis

Transmisi

Bakteri ditularkan melalui rute fecal-oral, baik orang ke orang, melalui air, benda atau makanan yang terkontaminasi. Kolera bersifat eksplosif ketika terjadi pada suatu populasi tanpa kekebalan sebelumnya.

Selama bertahun-tahun diperkirakan bahwa jalur utama penularan penyakit adalah menelan air yang terkontaminasi. Saat ini diketahui bahwa ada makanan yang bisa menjadi kendaraan untuk transmisi Vibrio cholerae. Beberapa makanan ini termasuk: kerang, tiram, kerang, udang dan kepiting.

Diperlukan inokulum dosis tinggi untuk membuat orang sehat sakit, sekitar 105 - 108 bakteri Namun, jumlah inokulum yang jauh lebih kecil sudah cukup pada orang yang lemah atau kurang gizi. Masa inkubasi penyakit berkisar dari 6 jam hingga 5 hari.

Epidemiologi

Meskipun ada informasi tentang epidemi kolera sejak abad ke-14, pandemi pertama yang didokumentasikan berasal dari awal abad ke-19. Antara 1817 dan 1923 setidaknya ada enam pandemi kolera yang diketahui, yang disebabkan oleh biotipe klasik Biologi Vibrio cholerae.

Serangkaian pandemi ini dimulai di India, terutama dari delta sungai Gangga. Begitu mencapai Timur Tengah, ia berkembang dari sana ke Eropa. Cara lain untuk memasuki Eropa adalah Mediterania, melalui karavan yang datang dari Arab. Dari Eropa tiba di Amerika.

Dari tahun 1923 hingga 1961 ada periode yang bebas dari pandemi penyakit ini dan hanya kasus kolera lokal yang diketahui. Dari tahun 1961 muncul kembali dengan biotipe baru bernama Tor yang menyebabkan pandemi ketujuh.

Sejak 1990-an, lebih dari 200 serogrup dan bentuk khas Tor telah diidentifikasi. Pada tahun 1991, pandemi kolera kedelapan terjadi. Saat ini kasus kolera terutama terbatas di wilayah sub-Sahara Afrika, India, Asia Tenggara dan beberapa daerah di Karibia. Di daerah ini telah menjadi endemik.

Bentuk tindakan

Bakteri menghasilkan beberapa racun, tetapi gejala dehidrasi diare klasik yang disebabkan oleh kolera enterotoksin (CT).

Ini dibentuk oleh subunit B tidak beracun dan subunit A. aktif secara enzimatik Subunit B bekerja pada reseptor sel epitel usus kecil. Subunit A mengaktifkan adenilat siklase.

Enterotoksin berikatan dengan sel-sel mukosa usus melalui bakteri pili dan menyebabkan diare dan dehidrasi dengan mengaktifkan enzim adenilat siklase.

Hal ini menyebabkan peningkatan produksi siklik adenosin monofosfat intraseluler, yang menyebabkan sel-sel lendir memompa air dan elektrolit dalam jumlah besar..

Vibrio cholerae melepaskan racun lain seperti ZOT dan ACE. Mereka bertindak dengan menetralkan sel-sel sistem kekebalan yang mampu menghilangkan vibrios (kasus IgG). Mereka juga dapat menetralkan kolera enterotoksin (kasus IgA).

Gejala dan pengobatan

Di antara gejalanya adalah: syok hipovolemik, muntah, diare, asidosis, kram otot, kulit kering, mata sayu atau cekung, detak jantung tinggi, lesu dan kantuk.

Di daerah endemik, keberadaan bakteri telah terdeteksi pada orang yang dekat dengan pasien kolera. Pasien tidak memiliki gejala penyakit yang terlihat, menunjukkan adanya individu tanpa gejala.

Kolera dapat dicegah dan ada vaksin oral yang efektif melawan penyakit ini hingga 60-66%. Namun, wabah dapat disebabkan oleh peristiwa alam atau disebabkan oleh manusia. Ini terjadi ketika mencemari air atau membahayakan akses ke air minum dan sanitasi.

Terapi rehidrasi yang tepat dan tepat waktu dapat mengurangi angka kematian hingga kurang dari 1%. Pengobatan dengan antibiotik dapat mengurangi pelepasan vibrios. Namun, tidak ada langkah-langkah perawatan ini yang secara signifikan mengubah penyebaran penyakit.

Antibiotik yang biasa digunakan pada orang dewasa adalah antibiotik golongan Doxycline dan Tetracycline. Pada wanita yang sedang hamil, nitrofuran Furazolidone digunakan. Pada anak-anak dianjurkan Sulfamethoxazole dan trimethoprim (SMZ + TMP).

Elemen mendasar untuk pengendalian epidemi adalah manajemen sanitasi yang memadai dari air limbah dan kondisi sanitasi secara umum. Dalam pengertian ini, kolera adalah penyakit yang terkait dengan kondisi kemiskinan.

Kehadiran Vibrio cholerae dalam tubuh terdeteksi dengan tes laboratorium seperti PCR, ELISA atau penggunaan media kultur selektif.

Referensi

  1. Baker-Austin, C., Trinanes, J., Gonzalez-Escalona, ​​N. dan Martinez-Urtaza, J. (2017). Vibrios non-kolera: barometer mikroba dari perubahan iklim. Tren Mikrobiol. 25, 76-84.
  2. Faruque, S.M., Albert, M.J., dan Mekalanos, J. J. (1998). Epidemiologi, Genetika, dan Ekologi Toksigenik Vibrio cholerae. Ulasan Mikrobiologi dan Biologi Molekuler.62 (4); 1301-1314.
  3. Faruque, S. M. dan G. Balakrish Nair, G. B. (Eds.). (2008). Vibrio cholerae Genomik dan Biologi Molekuler. Caister Academic Press. Bangladesh. 218 hal.
  4. Glass R.I., Black R.E. (1992) Epidemiologi Kolera (hlm. 129-154). Masuk: Barua D., Greenough W.B. (eds) Kolera. Topik Saat Ini dalam Penyakit Menular. Springer, Boston, New York.
  5. Kierek, K. dan Watnick, P. I. (2003). Faktor Penentu Lingkungan dari Pengembangan Biofilm Vibrio cholerae. Mikrobiologi Terapan dan Lingkungan. 69 (9); 5079-5088.
  6. Perez-Rosas, N. dan Hazent, T. C. (1989). Dalam Kelangsungan Hidup Situ Vibrio cholerae dan Escherichia coli di DAS Hutan Hujan Tropis. Mikrobiologi Terapan dan Lingkungan. 55 (2): 495-499.
  7. Zuckerman, J. N., Rombo, L. dan Fisch, A. (2017). Beban dan risiko kolera yang sebenarnya: implikasi untuk pencegahan dan kontrol. Lancet. Ulasan Penyakit Menular. 7 (8): 521-530.