Vibrio cholerae: características, morfologia, habitat

O Vibrio cholerae é uma bactéria Gram negativa anaeróbica facultativa, flagelada. A espécie é a causa da doença da cólera em humanos. Esta doença intestinal causa diarréia grave e pode causar morte se não for tratada adequadamente. Causa mais de 100.000 mortes por ano, principalmente em crianças.

A cólera é transmitida por água e alimentos contaminados ou por contato pessoa a pessoa. O tratamento inclui terapia de reidratação e antibióticos específicos. Existem vacinas orais de relativo sucesso.

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Vista do Vibrio cholerae ao microscópio eletrônico de transmissão. Por Tom Kirn, Ron Taylor, Louisa Howard – Instalação de microscópio eletrônico de Dartmouth (http://remf.dartmouth.edu/imagesindex.html) [Domínio público], via Wikimedia Commons

Características gerais

Vibrio cholerae é um organismo unicelular com parede celular. A parede celular é fina, composta de peptidoglicano entre duas membranas fosfolipídicas. Habita ambientes aquáticos, especialmente estuários e lagoas, associados a plâncton, algas e animais. Dois biótipos e vários sorotipos são conhecidos.

Biofilmes

A bactéria faz parte do bacterioplâncton nos corpos de água, tanto na forma livre (vibrios) quanto na formação de filmes finos (biofilmes) em superfícies orgânicas.

Esses biofilmes são compostos de grupos de bactérias cercadas por canais de água. A adesão ao biofilme é possível graças à produção de polissacarídeos a partir da membrana externa.

Genes

Vibrio cholerae tem dois cromossomos na forma de plasmídeos. As raças patogênicas possuem genes que codificam a produção de toxina do cólera (CT).

A dictally inclui genes para o chamado fator de colonização. O pilus co-regulado por toxinas (TCP) e uma proteína reguladora (ToxR). Esta proteína co-regula a expressão de CT e TCP. Algumas das informações genéticas que codificam esses fatores de patogenicidade são fornecidas por bacteriófagos.

Genoma

Seu genoma é composto por 4,03 Mb distribuídos em dois cromossomos de tamanho desigual. A sequência de DNA de todo o genoma da cepa N16961 de V. cholerae O1 é conhecida.

As seqüências organizadas no cromossomo 1 parecem ser responsáveis ​​por vários processos. Entre eles, multiplicação de DNA, divisão celular, transcrição de genes, tradução de proteínas e biossíntese de parede celular.

No cromossomo 2, são sintetizadas proteínas ribossômicas, responsáveis ​​pelo transporte de açúcares, íons e ânions, metabolismo dos açúcares e reparo do DNA.

Dentro desta bactéria, pelo menos sete bacteriófagos ou fagos filamentosos foram detectados. Os fagos são vírus parasitários bacterianos. O fago CTX fornece parte da sequência que codifica a síntese da toxina do cólera (CT). Isto é devido à conversão lisogênica,

Em suma, a patogenicidade de certas cepas de Vibrio cholerae depende de um complexo sistema genético de fatores patogênicos. Entre eles, o fator de colonização pilus co-regulado pela toxina (TCP) e uma proteína reguladora (ToxR) que co-regula a expressão de CT e TCP.

Contágio

Quando os seres humanos consomem água ou alimentos contaminados, as bactérias entram no seu sistema digestivo. Ao atingir o intestino delgado, adere massivamente ao epitélio.

Uma vez lá, secreta a toxina, causando os processos bioquímicos que causam diarréia. Nesse meio, a bactéria nutre e se reproduz, sendo liberada novamente no meio através das fezes. Sua reprodução é por bipartição.

Filogenia e taxonomia

O gênero Vibrio inclui mais de 100 espécies descritas. Destes, 12 causam doenças em humanos. Pertence ao domínio Bactérias, Proteobacteria (grupo gama), ordem Vibrionales, família Vibrionaceae.

Vibrio cholerae é uma espécie bem definida por testes bioquímicos e de DNA. Teste positivo para catalase e oxidase; e não fermenta lactose.

O médico italiano Filippo Pacini foi o primeiro a isolar a bactéria da cólera em 1854. Pacini deu um nome científico e o identificou como o agente causador da doença.

São conhecidos mais de 200 sorogrupos de Vibrio cholerae, mas até o momento apenas 01 e 0139 são toxicogênicos. Cada sorogrupo pode ser dividido em diferentes formas ou sorotipos antigênicos. Entre estes estão o Ogawa e o Inaba, ou diferentes biótipos, como o clássico e o Tor.

Morfologia

O Vibrio cholerae é um bacilo (haste ou bactéria em forma de haste) com 1,5-2 μm de comprimento e 0,5 μm de largura. Apresenta um único flagelo localizado em um de seus polos. Possui uma membrana citoplasmática cercada por uma fina parede de peptidoglicano.

A membrana externa possui uma estrutura mais complexa formada por cadeias de fosfolipídios, lipoproteínas, lipopolissacarídeos e polissacarídeos.

A membrana externa se projeta em direção a cadeias polissacarídicas responsáveis ​​pela capacidade da bactéria de aderir e formar biofilmes.

Além disso, próximo à parede celular, protege o citoplasma dos sais biliares e das enzimas hidrolíticas produzidas pelo trato intestinal do ser humano.

Habitat

Ocupa dois habitats muito diferentes: ambientes aquáticos e intestinos humanos. Na sua fase livre, o Vibrio cholerae se desenvolve em águas quentes de baixa salinidade.

Pode viver em rios, lagos, lagoas, estuários ou no mar. É endêmica na África, Ásia, América do Sul e América Central. Então, como parasita, habita o intestino delgado dos seres humanos.

A bactéria é encontrada mesmo em áreas de praia tropical, em águas com salinidade de 35% e temperaturas de 25 ° C.

A presença de patógenos Vibrio cholerae foi relatada em áreas áridas e interiores da África. Isso indica que as espécies podem sobreviver em uma variação de habitat muito maior do que se pensava anteriormente.

Alguns estudos mostram que o Vibrio cholerae é uma bactéria selvagem em corpos de água doce em florestas tropicais.

Reprodução e ciclo de vida

Sendo uma bactéria, ela se reproduz por fissão binária ou bipartição. O vibrio cholerae persiste na água como vibrios planctonicos livres ou agregados de vibrios.

Os agregados Vibrios formam biofilmes em fitoplâncton, zooplâncton, massa de ovos de insetos, exoesqueletos, detritos e até mesmo em plantas aquáticas. Eles usam a quitina como fonte de carbono e nitrogênio.

Os biofilmes consistem em bactérias empilhadas, cercadas por canais de água, aderidas entre si e ao substrato pela produção externa de polissacarídeos. É uma fina camada gelatinosa de bactérias.

As vibrações ambientais são ingeridas através do consumo de água ou alimentos contaminados. Uma vez dentro do sistema digestivo, as bactérias colonizam o epitélio do intestino delgado.

Posteriormente, o vibrio une a mucosa através de pilis e proteínas especializadas. Em seguida, começa sua multiplicação e a secreção de toxina do cólera. Esta toxina promove a diarréia com a qual as bactérias entram novamente no ambiente externo.

Nutrição

Esta bactéria tem um metabolismo baseado na fermentação da glicose. Em seu estado livre, obtém seus alimentos na forma de carbono e nitrogênio de várias fontes orgânicas. Alguns deles são quitina ou carbono exsudado pelas algas fitoplanctônicas.

Para a assimilação do ferro, a espécie produz o sideróforo vibriobactina. A vibriobactina é um composto quelante de ferro que dissolve esse mineral, permitindo que seja absorvido pelo transporte ativo.

Em ambientes aquáticos, cumpre importantes funções ligadas à sua nutrição no ecossistema. Contribui para a remineralização de carbono orgânico e nutrientes minerais.

Por outro lado, é bacterívoro. Tudo isso atribui um papel relevante como parte do bacterioplâncton em alças microbianas ou redes tróficas microbianas em ecossistemas aquáticos.

O Vibrio cholerae realiza os processos fundamentais para digerir seus alimentos no exterior, através das substâncias que secreta. Esse mecanismo é semelhante ao apresentado por outras bactérias.

A espécie atua sobre o substrato, causando a dissolução dos elementos minerais essenciais para a nutrição, que são posteriormente absorvidos. Além disso, na busca e processamento de alimentos, eles atacam outras bactérias. Eles podem atacar a mesma espécie, mas não sua própria espécie.

Para matar outras bactérias, V. cholerae usa um mecanismo chamado sistema de secreção do tipo VI (T6SS). Este sistema é semelhante a um arpão que penetra na parede celular de outras bactérias Gram-negativas causando morte.

Assim, os compostos nutricionais dessas bactérias estão disponíveis. O T6SS é semelhante ao sistema usado pelos bacteriófagos para inocular suas informações genéticas nas células bacterianas. Este sistema também é possivelmente usado pelo Vibrio cholerae para inocular sua toxina em células epiteliais.

Patogênese

Transmissão

As bactérias são transmitidas por via fecal-oral, de pessoa para pessoa, por água, objetos ou alimentos contaminados. A cólera é explosiva quando ocorre em uma população sem imunidade prévia.

Durante anos, pensou-se que a principal via de transmissão da doença fosse a ingestão de água contaminada. Hoje se sabe que existem alimentos que podem ser veículos de transmissão do Vibrio cholerae . Alguns desses alimentos incluem: amêijoas, ostras, mexilhões, camarão e caranguejos.

É necessária uma dose alta de inóculo para tornar um indivíduo saudável doente, cerca de 10 5 – 10 8 bactérias. No entanto, uma quantidade muito menor de inóculo é suficiente em indivíduos enfraquecidos ou desnutridos. O período de incubação da doença varia de 6 horas a 5 dias.

Epidemiologia

Embora existam informações sobre as epidemias de cólera desde o século XIV, as primeiras pandemias documentadas datam do início do século XIX. Entre 1817 e 1923, houve pelo menos seis pandemias de cólera conhecidas, causadas pelo biótipo clássico do Vibrio cholerae .

Essa série de pandemias começou na Índia, principalmente no delta do rio Ganges. Quando chegou ao Oriente Médio, expandiu-se de lá para a Europa. Outra via de entrada para a Europa era o Mediterrâneo, através de caravanas da Arábia. Da Europa ele veio para a América.

De 1923 a 1961, houve um período livre de pandemia da doença e apenas eram conhecidos casos locais de cólera. A partir de 1961, ressurge com um novo biótipo chamado Tor, que causou a sétima pandemia.

Desde os anos 90, foram identificados mais de 200 sorogrupos e formas atípicas de Tor. Em 1991, ocorreu a oitava pandemia de cólera. Atualmente, os casos de cólera estão restritos principalmente a regiões da África Subsaariana, Índia, Sudeste Asiático e algumas áreas do Caribe. Nessas regiões, tornou-se endêmica.

Forma de ação

A bactéria produz várias toxinas, mas os sintomas diarréicos clássicos que desidratam a doença são causados ​​pela enterotoxina da cólera (CT).

É formado por uma subunidade B não-tóxica e uma subunidade A. enzimaticamente ativa. A subunidade B atua sobre os receptores das células epiteliais do intestino delgado. A subunidade A ativa a adenilato ciclase.

A enterotoxina se liga às células da mucosa intestinal através do pili bacteriano e causa diarréia e desidratação ao ativar a enzima adenilato ciclase.

Isso leva ao aumento da produção de adenosina monofosfato cíclico intracelular, que faz com que as células da mucosa bombeiem grandes quantidades de água e eletrólitos.

O Vibrio cholerae libera outras toxinas, como ZOT e ACE. Eles agem neutralizando as células do sistema imunológico capazes de eliminar os vibrios (caso de IgG). Eles também podem neutralizar a enterotoxina da cólera (caso de IgA).

Sintomas e tratamento

Os sintomas incluem: choque hipovolêmico, vômito, diarréia, acidose, cãibras musculares, pele seca, olhos vidrados ou fundos, freqüência cardíaca alta, letargia e sonolência.

Em áreas endêmicas, a presença da bactéria foi detectada em pessoas próximas a pessoas que sofrem de cólera. Os pacientes não apresentam sintomas visíveis da doença, o que indica a existência de indivíduos assintomáticos.

A cólera é evitável e existem vacinas orais eficazes contra a doença até 60-66%. No entanto, os surtos podem ser causados ​​por eventos naturais ou causados ​​por seres humanos. Isso ocorre contaminando a água ou comprometendo o acesso à água potável e ao saneamento.

A terapia de reidratação adequada e oportuna pode reduzir a mortalidade para menos de 1%. O tratamento com antibióticos pode diminuir o derramamento de vibrações. No entanto, nenhuma dessas medidas de tratamento alterou significativamente a propagação da doença.

Os antibióticos comumente usados ​​em adultos são os do grupo Doxiciclina e Tetraciclina. Em mulheres grávidas, o nitrofurano Furazolidona é usado. Sulfametoxazol e trimetoprim (SMZ + TMP) são recomendados em crianças.

Um elemento fundamental para o controle de epidemias é o manejo sanitário adequado dos esgotos e das condições sanitárias em geral. Nesse sentido, a cólera é uma doença associada a condições de pobreza.

A presença de Vibrio cholerae no corpo é detectada com testes laboratoriais, como PCR, teste ELISA ou uso de meio de cultura seletivo.

Referências

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