Kolera - Penyebab dan patogenesis

Penyebab penyakit kolera

Penyebab kolera adalah Vibrio cholerae yang termasuk dalam genus Vibrio dari famili Vibrionaceae.

Vibrio kolera diwakili oleh dua biovar, serupa dalam sifat morfologi dan pewarnaan (biovar kolera dan biovar El Tor).

Agen penyebab kolera adalah vibrio dari serogrup 01 dan 0139 dari spesies Vibrio cholerae, yang termasuk dalam genus Vibrio, famili Vibrionaceae. Dalam spesies Vibrio cholerae, terdapat dua biovar utama, yaitu biovar cholerae klasik, yang ditemukan oleh R. Koch pada tahun 1883, dan biovar El Tor, yang diisolasi pada tahun 1906 di Mesir di stasiun karantina El Tor oleh F. dan E. Gotshlich.

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

Properti budaya

Vibrio adalah anaerob fakultatif, tetapi lebih menyukai kondisi pertumbuhan aerobik, sehingga membentuk lapisan tipis pada permukaan media nutrisi cair. Suhu pertumbuhan optimum adalah 37 °C pada pH 8,5-9,0. Untuk pertumbuhan optimum, mikroorganisme memerlukan keberadaan 0,5% natrium klorida dalam media. Media akumulasi adalah 1% air pepton alkali, yang membentuk lapisan tipis dalam waktu 6-8 jam. Vibrio kolera tidak bersahaja dan dapat tumbuh pada media sederhana. Media elektif adalah TCBS (thiosulfate citrate sucrose-bile agar). Agar alkali dan tryptone soy agar (TSA) digunakan untuk subkultur.

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

Sifat biokimia

Agen penyebab kolera aktif secara biokimia dan oksidase-positif, memiliki sifat proteolitik dan sakarolitik: menghasilkan indol, lisin dekarboksilase, mencairkan gelatin dalam bentuk corong, tidak menghasilkan hidrogen sulfida. Memfermentasi glukosa, manosa, sukrosa, laktosa (perlahan), pati, tidak memfermentasi rhamnosa, arabinosa, dulcitol, inositol, inulin. Memiliki aktivitas nitrat reduktase.

Vibrio kolera berbeda dalam kepekaannya terhadap bakteriofag. Vibrio kolera klasik dilisiskan oleh bakteriofag golongan IV menurut Mukerjee, dan biovar vibrio El Tor dilisiskan oleh bakteriofag golongan V. Diferensiasi di antara patogen kolera dilakukan berdasarkan sifat biokimia, kemampuan untuk menghemolisis eritrosit domba jantan, mengaglutinasi eritrosit ayam, dan kepekaan terhadap polimiksin dan bakteriofag. Biovar El Tor tahan terhadap polimiksin, mengaglutinasi eritrosit ayam dan menghemolisis eritrosit domba jantan, memiliki reaksi Voges-Proskauer positif dan uji heksamin. V. cholerae 0139 termasuk dalam biovar El Tor menurut karakteristik fenotipik.

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

Struktur antigenik

Vibrio kolera memiliki antigen O dan H. Bergantung pada struktur antigen O, lebih dari 150 serogrup dibedakan, di antaranya agen penyebab kolera adalah serogrup 01 dan 0139. Dalam serogrup 01, bergantung pada kombinasi subunit A, B, dan C, terdapat pembagian menjadi serovar: Ogawa (AB), Inaba (AC), dan Hikoshima (ABC). Vibrio serogrup 0139 diaglutinasi hanya oleh serum 0139. Antigen H adalah antigen generik.

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

Sikap terhadap faktor lingkungan

Agen penyebab kolera sensitif terhadap sinar UV, pengeringan, desinfektan (kecuali amina kuartener), nilai pH asam, dan pemanasan. Agen penyebab kolera, terutama biovar El Tor, mampu hidup di air dalam simbiosis dengan hidrobion dan alga; dalam kondisi yang tidak menguntungkan, mereka dapat berubah menjadi bentuk yang tidak dibudidayakan. Sifat-sifat ini memungkinkan kita untuk mengklasifikasikan kolera sebagai infeksi antroposapronosis.

[ 23 ], [ 24 ]

Faktor patogenisitas

Genom V. cholerae terdiri dari dua kromosom melingkar: besar dan kecil. Semua gen yang diperlukan untuk kehidupan dan penerapan prinsip patogenik terlokalisasi pada kromosom besar. Kromosom kecil mengandung integron yang menangkap dan mengekspresikan kaset resistensi antibiotik.

Faktor patogenisitas utama adalah enterotoksin kolera (CT). Gen yang memediasi sintesis toksin ini terlokalisasi dalam kaset toksigenisitas yang terletak pada genom bakteriofag berfilamen CTX. Selain gen enterotoksin, gen zot dan ace terletak pada kaset yang sama. Produk gen zot adalah toksin (toksin zonula occludens), dan gen ace menentukan sintesis enterotoksin tambahan (enterotoksin kolera aksesori). Kedua toksin ini berpartisipasi dalam meningkatkan permeabilitas dinding usus. Genom fag juga mengandung gen ser-adhesin dan urutan RS2 yang mengkode replikasi fag dan integrasinya ke dalam kromosom.

Reseptor untuk fag CTX adalah pili yang diatur oleh toksin (Ter). Pili ini adalah pili tipe 4, yang selain menjadi reseptor untuk fag CTX, diperlukan untuk kolonisasi mikrovili usus halus, dan juga berperan dalam pembentukan biofilm, khususnya pada permukaan cangkang organisme akuatik.

Ter diekspresikan secara terkoordinasi dengan gen CT. Kromosom besar juga mengandung gen pap, yang menentukan sintesis neuraminidase, yang memfasilitasi penerapan aksi toksin, dan gen hap, yang menentukan sintesis hemallutinin protease terlarut, yang memainkan peran penting dalam pembuangan patogen dari usus ke lingkungan eksternal sebagai akibat dari tindakan destruktifnya pada reseptor epitel usus yang terkait dengan vibrio.

Kolonisasi usus halus oleh pili yang diatur oleh toksin menciptakan platform untuk aksi enterotoksin kolera, yang merupakan protein dengan berat molekul 84.000D, yang terdiri dari 1 subunit A dan 5 subunit B. Subunit A terdiri dari dua rantai polipeptida A1 dan A2, yang dihubungkan bersama oleh jembatan disulfida. Dalam kompleks subunit B, lima polipeptida identik dihubungkan satu sama lain oleh ikatan non-kovalen dalam bentuk cincin. Kompleks subunit B bertanggung jawab untuk mengikat seluruh molekul toksin ke reseptor seluler - gangliosida monosialik GM1, yang sangat kaya dalam sel epitel mukosa usus halus. Agar kompleks subunit berinteraksi dengan GM1, asam sialik harus dibelah darinya, yang dilakukan oleh enzim neuraminidase, yang memfasilitasi pelaksanaan aksi toksin. Kompleks subunit B setelah menempel pada 5 gangliosida pada membran epitel usus mengubah konfigurasinya sehingga memungkinkan A1 terlepas dari kompleks A1B5 dan menembus sel. Setelah menembus sel, peptida A1 mengaktifkan adenilat siklase. Hal ini terjadi sebagai akibat dari interaksi AI dengan NAD, yang mengakibatkan pembentukan ADP-ribosa, yang ditransfer ke protein pengikat GTP dari subunit pengatur adenilat siklase. Akibatnya, hidrolisis GTP yang diperlukan secara fungsional terhambat, yang mengarah pada akumulasi GTP dalam subunit pengatur adenilat siklase, yang menentukan keadaan aktif enzim, dan sebagai akibatnya - peningkatan sintesis c-AMP. Di bawah pengaruh c-AMP di usus, transpor ion aktif berubah. Di daerah kripta, sel-sel epitel secara intensif melepaskan ion Cl-, dan di daerah vili, penyerapan Na+ dan Cl- terhambat, yang membentuk dasar osmotik untuk pelepasan air ke dalam lumen usus.

Vibrio kolera dapat bertahan hidup dengan baik pada suhu rendah; mereka bertahan hidup di es hingga 1 bulan, di air laut - hingga 47 hari, di air sungai - dari 3-5 hari hingga beberapa minggu, di tanah - dari 8 hari hingga 3 bulan, di tinja - hingga 3 hari, pada sayuran mentah - 2-4 hari. pada buah - 1-2 hari. Vibrio kolera mati dalam 5 menit pada suhu 80 °C, seketika pada suhu 100 °C; mereka sangat sensitif terhadap asam, pengeringan dan sinar matahari langsung, di bawah pengaruhKloramina dan disinfektan lainnya mati dalam 5-15 menit, bertahan dengan baik dan dalam waktu lama, dan bahkan berkembang biak di badan air terbuka dan air limbah yang kaya bahan organik.

Patogenesis Kolera

Titik masuk infeksi adalah saluran pencernaan. Penyakit ini berkembang hanya ketika patogen mengatasi penghalang lambung (biasanya ini diamati selama periode sekresi basal, ketika pH isi lambung mendekati 7), mencapai usus halus, di mana mereka mulai berkembang biak secara intensif dan mengeluarkan eksotoksin. Enterotoksin atau koleragen menentukan terjadinya manifestasi utama kolera. Sindrom kolera dikaitkan dengan keberadaan dua zat dalam vibrio ini: protein enterotoksin - koleragen (eksotoksin) dan neuraminidase. Koleragen mengikat kereseptor enterosit - gangliosida. Di bawah aksi neuraminidase, reseptor spesifik terbentuk dari gangliosida. Kompleks reseptor spesifik kolera mengaktifkan adenilat siklase, yang memulai sintesis cAMP. Adenosin trifosfat mengatur sekresi air dan elektrolit dari sel ke dalam lumen usus melalui pompa ion. Akibatnya, selaput lendir usus halus mulai mengeluarkan sejumlah besar cairan isotonik, yang tidak sempat diserap di usus besar - diare isotonik berkembang. Dengan 1 liter tinja, tubuh kehilangan 5 g natrium klorida. 4 g natrium bikarbonat, 1 g kalium klorida. Penambahan muntah meningkatkan volume cairan yang hilang.

Akibatnya, volume plasma menurun, volume darah yang bersirkulasi menurun dan mengental. Cairan didistribusikan kembali dari ruang interstisial ke ruang intravaskular. Terjadi gangguan hemodinamik dan gangguan mikrosirkulasi, yang mengakibatkan syok dehidrasi dan gagal ginjal akut. Terjadi asidosis metabolik, yang disertai kejang. Hipokalemia menyebabkan aritmia, hipotensi, perubahan miokardium dan atonia usus.