Vibrio cholerae: características, morfologia, habitat - Ciência - 2023

Contente

Vibrio choleraeé uma bactéria Gram negativa anaeróbia facultativa, flagelada. A espécie é a causa da doença da cólera em humanos. Esta doença intestinal causa diarreia severa e pode causar a morte se não for tratada adequadamente. Causa mais de 100.000 mortes por ano, a maioria delas em crianças.

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

Características gerais

Vibrio cholerae é um organismo unicelular com parede celular. A parede celular é fina, composta de peptidoglicano entre duas membranas fosfolipídicas. Vive em ambientes aquáticos, principalmente estuários e lagoas, associada ao plâncton, algas e animais. Dois biotipos e vários serotipos são conhecidos.

Biofilmes

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

Esses biofilmes são constituídos por grupos de bactérias rodeados por canais de água. A adesão do biofilme é possível graças à produção de polissacarídeos da membrana externa.

Genes

Vibrio cholerae ele tem dois cromossomos na forma de plasmídeos. Raças patogênicas carregam genes que codificam a produção da toxina da cólera (CT).

Além disso, eles incluem genes para o chamado fator de colonização. O pilus é co-regulado por toxina (TCP) e uma proteína reguladora (ToxR). Esta proteína co-regula a expressão de CT e TCP. Parte da informação genética que codifica esses fatores de patogenicidade é fornecida por bacteriófagos.

Genoma

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

As sequências 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 da parede celular.

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

Dentro desta bactéria, pelo menos sete bacteriófagos ou fagos filamentosos foram detectados. Os fagos são vírus parasitas de bactérias. O Phage CTX contribui com parte da sequência que codifica a síntese da toxina da cólera (CT). Isso se deve à conversão lisogênica,

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

Contágio

Quando os humanos consomem alimentos ou água contaminados, as bactérias entram em seu sistema digestivo. Ao chegar ao intestino delgado, adere em massa ao epitélio.

Uma vez lá, ele secreta a toxina, causando os processos bioquímicos que causam a diarreia. Nesse ambiente, a bactéria se alimenta e se reproduz, sendo liberada de volta para o meio ambiente através das fezes. Sua reprodução é por bipartição.

Filogenia e taxonomia

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

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

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

Mais de 200 sorogrupos de Vibrio cholerae, mas até agora apenas 01 e 0139 são tóxicos. Cada sorogrupo pode ser dividido em diferentes formas antigênicas ou sorotipos. Entre eles estão o Ogawa e o Inaba, ou diferentes biótipos como o clássico e o Tor.

Morfologia

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

A membrana externa tem uma estrutura mais complexa composta de fosfolipídios, lipoproteínas, lipopolissacarídeos e cadeias de polissacarídeos.

A membrana externa se projeta em direção a cadeias polissacarídicas que são responsáveis pela capacidade de adesão das bactérias e formam biofilmes.

Além disso, junto com a parede celular, protege o citoplasma dos sais biliares e das enzimas hidrolíticas produzidas pelo trato intestinal humano.

Habitat

Ocupa dois habitats muito diferentes: o ambiente aquático e o intestino humano. Em sua fase livre, Vibrio cholerae prospera em águas mornas com baixa salinidade.

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

A bactéria é encontrada até em áreas de praias tropicais, em águas com salinidade de 35% e temperaturas de 25 ° C.

A presença de Vibrio cholerae patógenos em zonas áridas e no interior da África. Isso indica que a espécie pode sobreviver em uma faixa muito maior de variação de habitat do que se pensava anteriormente.

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

Reprodução e ciclo de vida

Por ser uma bactéria, ela se reproduz por fissão binária ou bipartição. Vibrio cholerae persiste na água como vibrios planctônicos livres ou agregados de vibrios.

Agregados de vibrios formam biofilmes no fitoplâncton, zooplâncton, ovos de insetos, exoesqueletos, detritos e até mesmo em plantas aquáticas. Eles usam quitina como fonte de carbono e nitrogênio.

Biofilmes consistem em bactérias empilhadas rodeadas por canais de água, aderidas umas às outras e ao substrato por produção externa de polissacarídeos. É uma camada fina e gelatinosa de bactérias.

Os vibrios ambientais são ingeridos por meio do consumo de alimentos ou água contaminados. Uma vez dentro do sistema digestivo, a bactéria coloniza o epitélio do intestino delgado.

Posteriormente, o vibrião é fixado à mucosa por pilis e proteínas especializadas. Em seguida, começa sua multiplicação e a secreção da toxina da cólera. Esta toxina promove diarreia, por meio da qual a bactéria entra novamente no ambiente externo.

Nutrição

Essa bactéria tem um metabolismo baseado na fermentação da glicose. No estado livre, obtém seu alimento na forma de carbono e nitrogênio de várias fontes orgânicas. Alguns deles são quitina ou carbono exsudado por algas do fitoplâncton.

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

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

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

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

A espécie atua sobre o substrato causando a dissolução dos elementos minerais essenciais à sua 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 linhagem.

Para matar outras bactérias, V. cholerae emprega um mecanismo denominado Sistema de Secreção Tipo VI (T6SS). Este sistema é semelhante a um arpão que penetra na parede celular de outras bactérias Gram negativas causando a morte.

Assim, os compostos nutricionais dessas bactérias estão disponíveis.O T6SS é semelhante ao sistema utilizado pelos bacteriófagos para inocular sua informação genética nas células bacterianas. Este sistema possivelmente também é usado por Vibrio cholerae para inocular sua toxina nas células epiteliais.

Patogenia

Transmissão

A bactéria é transmitida pela via fecal-oral, de pessoa a pessoa, por meio de água, objetos ou alimentos contaminados. O cólera é explosivo quando ocorre em uma população sem imunidade prévia.

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

Uma alta dose de inóculo é necessária para deixar um indivíduo saudável doente, cerca de 10⁵ – 10⁸ bactérias No entanto, em indivíduos debilitados ou desnutridos, uma quantidade muito menor de inóculo é suficiente. O período de incubação da doença varia de 6 horas a 5 dias.

epidemiologia

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

Esta série de pandemias começou na Índia, principalmente no Delta do Rio Ganges. Assim que atingiu o Oriente Médio, expandiu-se de lá para a Europa. Outra via de entrada na Europa era o Mediterrâneo, por meio de caravanas da Arábia. Da Europa veio para a América.

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

Desde a década de 1990, mais de 200 sorogrupos e formas atípicas de Tor foram identificados. Em 1991, ocorreu a oitava pandemia de cólera. Atualmente, os casos de cólera são restritos principalmente às regiões da África Subsaariana, Índia, Sudeste Asiático e algumas áreas do Caribe. Nessas regiões, tornou-se endêmico.

Forma de ação

A bactéria produz várias toxinas, mas os sintomas diarreicos desidratantes clássicos da doença são causados pela enterotoxina do cólera (TC).

É composto por uma subunidade B não tóxica e uma subunidade A enzimaticamente ativa. A subunidade B atua nos receptores das células epiteliais do intestino delgado. A subunidade A ativa a adenilato ciclase.

A enterotoxina se liga às células da mucosa intestinal por meio dos pelos bacterianos e causa diarréia e desidratação pela ativação da enzima adenilato ciclase.

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

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

Sintomas e tratamento

Os sintomas incluem: choque hipovolêmico, vômito, diarreia, acidose, cãibras musculares, pele seca, olhos vidrados ou fundos, frequência cardíaca elevada, letargia e sonolência.

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

O cólera pode ser prevenido e existem vacinas orais que são eficazes contra a doença até 60-66%. No entanto, os surtos podem ser causados por eventos naturais ou por humanos. Isso ocorre ao contaminar a água ou comprometer 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 a liberação de vibrião. No entanto, nenhuma dessas medidas de tratamento alterou significativamente a propagação da doença.

Os antibióticos comumente usados em adultos são aqueles do grupo da doxiciclina e da tetraciclina. Nitrofurano Furazolidona é usado em mulheres grávidas. Sulfametoxazol e trimetoprima (SMZ + TMP) são recomendados em crianças.

Elemento fundamental para o controle das 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 deVibrio cholerae no organismo, é detectada por meio de exames laboratoriais como PCR, teste ELISA ou uso de meios de cultura seletivos.

Referências

Baker-Austin, C., Trinanes, J., Gonzalez-Escalona, N. e Martinez-Urtaza, J. (2017). Vibrios não cólera: o barômetro microbiano das mudanças climáticas. Trends Microbiol. 25, 76–84.
Faruque, S. M., Albert, M. J. e Mekalanos, J. J. (1998). Epidemiologia, genética e ecologia de toxigênicos Vibrio cholerae. Microbiology and Molecular Biology Reviews.62 (4); 1301-1314.
Faruque, S. M. e G. Balakrish Nair, G. B. (Eds.). (2008). Vibrio cholerae. Genômica e Biologia Molecular. Caister Academic Press. Bangladesh. 218 p.
Glass R.I., Black R.E. (1992) The Epidemiology of Cholera (pp. 129-154). No: Barua D., Greenough W.B. (eds) Cholera. Tópicos atuais em doenças infecciosas. Springer, Boston, Nova York.
Kierek, K. e Watnick, P. I. (2003). Determinantes ambientais do desenvolvimento do biofilme do Vibrio cholerae. Microbiologia Aplicada e Ambiental. 69 (9); 5079-5088.
Perez-Rosas, N. e Hazent, T. C. (1989). Sobrevivência in situ de Vibrio cholerae e Escherichia coli em uma bacia hidrográfica de floresta tropical. Microbiologia Aplicada e Ambiental. 55 (2): 495-499.
Zuckerman, J. N., Rombo, L. e Fisch, A. (2017). O verdadeiro fardo e risco da cólera: implicações para prevenção e controle. The Lancet. Revisão de doenças infecciosas. 7 (8): 521-530.