Холера - Причини та патогенез

Причини холери

Збудником холери є вібріон холери, який належить до роду вібріонів родини вібріональних (Vibrionaceae).

Холерний вібріон представлений двома біоварами, подібними за морфологічними та тинкторіальними властивостями (холерний біовар та біовар Ель-Тор).

Збудниками холери є вібріони серогруп 01 та 0139 виду Vibrio cholerae, що належить до роду Vibrio, родини Vibrionaceae. У межах виду Vibrio cholerae виділяють два основних біовари - біовар cholerae classic, відкритий Р. Кохом у 1883 році, та біовар El Tor, виділений у 1906 році в Єгипті на карантинній станції El Tor Ф. та Е. Готшліхами.

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

Культурні об'єкти

Вібріони є факультативними анаеробами, але віддають перевагу аеробним умовам росту, тому вони утворюють плівку на поверхні рідкого поживного середовища. Оптимальна температура росту становить 37 °C при pH 8,5-9,0. Для оптимального росту мікроорганізмам потрібна присутність 0,5% хлориду натрію в середовищі. Накопичувальним середовищем є 1% лужна пептонна вода, на якій вони утворюють плівку протягом 6-8 годин. Холерні вібріони невибагливі та можуть рости на простих середовищах. Елективним середовищем є TCBS (тіосульфат-цитрат-сахарозно-жовчний агар). Для субкультивування використовуються лужний агар та триптон-соєвий агар (TSA).

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

Біохімічні властивості

Збудники холери біохімічно активні та оксидазопозитивні, мають протеолітичні та сахаролітичні властивості: продукують індол, лізиндекарбоксилазу, розріджують желатин у лійкоподібній формі, не утворюють сірководень. Ферментують глюкозу, манозу, сахарозу, лактозу (повільно), крохмаль, не ферментують рамнозу, арабінозу, дульцитол, інозитол, інулін. Мають нітратредуктазну активність.

Холерні вібріони відрізняються чутливістю до бактеріофагів. Класичний холерний вібріон лізується бактеріофагами IV групи за Мукерджі, а вібріон біовару Ель Тор – бактеріофагами V групи. Диференціація серед збудників холери здійснюється за біохімічними властивостями, за здатністю гемолізувати еритроцити барана, аглютинувати еритроцити курки та за чутливістю до поліміксину та бактеріофагів. Біовар Ель Тор стійкий до поліміксину, аглютинує еритроцити курки та гемолізує еритроцити барана, має позитивну реакцію Фогеса-Проскауера та гексамінову пробу. V. cholerae 0139 належить до біовару Ель Тор за фенотиповими характеристиками.

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

Антигенна структура

Холерні вібріони мають О- та Н-антигени. Залежно від структури О-антигену розрізняють понад 150 серогруп, серед яких збудниками холери є серогрупи 01 та 0139. У межах серогрупи 01, залежно від комбінації А-, В- та С-субодиниць, існує поділ на серовари: Огава (AB), Інаба (AC) та Хікосіма (ABC). Вібріони серогрупи 0139 аглютинуються лише сироваткою 0139. Н-антиген є генеричним антигеном.

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

Ставлення до факторів навколишнього середовища

Збудники холери чутливі до ультрафіолетового випромінювання, висушування, дезінфікуючих засобів (крім четвертинних амінів), кислих значень pH та нагрівання. Збудники холери, особливо біовар Ель Тор, здатні існувати у воді в симбіозі з гідробіонтами та водоростями; за несприятливих умов вони можуть переходити в некультивовану форму. Ці властивості дозволяють класифікувати холеру як антропосапронозну інфекцію.

[ 23 ], [ 24 ]

Фактори патогенності

Геном V. cholerae складається з двох кільцевих хромосом: великої та малої. Усі гени, необхідні для життя та реалізації патогенного принципу, локалізовані на великій хромосомі. Мала хромосома містить інтегрон, який фіксує та експресує касети стійкості до антибіотиків.

Основним фактором патогенності є холерний ентеротоксин (CT). Ген, що опосередковує синтез цього токсину, локалізований у касеті токсигенності, розташованій на геномі нитчастого бактеріофага CTX. Окрім гена ентеротоксину, гени zot та ace розташовані на одній касеті. Продуктом гена zot є токсин (токсин zonula occludens), а ген ace визначає синтез додаткового ентеротоксину (допоміжний холерний ентеротоксин). Обидва ці токсини беруть участь у збільшенні проникності кишкової стінки. Геном фага також містить ген сер-адгезину та послідовність RS2, що кодує реплікацію фага та його інтеграцію в хромосому.

Рецептором для фага CTX є токсин-регульовані пілі (Ter). Це пілі 4 типу, які, крім того, що є рецепторами для фага CTX, необхідні для колонізації мікроворсинок тонкого кишечника, а також беруть участь у формуванні біоплівки, зокрема на поверхні панцира водних організмів.

Ter експресуються координовано з геном CT. Велика хромосома також містить ген pap, який визначає синтез нейрамінідази, що сприяє реалізації дії токсину, та ген hap, який визначає синтез розчинної гемалутинінової протеази, що відіграє важливу роль у видаленні збудника з кишечника в зовнішнє середовище в результаті його руйнівної дії на рецептори кишкового епітелію, пов'язані з вібріонами.

Колонізація тонкого кишечника токсин-регульованими пілями створює платформу для дії холерного ентеротоксину, який являє собою білок з молекулярною масою 84 000D, що складається з 1 субодиниці А та 5 субодиниць В. Субодиниця А складається з двох поліпептидних ланцюгів А1 та А2, з'єднаних між собою дисульфідними містками. У комплексі субодиниці В п'ять ідентичних поліпептидів пов'язані один з одним нековалентним зв'язком у вигляді кільця. Комплекс субодиниці В відповідає за зв'язування всієї молекули токсину з клітинним рецептором - моносіаловим гангліозидом GM1, на який дуже багаті епітеліальні клітини слизової оболонки тонкого кишечника. Для того, щоб комплекс субодиниці взаємодіяв з GM1, від нього має відщепитися сіалова кислота, що здійснюється ферментом нейрамінідазою, що сприяє реалізації дії токсину. Комплекс субодиниці В після приєднання до 5 гангліозидів на кишковій епітеліальній мембрані змінює свою конфігурацію таким чином, що дозволяє А1 від'єднатися від комплексу А1В5 та проникнути в клітину. Проникнувши в клітину, пептид А1 активує аденілатциклазу. Це відбувається в результаті взаємодії AI з NAD, в результаті чого утворюється АДФ-рибоза, яка переноситься на GTP-зв'язуючий білок регуляторної субодиниці аденілатциклази. В результаті пригнічується функціонально необхідний гідроліз GTP, що призводить до накопичення GTP в регуляторній субодиниці аденілатциклази, визначаючи активний стан ферменту, і як наслідок - посилення синтезу ц-АМФ. Під впливом ц-АМФ у кишечнику змінюється активний іонний транспорт. В області крипт епітеліальні клітини інтенсивно вивільняють іони Cl-, а в області ворсинок ускладнюється всмоктування Na+ та Cl-, що формує осмотичну основу для вивільнення води в просвіт кишечника.

Холерні вібріони добре виживають за низьких температур; у льоду вони живуть до 1 місяця, у морській воді – до 47 днів, у річковій воді – від 3-5 днів до кількох тижнів, у ґрунті – від 8 днів до 3 місяців, у фекаліях – до 3 днів, на сирих овочах – 2-4 дні, на фруктах – 1-2 дні. Холерні вібріони гинуть за 5 хвилин при 80 °C, миттєво при 100 °C; вони дуже чутливі до кислот, висихання та прямих сонячних променів, під впливомХлорамін та інші дезінфікуючі засоби гинуть протягом 5-15 хвилин, добре та довго зберігаються і навіть розмножуються у відкритих водоймах та стічних водах, багатих на органічні речовини.

Патогенез холери

Вхідним отвором для інфекції є травний тракт. Захворювання розвивається лише тоді, коли збудники долають шлунковий бар'єр (зазвичай це спостерігається в період базальної секреції, коли pH шлункового вмісту близький до 7), досягають тонкого кишечника, де починають інтенсивно розмножуватися та виділяти екзотоксин. Ентеротоксин або холероген визначає виникнення основних проявів холери. Холерний синдром пов'язаний з наявністю в цьому вібріоні двох речовин: білкового ентеротоксину - холерогену (екзотоксину) та нейрамінідази. Холероген зв'язується зі специфічним...рецептор ентероцитів – гангліозид. Під дією нейрамінідази з гангліозидів утворюється специфічний рецептор. Комплекс холероспецифічних рецепторів активує аденілатциклазу, яка ініціює синтез цАМФ. Аденозинтрифосфат регулює секрецію води та електролітів з клітини в просвіт кишечника за допомогою іонного насоса. В результаті слизова оболонка тонкої кишки починає виділяти величезну кількість ізотонічної рідини, яка не встигає всмоктуватися в товстій кишці – розвивається ізотонічна діарея. З 1 літром калу організм втрачає 5 г хлориду натрію, 4 г бікарбонату натрію, 1 г хлориду калію. Додавання блювоти збільшує об'єм втраченої рідини.

В результаті зменшується об'єм плазми, зменшується об'єм циркулюючої крові та вона згущується. Рідина перерозподіляється з інтерстиціального у внутрішньосудинний простір. Виникають гемодинамічні порушення та порушення мікроциркуляції, що призводить до дегідратаційного шоку та гострої ниркової недостатності. Розвивається метаболічний ацидоз, який супроводжується судомами. Гіпокаліємія викликає аритмію, гіпотензію, зміни міокарда та атонію кишечника.