Colera - Cause e patogenesi

Cause del colera

La causa del colera è il Vibrio cholerae, appartenente al genere Vibrio della famiglia delle Vibrionaceae.

Il vibrione del colera è rappresentato da due biovar, simili nelle proprietà morfologiche e tintoriali (il biovar del colera e il biovar El Tor).

Gli agenti causali del colera sono vibrioni dei sierogruppi 01 e 0139 della specie Vibrio cholerae, appartenente al genere Vibrio, famiglia delle Vibrionaceae. All'interno della specie Vibrio cholerae, si distinguono due principali biovarianti: la biovariante cholerae classica, scoperta da R. Koch nel 1883, e la biovariante El Tor, isolata nel 1906 in Egitto presso la stazione di quarantena di El Tor da F. ed E. Gotshlich.

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Beni culturali

I vibrioni sono anaerobi facoltativi, ma preferiscono condizioni di crescita aerobiche, per cui formano una pellicola sulla superficie del terreno di coltura liquido. La temperatura di crescita ottimale è di 37 °C a un pH di 8,5-9,0. Per una crescita ottimale, i microrganismi richiedono la presenza di cloruro di sodio allo 0,5% nel terreno di coltura. Il terreno di accumulo è una soluzione acquosa peptonata alcalina all'1%, sulla quale formano una pellicola entro 6-8 ore. I vibrioni del colera sono poco esigenti e possono crescere su terreni di coltura semplici. Il terreno di coltura elettivo è il TCBS (agar tiosolfato citrato saccarosio-bile). Per le subcolture si utilizzano agar alcalino e agar triptone-soia (TSA).

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Proprietà biochimiche

Gli agenti causali del colera sono biochimicamente attivi e ossidasi-positivi, hanno proprietà proteolitiche e saccarolitiche: producono indolo, lisina decarbossilasi, liquefanno la gelatina in una forma imbutiforme, non producono idrogeno solforato. Fermentano glucosio, mannosio, saccarosio, lattosio (lentamente), amido, non fermentano ramnosio, arabinosio, dulcitolo, inositolo, inulina. Hanno attività nitrato reduttasica.

I vibrioni del colera differiscono nella loro sensibilità ai batteriofagi. Il vibrione classico del colera viene lisato dai batteriofagi del gruppo IV secondo Mukerjee, mentre il vibrione biovar El Tor viene lisato dai batteriofagi del gruppo V. La differenziazione tra i patogeni del colera si basa sulle proprietà biochimiche, sulla capacità di emolizzare gli eritrociti di montone, di agglutinare gli eritrociti di pollo e sulla sensibilità alla polimixina e ai batteriofagi. Il biovar El Tor è resistente alla polimixina, agglutina gli eritrociti di pollo ed emolizza gli eritrociti di montone, presenta una reazione di Voges-Proskauer positiva e il test dell'esammina. V. cholerae 0139 appartiene al biovar El Tor in base alle caratteristiche fenotipiche.

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Struttura antigenica

I vibrioni del colera presentano antigeni O e H. A seconda della struttura dell'antigene O, si distinguono più di 150 sierogruppi, tra cui gli agenti causali del colera sono i sierogruppi 01 e 0139. All'interno del sierogruppo 01, a seconda della combinazione delle subunità A, B e C, si distinguono i sierogruppi Ogawa (AB), Inaba (AC) e Hikoshima (ABC). I vibrioni del sierogruppo 0139 sono agglutinati solo dal siero 0139. L'antigene H è un antigene generico.

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Atteggiamento verso i fattori ambientali

Gli agenti causali del colera sono sensibili ai raggi UV, all'essiccazione, ai disinfettanti (ad eccezione delle ammine quaternarie), ai valori di pH acidi e al riscaldamento. Gli agenti causali del colera, in particolare la biovariante El Tor, sono in grado di vivere in acqua in simbiosi con idrobionti e alghe; in condizioni sfavorevoli, possono trasformarsi in una forma non coltivata. Queste proprietà ci permettono di classificare il colera come un'infezione da antroposofo.

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Fattori di patogenicità

Il genoma di V. cholerae è costituito da due cromosomi circolari: il cromosoma grande e il cromosoma piccolo. Tutti i geni necessari alla vita e all'attuazione del principio patogeno sono localizzati sul cromosoma grande. Il cromosoma piccolo contiene un integrone che cattura ed esprime le cassette di resistenza agli antibiotici.

Il principale fattore di patogenicità è l'enterotossina colerica (CT). Il gene che media la sintesi di questa tossina è localizzato nella cassetta di tossigenicità situata sul genoma del batteriofago filamentoso CTX. Oltre al gene dell'enterotossina, i geni zot e ace sono localizzati sulla stessa cassetta. Il prodotto del gene zot è una tossina (tossina della zonula occludens), mentre il gene ace determina la sintesi di un'ulteriore enterotossina (enterotossina accessoria del colera). Entrambe queste tossine contribuiscono ad aumentare la permeabilità della parete intestinale. Il genoma del fago contiene anche il gene della ser-adesina e la sequenza RS2 che codifica per la replicazione del fago e la sua integrazione nel cromosoma.

Il recettore per il fago CTX è il pilo regolato dalla tossina (Ter). Si tratta di pili di tipo 4, che, oltre a essere recettori per il fago CTX, sono necessari per la colonizzazione dei microvilli dell'intestino tenue e partecipano anche alla formazione del biofilm, in particolare sulla superficie della conchiglia degli organismi acquatici.

I ter sono espressi in modo coordinato con il gene CT. Il cromosoma grande contiene anche il gene pap, che determina la sintesi della neuraminidasi, che facilita l'attuazione dell'azione della tossina, e il gene hap, che determina la sintesi dell'emallutinina proteasi solubile, che svolge un ruolo importante nell'espulsione del patogeno dall'intestino verso l'ambiente esterno grazie alla sua azione distruttiva sui recettori dell'epitelio intestinale associati ai vibrioni.

La colonizzazione dell'intestino tenue da parte dei pili regolati dalla tossina crea una piattaforma per l'azione dell'enterotossina colerica, una proteina con un peso molecolare di 84.000 D, costituita da 1 subunità A e 5 subunità B. La subunità A è costituita da due catene polipeptidiche A1 e A2, legate tra loro da ponti disolfuro. Nel complesso della subunità B, cinque polipeptidi identici sono legati tra loro da un legame non covalente sotto forma di anello. Il complesso della subunità B è responsabile del legame dell'intera molecola di tossina al recettore cellulare, il ganglioside monosialico GM1, molto abbondante nelle cellule epiteliali della mucosa dell'intestino tenue. Affinché il complesso della subunità interagisca con GM1, l'acido sialico deve essere scisso da quest'ultimo, operazione effettuata dall'enzima neuraminidasi, che facilita l'attuazione dell'azione della tossina. Il complesso subunità B, dopo essersi legato a 5 gangliosidi sulla membrana epiteliale intestinale, modifica la sua configurazione in modo da consentire ad A1 di staccarsi dal complesso A1B5 e penetrare nella cellula. Una volta penetrato nella cellula, il peptide A1 attiva l'adenilato ciclasi. Ciò avviene a seguito dell'interazione di AI con NAD, con conseguente formazione di ADP-ribosio, che viene trasferito alla proteina legante il GTP della subunità regolatrice dell'adenilato ciclasi. Di conseguenza, l'idrolisi funzionalmente necessaria del GTP viene inibita, portando all'accumulo di GTP nella subunità regolatrice dell'adenilato ciclasi, determinando lo stato attivo dell'enzima e, di conseguenza, un aumento della sintesi di c-AMP. Sotto l'influenza del c-AMP nell'intestino, il trasporto ionico attivo cambia. Nella zona della cripta le cellule epiteliali rilasciano intensivamente ioni Cl- e nella zona dei villi viene ostacolato l'assorbimento di Na+ e Cl-, il che costituisce la base osmotica per il rilascio di acqua nel lume intestinale.

I vibrioni del colera sopravvivono bene a basse temperature; sopravvivono nel ghiaccio fino a 1 mese, nell'acqua di mare fino a 47 giorni, nell'acqua di fiume da 3-5 giorni a diverse settimane, nel terreno da 8 giorni a 3 mesi, nelle feci fino a 3 giorni, nelle verdure crude 2-4 giorni, nella frutta 1-2 giorni. I vibrioni del colera muoiono in 5 minuti a 80 °C, istantaneamente a 100 °C; sono molto sensibili agli acidi, all'essiccazione e alla luce solare diretta, sotto l'influenza diLa cloramina e altri disinfettanti muoiono entro 5-15 minuti, persistono bene e a lungo e si moltiplicano anche in corpi idrici aperti e acque reflue ricche di materia organica.

Patogenesi del colera

Il punto di ingresso dell'infezione è il tratto digerente. La malattia si sviluppa solo quando i patogeni superano la barriera gastrica (di solito questo si osserva durante il periodo di secrezione basale, quando il pH del contenuto gastrico è prossimo a 7), raggiungono l'intestino tenue, dove iniziano a moltiplicarsi intensamente e a secernere esotossina. L'enterotossina o colerageno determina l'insorgenza delle principali manifestazioni del colera. La sindrome colerica è associata alla presenza di due sostanze in questo vibrione: l'enterotossina proteica - colerageno (esotossina) e la neuraminidasi. Il colerageno si lega a un enzima specifico.Recettore enterocitario - ganglioside. Sotto l'azione della neuraminidasi, si forma un recettore specifico a partire dai gangliosidi. Il complesso recettoriale specifico del colera attiva l'adenilato ciclasi, che avvia la sintesi di cAMP. L'adenosina trifosfato regola la secrezione di acqua ed elettroliti dalla cellula nel lume intestinale mediante una pompa ionica. Di conseguenza, la mucosa dell'intestino tenue inizia a secernere un'enorme quantità di liquido isotonico, che non ha il tempo di essere assorbito nell'intestino crasso: si sviluppa diarrea isotonica. Con 1 litro di feci, il corpo perde 5 g di cloruro di sodio, 4 g di bicarbonato di sodio e 1 g di cloruro di potassio. L'aggiunta del vomito aumenta il volume di liquido perso.

Di conseguenza, il volume plasmatico diminuisce, il volume del sangue circolante diminuisce e il liquido si addensa. Il liquido viene ridistribuito dallo spazio interstiziale a quello intravascolare. Si verificano disturbi emodinamici e del microcircolo, che provocano shock da disidratazione e insufficienza renale acuta. Si sviluppa acidosi metabolica, accompagnata da convulsioni. L'ipokaliemia causa aritmie, ipotensione, alterazioni del miocardio e atonia intestinale.