โรคอหิวาตกโรค - สาเหตุและพยาธิสภาพ

สาเหตุของโรคอหิวาตกโรค

สาเหตุของโรคอหิวาตกโรค เกิดจากเชื้อแบคทีเรีย Vibrio choleraeซึ่งอยู่ในสกุลVibrioวงศ์Vibrionaceae

Vibrio ของอหิวาตกโรคแสดงโดยไบโอวาร์ 2 ชนิดซึ่งมีคุณสมบัติทางสัณฐานวิทยาและสีที่คล้ายกัน (ไบโอวาร์อหิวาตกโรคและไบโอวาร์ El Tor)

เชื้อก่อโรคอหิวาตกโรคคือวิบริโอของกลุ่มซีโรกรุ๊ป 01 และ 0139 ของสปีชีส์Vibrio choleraeซึ่งอยู่ในสกุล Vibrio วงศ์ Vibrionaceae ในสปีชีส์ Vibrio cholerae มีไบโอวาร์หลัก 2 ชนิด ได้แก่ biovar cholerae classic ซึ่งค้นพบโดย R. Koch ในปี 1883 และbiovar El Torซึ่งแยกได้ในปี 1906 ในอียิปต์ที่สถานีกักกัน El Tor โดย F. และ E. Gotshlich

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

สมบัติทางวัฒนธรรม

วิบริโอเป็นจุลินทรีย์ที่ไม่ต้องการออกซิเจน แต่ชอบสภาพการเจริญเติบโตแบบใช้ออกซิเจน จึงสร้างฟิล์มบนพื้นผิวของสารอาหารเหลว อุณหภูมิการเจริญเติบโตที่เหมาะสมคือ 37 องศาเซลเซียสที่ค่า pH 8.5-9.0 สำหรับการเจริญเติบโตที่เหมาะสม จุลินทรีย์ต้องมีโซเดียมคลอไรด์ 0.5% ในตัวกลาง สารอาหารสะสมคือน้ำเปปโตนที่มีฤทธิ์เป็นด่าง 1% ซึ่งจะสร้างฟิล์มภายใน 6-8 ชั่วโมง วิบริโอที่ทำให้เกิดอหิวาตกโรคนั้นเติบโตได้ง่ายและสามารถเติบโตได้ในอาหารเลี้ยงเชื้อแบบง่าย อาหารเลี้ยงเชื้อแบบเลือกได้คือ TCBS (thiosulfate citrate sucrose-bile agar) อะการ์ที่เป็นด่างและอะการ์ที่มีฤทธิ์เป็นกรด (tryptone soy agar หรือ TSA) ใช้สำหรับการเพาะเลี้ยงต่อ

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

คุณสมบัติทางชีวเคมี

สารก่อโรคอหิวาตกโรคมีฤทธิ์ทางชีวเคมีและเป็นออกซิเดสบวก มีคุณสมบัติในการย่อยสลายโปรตีนและแซ็กคาโรไลติก: ผลิตอินโดล ไลซีนดีคาร์บอกซิเลส ทำให้เจลาตินเหลวเป็นรูปกรวย ไม่ผลิตไฮโดรเจนซัลไฟด์ หมักกลูโคส แมนโนส ซูโครส แล็กโทส (ช้าๆ) แป้ง ไม่หมักแรมโนส อะราบิโนส ดัลซิทอล อิโนซิทอล อินูลิน มีฤทธิ์ไนเตรตรีดักเตส

วิบริโออหิวาตกโรคแตกต่างกันในด้านความไวต่อแบคทีเรียโฟจ วิบริโออหิวาตกโรคแบบคลาสสิกจะสลายตัวโดยแบคทีเรียโฟจกลุ่ม IV ตาม Mukerjee และวิบริโอไบโอวาร์ El Tor จะสลายตัวโดยแบคทีเรียโฟจกลุ่ม V การแยกความแตกต่างระหว่างเชื้อก่อโรคอหิวาตกโรคเกิดขึ้นจากคุณสมบัติทางชีวเคมี โดยความสามารถในการทำให้เม็ดเลือดแดงแกะแตกตัว จับกลุ่มเม็ดเลือดแดงไก่ และความไวต่อโพลีมิกซินและแบคทีเรียโฟจ Biovar El Tor ทนต่อโพลีมิกซิน จับกลุ่มเม็ดเลือดแดงไก่ และทำลายเม็ดเลือดแดงแกะ มีปฏิกิริยา Voges-Proskauer เป็นบวกและการทดสอบเฮกซามีน V. cholerae 0139 จัดอยู่ในไบโอวาร์ El Tor ตามลักษณะทางฟีโนไทป์

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

โครงสร้างแอนติเจน

วิบริโอของอหิวาตกโรคมีแอนติเจน O และ H ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของแอนติเจน O ซีโรกรุ๊ปจะถูกแยกออกได้มากกว่า 150 ซีโรกรุ๊ป ซึ่งตัวการที่ทำให้เกิดอหิวาตกโรคได้แก่ ซีโรกรุ๊ป 01 และ 0139 ภายในซีโรกรุ๊ป 01 ขึ้นอยู่กับการรวมกันของซับยูนิต A, B และ C จะมีการแบ่งออกเป็นซีโรวาร์ ได้แก่ โอกาวะ (AB), อินาบะ (AC) และฮิโกชิมะ (ABC) วิบริโอของซีโรกรุ๊ป 0139 จะเกาะกลุ่มกันโดยซีรั่ม 0139 เท่านั้น แอนติเจน H เป็นแอนติเจนทั่วไป

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

ทัศนคติต่อปัจจัยสิ่งแวดล้อม

เชื้อที่ทำให้เกิดอหิวาตกโรคไวต่อแสงยูวี การทำให้แห้ง สารฆ่าเชื้อ (ยกเว้นควอเทอร์นารีเอมีน) ค่า pH ที่เป็นกรด และความร้อน เชื้อที่ทำให้เกิดอหิวาตกโรค โดยเฉพาะไบโอวาร์เอลทอร์ สามารถดำรงอยู่ในน้ำโดยอาศัยการอยู่ร่วมกันของไฮโดรไบโอติกและสาหร่ายได้ ภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย เชื้อเหล่านี้สามารถเปลี่ยนเป็นรูปแบบที่ไม่มีการเพาะเลี้ยงได้ คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้เราสามารถจำแนกอหิวาตกโรคเป็นการติดเชื้อแอนโธรโพซาโพรโนซิสได้

[ 23 ], [ 24 ]

ปัจจัยการก่อโรค

จีโนม ของ V. choleraeประกอบด้วยโครโมโซมวงกลม 2 ชุด ได้แก่ ขนาดใหญ่และขนาดเล็ก ยีนทั้งหมดที่จำเป็นต่อชีวิตและการนำหลักการก่อโรคไปใช้จะอยู่ในโครโมโซมขนาดใหญ่ โครโมโซมขนาดเล็กประกอบด้วยอินทิกรอนที่ทำหน้าที่จับและแสดงคาสเซ็ตต์ที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะ

ปัจจัยก่อโรคหลักคือเอนเทอโรทอกซินของอหิวาตกโรค (CT) ยีนที่ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการสังเคราะห์สารพิษนี้จะอยู่ในตลับกรองความเป็นพิษซึ่งอยู่บนจีโนมของแบคทีเรียโฟจที่มีเส้นใย CTX นอกจากยีนเอนเทอโรทอกซินแล้ว ยีน zot และ ace ยังอยู่ในตลับกรองเดียวกัน ผลิตภัณฑ์ของยีน zot คือสารพิษ(zonula occludens toxin)และยีน ace จะกำหนดการสังเคราะห์เอนเทอโรทอกซินเพิ่มเติม(เอนเทอโรทอกซินของอหิวาตกโรค)สารพิษทั้งสองชนิดนี้มีส่วนร่วมในการเพิ่มการซึมผ่านของผนังลำไส้ จีโนมของฟาจยังมียีน ser-adhesin และลำดับ RS2 ที่เข้ารหัสการจำลองฟาจและการรวมเข้ากับโครโมโซม

ตัวรับสำหรับฟาจ CTX คือพิลี (Ter) ที่ถูกควบคุมโดยสารพิษ พิลีเป็นพิลีประเภท 4 ซึ่งนอกจากจะเป็นตัวรับสำหรับฟาจ CTX แล้ว ยังจำเป็นต่อการตั้งรกรากในไมโครวิลลีของลำไส้เล็ก และยังมีส่วนร่วมในการก่อตัวของไบโอฟิล์ม โดยเฉพาะบนพื้นผิวของเปลือกของสิ่งมีชีวิตในน้ำ

Ter แสดงออกในลักษณะประสานงานกับยีน CT โครโมโซมขนาดใหญ่ยังมียีน pap ซึ่งกำหนดการสังเคราะห์ neuraminidase ซึ่งอำนวยความสะดวกในการดำเนินการของสารพิษ และยีน hap ซึ่งกำหนดการสังเคราะห์ hemallutinin protease ที่ละลายน้ำได้ ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการกำจัดเชื้อโรคออกจากลำไส้สู่สิ่งแวดล้อมภายนอกอันเป็นผลจากการกระทำทำลายล้างต่อตัวรับของเยื่อบุผิวลำไส้ที่เกี่ยวข้องกับวิบริโอ

การล่าอาณานิคมของลำไส้เล็กโดยพิลีที่ควบคุมสารพิษจะสร้างแพลตฟอร์มสำหรับการกระทำของเอนเทอโรทอกซินของอหิวาตกโรค ซึ่งเป็นโปรตีนที่มีน้ำหนักโมเลกุล 84,000D ประกอบด้วยซับยูนิต A 1 ตัวและซับยูนิต B 5 ตัว ซับยูนิต A ประกอบด้วยโซ่โพลีเปปไทด์ 2 โซ่ คือ A1 และ A2 ซึ่งเชื่อมเข้าด้วยกันด้วยสะพานไดซัลไฟด์ ในซับยูนิตคอมเพล็กซ์ B โพลีเปปไทด์ที่เหมือนกัน 5 โซ่เชื่อมกันด้วยพันธะที่ไม่ใช่โควาเลนต์ในรูปของวงแหวน ซับยูนิตคอมเพล็กซ์ B มีหน้าที่ในการจับโมเลกุลของสารพิษทั้งหมดเข้ากับตัวรับในเซลล์ ซึ่งก็คือโมโนไซอะลิกแกงกลิโอไซด์ GM1 ซึ่งมีเซลล์เยื่อบุผิวของเยื่อบุลำไส้เล็กอยู่มาก เพื่อให้ซับยูนิตคอมเพล็กซ์ทำปฏิกิริยากับ GM1 ได้ จะต้องแยกกรดไซอะลิกออกจากมัน ซึ่งดำเนินการโดยเอนไซม์นิวรามินิเดส ซึ่งช่วยให้สารพิษทำงานได้ง่ายขึ้น คอมเพล็กซ์ย่อย B หลังจากยึดติดกับ 5 gangliosides บนเยื่อหุ้มเซลล์ลำไส้ จะเปลี่ยนการกำหนดค่าเพื่อให้ A1 แยกตัวออกจากคอมเพล็กซ์ A1B5 และแทรกซึมเข้าไปในเซลล์ เมื่อแทรกซึมเข้าไปในเซลล์แล้ว เปปไทด์ A1 จะกระตุ้นอะดีไนเลตไซเคลส ซึ่งเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาระหว่าง AI กับ NAD ส่งผลให้เกิดการสร้าง ADP-ribose ซึ่งจะถูกถ่ายโอนไปยังโปรตีนที่จับกับ GTP ของซับยูนิตควบคุมของอะดีไนเลตไซเคลส เป็นผลให้การไฮโดรไลซิสที่จำเป็นในการทำงานของ GTP ถูกยับยั้ง ส่งผลให้ GTP สะสมในซับยูนิตควบคุมของอะดีไนเลตไซเคลส กำหนดสถานะการทำงานของเอนไซม์ และส่งผลให้มีการสังเคราะห์ c-AMP เพิ่มขึ้น ภายใต้อิทธิพลของ c-AMP ในลำไส้ การขนส่งไอออนที่ทำงานอยู่จะเปลี่ยนไป ในบริเวณหลุมฝังศพ เซลล์เยื่อบุผิวจะปล่อยไอออน Cl- อย่างเข้มข้น และในบริเวณวิลลัส การดูดซึม Na+ และ Cl- จะถูกขัดขวาง ซึ่งก่อให้เกิดพื้นฐานออสโมซิสสำหรับการปล่อยน้ำเข้าไปในช่องว่างของลำไส้

อหิวาตกโรคสามารถอยู่รอดได้ดีในอุณหภูมิต่ำ โดยสามารถอยู่รอดในน้ำแข็งได้นานถึง 1 เดือน ในน้ำทะเลนานถึง 47 วัน ในน้ำแม่น้ำนาน 3-5 วันถึงหลายสัปดาห์ ในดินนาน 8 วันถึง 3 เดือน ในอุจจาระนานถึง 3 วัน ในผักสด 2-4 วัน ในผลไม้ 1-2 วัน อหิวาตกโรคสามารถตายได้ใน 5 นาทีที่อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียส และตายทันทีที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส พวกมันไวต่อกรด การอบแห้ง และแสงแดดโดยตรงมากภายใต้อิทธิพลของคลอรามีนและสารฆ่าเชื้ออื่นๆ จะตายภายใน 5-15 นาที คงอยู่ได้ดีและเป็นเวลานาน และยังสามารถขยายตัวในแหล่งน้ำเปิดและน้ำเสียที่มีอินทรียวัตถุอยู่มากอีกด้วย

พยาธิสภาพของโรคอหิวาตกโรค

จุดที่เชื้อโรคเข้าสู่ร่างกายได้คือทางเดินอาหาร โรคนี้จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อเชื้อโรคสามารถผ่านชั้นกั้นกระเพาะอาหาร (โดยปกติจะสังเกตเห็นได้ในช่วงที่สารคัดหลั่งจากกระเพาะอาหารมีค่า pH ใกล้เคียงกับ 7) ไปถึงลำไส้เล็ก ซึ่งเชื้อโรคจะเริ่มขยายตัวและหลั่งสารเอ็กโซทอกซินออกมา เอนเทอโรทอกซินหรือโคเลอราเจนเป็นตัวกำหนดการเกิดอาการหลักของอหิวาตกโรค กลุ่มอาการของอหิวาตกโรคเกี่ยวข้องกับการมีสาร 2 ชนิดในวิบริโอชนิดนี้ ได้แก่ โปรตีนเอนเทอโรทอกซิน - โคเลอราเจน (เอ็กโซทอกซิน) และนิวรามินิเดส โคเลอราเจนจะจับกับสารเฉพาะตัวรับเอนเทอโรไซต์ - แกงกลิโอไซด์ ภายใต้การทำงานของนิวรามินิเดส ตัวรับเฉพาะจะถูกสร้างขึ้นจากแกงกลิโอไซด์ คอมเพล็กซ์ตัวรับเฉพาะอหิวาตกโรคจะกระตุ้นอะดีไนเลตไซเคลส ซึ่งเริ่มการสังเคราะห์ cAMP อะดีโนซีนไตรฟอสเฟตควบคุมการหลั่งน้ำและอิเล็กโทรไลต์จากเซลล์เข้าสู่ลูเมนลำไส้โดยใช้ปั๊มไอออน เป็นผลให้เยื่อเมือกของลำไส้เล็กเริ่มหลั่งของเหลวไอโซโทนิกจำนวนมากซึ่งไม่มีเวลาที่จะถูกดูดซึมในลำไส้ใหญ่ - ท้องร่วงไอโซโทนิกเกิดขึ้น ด้วยอุจจาระ 1 ลิตร ร่างกายจะสูญเสียโซเดียมคลอไรด์ 5 กรัม โซเดียมไบคาร์บอเนต 4 กรัม โพแทสเซียมคลอไรด์ 1 กรัม การอาเจียนจะเพิ่มปริมาณของเหลวที่สูญเสียไป

ส่งผลให้ปริมาตรของพลาสมาลดลง ปริมาตรของเลือดที่ไหลเวียนลดลง และเลือดจะข้นขึ้น ของเหลวจะกระจายจากเนื้อเยื่อระหว่างเซลล์ไปยังช่องว่างภายในหลอดเลือด เกิดความผิดปกติของการไหลเวียนโลหิตและความผิดปกติของการไหลเวียนโลหิตขนาดเล็ก ซึ่งส่งผลให้เกิดภาวะช็อกจากการขาดน้ำและไตวายเฉียบพลัน กรดเมตาบอลิกจะเกิดขึ้นพร้อมกับอาการชัก ภาวะโพแทสเซียมในเลือดต่ำทำให้เกิดภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะ ความดันโลหิตต่ำ การเปลี่ยนแปลงของกล้ามเนื้อหัวใจและลำไส้ทำงานผิดปกติ