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霍乱弧菌

弧菌科弧菌属细菌
（重定向自Vibrio cholerae）
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霍乱弧菌（Vibrio cholerae）是一种革兰氏阴性的，兼性厌氧的，菌体短小呈逗点状的细菌[1]。这种细菌自然生活在半咸水或海水中，很容易附着在蟹、虾和其他贝壳类动物含有甲壳质的壳上。某些霍乱弧菌菌株对人类具有致病性，会引起一种称为霍乱的致命疾病，这种疾病可能来自食用未煮熟或未经烹煮的海洋生物品种或饮用受污染的水。[2]

霍乱弧菌
TEM下的霍乱弧菌
科学分类 编辑
域： 细菌域 Bacteria
门： 假单胞菌门 Pseudomonadota
纲： γ-变形菌纲 Gammaproteobacteria
目： 弧菌目 Vibrionales
科： 弧菌科 Vibrionaceae
属： 弧菌属 Vibrio
种：
霍乱弧菌 V. cholerae
二名法
Vibrio cholerae
Pacini, 1854
模式菌株
ATCC 14035 = CCUG 9118 A = CECT 514 = CIP 62.13 = NCCB 80091 = NCCB 36033 = NCTC 8021

霍乱弧菌最早于1849年由 Félix-Archimède Pouchet 描述为某种原生动物。菲利波·帕西尼 (Filippo Pacini) 正确地将其识别为细菌，并采用了他的学名。1884年，罗伯特·科赫 (Robert Koch) 发现了导致霍乱的细菌。Sambhu Nath De 于1959年分离出霍乱毒素，并证明该毒素是霍乱的病因。

霍乱弧菌有单鞭毛（尾状结构），细胞表面有几根性菌毛。它经历呼吸和发酵代谢。共分为200多个血清群[3]。其中O1群[4]和O139群[5]的两个血清群一部分菌株由于能够产生霍乱毒素可引起霍乱[3][6]。 感染主要是透过饮用受污染的水或摄入被感染者粪便污染的食物，因此与环境卫生和个人卫生有关。摄入后，它会侵入肠道黏膜，导致宿主在摄入后数小时至2-3天内出现腹泻和呕吐。乳酸林格氏液、口服补液盐类合并喹诺酮类药物、四环霉素等抗生素是重症病例常用的治疗方法。

霍乱弧菌有两个环状染色体。其中一条染色体会产生霍乱毒素 (CT)，这种蛋白质会造成大量水便腹泻 (称为“米汤样水性腹泻”)。[7]但DNA并不直接为毒素编码，因为霍乱毒素的基因是由 CTXphi（CTXφ） -- 一种温和噬菌体（病毒）--所携带。病毒只有在插入细菌DNA时才会产生毒素。霍乱弧菌的群体感应（Quorum sensing）是经过深入研究的，[8]它可借由限制细菌摄取营养（如色氨酸，进一步转换为血清素）来启动宿主免疫信号，并延长宿主存活时间。[9]因此，群体感应允许宿主与病原菌之间的偏利共生互动。[9]

分型

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霍乱弧菌共分为200多个血清群[3]，O1群根据表型和遗传差异可进一步分为两种生物型：古典经典型和El Tor（英语：El Tor）型[10],根据O抗原（脂多糖）差异，O1群也可分为小川型（异型）、稻野型（原型）和彦岛型（中间型）[3]。其余统称为非O1/O139群霍乱弧菌，由于缺乏霍乱毒素，非O1/O139群霍乱弧菌不引起霍乱，但可引起肠胃炎小型流行爆发和食物中毒。[11]

分离和命名

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1854年，意大利科学家菲利波·帕西尼最早分离出了霍乱弧菌，但并未广泛知晓；1883年，德国科学家罗伯特·科赫再度发现霍乱弧菌，并广为人知[12][13]。1965/66年，国际命名组织（International Committee on Nomenclature）才最终更正，将霍乱弧菌命名为“帕西尼霍乱弧菌（Vibrio cholerae Pacini ）”[12][13]。

致病性

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霍乱毒素会中断细胞内腺苷酸环化酶的调节，导致水和钠外流至肠腔。
 
噬菌体将其DNA（蓝色显示）注入到细菌细胞中，遗传物质整合到细菌的染色体中，现在称为原噬菌体。

霍乱弧菌的致病性基因编码直接或间接参与细菌毒力的蛋白质。为了适应宿主的肠道环境，并避免受到胆汁酸和抗微生物肽的攻击，霍乱弧菌使用其细菌外膜囊泡 (OMV)。在进入宿主体时，细菌会脱落其细菌外膜囊泡，其中包含所有使其容易受到宿主攻击的膜修饰。[14]

在感染期间，霍乱弧菌会分泌霍乱毒素 (CT)，这种蛋白质会造成大量水状腹泻 (称为“淘米水状腹泻”)。[15][7]这种霍乱毒素包含5个B亚基，在附着于肠道上皮细胞上扮演角色，以及1个A亚基，在毒素活性上扮演角色。小肠的定殖也需要毒素核心调节性菌毛 (toxin coregulated pilus, TCP)，这是细菌细胞表面的一种薄而柔软的细丝状附属物。CT和TCP的表达都是由两元件调控系统（英语：Two-component regulatory system） (TCS) 介导，通常是由膜束组氨酸激酶 (histidine kinase) 和细胞内反应元件组成。[13] 两元件调控系统（英语：Two-component regulatory system） (TCS)可使细菌对不断变化的环境做出反应。[13]在霍乱弧菌中，几种两元件调控系统 (TCS)已被确认在定殖、生物膜制造和毒力方面具有重要作用。[13] Quorum regulatory small RNAs (Qrr RNA（英语：Qrr RNA）) 已被确认为霍乱弧菌TCS的靶点。[13][3][16] 在此，小RNA (sRNA) 分子与mRNA 结合，以阻断毒性基因或定殖基因表达抑制因子的转译或诱导其降解。[13][3]

霍乱弧菌可引起从无症状到霍乱重症的症状。[17]在流行地区，75%的病例无症状，20%为轻度至中度，2-5%为严重病例，如重症霍乱[17]。症状包括突然出现水状腹泻（淘米水状液体）、偶尔呕吐和腹部痉挛。[1][17] 脱水后会出现口渴、黏膜干燥、皮肤渗透力降低、眼球下陷、低血压、脉搏微弱或消失、心动过速、呼吸急促、声音沙哑、尿少、痉挛、肾衰竭、癫痫、昏睡、昏迷和死亡等症状和体征。[1]在怀孕晚期，此病对孕妇及其胎儿也特别危险，可能会造成早产及胎儿死亡。[17][18][19]

疾病发生和传播途径

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刚果河是人们饮用、煮食和洗漱的主要水源，但像这样的条件为霍乱弧菌和水传疾病的传播提供了条件。

疾病发生

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霍乱有“地方病” (endemic) 或“流行病” (epidemic) 之分。在过去三年来一直有此病发生的国家，且确诊的病例是在当地（在国家范围内）传播，则视为 “地方病”。[20]另外，当疾病的发生率超过任何特定时间或地点的正常发生率时，就会宣称疫情爆发。[21]流行病可能持续数天或数年之久。此外，发生流行病的国家也可能是地方病流行的国家。[21]最长的霍乱弧菌流行病记录是在也门。也门曾爆发过两次疫情，第一次发生在2016年9月至2017年4月期间，第二次则在2017年4月稍后时间开始，最近被认为在2019年解决。[22]也门的疫情夺去了2500多人的生命[22]，影响了100多万也门人民。更多的疫情发生在非洲、美洲和海地。

传播途径

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霍乱弧菌经食物和水传播。[23][24] 霍乱弧菌是一种水生细菌，也就是说，它存在于水中，包括淡水和海水，其中以微咸水和沿岸水域尤其重要。它也会经由水传染给人类。尤其是未经处理或处理不当的饮用水，以及接触过污染水的食物，都是传播的原因。

如果含有霍乱弧菌的粪便被施用到田地作为肥料，或是用受污染的水打湿食物以保持新鲜，植物性食物也可能受到霍乱弧菌的污染。但更常见的情况是，这种细菌出现在来自海洋的动物食品中。霍乱患者的粪便、呕吐物和十二指肠液中都可检测到病原菌。在疾病痊愈后的数周内，粪便中仍可检测到霍乱弧菌，但长期排泄的情况很少见。

预防措施

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前往霍乱流行的地区时，应遵守下列预防措施：饮用并使用瓶装水；经常用肥皂和安全的水洗手；使用化学厕所或在没有洗手间的情况下掩埋粪便；不要在任何水体中排便，并彻底煮熟食物。供应适当、安全的水非常重要。.[25]应采取的预防措施是适当消毒。[26] 在没有肥皂和水的地方，必须保持手部卫生。当没有洗手的卫生设备时，可用草木灰或沙子擦洗双手，再用清水冲洗。[27]前往常见霍乱地区的旅客可接种单剂霍乱疫苗。

治疗方法

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霍乱的基本整体治疗方式是补液，以补充流失的体液。轻度脱水的患者可以口服口服补液（ORS）[26]。当病人严重脱水且无法摄取适量的 ORS 时，通常会进行静脉输液治疗。有些病例会使用抗生素，通常是喹诺酮类药物和四环霉素。[26]

基因组

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霍乱弧菌 （以及一般的弧菌科 (Vibrionaceae)）[28]有两条环状染色体，共有400万个碱基对的DNA序列和3,885个预测基因。[29]霍乱毒素的基因由 CTXphi (CTXφ)带有，CTXφ是插入霍乱弧菌基因组的“温和”（temperate）噬菌体。CTXφ 可将霍乱毒素基因从一株霍乱菌传到另一株，这是一种水平基因转移。毒素核心导管的基因由弧菌致病岛（VPI）编码，而致病岛与原噬菌体是分开的。[1]

较大的第一条染色体长3 Mbp，有2,770个开放阅读框 (ORF)。它包含毒性、毒性调节以及重要细胞功能（如转录和翻译）的关键基因。

第二条染色体长1 Mbp，有1115个开放阅读框 (ORF)。由于基因组中包含了看家基因和其他重要基因，包括新陈代谢的重要基因、热休克蛋白和线粒体16S rRNA基因，这些基因是用来追踪细菌间进化关系的核糖体亚单位基因，因此判定它与质粒或巨型质粒不同。在判断复制子是否为染色体时，还要看它是否占基因体的很大比例，而第2条染色体的大小占整个基因体的40%。而且，与质粒不同，染色体不能自我传播。[17]不过，第二条染色体可能曾经是巨型质粒，因为它含有一些通常出现在质粒上的基因[1]，包括类似P1质粒的复制起点。[28]

噬菌体 CTXφ

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CTXφ (也称为 CTXphi) 是一种含有霍乱毒素基因的丝状噬菌体。当霍乱弧菌感染人类时，就会产生具传染性的CTXφ微粒。噬菌体颗粒从细菌细胞中分泌出来，不会溶菌 (lysis)。CTXφ感染霍乱弧菌细胞时，会整合到其中一条染色体上的特定位点。这些位点通常含有整合CTXφ原噬菌体的串列阵列。除了编码霍乱毒素的 ctxA 和 ctxB 基因外，CTXφ 还包含8个涉及噬菌体繁殖、包装、分泌、整合和调节的基因。CTXφ基因组长 6.9 kb。[30]

自然遗传转化

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当霍乱弧菌在甲壳素上生长时，可以诱导其具有自然遗传转化的能力，甲壳素是一种在水生栖息地中丰富的生物聚合物（例如来自甲壳类外骨骼）。[31] 自然遗传转化是一个有性过程，涉及DNA透过中间介质从一个细菌细胞转移到另一个细菌细胞，以及透过同源重组将供体序列整合到受体基因组中。霍乱弧菌的转化能力受到细胞密度增加以及营养限制、生长速率下降或压力的刺激。[31] 霍乱弧菌摄取机制涉及感受态诱导的菌毛和保守的DNA结合蛋白，该蛋白充当棘轮将DNA卷入细胞质。[32][33]遗传转化有两种模型，性别假设和感受态细菌。[34]

图库

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  •  
    霍乱弧菌 (V. cholerae)示意图
  •  
    在 TCBS 琼脂上发现黄色的（蔗糖发酵）'“霍乱弧菌”'菌落。
  •  
    经过阴性染色的'“霍乱弧菌”'的透射电子显微镜影像。

参见

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参考资料

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外部链接

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