Vibrio cholerae

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

1817. El colera asiatico

1831-1832 se propaga en la sociedad inglesa

1842 Traslado desde la india a China, por una expedición inglesa

Asia central e Imperio Ruso

1846 A través de los peregrinos de La Meca se propago a la región del mediterraneo

1847-1848 Muerte de más de un millón de habitantes rusos

Se extendio por Polonia, Austria y Hungría siguiendo el curso del ríoElba llegó a Prusia, Francia e Inglaterra y de ahí al Continente Americano.

IDENTIFICACIÓN DEV. cholerae

• …up to now, 22 cholera victims and 17 cholera patients have been examined in Calcutta…. In all cases the comma bacillus and only the comma bacillus has been found. These results, taken together with those obtained in Egypt, prove that we have found the pathogen responsible for cholera…

• Robert Koch, 2 Feb. 1884

Antecedentes sobre el microorganismo

El agente responsible del Colera fue descrito por primera vez por el Italianao Pacini en 1854, quien encuentra un gran numero de bacterias curvasen el contenido intestinal de victimas del colera, que llamo Vibrio cholera

MORFOLOGIA

Bacilo Gram negativo, de forma curva con una longitud de 1.5-2.0 um y 0.5 um de ancho y dispone de un solo flagelo

AGUA Y CÓLERA

UK, 1831

John Harnold, marino mercante procedente de Hamburgo, llego a Londres el día 22 de septiembre. Murió pocas horas después de su arribo en una habitación de alquiler en Horsleydown, Londres.Otro inquilino moriría ocho días después de rentar la misma habitación.

Participación del Agua en la Transmisión del Cólera

El método de Snow Establecer el factor común entre los infectadosEl dato clínico sobre los problemas digestivos La ingesta de agua el elemento común entre los afectadospor el padecimiento.

John Snow Padre de la Epidemiología

En 1849, publicó On the Mode of Communication of Cholera en la que teorizó con pruebas --que él consideraba-- fehacientes de que el cólera se propagaba a través del agua contaminada.

Sus observaciones sobre la contaminación de los alimentos y de los suministros del agua le permitieron concluir que el “cholera invariably commneces with the affection of the alimentary canal”

Participación del Agua en la Transmisión del Cólera

AGUAS NEGRAS

AGUA POTABLE ALIMENTOS

HUMANOS

Vibrio spp.Epibionte

Planctónico

Ecosistema AcuáticopH, Temperatura,

Salinidad, Sustratos

Comportamiento biológico de Vibrio, mecanismos de transmisión al humano

y al ambiente acuático

CUIDADO CON EL AGUA Y ALIMENTOS

Vibrio cholerae y cólera• El género Vibrio incluye numerosas especies

en ambientes acuáticos• Se han reportado más de 200 diferentes

serogrupos (antígenos somáticos, “O”) de V. cholerae

• Las cepas epidémicas pertenecen a los serogrupos O1 y O139

Antígeno O1 y O139 de V. cholerae

SEROTIPO DETERMINANTES ANTIGENICOS -O

Ogawa Inaba

Ogawa A, B + -

Inaba A, C - +

Hikojima A, B, C + +

SEROTIPOS DE V. cholerae O1

• 1817-1920: Priméras 6 pandemias (origen India),

Biotipo Clásico (serogrupo O1)• 1935: Brote epidémico en Indonesia• Biotipo El Tor (serogrupo O1)• 1961: Séptima pandemia (origen Indonesia)

Biotipo El Tor• 1991: Epidemia en el Continente Americano

(Lima, Perú) El Tor O1• 1992: Epidemia en S. Asia (origen Bahía de

Bengala), serogrupo O139; . Desplazamiento temporal El Tor O1

PANDEMIAS DE CÓLERA

V. cholerae O1 y O139: cólera y toxigenicidad

• Las cepas O1 toxigénicas han causado las siete pandemias de cólera desde 1817

• El 5% de las cepas O1 son no toxigénicas• La cepa O139 Bengal inició un brote en la

India en 1992 (¿octava pandemia?)• Existen reportes de brotes aislados

ocasionados por cepas V cholerae O10, O12, O31,O37 y O53

19611970

1974

1991

1991

La séptima pandemia y el regreso del cólera a Latinoamérica

Fuente:

• OPS - OMS

• Más de 400 000 casos

• Cerca de 4 000 muertes

• 16 países afectados

Epidemiología del cólera

• Casos agrupados por localidad y temporada• Alto número de casos en niños en áreas endémicas• Cambios anuales en el patrón de resistencia a

antibióticos• Diversidad clonal en cepas epidémicas• Emergencia y reemergencia en zonas con escasas

condiciones de saneamiento e higiene

Vibrio cholerae y Cólera en México

Pandemias que han afectado a México

1a (1817)

2a (1833) México

3a (1849) México

4a (1866) México

5a (1883)

6a (1899)

7a (1961) México 1991)

Fuente: • Boletín epidemiológico de la Secretaria de Salud, 1999-

2003.

El cólera regresa a México (1991-2002)

Total:

45 979 casos

545 muertes

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Ca

so

s

0

50

100

150

200

250

Mu

ert

es

Casos

Muertes

71 59 11

Octubre 2010, reporte de un caso en la Ciudad de Guadalajara Jalisco, Méxicoy dos casos en Culiacan Sinaloa, México. Uno en octubre 2010 y otro más en 2011

• 28 OCTOBER 2013 - The Ministry of Health in Mexico has reported an additional five cases of infection with Vibrio cholerae O1 Ogawa toxigenic.

• The five cases occurred in the geographic zone of la Huasteca, an area where urbanization, availability of drinking water and basic sanitation services are limited.

• From 9 September to date, a total of 176 confirmed cases, including one death, of infection with Vibrio cholerae O1 Ogawa toxigenic has been reported in the country. Of these, two are from the Federal District, 157 cases from the state of Hidalgo, nine from the state of Mexico, two from the state of San Luis Potosi and six from the state of Veracruz. Eighty-nine of the total confirmed cases are women and 87 are men. Fifty-seven cases have been hospitalized.

PATOGENESIS

• Factores de colonización y asociación intercelular:

TCP (toxin-coregulated pilus), ACF (accesory colonization factor)

• Toxinas (CT, ZOT, ACE)• Flagelo polar• Proteasas• Hemaglutininas solubles y asociadas• Neuraminidasa• Sideróforos

Factores de virulencia de V. cholerae

100 nmctx Φ

LA EXPRESIÓN DE LA TOXINA DEL CÓLERA (CTX) ESTA CODIFICADAPOR GENES INTEGRADOS EN EL CROMOSOMA DE UN FAGO

CTX-F

• CTX-F: Fago atemperado, no lítico• Genoma: ssDNA+, 7 a 9 kb• Receptor primario: TCP• Arreglo biotipo específico• Ausencia de inmunidad heteróloga• Integración sitio-específica (Cromosoma I)• Diferencias en secuencias RS• Forma: plásmido (pCTX) o profago

Arreglo del elemento genético CTX (ctxAB)

cep orfUace

zot ctxA ctxB

RS1 RS1

• Reporte sobre su existencia 1996 (Waldor, M. K., and J. J. Mekalanos. Science 272:1910-1914).

• El genoma del fago: Puede integrarse en el cromosoma de la bacteria en sitios de unión específicos (attachment site), formando lisógenos estables, o pueden encontrarse como un plásmido referido como la forma replicativa

• El fago CTX puede infectar cepas de V. cholerae no toxigénicas.

• Pueden aparecer nuevas cepas toxigénicas.

Cholera Infection

RtxA

ZOT

ACTG

ARF

NanH

ERO1L

AaS

ERP70

ACE

Endoplasmic

Reticulum

Endoplasmic

Reticulum

EndosomeEndosome

cAMP

ZOT Receptor

ZOT Receptor

ClCl --ClCl --

HCOHCO --33

H2O, K+,Na+

H2O, K+,Na+

DiarrheaDiarrhea

Disassembly of tight junction

Disassembly of tight junction

ChannelsChannelsChannelsChannelsCFTRCFTR

PKC

Intestinal Enterocyte

Intestinal Enterocyte

Nucleus

ADP Ribosylation

ADP Ribosylation

Sec61P

Sec61P

RtxA

AC

A1

A1

Bridging

Bridging A1

Golgi Golgi

ACTG

A2

NAD

ADPR

A1 A2

A1 A2B

GM1GM1

Vibrio choleraeVibrio cholerae

}CTx

ZOT

PLC

AK

Actin FilamentPolymerization

PIP2

DAG

ZOT

Stimulating mucosal cells to pump large amounts of Cl- (Chloride Ions) into the intestinal contents. H2O (Water), Na+ (Sodium Ions), K+ (Potassium ions), HCO3- (Bicarbonate Ions) and other electrolytes follow due tothe osmotic and electrical gradients caused by the loss of Cl-.

CARACTERÍSTICAS DE LAS EVACUACIONES ASOCIADAS CON LA INFECCIÓN POR Vibrio cholerae

MECANISMOS EMPLEADOS POR LA BACTERIAPARA PERSISTIR EN EL AMBIENTE

Vibrio cholerae DOS CROMOSOMAS DOS ESTILOS DE VIDA

LA SECUENCIACIÓN DEL GENÓMA DE Vibrio cholerae, PROPORCIONO LA INFORMACIÓN PARA QUE SE PUEDAENTENDER, COMO UN MICROORGANISMOAMBIENTAL DE VIDA LIBRE EMERGE, PARA CONVERTIRSE EN UNA BACTERIA DE GRAN IMPORTANCIA COMO PATÓGENO DE HUMANOS

Heidelberg et al., 2000. Nature. 406:477-483.

COMPORTAMIENTO DUAL DE Vibrio cholerae

Estrategias de supervivencia de

V. cholerae en el ambiente

Estado viable no cultivable (VNC)

MORFOLOGÍA COLONIAL

BIOPELÍCULAS

CARACTERIZACIÓN DE VIBRIO CHOLERAE

HEMÓLISIS Y BIOPELÍCULAS

Producción de exopolisacáridosfavoreciendo la presencia de colonias arrugadas

Vibrio cholerae No O1-No O139RESERVORIO Y TRANSMISOR DEL FAGO ctx

TRANSFERENCIA HORIZONTAL DE GENES ENTRE

Vibrio cholerae No O1 A Vibrio cholerae O1

• Conversión por CTXФ de cepas de V. cholerae TCP+

• Colonización y multiplicación • Selección de clonas de V. cholerae toxigénicas

¿Partículas libres de CTXФ?

Inducción de lisógenos por ¿factores ambientales?

(dependiendo de la estación y de las condiciones climáticas)

Excreción de V. cholerae Toxigénico, la propagación a través de aguas superficiales mantiene las epidemias de cólera

• V. cholerae no toxigénico TCP+

• V. cholerae toxigénico• V. cholerae no toxigénico TCP-

• Otros microorganismos• Flora acuática

AMBIENTE GASTROINTESTINAL

CTXФ

CTXФ

CTXФ

CTXФ

V. cholerae(lisogenos de CTXФ)

¿Donador de la isla de patogenicidad

TCP/ACF?

CTXФ

CTXФ

AMBIENTE ACUATICO

Faruque, S. M., Albert, M. J., Mekalanos, J. J.

Microbiol. Mol. Biol. Rev. 1998 62:1301-134.

Vibrio cholerae No O1- No O139 PATÓGENOS EMERGENTES

Correlación: Fagos / Casos de cólera

Menor

Mayor

TiempoCasos de cólera

Concentración de fagos específicos en el ambiente • Madico et al. 1996. J. Clin. Microbiol. 34:2968–2972.

• Faruque et al. 2005. Proc. Natl. Acad. Sci. 102:1702-1707

Micrografía electrónica de vibriofagos de muestras de agua ambiental en Bangladesh

Faruque et al. 2005 Proc. Natl. Acad. Sci. 102:1702-1707

FAGOS OBTENIDOS DE MUESTRAS DE AGUA

APA= Agua peptonada alcalina

Prueba de la cuerda

La mejor manera de prevenir la enfermedad es la higiene por lo que es importante lavarse las manos antes de comer y después de ir al baño, por otro lado no se debe ingerir agua que no sea potable y evitar el consumo de alimentos crudos o mal cocidos.

¿COMO PREVENIR EL CÓLERA?