VibrioVibrio choleraecholeraeCaracterizaciCaracterizacióón n

fenotfenotíípica y molecularpica y molecular

ProgramaPrograma de Microbiologde Microbiologíía y a y

MicologMicologííaa

ICBMICBM--Facultad de MedicinaFacultad de Medicina

Universidad deUniversidad de ChileChile

MarMaríía Teresa Ulloa Flores a Teresa Ulloa Flores

TM. TM. MsCsMsCs, , Ph.DPh.D (c).(c).

Profesor AsistenteProfesor Asistente

VibrioVibrio choleraecholerae

TaxonomTaxonomííaa

CaracterCaracteríísticas sticas

fenotfenotíípicaspicas

Taxonomía Microbiana: clasificación filogenética

Woese et al, 1990

Dominios de seres vivos

EukaryaBacteria Archaea

Phylum

Proteobacteria

Taxonomía Microbiana: Phylum Proteobacteria

Clase

GammaProteobacteria

Escherichia coli

Pseudomonas aeruginosa

Vibrio cholerae

Taxonomía Microbiana: familia Vibrionaceae

simbionte

camarones

humanos/peces

pecespeces

coralFamilia VibrionaceaeNúmero especies1981: 20 spp2002: 47 spp2004: 63 spp

humanos

humanoshumanos

humanos

humanos

Epidemiología de Vibrio cholerae

•Transmisión: Ingestión de comida o agua contaminada

•Reservorio: Agua. Se sabe que persiste en ambientes

acuáticos, especialmente en estuarios.

Vive asociado a animales, algas y plankton

Epidemiología de Vibrio cholerae

1866

1912

Haitì. Brote epidémico. Pacientes en el CTC de MSF en el Hospital Choscal del barrio de Cité Soleil, Puerto Príncipe.

2010

Trends in Microbiology, 2009. Vol.18 No.1

•Patrón estacional ( [Tº])•Epidemias y pandemias (7)

Epidemiología de Vibrio cholerae

Características de Vibrio cholerae

♦ Bacilo Gram negativo corto y curvo, 0.5 a 0.8 umde diámetro , 1.4 a 2.6 um de largo.

♦ Mótil, flagelo polar cubierto por membrana

externa

♦ Oxidasa positivo

♦ Halofílicos (1-3%)

♦ Reduce nitrato

V. cholerae

Crece en la mayoría de los Medios de Cultivo

Colonias amarillas V.cholerae

V. alginolyticus

V. fluvialis

V. Furnisii

V. metchnikovii

Colonias verde-azules V. mimicus

V. hollisae

V. parahaemolyticus

V. damsela

V. vulnificus

Medio selectivo para el aislamiento y cultivo de Vibrio spp

Inhibidor para la mayoría de las enterobacterias.Esta inhibición se basa en las altas concentraciones de tiosulfato y citrato, la presencia de las sales biliares y un pH fuertemente alcalino.

Agar T.C.B.S.

V. cholerae

http://quimicosclinicosxalapa04.spaces.live.com/

IdentificaciIdentificacióón bioqun bioquíímica mica V. V. choleraecholerae

http://quimicosclinicosxalapa04.spaces.live.com/

Diagnóstico de Vibrio spp: Batería Bioquímica

Especie TSI LIA MIO VP Cit Arab Sac

V. cholerae A/A-,- K/K-,- +++ + + - +K/A

V. parahaem K/A-,- K/K-,- ++(+/-) - - + -

V. V. choleraecholerae, caracter, caracteríísticas antigsticas antigéénicasnicas

Lipopolisacárido

V. V. choleraecholerae, caracter, caracteríísticas antigsticas antigéénicasnicas

Serotipo

Serogrupos

Cepas O1

Antígeno O

Ag. B

Ag. C

Ag. B+C

Ág. A (+)

Ag. A (-)

Ogawa

Inaba

Hikojima

O1 y O139

No O1-No 0139

Lipopolisacárido

Ag. O

AB C

Caracterización serológica de V. cholerae

V. cholerae: Biotipo

RSSensibilidad a Fago IV

RSSensibilidad Polimixina B

SRSensibilidad a Fago V

+-Voges Proskauer

+-Hemaglutinación GR de pollo

+-Hemólisis sangre de cordero

EL TOR

(asintom – leve)

CLÁSICO

(mod – severo)

V. cholerae O1Biotipo CLÁSICO

Biotipo EL TOR

Características de Vibrio cholerae: biotipos y serotipos

1. Serogrupos: O1, O139 y [no-O1, no-O139]

Phylogenetic relationship of Vibrio cholerae strains

More than 200 serogroups (O1–O200) of Vibrio cholerae exist in aquatic environments.

Only a subset of O1 and O139 serogroup strains are toxigenic (Tox+) and therefore capable of causing cholera

Other strains are non-toxigenic (Tox–) and are selected against.

Different O antigen types are indicated by the colour of the outer membrane and sheathed flagellum(the periplasmic space and the inner membrane are not shown).

Capsules are present in a subset of strains. Different strain genotypes are indicated by the colour of the cytoplasm; note that

Tox+ O1 and O139 have essentially the same genotype, with the exception of the O antigen genes.

OCTOBER 2009 | vol7 www.nature.

VibrioVibrio choleraecholerae

CaracterCaracteríísticassticas

Moleculares y Moleculares y

patogenicidadpatogenicidad

Características de Vibrio cholerae: genoma

1

2

TC

Chromosoma I:

•DNA replicación•División celular•Transcripción genes•Tradución de proteínas•Biosíntesis de pared celular

Chromosoma II

Proteínas ribosomales•Transporte de azucares, iones metalicos y aniones. •Metabolismo de azúcares •DNA reparación

n engl j med 364;1 nejm.org january 6, 2011

The integron island is a

gene-capture system yet

to be associated with

virulence.

VPI encodes toxin-

coregulated pilus and a

virulence

regulator, ToxT7,8

bacteriophage CTXf4

Two Vibrio cholerae chromosomes

EPS, a protein-secretion

system that is required for

the export of CTX,

cholera toxin and several

proteases

hlyU, which encodes a

transcriptional regulator

that controls the expression

of the haemolysinen coding

gene hlyA

VP2VPI-2

Principales factores de virulencia de V.cholerae

•Enterotoxina (CT)

•Factor de colonización (TCP)

Características de Vibrio cholerae: Fagolisogénico CTX

Bacteriofagos

• Partículas virales que infectan bacterias

• Genoma DNA o RNA, encapsulado por

proteínas

• Absorción: unión a receptores específicos

de la pared celular

• Pueden establecer un ciclo lítico o

lisogénico

• Para integrarse reconocen secuencias

específicas en el genoma bacteriano

• Pueden transferir plásmidos,

transposones y genes bacterianos

Patogenicidad de Vibrio cholerae: mecanismo de toxigenicidad

Si el fago integrado

cambia el fenotipo

de la bacteria, dicho

fenómeno se

denomina: conversión

lisogénica

Patogenicidad de Vibrio cholerae: mecanismo de toxigenicidad

Vibrio cholerae posee

un fago lisogénico en su genoma quecodifiaca para la toxina colérica

Patogenicidad de Vibrio cholerae: adherencia y colonización: pilus TcpA

•Confiere la habilidad de colonizar el intestino delgado. •Receptor para el fago ctxφ, que contiene los genes para la síntesis de CT.

•La proteína estructural de la fimbria TCP está codificada en el gen tcpA, que presenta alta variabilidad

•Esta hipervariabilidad en la superficie de la bacteria le permite escapar del reconocimiento por el sistema inmune del huésped.

V. Cholerae CT y TCP

In response to undefined stimuli during colonization, two membrane-associated transcriptional activatorcomplexes, ToxRS and TcpPH, initiate transcription of the toxT gene. The ToxT protein is a transcriptionalactivator of the AraC family that directly activates the transcription of the genes responsible for theproduction of cholera toxin (CT) and the toxin-coregulated pilus (TCP). The TCP is a type IV bundle-forming pilus that is essential for colonization of the intestinal tract. CT is an A-B type enterotoxin that isresponsible for the profuse diarrhea that is characteristic of cholera. Collectively, this regulatory systemhas been called the ToxR regulon.

AcciAccióón de la Toxina de V. n de la Toxina de V. choleraecholerae

Manifestaciones clínicas de

Vibrio cholerae

Dosis infectante105-106Barrera

pH ácido

Intestinodelgado

Ciclo de vida de V. cholerae

On ingestion, Vibrio cholerae uses motility andmucinases to penetrate the mucus gel and N-acetylglucosamine-binding protein A(GbpA) and other factors to colonize the smallintestine epithelium

V. cholerae alters its gene expression again in order todetach from the epithelium— the ‘escape response’ andto prepare for transmission to another host (for example, household spread) or entry into the aquatic environment.

Establishment in theaquatic environmentby finding suitablenutrient sources suchas chitin

decay into an‘active butnon-culturable

Vibrio cholerae gene expression patterns at different stages of the life cycle

Características de Vibrio choleraeambientales

1. Casos clínicos Vc no-O1, no-O139: Chile

Características de Vibrio cholerae no-O1, no-O139: isla de patogenicidad

VibrioVibrio choleraecholerae

•• Gamma Gamma ProteobacteriaProteobacteria

•• Posee 2 cromosomasPosee 2 cromosomas

•• ActualementeActualemente se describen 200 se describen 200 serogruposserogrupos

•• A la A la fecha,sfecha,sóóloV.cloV.c 01 y 0139 son 01 y 0139 son toxigtoxigéénicosnicos

•• El cEl cóólera es una infeccilera es una infeccióón por n por VcVc toxigtoxigééniconico

•• TC y TCP son los principales factores de TC y TCP son los principales factores de

virulencia y estvirulencia y estáán n correguladoscorregulados

•• La TGH es muy importante (presencia de La TGH es muy importante (presencia de

fagos, islas e fagos, islas e integronesintegrones ))

•• V. V. choleraecholerae presenta diversos patrones presenta diversos patrones de de

expresiexpresióón gn géénica (ambiental o nica (ambiental o Intestino del Intestino del

hombre)hombre)

GraciasGracias

MTUMTU