Vibrio cholerae Microbiología I-2013 M. Paz

Cólera Enfermedad diarreica aguda Período de incubación 6 hrs a 3 días Fuentes de infección: heces y vómitos Vómitos sin esfuerzo Heces acuosas profusas (agua de arroz) Rápida deshidratación: puede ocurrir muerte en 24 hr Shock hipovolémico – Acidosis metabólica – por pérdida de fluidos- anuria 15 -20 litros de líquido son perdidos en un día

Cólera: Enf. epidémica importante Diarrea grave inducida por una enterotoxina secretada por V. cholerae Enteropatía enterotóxica (no-invasiva) Subunidad A de la toxina activa la adenilato ciclasa, aumentando la secreción de Cl- y disminuyendo la absorción de NaCl: movimiento neto de electrolitos y agua al lumen intestinal.

Endémica – problema localizado /condiciones sanitarias muy pobres Epidémica – en una región geográfica/ causada por la migración de personas Pandémica – en la mayor parte del mundo/han habido 7 pandemias

Endémica en: India Sri Lanka Bengala Occidental Bangladesh Estados Unidos: Louisiana (Huracán Katrina en 2005) Zimbawe (2008-2009) Haiti (2010-2013)

Cólera en textos antiguos 500-400 aC: escritos en sánscrito 500 aC: Hipócrates 200 dC: Galeno 900 dC: Rhazes, médico islámico Escritos en sánscrito, arabe y chino datan de más de 2,000 años

1ª pandemia: 1817-1823 Empezó en el Ganges en Calcuta Festival Kumbh Agua contaminada, campos con multitudes 10,000 personas del ejército británico y cientos de miles de nativos murieron Se diseminó por las rutas comerciales– Iran, Baku, Astrakhan, Rusia El invierno frío contuvo su llegada a Europa occidental

2ª pandemia: 1829-1852 Bengala, Afganistán, Asia, Moscú, Inglaterra y Estados Unidos Entró a USA por los puertos de NY y NO– diseminada por el ferrocarril y el movimiento de tropas después de la Guerra Civil

Nociones erróneas Causas supernaturales Castigo de Dios Causas astrológicas

Nociones erróneas: miasmas

Nociones erróneas Prevenido por el consumo de alcohol Podría diseminarse por el contacto con la ropa de los pacientes

Filipo Pacini 1854: identificó a la bacteria en forma de coma Le llamó Vibrio cholerae

3era Pandemia: 1852-1859 Inició en Bengala Inglaterra y Europa fueron afectados Dr. John Snow Hizo mapas de los casos para encontrar la causa Bombas de las calles

Bomba de Broad Street El mapeo llevó a descubrir a Snow que la causa del brote era la bomba de Broad Street Los afectados habían bebido de esa bomba Los desagües probablemente contaminaron el pozo La remoción del mango de la bomba terminó con la epidemia. Escepticismo hacia Snow

Resultados Reformas sanitarias masivas Brote mucho menor en 1866

4a Pandemia: 1863-1879 De Egipto a Europa por peregrinos a la Meca Importada a NY en barco Última vez cólera en Inglaterra Tercera y Cuarta Conferencia Sanitaria Internacional (París y Viena) Regulaciones sanitarias internacionales Comisión sanitaria internacional– precursor de PAHO (OPS)

5a Pandemia: 1881-1896 Empezó en India, diseminándose a este y oeste 1883 - Robert Koch cultivó a V. cholerae Buena sanitización – no afectó mucho a Europa Diagnóstico y cuarentena – mantuvo libre a Estados Unidos

6a Pandemia: 1899-1923 Toda Asia No afectó Europa ni Estados Unidos

Descubrimientos 1959: Se descubre la enterotoxina del cólera en Calcuta El bacilo del cólera no es peligroso – es la toxina la que induce la excreción de fluido e inhibe el transporte de sodio Tratamiento por rehidratación (oral o i.v.) Líquido y electrolitos Cómo medir la pérdida rápida de fluidos

7a Pandemia: 1961-presente Causada por cepa El Tor Desde las Islas del Pacífico a Asia, Bangladesh, India, USSR, Irán e Irak 1970: reemergió en Africa después de 100 años 1991: Latino América (4,000 muertos de 500,000 casos en dos años) 1993: serogrupo O139 (“Bengala”) – puede ser el inicio de la 8ª pandemia

Recientes epidemias 1994: Goma (Zaire), en refugiados de Rwanda mató a 50,000 personas en 3 semanas 2006: brote mató a más de 2,700 personas en Angola. 2008: Zimbawe, 57,000 infectados, más de 3,000 muertos. 2010-2013: Haiti: 7,900 muertos, casos en R.D., Cuba, Venezuela y Fla. USA

En 2009 221,226 casos de 45 países (4,946 muertes/fatalidad: 2.24%) La OMS reportó en 2006 236,896 casos de cólera en 52 países (incremento de 79% sobre 2005) En 2009 221,226 casos de 45 países (4,946 muertes/fatalidad: 2.24%) 98% casos en Africa -Zimbawe

Río Artibonite

Genoma AGOSTO 2000: publicada la secuencia de ADN completa de V. cholerae, cepa El Tor Inusual - 2 distintos cromosomas Se espera que el genoma sea útil para crear una vacuna efectiva

¿Qué hay en el nombre? “el apelativo de cólera probablemente viene del griego que se refiere a una gotera en el techo, comparando la pérdida de agua cuando llueve con la que ocurre en una persona infectada.” - Dr. Jean-Pierre Raufman American Journal of Medicine

Cepas causantes de epidemias Dos serogrupos portan el set de genes de virulencia necesarios para la patogenia O1 Clásico: 1 caso por 30-100 infecciones El Tor: 1 caso por 2-4 infecciones Posee hemolisinas Distinta susceptibilidad a bacteriófagos O2 – O139 Restringida a Bangladesh en India Serogroup- group of microorg serotype having 1/more antigens in common O1-two major biotypes O39 restricted to Bangladesh, India O1-South America --what does O MEAN??? two biotypes—classicla and E1 Tor—dist based on biochem prop and susceptibility to bacteriophages 1993 outbreak in Bangladesh and India E1TOR prod hemolysins 9) O39 genetically derived from E1 tor, but antigenic structure different enough—no existing immunity—all agues susceptible

Areas afectadas por V. cholerae (2000) 1)In industrialized with reported cases cholera--imported

Cólera en América (Región de las Américas, 1991-2002)

Epidemia del cólera en América Epidemia inicial: Enero 1991 Agosto 1991 Febrero 1992 Marzo 1993

Cólera en Guatemala

Transmisión Transmisión por contacto es poco probable Alimentos y agua contaminados Tratamiento inadecuado de aguas negras Falta de tratamiento de aguas Mariscos mal sanitizados Transmisión por contacto es poco probable 1)inadequte sewage treatment—unsafe drinking water 2)Preparation of food/beverages with contaminated water 3)Unsafe domestic storage of freshwater 4)Commercial bottled water 5)Wash fruits/vegetables with untreated water 6)shellfish—undercooked

Epidemias Transmisión Feco-oral Heces de personas infectadas contaminan el suministro de agua Diarrea hace fácil que las bacterias se diseminen en condiciones insanas

Letrina colgante sobre el Río Meghna, Nepal

Personas a riesgo Tipos sanguíneos Personas con niveles bajos de ácido gástrico Niños: 10x más susceptibles Ancianos Tipos sanguíneos O>> B > A > AB

Período de transmisibilidad Durante el estado agudo Pocos días después de la recuperación Después de una semana, 70% de pacientes ya no son infecciosos Después de tres semanas, 98% no-infecciosos

Incubación Pocas horas a 5 días Promedio 1-3 días Período de incubación más corto: pH gástrico alto (uso de antiácidos) Consumo de altas dosis de cólera

Efectos de la toxina Inactiva función de GTPasa de receptores acoplados a proteína-G en las células intestinales Proteínas G quedan activadas Aumenta 100 veces el cAMP Activación de los canales de iones Flujo y excreción de iones y agua

Síntomas 2-3 días después del consumo de agua o alimentos contaminados Usualmente leve o sin síntomas 75% asintomáticos 20% enfermedad leve 2-5% severa Vómitos y Cólicos Diarrea acuosa (1L/hora)

Síntomas La severidad varía: la forma más severa se conoce como colera gravis Las heces pasan sin esfuerzo con apariencia de agua de arroz. Si no hay reemplazo del volumen perdido: colapso circulatorio, shock y muerte. El shock puede llevar a un fallo renal agudo Acidosis severa a causa de la pérdida de bicarbonato, exacerbada por una acidosis láctica relacionada con la hipotensión y el fallo renal.

Cholera Gravis Síntomas más severos Pérdida rápida de fluidos corporales 6 litros/hora 107 vibrios/mL Rápida pérdida de más de 10% del peso corporal Deshidratación y shock Muerte en menos de 12 horas: Puede ocurrir en 2-3 hrs.

Consecuencias de Deshidratación severa Depleción del volumen intravascular Severa acidosis metabólica Hypokalemia Fallo renal y cardíaco Ojos hundidos, turgencia de la piel disminuida Casi no se produce orina: anuria 1)Fluid and electrolyte loss 2)Hypokalemia—low levels of K+ in blood a)necessary for proper nerve, muscle, heart function b)cramping, cardiac arrest 2)why sunken eyes? 3)Phosphates move out of cells

Tasa de Mortalidad 120,000 muerte/año en el mundo Sin rehidratación pronta: <1% Sin tratamiento: 50%-60% 1)Disease runs its course in 2-7 days

Estado de portador Portador convalesciente – m.o. sobrevive en la vesícula biliar y es secretado por unas 4-5 semanas Estado crónico de portador En la vesícula biliar. Observada sólo con El Tor

Vibrio spp Cortos Rígidos Gram -negativo Flagelo simple Forma de Coma (,) 206 serogrupos

Vibrios No-halofílicos Vibrios halofílicos V. parahaemolyticus V. alginolyticus V. vulnificus V. mimicus Vibrios No-halofílicos V. cholerae 01 - clásico - biotipo El Tor V. cholerae no-01 (NCV o NAG)

Antígenos flagelares - ‘H’ – comunes a muchos vibrios Antígenos ‘O’ presentes sobre la pared celular y son diferentes entre cepas ‘O’ le confiere lo liso a las colonias

Clasificación: Antígeno O1

Factores de virulencia Toxinas y enzimas - Endotoxina termo estable - enterotoxina (exotoxina [toxina del cólera CT]) - CT es antigénica y farmacológicamente idéntica en todos los serotipos y biotipos

Factor de permeabilidad vascular (FPV) CT aumenta el factor de permeabilidad capilar Mucinasa Extrema descamación celular Resistencia Susceptible al calor, desecación y temperatura de autoclave. En alto pH y medio salino sobrevive por 1-3 días. ElTor sobrevive períodos más largos que el tipo clásico.

Voges-proskauer test (VP) ElTor +vP Phage typing SCAN Table 35.4 and 35.5

Diagnóstico de laboratorio Muestras De pacientes De contactos Heces acuosas De contactos Y portadores Hisopados rectales Medio de transporte: Venkataraman-Ramakrishnan (VR) -Vibrios no se multiplican - Bilis peptona

Preparación en fresco en salina/campo oscuro Microscopía directa No es confiable Preparación en fresco en salina/campo oscuro Movimiento de dardos (shooting star) Inmovilización con antisuero Cultivo Heces pueden ser cultivadas dirrectamente Si se usa medio de transporte, debe hacerse un subcultivo en medio enriquecido antes de pasarlo a medio sólido - Monsur’s colonias con centro negro - TCBS - Medio MacConkey/Agar Sangre

Cultivo en TCBS

Pruebas bioquímicas Principales pruebas Voges Proskauer Hemólisis Polymyxin B Fago tipificación

Prueba de VP coloración rojiza después de adicionar hidróxido de potasio a los cultivos de ciertos microorganismos en medio con glucosa. Esta coloración se debe a la oxidación del acetilmetil carbinol a diacetilo el cual reacciona con la peptona del medio para dar un color rojo.

V. cholerae Esquema de clasificación NO-TOXIGENICA TOXIGENICA I define Vibrios! I’m an O1 or O139 Strain I may not be O1, Or O139! (but I can still stir up trouble) Cholera classification is defined by the history of the disease. This information was from: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs107/en/print.html When cholera appears in epidemic form in an unexposed population, it can affect all age groups since adults haven’t had the chance to acquire immunity. In contrast, in areas of endemic disease, most of the adult population has gained some degree of natural immunity because of illness or repeated asymptomatic infections. In endemic areas, usually children and the elderly are the most at risk for infection. The elderly are more at risk because they have lower gastric production and waning immunity. The poor are at a greater risk because they often lack safe water supplies, and may depend on street vendors or other unregulated sources of food and drink. For further reading, please refer to the handout that accompanies this presentation. www.forth.go.jp/tourist/ panf/cholerae.html

Como medida precautoria Detectar portadores Examinar agua y alcantarillas Inmunidad Se producen anticuerpos, pero con protecciónlimitada Ataques pueden repetir después de 1 año

Profilaxia Medidas generales Medidas específicas Sanitización y purificación de agua Aislamiento de pacientes Medidas específicas Parenteral –Vacuna de bacterias muertas (Igual número de Inaba y Ogawa)

Oral - subunidad B Protección 85% por 1 año 60% por 2 años Vacuna viva Vibrio clásico muerto con calor -Ogawa Vibrio clásico muerto con calor -Inaba ElTor muerto con formalina -Ogawa ElTor muerto con formalina -Inaba Protección 85% por 1 año 60% por 2 años Vacuna viva Vacuna recombinante Gen de V. cholerae 01 insertado en Salmonella typhi Ty21a

Profilaxia Un estudio reciente sobre las vacunas disponibles y sus efectos, llegaron a la conclusión de que la vacuna preparada de bacterias muertas (célula completa) es relativamente efectiva y segura. Provee protección hasta por dos años después de la primera dosis y tres a cuatro años con refuerzos anuales.

Tratamiento Reemplazo de agua y electrolitos perdidos NaCl 3.5g KCl 1.5g Citrato de sodio 2.9g Glucosa 20.0g Todo en un litro de agua Antibióticos: (Secundarios) Tetraciclina, Eritromicina, Quinolonas AZITROMICINA