U nas jakieś klimaty i wydumane choroby i ich leczenie, a na prawdziwy problem to nikt nie reaguje.

[Lothar.]

[Lothar.]

Cholera – ostra i zaraźliwa choroba zakaźna przewodu pokarmowego, której przyczyną jest spożycie pokarmu lub wody skażonej Gram-ujemną bakterią – szczepami przecinkowca cholery (Vibrio cholerae) produkującego enterotoksynę[1][2].

Bakteria występuje w wielu serotypach, z których dwa wywołują cholerę u ludzi: O1 i O139. Serotyp O1 ma dwa biotypy: klasyczny i El Tor.

Cholerę cechuje śmiertelność około 1% (skrajnie do 20%) przypadków prawidłowo leczonych i 50% przy braku leczenia[3]. Według danych przekazanych oficjalnie do WHO, w 2001 roku na świecie zanotowano 184 311 przypadków tej choroby, a z jej powodu zmarło 2728 osób[4]. WHO ocenia jednak, że zgłaszanych jest jedynie 5–10% przypadków tej choroby. Około 1,4 miliarda ludzi mieszka w krajach, w których stwierdzono występowanie cholery w ciągu trzech spośród pięciu ostatnich lat. W krajach tych zapada rocznie na cholerę około 2,8 miliona a umiera na tę chorobę około 90 tysięcy ludzi[5].
Śmierć przynosząca cholerę, magazyn „Le Petit Journal”

Na świecie miało miejsce siedem pandemii cholery. Na terenie północnej Polski po raz ostatni epidemia panowała w latach 1892–1894.

W Europie najgroźniejsza była epidemia cholery z lat 1831–1838. Do Polski dotarła za sprawą wojsk rosyjskich podczas powstania listopadowego. Zmarli na nią m.in. wielki książę Konstanty, carski marszałek Iwan Dybicz, a w Prusach marszałek August von Gneisenau, słynny teoretyk wojny Carl von Clausewitz i filozof Georg Hegel. Kolejne ataki choroby zanotowano w latach 1848–1855. Prawdopodobnie na nią zmarł Adam Mickiewicz podczas epidemii w roku 1855 w Konstantynopolu (obecnie Stambuł)[6]. W 1862 w Edo na cholerę zmarł Shūsaku Hon’inbō, jeden z najlepszych graczy w go. Mariusz Zaruski zaraził się nią w 1941 w więzieniu NKWD w Chersoniu i z tej przyczyny zmarł.
Czynnik etiologiczny i droga szerzenia

W 1883, dzięki badaniom Roberta Kocha, została poznana przyczyna tej choroby. Jest nią głównie Vibrio cholerae (przecinkowiec cholery), ale także niektóre inne bakterie z rodzaju Vibrio. V. cholerae występuje w dwóch głównych typach serologicznych: 01 i 0139 (Bombaj). Vibrio spp. są wrażliwe na podwyższoną temperaturę, wysychanie i kwaśne środowisko, a dobrze tolerują niskie temperatury, wilgotność, środowisko zasadowe.

Do zakażenia dochodzi na drodze pokarmowej, głównie przez skażoną ludzkimi odchodami wodę. Rzadko przez żywność (tj. owoce morza). Wodę zanieczyszczać bakteriami zdolni są jedynie ludzie chorzy lub nosiciele.

W przebiegu choroby dochodzi – podobnie jak w przypadku krztuśca – do modyfikacji białka G, a ściślej podjednostki α białka Gs. W efekcie zahamowana jest hydroliza GTP, co uniemożliwia obniżenie aktywności cyklazy adenylowej. Prowadzi to do wzrostu poziomu cAMP, na co organizm reaguje wydzielaniem wody do jelit (toksyna krztuśca zaburza natomiast oddziaływanie receptora metabotropowego z białkiem G, odpowiedzialne za przekazywanie sygnałów komórkowych)[7].

W roku 2000, w efekcie czteroletnich prac, udało się zsekwencjonować genom bakterii Vibrio cholerae.
Objawy i rozpoznawanie

W początkowym okresie zakażenia dominuje biegunka, wymioty, zwykle bez gorączki i bólu brzucha. Stolec ma charakterystyczny wygląd – przypomina wodę po płukaniu ryżu i charakteryzuje się swoistym słodkawym zapachem. Niepodjęcie leczenia prowadzi do zaostrzenia stanu pacjenta.

Uwalniana przez bakterie enterotoksyna katalizuje wiązanie ADP do podjednostki α białka G. W efekcie zmodyfikowana podjednostka α traci aktywność GTP-azy i nie może oddysocjować od cyklazy adenylowej, której jest aktywatorem. W efekcie stałego pobudzenia następuje nadmierna synteza cyklicznego AMP. Rozpoczyna to okres magazynowania chlorków w rozworze światła jelit i zatrzymanie wchłaniania potasu. Zwiększone stężenie elektrolitów w świetle jelita powoduje stały wypływ wody z komórek nabłonka jelit (enterocytów). Zmiany te manifestują się przez:

    zmarszczenie skóry (jak skóra rąk po myciu naczyń),
    zmiana głosu (vox cholerica),
    zapadnięcie oczu i wyostrzenie rysów twarzy (facies cholerica, inaczej tzw. twarz Hipokratesa).

W skrajnie poważnych przypadkach dojść może do śpiączki.

Diagnostyka pojedynczych przypadków opiera się głównie na teście mikrobiologicznym. W czasie epidemii rozpoznanie na podstawie obrazu klinicznego nie sprawia problemów.
Leczenie
Chory na cholerę w trakcie nawadniania

Zasadnicze znaczenie ma leczenie objawowe polegające na wyrównywaniu zaburzeń gospodarki wodno-elektrolitowej, przede wszystkim odwodnienia. Uzupełnianie utraconych płynów prowadzi się doustnie, a także w postaci wlewów kroplowych. Preparaty doustne są preferowane jako bezpieczniejsze (zapobiegają przedawkowaniu potasu) i fizjologiczne.

Światowa Organizacja Zdrowia zaleca w tym przypadku przygotowanie roztworu: sól kuchenna – 3,5 g, cytrynian sodu – 2,9 g, chlorek potasu – 1,5 g i glukoza – 20,0 g rozpuszczone w 1 litrze wody. Jest to tak zwany WHO-ORS (WHO oral rehydration solution). Dostępne są też gotowe opakowania substancji suchej do rozpuszczenia lub gotowe roztwory.

W leczeniu stosuje się także antybiotyki, głównie tetracykliny.
Zapobieganie

Zapobieganie polega głównie na ochronie ujęć wody i oczyszczaniu wody pitnej, a także izolacji chorych i nosicieli, myciu rąk i owoców oraz gotowaniu owoców morza. Od lipca 2009 roku w Polsce dostępna jest inaktywowana, doustna szczepionka przeciw cholerze o potwierdzonym profilu bezpieczeństwa, wysokim poziomie skuteczności i immunogenności[8].
       

[Lothar.]

Toksyna cholery (Cholera Toxin)

David S. Goodsell, tłum. Filip Gołębiowski | 2008-04-25

Bakterie nie powstrzymują pięści, kiedy walczą we własnej obronie. Niektóre z nich tworzą toksyny tak silne, że pojedyncza cząsteczka jest w stanie zabić całą komórkę. Jest to o wiele bardziej efektywne niż chemiczne trucizny, takie jak cyjanek czy arszenik. Chemiczne trucizny atakują ważne dla komórki cząsteczki, jedna po drugiej, tak że wiele, wiele cząsteczek cyjanku jest potrzebnych by uśmiercić komórkę. Bakteryjne toksyny wykorzystują dwie strategie, aby stać się o wiele bardziej zabójczymi.

Toksyna choleryBudowanie zabójczej toksyny

Pierwszym krokiem do zbudowania niezwykle zabójczej toksyny jest stworzenie mechanizmu celowniczego, który pozwala na dostarczenie toksyny do pechowej komórki. Toksyna cholery, pokazana na rysunku obok, z rekordu PDB 1xtc, ma pierścień pięciu identycznych łańcuchów białkowych, oznaczonych kolorem niebieskim, które wiążą się do węglowodorów na powierzchni komórek. Dzięki temu dostarczany jest toksyczny, oznaczony kolorem czerwonym, fragment cząsteczki do komórki, gdzie może zacząć siać spustoszenie.

Drugim krokiem jest wykorzystanie toksycznego enzymu, zamiast chemicznego związku. Enzymy są stworzone by przeprowadzać reakcję za reakcją, przeskakując od jednej cząsteczki do kolejnej, dokonując zmian chemicznych w wielu kopiach substratu. Tak więc jeden enzym może przereagować z całą komórką pełną cząsteczek. W ten sposób funkcjonuje toksyna cholery, kiedy już dostanie się do komórki. Jej toksyczny fragment skacze z molekuły na molekułę, deaktywując jedną po drugiej tak długo, aż cała komórka zostanie zabita.

Toksyna cholery *w akcji*

Katalityczna część toksyny wykonuje jedną funkcję: poszukuje białek G, zaangażowanych w przekaz sygnałów wewnątrzkomórkowych i przyczepia do nich cząsteczkę ADP (więcej informacji na temat białek G w oryginalnym Molecule of the Month, Marzec 2004). To przekształca białko G w nieustannie aktywną formę, przez co wysyła ono niekończące się sygnały. To wprowadza chaosu w komórce która, między innymi, zaczyna transportować na zewnątrz wodę i jony sodowe. Uchodząca woda zalewa jelito i prowadzi do zagrażającemu życiu odwodnienia.

Toksyny, CholeraPrzerażające toksyny

Dwuczęściowa strategia działania wykorzystywana przez toksynę cholery jest efektywna tak bardzo, iż jest używana przez wiele różnych organizmów, które chcą się bronić. Kilka przykładów z bazy PDB jest tu pokazanych, z fragmentem celowniczym na niebiesko i toksycznym enzymem w kolorze czerwonym. Składają się na nie enterotoksyna z E. coli (rekord PDB 1ltb), która wygląda oraz działa jak toksyna cholery i jest przyczyną problemów jelitowych podczas podróży. Toksyna krztuśca (rekord PDB 1prt), jest tworzona przez bakterię która powoduje koklusz i także atakuje ścieżkę sygnałową
białka G.
Toksyna dyfterytu (rekord PDB 1mdt) jest syntetyzowana jako jeden łańcuch, a później jest cięta, tak by tworzyć dwuczęściową toksynę po uwolnieniu z komórki. Zatrzymuje syntezę białka w komórkach, atakując jeden z czynników elongacyjnych.
Rycyna (rekord PDB 2aai) jest potężną toksyną stworzoną przez krzew Rącznika pospolitego. Kiedy dostanie się do komórki, blokuje syntezę białka, bezpośrednio atakując rybosomy. Po więcej informacji o toksynach z perspektywy genomiki, zobacz stronę Protein of the Month at the European Bioinformatics Institute.

Toksyna choleryOdkrywanie struktury

Struktura 1ltt w bazie PDB prezentuje w jaki sposób enterotoksyna z E.coli odnajduje docelową komórkę w jelicie. Struktura zawiera pięć cząstek laktozy, pokazanych na dole rysunku w formie modelu sferowego, związanych do części kotwiczącej toksyny. Węglowodorowe łańcuchy na powierzchni komórki będą się wiązać w tych samych miejscach kiedy toksyna przyłącza się do niej. Możesz także zobaczyć jak toksyczna część jest aktywowana. Składa się z długiej, rozciągniętej części (kolor jasnoróżowy), która kotwiczy łańcuch w części celującej. Kiedy toksyna jest aktywowana, mała pętla łącząca te części musi się rozłączyć i wiązanie disiarczkowe musi zostać zerwane (w miejscu wskazanym przez gwiazdkę) by uwolnić toksyczną część (kolor ciemnoróżowy) do wnętrza komórki. W tej strukturze mała pętla jest nieuporządkowana, dlatego łańcuch wygląda jakby już był zerwany.

Ten obraz został stworzony programem RasMol. Możesz sam odkrywać te struktury klikając na kod i wybierając jedną z opcji w panelu *View Structure*.

Lista wpisów bazy PDB związanych z toksyną cholery wyznaczona przeszukiwaniem FASTA na dzień 25 września 2005 jest dostępna tutaj. Po więcej informacji na temat toksyny cholery kliknij tutaj.

Oryginalna podstrona w "Molecule of the Month", by David S. Goodsell: Cholera Toxin.

Dodatkowe informacje na toksyny cholery i innych bakteryjnych toksyn:

R.-G. Zhang, D. L. Scott, M. L. Westbrook, S. Nance, B. D. Spangler, G. G. Shipley and E. M. Westbrook. (1995) The Three-Dimensional Crystal Structure of Cholera Toxin. Journal of Molecular Biology 251, 563-573.
T. K. Sixma, S. E. Pronk, K. H. Kalk, B. A. M. vanZanten, A. M. Berghuis, W. G. J. Hol. (1992) Lactose Binding to Heat-Labile Enterotoxin Revealed by X-ray Crystallography. Nature 355, 561-564.