霍乱 - 病因和发病机制

霍乱的病因

霍乱的病原体是霍乱弧菌，属于弧菌科弧菌属。

霍乱弧菌有两种生物变种，形态和染色特性相似（霍乱生物变种和埃尔托生物变种）。

霍乱的病原体是霍乱弧菌种（属于弧菌科、弧菌属）的01和0139血清群的弧菌。霍乱弧菌种内主要有两个生物型：经典霍乱生物型（由R. Koch于1883年发现）和埃尔托生物型（由F. Gotshlich和E. Gotshlich于1906年在埃及埃尔托检疫站分离）。

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

文化遗产

弧菌是兼性厌氧菌，但更喜欢需氧生长，因此它们会在液体培养基表面形成一层膜。其最佳生长温度为37°C，pH值为8.5-9.0。为了达到最佳生长，微生物需要在培养基中添加0.5%的氯化钠。累积培养基是1%的碱性蛋白胨水，它们会在6-8小时内在其上形成一层膜。霍乱弧菌性情温和，可以在简单的培养基中生长。可选培养基是TCBS（硫代硫酸盐柠檬酸盐蔗糖胆汁琼脂）。碱性琼脂和胰蛋白胨大豆琼脂（TSA）用于传代培养。

[ 6 ]、[ 7 ]、[ 8 ]、[ 9 ]、[ 10 ]

生化特性

霍乱病原菌具有生化活性，呈氧化酶阳性，具有蛋白水解和糖分解特性：产生吲哚、赖氨酸脱羧酶，将明胶液化成漏斗状，不产生硫化氢。可发酵葡萄糖、甘露糖、蔗糖、乳糖（缓慢发酵）、淀粉，但不发酵鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖醇、肌醇和菊粉。具有硝酸还原酶活性。

霍乱弧菌对噬菌体的敏感性各不相同。根据Mukerjee的说法，经典霍乱弧菌可被IV组噬菌体裂解，而埃尔托生物型霍乱弧菌可被V组噬菌体裂解。霍乱病原体之间的区别在于其生化特性、溶血能力、凝集能力以及对多粘菌素和噬菌体的敏感性。埃尔托生物型霍乱弧菌对多粘菌素具有抗性，可凝集鸡红细胞并溶血，沃格斯-普氏反应和六胺试验呈阳性。霍乱弧菌0139根据表型特征属于埃尔托生物型。

[ 11 ]、[ 12 ]、[ 13 ]、[ 14 ]、[ 15 ]、[ 16 ]

抗原结构

霍乱弧菌有O抗原和H抗原。根据O抗原的结构，可区分出150多个血清群，其中霍乱的病原体是O1血清群和O139血清群。O1血清群中，根据A、B和C亚基的组合，可分为以下几个血清型：小川型（AB）、稻叶型（AC）和彦岛型（ABC）。O139血清群的弧菌仅能与O139血清凝集。H抗原是一种通用抗原。

[ 17 ]、[ 18 ]、[ 19 ]、[ 20 ]、[ 21 ]、[ 22 ]

对环境因素的态度

霍乱病原体对紫外线、干燥、消毒剂（季胺类除外）、酸性pH值和加热敏感。霍乱病原体，尤其是埃尔托尔生物型，能够与水生生物和藻类共生，在不利条件下，它们会转化为未培养的形态。这些特性使我们能够将霍乱归类为人源性霍乱感染。

[ 23 ], [ 24 ]

致病因素

霍乱弧菌基因组由两条环状染色体组成：大染色体和小染色体。所有生命所必需的基因以及致病原理的实现都位于大染色体上。小染色体含有一个整合子，可以捕获并表达抗生素耐药性基因盒。

主要致病因子是霍乱肠毒素(CT)。介导该毒素合成的基因位于丝状噬菌体 CTX 基因组的产毒盒中。除肠毒素基因外，zot 和 ace 基因也位于同一产毒盒上。zot 基因的产物是一种毒素（闭合带毒素），而 ace 基因则决定另一种肠毒素（霍乱辅助肠毒素）的合成。这两种毒素都参与增加肠壁的通透性。噬菌体基因组还包含 ser-adhesin 基因和编码噬菌体复制及其整合到染色体中的 RS2 序列。

CTX噬菌体的受体是毒素调节菌毛（Ter）。它们是4型菌毛，除了作为CTX噬菌体的受体外，也是小肠微绒毛定植所必需的，并且还参与生物膜的形成，尤其是在水生生物壳的表面。

Ter基因与CT基因协同表达。大染色体还包含pap基因和hap基因，pap基因决定神经氨酸酶的合成，神经氨酸酶有助于毒素作用的实施；hap基因决定可溶性血球蛋白蛋白酶的合成，该蛋白酶通过破坏与弧菌相关的肠道上皮受体，在将病原体从肠道清除到外部环境中起着重要作用。

受毒素调控的菌毛在小肠的定植为霍乱肠毒素的作用创造了平台，霍乱肠毒素是一种分子量为 84,000D 的蛋白质，由 1 个亚基 A 和 5 个亚基 B 组成。亚基 A 由两条多肽链 A1 和 A2 组成，通过二硫键连接在一起。在 B 亚基复合物中，五个相同的多肽通过非共价键以环的形式相互连接。B 亚基复合物负责将整个毒素分子与细胞受体——单唾液酸神经节苷脂 GM1 结合，这种受体在小肠粘膜上皮细胞中非常丰富。为了使亚基复合物与 GM1 相互作用，必须从中裂解唾液酸，该过程由神经氨酸酶完成，从而促进毒素作用的实现。亚基复合物B在与肠上皮膜上的5个神经节苷脂结合后，其构型发生改变，使A1肽能够从A1B5复合物上分离并进入细胞。进入细胞后，A1肽激活腺苷酸环化酶。这是由于AI与NAD相互作用而发生的，导致ADP核糖的形成，该核糖被转移到腺苷酸环化酶调节亚基的GTP结合蛋白上。结果，GTP功能上必需的水解受到抑制，导致GTP在腺苷酸环化酶调节亚基中积累，从而决定了酶的活性状态，并因此增加了c-AMP的合成。在肠道c-AMP的影响下，活性离子的转运发生了变化。在隐窝区，上皮细胞大量释放Cl-离子，而在绒毛区，Na+和Cl-的吸收受到阻碍，这形成了水分释放到肠腔的渗透基础。

霍乱弧菌在低温下存活良好；它们在冰中可存活长达1个月，在海水中可存活长达47天，在河水中可存活3-5天至数周，在土壤中可存活8天至3个月，在粪便中可存活长达3天，在生蔬菜中可存活2-4天，在水果中可存活1-2天。霍乱弧菌在80°C下5分钟内死亡，在100°C下立即死亡；它们对酸、干燥和阳光直射高度敏感，在……的影响下氯胺等消毒剂在5-15分钟内就会死亡，但在富含有机物的开放水体和废水中仍能长期有效存活，甚至繁殖。

霍乱的发病机制

感染的入口是消化道。只有当病原体突破胃屏障（通常在基础分泌期观察到，此时胃内容物的pH值接近7）并到达小肠时，疾病才会发生，它们在那里开始密集繁殖并分泌外毒素。肠毒素或霍乱原决定了霍乱主要症状的发生。霍乱综合征与这种弧菌中存在两种物质有关：蛋白质肠毒素——霍乱原（外毒素）和神经氨酸酶。霍乱原与一种特定的肠细胞受体——神经节苷脂。在神经氨酸酶的作用下，神经节苷脂形成特异性受体。霍乱特异性受体复合物激活腺苷酸环化酶，从而启动环磷酸腺苷（cAMP）的合成。三磷酸腺苷通过离子泵调节细胞向肠腔分泌水和电解质。结果，小肠黏膜开始分泌大量等渗液体，这些液体来不及被大肠吸收，从而引发等渗性腹泻。每排出1升粪便，人体会损失5克氯化钠、4克碳酸氢钠和1克氯化钾。呕吐还会增加液体的流失量。

结果导致血浆量减少，循环血液量减少且变稠。液体从组织间质重新分布到血管内。出现血流动力学障碍和微循环障碍，导致脱水休克和急性肾衰竭。发生代谢性酸中毒，并伴有抽搐。低钾血症引起心律失常、低血压、心肌改变和肠收缩乏力。