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왜 V. cholerae는 인간 고유의 콜레라겐을 생산합니까?

왜 V. cholerae는 인간 고유의 콜레라겐을 생산합니까?


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V. cholerae는 콜레라겐을 분비하여 인간의 장에서 성장하고 탈출하지만, 다른 포유동물에서는 콜레라겐이 작용하지 않습니다. 왜 그럴까요? 왜 콜레라겐에 영향을 미치는 일반 포유류를 진화시키지 않았습니까? 이 질문은 이전 질문인 Vibrio cholerae가 숙주를 감염시키면 어떤 이점이 있습니까?에 대한 유일한 답변에 대한 마지막 의견의 연속입니다. 해당 질문에 대한 답변과 의견도 참조하십시오.


Vibrio cholerae는 Bengal만의 입구에 있는 매우 큰 습지인 Sundarbans에서 시작되었습니다. 자유 생활로 존재할 수 있지만 요각류라고 불리는 작은 갑각류와 관련하여 훨씬 더 번식력이 있습니다. 1760년에 동인도 회사는 맹그로브 나무를 베어내고 벼를 재배하면서 정착하고 확장되었습니다. 그래서 그것은 V. cholerae를 육상 동물의 주요 종인 인간에게 소개한 첫 번째 기회였습니다. 상당한 수의 인간과의 빈번한 접촉과 시간으로 인해 V. cholerae는 형질을 진화시켜 기생충이 되었습니다.

예를 들어, 머리카락과 같은 필라멘트가 진화하여 세포가 뭉쳐 장에 달라붙을 수 있는 집락을 형성할 수 있게 되었습니다. 그 시점에서 V. cholerae는 아마도 추가적인 형질로 인수공통전염병이 되었습니다. 즉, 우리가 동물, 이 경우 요각류로부터 획득하지만 다른 인간으로부터 직접 획득하는 질병은 아닙니다. 시간이 지남에 따라 추가 진화는 인간 사이에 직접 전파되는 특성을 부여하여 진정한 인간 병원체로 만들었습니다.

따라서 인간은 이용 가능하게 된 종이었으며 V. cholerae는 이점을 취하기 위해 진화했습니다.

이것은 Sonia Shah의 2016년 책 Pandemic과 관련된 전체 이야기의 일부입니다. 그녀는 과학 작가이며 그 책은 매우 잘 참조됩니다. 이것은 이것에 대한 두 번째 질문이기 때문에 이 책에 관심이 있으실 거라 생각합니다.


과학 : 콜레라의 치명적인 히치하이커

콜레라를 치명적으로 만드는 독소는 콜레라 박테리아에 속하지 않습니다
그 자체가 아니라 세포에 타기 위해 하이재킹하는 실 모양의 바이러스에 해당합니다.
미국 연구원에 의한 이 발견은 박테리아가 어떻게
갑자기 역겨워지고 유전 물질의 도움으로 “new” 질병을 일으킵니다.
바이러스로부터.

디프테리아와 보툴리누스 중독을 포함한 여러 다른 세균성 질병이 있는 반면,
지금까지는 그들을 감염시키는 바이러스의 독소에 의해 유발되는 것으로 알려져 있습니다.
바이러스가 그러한 독창적인 수단을 사용하는 것을 본 적이 있습니다. 존 메칼라노스의 신작
하버드 의과대학의 매튜 왈도르(Matthew Waldor)는 처음으로
바이러스가 박테리아 숙주에 대해 많은 통제력을 발휘할 수 있습니다. 의 생물학
바이러스 자체는 박테리아가
Mekalanos는 질병을 유발합니다.

더 불길하게도, 연구자들은 전체가 있을 수 있다고 제안합니다.
가족
빠르게 움직일 수 있는 실 모양의 또는 필라멘트 모양의 박테리아 바이러스
다양한 장내세균의 유전물질을 이용하여
팀이 발견한 메커니즘. 지금까지 두 가지 사이를 이동하는 것을 보았습니다.
Vibrio cholerae[콜레라 박테리아]의 균주이지만
V. cholerae에서 다음으로 이동해서는 안 되는 이유
Shigella,” 메칼라노스가 말합니다. Shigella는 이질을 유발합니다.

실험실 배양에서 바이러스는 두 곳 사이에서 상대적으로 거의 이동하지 않았습니다.
균주
V. 콜레라. 그러나 팀이 더 많은 시간에서 그들의 행동을 관찰했을 때
자연 선택이 작용하는 생쥐의 내장을 사실적으로 설정하고,
바이러스는 변종 사이의 이동 속도를 10배 증가시켰습니다.
백만 (Science, vol 272, p 1910).

광고

V. cholerae는 일반적으로 연안 해역에 서식합니다. 소수만이
인간의 장에서 생존하고 질병을 일으키도록 적응된 균주. 1987년,
Mekalanos’s 팀은 질병을 유발하는
소수와 그들의 무해한 사촌: 위험한 계통은 수천 명의
필리(Pili)라고 하는 머리카락과 같은 섬유로, 장 세포에 부착됩니다.
필리가 없으면 이 균주는 장을 식민지화할 수 없습니다. 한 번
그들의 필라가 부착되면 질병을 일으키는 균주가 생성하기 시작합니다.
치명적인 독소. 그 당시에도 연구자들은 그 독소가
필리가 존재할 때만 생성됩니다. 그러나 그 단계에서 그들은 알지 못했다.
왜.

거의 10년에 걸친 분자 탐정 연구 끝에
답 - 전체 쇼를 안무하는 바이러스. “우리의 목표라면
V. cholerae를 성공적인 병원체로 바꾸는 방법을 고안하면
더 나은 방법을 찾지 못했다고 Mekalanos는 말합니다. 그들의 의심
그들은 그것을 암호화하는 유전자의 서열을 발견했을 때 잠에서 깨어났습니다.
콜레라
질병을 유발하는 균주의 독소는 한 박테리아에서 다른 박테리아로 이동할 수 있습니다.
또 다른. 그들은 또한 DNA를 포함하는 세포 외부의 입자를 발견했습니다.
이 독소 인코딩 유전자와 일치합니다. DNA는 단일 가닥이었습니다.
다른 사상 박테리아 바이러스의 특징.

그러나 CTX라고 불리는 바이러스의 전염 메커니즘은
팀에 가장 인상 깊었습니다. 그것은 필리를 통해 박테리아로 길을 찾습니다.
수용체로 사용합니다. 그런 다음 자신의 유전자를 도입합니다.
인코딩
독소 - 박테리아 게놈으로.

CTX 바이러스의 기원은 미스터리입니다. “바이러스는 진화하지 않았습니다.
이내에
V. cholerae,”은 Mekalanos를 말합니다. 그는 원래 호스트가
돌고래와 같은 해양 포유류를 감염시켰을 가능성이 있는 박테리아
고래:
독소는 포유류 세포 및 Vibrio의 다른 종에 대해 특이적입니다.
박테리아 그룹은 해양 포유류를 감염시키는 것으로 알려져 있습니다.

필리를 수용체로 사용하는 바이러스의 능력은 다음과 같이 할 수 있습니다.
다른 박테리아를 악의적인 살인자로 바꾸는 원리. 많은 일반적인 장
대장균과 이질균을 포함한 박테리아는 필리를 만듭니다.
“바이러스는 그것이 살고 있는 박테리아에 국한되지 않을 것입니다.
수용체
Mekalanos는 그 박테리아에 국한되지 않는다고 말합니다.

Mekalanos와 Waldor는 CTX 바이러스가 침투했음에 틀림없다고 생각합니다.
한 번 무해한 V. cholerae 균주를 생성하여 책임있는 균주
1817년의 첫 번째 콜레라 대유행을 위해. 또 다른 별도의 침투
같은 바이러스는 아마도 더 최근에 시작된 El Tor 변종을 만들었을 것입니다.
페루, 남아시아 및
자이르
1990년대는 이전 계통의 친척으로 보이기 때문에 그렇게 될 가능성은 낮습니다.
Mekalanos는 새로운 침투로 인해 발생한다고 말합니다.

의 저명한 미생물학자인 Barry Bloom은 "이것은 훌륭한 논문입니다."라고 말합니다.
뉴욕 예시바 대학교. 그러나 그는 경고합니다.
독소 유전자를 지닌 약화된 살아있는 박테리아를 기반으로 한 실험적 콜레라 백신
제거되었습니다. 바이러스는 독소 유전자를 이들로 다시 운반할 수 있습니다.
백신
균주.


질병 및 증상

콜레라는 장에 염증이 생겨 발생하는 급성 설사병이다. 비브리오 콜레라 박테리아. 콜레라 박테리아에 오염된 음식이나 물을 삼키면 사람들이 아플 수 있습니다. 감염은 경미하거나 증상이 없는 경우가 많지만 때로는 심각하고 생명을 위협할 수 있습니다.

환자의 탈수 상태를 확인하는 의사

콜레라 환자 10명 중 1명은 초기 단계에서 다음과 같은 심각한 증상을 경험합니다.

  • 다량의 물 설사, 때때로 &ldquorice-water stools&rdquo로 설명됨
  • 구토
  • 갈증
  • 다리 경련
  • 안절부절 못함 또는 과민성

의료 제공자는 다량의 물 설사가 있는 환자를 검사할 때 탈수 징후를 찾아야 합니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

  • 빠른 심박수
  • 피부 탄력 상실
  • 건조한 점막
  • 저혈압

심각한 콜레라에 걸린 사람들은 심한 탈수를 일으켜 신부전으로 이어질 수 있습니다. 치료하지 않고 방치하면 심한 탈수로 쇼크, 혼수 상태 및 몇 시간 내에 사망할 수 있습니다.

물 양동이 위에 손을 씻는 사람.

콜레라 환자에 의해 발생하는 다량의 설사에는 다량의 감염성 물질이 포함되어 있습니다. 비브리오 콜레라 삼키면 다른 사람을 감염시킬 수 있는 세균. 이것은 박테리아가 음식이나 물에 들어갈 때 발생할 수 있습니다.

박테리아가 퍼지는 것을 방지하려면 아픈 사람의 모든 대변(인간 배설물)이 주변을 오염시키지 않도록 조심스럽게 버려야 합니다.

콜레라 환자를 돌보는 사람들은 환자의 대변(똥)으로 오염되었을 수 있는 것을 만진 후에는 손을 철저히 씻어야 합니다.

콜레라 환자가 신속하게 치료되면 대개 장기적인 결과 없이 회복됩니다. 콜레라 환자는 일반적으로 회복된 후 콜레라 박테리아의 보균자가 되지 않지만 다시 노출되면 병에 걸립니다.


콜레라 독소: 구조에서 기능으로

CT는 두 가지 유형의 소단위로 구성됩니다. 더 큰 A 서브유닛(240개 아미노산 MW 28kD)은 중앙에 위치하는 반면, 5개 B 서브유닛(103개 아미노산 MW 11kD는 각각 MW

56 kD)는 주변에 있습니다. CT의 A 서브유닛은 82% 이상의 서열 동일성을 갖는다. 대장균 열에 불안정한 장독소(LT), 전자의 B 소단위는 후자 10과 83% 이상의 서열 동일성을 공유합니다. CT의 3차원 구조에 대한 설명은 이 놀라운 독소 11,12에 대한 이해를 높이는 주요 성과였습니다. CT의 3차원 구조는 몇 년 전에 결정 구조가 결정된 LT와 유사한 구조를 공유한다는 시퀀스 데이터를 추가로 확증했습니다13,14. A 서브유닛은 두 개의 도메인(A1 및 A2)으로 구성됩니다. 두 독소 모두에서 쐐기형 A 서브유닛의 상부 A1 도메인은 테더링 A2 도메인에 의해 도넛형 5량체 B 서브유닛의 평면 위에 유지되며, 이는 CT의 경우 거의 전체 길이에 대해 알파 나선입니다. . A2의 카르복시 말단은 B 소단위체의 도넛 배열에 의해 생성된 개구부를 통과합니다. A2 사슬의 4개의 카르복시 말단 잔기는 Lys-Asp-Glu-Leu(K-D-E-L)입니다.

콜레라 독소는 고전적인 A-B 유형 독소로 작용함으로써 G 단백질의 ADP-리보실화 및 AC의 구성적 활성화를 유도하여 숙주 세포 내에서 증가된 수준의 고리형 AMP를 발생시킨다(도 1). 그 결과 낭포성 섬유증 막횡단전도 조절기(CFTR)에 의한 염화물 이온의 급격한 유출로 인해 전해질 불균형이 발생하고 나트륨 이온의 유입이 감소하여 장 세포를 통한 대량의 물 유출로 이어져 심한 설사와 구토를 유발합니다. , 콜레라의 주요 임상 징후. 설사를 치료하지 않으면 심각한 탈수, 전해질 이상 및 대사성 산증 15 을 초래하여 거의 필연적으로 사망에 이를 수 있습니다.

ADP-리보실화. CT(CTA1)의 22kD A1 도메인은 NAD+의 ADP-리보스 부분을 Gs의 α 서브유닛의 아르기닌 잔기(Arg 201)로 전달하는 것을 촉매하여 아데닐릴 사이클라제 및 과잉 생산 cAMP의 조절 결함을 유발합니다.

CT의 독성 작용은 B 소단위가 고친화성 모노시알로강글리오사이드 GM1 수용체에 결합함으로써 시작됩니다. 각 B 소단위체는 GM1에 대한 결합 부위를 가지고 있습니다. 더욱이, 인접한 B 소단위체의 단일 아미노산은 또한 16 결합에 중요한 역할을 하며, 이는 CTB 단량체에 비해 CTB 펜타머의 훨씬 더 높은 결합 친화도를 설명합니다. CT의 엔도사이토시스는 세 가지 경로 중 하나를 따를 수 있습니다.NS) 지질 뗏목/소포 매개 세포내이입 경로, (ii) 클라트린 매개 세포내이입 경로, 또는 (iii) ADP-리보실화 인자 6(Arf6) 관련 세포내이입 경로. 그런 다음 CT는 역행 방식으로 소포체(ER)로 이동합니다. 응급실에 도달한 후 CT(CTA)의 A 소단위는 B 소단위(CTB)에서 분리됩니다. 초기 연구에서는 기능적인 골지체 장치가 이 수송 경로에서 필수적임을 나타내었지만 17 이후의 연구에서는 골지체 시스템이 필수 사항이 아님을 보여주었습니다18. 초기에는 ER 보유를 위한 고전적인 진핵 신호인 CTA2의 카르복시 말단에 존재하는 KDEL 신호가 역행 인신매매에 필수적이라고 생각되었습니다. 그러나 돌연변이 유발 및 차단 연구에 따르면 이 신호는 역행 수송에 필수적이지 않고 오히려 ER 17,18에 골지 장치에서 해리된 CTA의 검색을 위해 제공됩니다. 이 관찰은 KDEL 신호를 가지고 있지 않은 CTB도 역행 방식으로 ER로 운반된다는 사실에 의해 강화되었습니다 19 . CT의 ADP 리보실화 활성은 CTA1에 있습니다. 따라서 CTA1이 세포질로 들어가는 것은 중독 과정에서 중요한 단계입니다. 이것은 ER 관련 분해 경로 또는 degradasome을 포함하며, 그 기능은 세포질에서 분해를 위해 ER에서 잘못 접힌 단백질을 검색하는 것입니다. CTA1은 아마도 유비퀴틴화 20에 대한 필수 마커인 낮은 라이신 함량 때문에 degradasome을 통과함에도 불구하고 분해를 피합니다. degradasome CTA1을 통해 수송하는 동안 단백질 이황화 이소머라아제에 의한 환원과 Ero1 21에 의한 재산화를 포함하는 펼쳐지고 다시 접힙니다. CTA1은 세포질 내로 들어갈 때 AC의 삼량체 Gsα 성분의 ADP-리보실화를 촉매합니다(도 1). 이것은 AC를 GTP 결합 상태로 유지하여 AC 활성을 높이고 세포 내 cAMP 농도를 증가시킵니다. 높은 수준의 cAMP는 위에서 강조한 바와 같이 결국 콜레라의 심각한 임상 증상으로 이어지는 캐스케이드를 시작합니다.


DNA 메틸화 패턴의 형성과 유전자의 침묵

1 CIS-작용 메틸화 조절 요소

대부분의 하우스키핑 유전자에는 일반적으로 메틸화되지 않은 CpG 섬이 있습니다. 예를 들어, 마우스 아데닌 포스포리보실 트랜스퍼라제( 빠른) 유전자에서 CpG 섬은 완전히 메틸화되지 않은 반면, 측면 영역에는 메틸화된 CpG가 있습니다(94) . 형질전환 마우스 분석에서, CpG 섬에 인접한 Spl 부위의 결실 돌연변이유발 빠른 유전자 시작 드 노보 CpG 섬의 메틸화. 이 실험은 주변에 위치한 Spl 사이트가 빠른 CpG 섬 메틸화 없음(94, 95) . 특정 시스 작용 요소가 DNA의 메틸화를 효과적으로 방지할 수 있지만 다른 서열은 DNA 메틸화를 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, Mummanemi et al. (96)는 시스 작용 요소가 마우스의 1.3kb 상류에 위치한다는 것을 결론적으로 보여주었습니다. 빠른 유전자는 유전자의 메틸화 및 후성유전적 비활성화에 대한 신호로 작용했습니다. X 염색체가 비활성화되는 동안 X 비활성화 센터(XIC)의 특정 서열은 XIC에서 양방향으로 메틸화를 퍼뜨리는 데 기본적인 역할을 할 수 있습니다.97) . 위의 경우 cis 제어 요소가 신호를 방지하거나 제공할 수 있음이 분명합니다. 드 노보 메틸화. 그러나 어떤 메커니즘으로 작동하는지 확실하지 않습니다. 상호 배타적이지 않은 두 가지 가능성이 고려되어야 합니다. 즉, DNA 구조가 DNA 메틸트랜스퍼라제의 작용을 강화하거나 방지할 수 있거나 일부 특정 RNA 및 단백질에 의해 매개되는 간접적인 효과가 있을 수 있습니다.


요약

세포는 세포 간 및 세포 내 신호 전달을 통해 통신합니다. 신호 전달 세포는 표적 세포에 결합하고 표적 세포 내에서 일련의 사건을 개시하는 리간드를 분비합니다. 다세포 유기체에서 신호의 네 가지 범주는 측분비 신호, 내분비 신호, 자가분비 신호 및 간극 접합을 통한 직접 신호입니다. 측분비 신호는 짧은 거리에서 발생합니다. 내분비 신호는 호르몬에 의해 혈류를 통해 장거리로 전달되고 자가분비 신호는 신호를 보낸 동일한 세포 또는 같은 종류의 근처에 있는 다른 세포에 의해 수신됩니다. 갭 접합은 신호 분자를 포함한 작은 분자가 인접 세포 사이를 흐를 수 있도록 합니다.

내부 수용체는 세포질에서 발견됩니다. 여기에서, 그들은 이러한 수용체-리간드 복합체가 핵으로 이동하여 세포 DNA와 직접 상호작용하는 원형질막을 가로지르는 리간드 분자에 결합합니다. 세포 표면 수용체는 세포 외부에서 세포질로 신호를 전달합니다. 이온 채널 연결된 수용체는 리간드에 결합될 때 특정 이온이 통과할 수 있는 원형질막을 통해 기공을 형성합니다. G-단백질 연결 수용체는 원형질막의 세포질 측에서 G-단백질과 상호작용하여 결합된 GDP를 GTP로 교환하고 다른 효소 또는 이온 채널과 상호작용하여 신호를 전달합니다. 효소 결합 수용체는 세포 외부에서 막 결합 효소의 세포 내 도메인으로 신호를 전달합니다. 리간드 결합은 효소의 활성화를 유발합니다. 작은 소수성 리간드(스테로이드와 같은)는 원형질막을 관통하여 내부 수용체에 결합할 수 있습니다. 수용성 친수성 리간드는 막을 통과하지 못하고 세포 표면 수용체에 결합하여 신호를 세포 내부로 전달합니다.


내용물

콜레라의 주요 증상은 심한 설사와 맑은 액체의 구토입니다. 이러한 증상은 일반적으로 박테리아 섭취 후 반나절에서 5일 후 갑자기 시작됩니다. [15] 설사는 자연에서 흔히 "쌀 물"로 묘사되며 비린내가 날 수 있습니다. 치료를 받지 않은 콜레라 환자는 하루에 10~20리터(3~5 US 갤런)의 설사를 일으킬 수 있습니다. [14] 심각한 콜레라는 치료하지 않으면 영향을 받은 사람의 약 절반이 사망합니다. 심한 설사를 치료하지 않으면 생명을 위협하는 탈수와 전해질 불균형을 초래할 수 있습니다. [14] 증상이 있는 감염에 대한 무증상 감염 비율의 추정치는 3에서 100 사이입니다. [16] 콜레라는 사람의 피부가 극심한 체액 손실로 인해 청회색으로 변할 수 있기 때문에 "푸른 죽음"[17]이라는 별명을 얻었습니다. [18]

발열은 드물고 2차 감염을 의심해야 합니다. 환자는 무기력해질 수 있으며 눈이 침침하고 입이 마르고 피부가 차갑고 축축하거나 손과 발에 주름이 생길 수 있습니다. 깊고 힘든 호흡 패턴인 Kussmaul 호흡은 중탄산염 대변 손실로 인한 산증 및 관류 불량과 관련된 젖산증으로 인해 발생할 수 있습니다. 탈수로 인해 혈압이 떨어지고 말초 맥박이 빠르고 가늘며 시간이 지남에 따라 소변량이 감소합니다. 근육 경련과 쇠약, 의식 변화, 발작 또는 전해질 불균형으로 인한 혼수 상태가 특히 어린이에게 흔합니다. [14]

전염

콜레라 박테리아는 조개류와 플랑크톤에서 발견되었습니다. [14]

전염은 일반적으로 열악한 위생으로 인해 오염된 음식이나 물의 대변-구강 경로를 통해 이루어집니다. [2] 선진국에서 대부분의 콜레라 사례는 음식을 통한 전염의 결과인 반면, 개발도상국에서는 더 자주 물을 통해 전염됩니다. [14] 하수에 오염된 해역에서 굴과 같은 해산물을 수확할 때 음식 전파가 일어날 수 있다. 비브리오 콜레라 플랑크톤 갑각류에 축적되고 굴은 동물성 플랑크톤을 먹습니다. [19]

콜레라에 감염된 사람들은 종종 설사를 하며 구어체로 "쌀물"이라고 불리는 이 고액성 대변이 다른 사람들이 사용하는 물을 오염시키면 질병 전파가 발생할 수 있습니다. [20] 단일 설사 사건은 환자 수를 100만 배 증가시킬 수 있습니다. V. 콜레라 환경에서. [21] 오염원은 일반적으로 처리되지 않은 설사 분비물이 수로, 지하수 또는 식수 공급원으로 유입되는 다른 콜레라 환자입니다. 오염된 물을 마시고 물에서 씻은 음식과 영향을 받는 수로에 서식하는 조개류를 먹으면 감염될 수 있습니다. 콜레라는 사람에서 사람으로 직접 전파되는 경우는 거의 없습니다. [22] [주 1]

V. 콜레라 또한 자연 수원에서 인체 외부에 존재하며, 그 자체로 또는 식물성 플랑크톤, 동물성 플랑크톤 또는 생물 및 비생물적 찌꺼기와 상호 작용을 통해 존재합니다. 이러한 물을 마시는 것 또한 분변을 통한 사전 오염 없이도 질병을 유발할 수 있습니다. 그러나 수중 환경에는 독성을 감소시킬 수 있는 선택적 압력이 존재합니다. V. 콜레라. 구체적으로, 동물 모델은 병원체가 수중 환경에 들어갈 준비를 함에 따라 병원체의 전사 프로파일이 변화함을 나타냅니다. 이러한 전사적 변화는 V. 콜레라 표준 배지에서 배양되는 표현형은 'viable but non-culturable'(VBNC) 또는 보다 보수적으로 'active but non-culturable'(ABNC)이라고 합니다. [23] 한 연구에 따르면 V. 콜레라 물에 들어간 지 24시간 이내에 90% 감소하고, 더욱이 이러한 배양성 손실은 독성 손실과 관련이 있습니다. [23] [24]

독성 및 비독성 균주가 모두 존재합니다. 무독성 균주는 온화한 박테리오파지를 통해 독성을 얻을 수 있습니다. [25]

자화율

정상적인 건강한 성인에서 콜레라를 유발하려면 일반적으로 약 1억 개의 박테리아를 섭취해야 합니다. 그러나 이 용량은 위산도가 낮은 사람들(예: 양성자 펌프 억제제를 사용하는 사람들)에서는 더 적습니다. [14] 어린이도 감염률이 가장 높은 2~4세 어린이가 더 취약합니다. [14] 콜레라에 대한 개인의 감수성은 혈액형에 의해서도 영향을 받으며, O형 혈액을 가진 사람이 가장 취약합니다. [14] AIDS 환자나 영양실조 아동과 같이 면역력이 저하된 사람은 감염될 경우 중증화될 가능성이 더 높다. [26] 건강한 중년의 성인이라 할지라도 개인이라면 누구나 중증의 경우를 겪을 수 있으며, 각 개인의 경우는 체액 손실로 측정해야 하며, 가급적이면 전문 의료인과 상의해야 한다. [ 의료 인용 필요 ]

인간에서 델타-F508로 알려진 낭포성 섬유증 유전 돌연변이는 선택적 이형접합 이점을 유지하는 것으로 알려져 있습니다. V. 콜레라 감염. 이 모델에서, 낭포성 섬유증 막횡단 전도 조절 채널 단백질의 유전적 결핍은 장 상피에 결합하는 박테리아를 방해하여 감염의 영향을 감소시킨다.

섭취하면 대부분의 박테리아는 인간 위의 산성 조건에서 살아남지 못합니다. 살아남은 소수의 박테리아는 단백질 생산을 차단하여 위를 통과하는 동안 에너지와 저장된 영양소를 보존합니다. 살아남은 박테리아가 위를 나와 소장에 도달할 때, 소장을 둘러싸고 있는 두꺼운 점액을 통해 스스로를 추진하여 부착하고 번성할 수 있는 장벽에 도달해야 합니다. [28]

콜레라 박테리아가 장벽에 도달하면 더 이상 편모가 움직일 필요가 없습니다. 박테리아는 변화된 화학적 환경에 반응하여 표현하는 단백질 혼합물을 변화시켜 에너지와 영양소를 보존하기 위해 단백질 플라겔린 생성을 중단합니다. 장벽에 도달하면, V. 콜레라 감염된 사람에게 묽은 설사를 일으키는 독성 단백질을 생산하기 시작합니다. 이것은 증식하는 새로운 세대의 V. 콜레라 적절한 위생 조치가 이루어지지 않으면 박테리아가 다음 호스트의 음용수로 유출됩니다. [29]

콜레라 독소(CTX 또는 CT)는 이황화 결합으로 연결된 6개의 단백질 하위 단위로 구성된 올리고머 복합체입니다. 5개의 B 소단위는 장 상피 세포 표면의 GM1 강글리오사이드에 결합하는 5원 고리를 형성합니다. A 소단위의 A1 부분은 G 단백질을 ADP-리보실화하는 효소인 반면, A2 사슬은 B 소단위 고리의 중심 구멍에 맞습니다. 결합 시 복합체는 수용체 매개 엔도사이토시스를 통해 세포로 흡수됩니다. 일단 세포 내부에 들어가면 이황화 결합이 감소하고 A1 소단위는 ADP-리보실화 인자 6(Arf6)이라고 하는 인간 파트너 단백질과 결합할 수 있습니다. 결합은 활성 부위를 노출시켜 이종삼량체 G 단백질의 Gs 알파 서브유닛을 영구적으로 리보실화할 수 있습니다. 이것은 구성적 cAMP 생산을 초래하고, 이는 차례로 물, 나트륨, 칼륨 및 중탄산염을 소장의 내강으로 분비하고 빠른 탈수를 유발합니다. 콜레라 독소를 코딩하는 유전자가 도입되었습니다. V. 콜레라 수평적 유전자 전달을 통해 의 악성 균주 V. 콜레라 CTXφ라고 불리는 온대 박테리오파지의 변종을 가지고 있습니다.

미생물 학자들은 유전 적 메커니즘을 연구했습니다. V. 콜레라 박테리아는 위를 지나 소장의 점막층을 거쳐 장벽으로 이동하는 일련의 화학적 환경에 반응하여 일부 단백질의 생산을 차단하고 다른 단백질의 생산을 켭니다. [31] 특히 흥미로운 것은 콜레라 박테리아가 숙주 세포 메커니즘과 상호 작용하는 독소의 단백질 생산을 켜서 염화물 이온을 소장으로 펌핑하여 이온 압력을 생성하여 나트륨 이온이 세포로 들어가는 것을 방지하는 유전 메커니즘입니다. . 염화물과 나트륨 이온은 소장에 염수 환경을 만들어 삼투를 통해 장 세포를 통해 하루에 최대 6리터의 물을 끌어들여 엄청난 양의 설사를 일으킬 수 있습니다. 숙주는 적절히 치료하지 않으면 빠르게 탈수될 수 있습니다. [32]

별도의 연속적인 섹션을 삽입하여 V. 콜레라 DNA를 다음과 같은 다른 박테리아의 DNA로 대장균 자연적으로 단백질 독소를 생성하지 않는, 연구자들은 다음과 같은 메커니즘을 조사했습니다. V. 콜레라 위, 점막층 및 장벽의 변화하는 화학적 환경에 반응합니다. 연구자들은 조절 단백질의 복잡한 캐스케이드가 의 발현을 조절한다는 것을 발견했습니다. V. 콜레라 독성 결정 요인. 장벽의 화학적 환경에 대응하여, V. 콜레라 박테리아는 ToxR/ToxS 단백질과 함께 ToxT 조절 단백질의 발현을 활성화하는 TcpP/TcpH 단백질을 생성합니다. 그런 다음 ToxT는 독소를 생성하는 독성 유전자의 발현을 직접 활성화하여 감염된 사람에게 설사를 유발하고 박테리아가 장에 정착하도록 합니다. [31] 현재 [ 언제? ] 연구는 "콜레라 박테리아가 수영을 멈추고 소장에 정착(즉, 소장의 세포에 부착)하기 시작하는 신호"를 발견하는 것을 목표로 합니다. [31]

유전 구조

대유행 분리의 증폭된 단편 길이 다형성 지문 V. 콜레라 유전적 구조의 변이를 밝혀냈다. 클러스터 I 및 클러스터 II의 두 클러스터가 식별되었습니다. Cluster I은 대부분 1960년대와 1970년대의 균주로 구성되어 있고, Cluster II는 클론 구조의 변화에 ​​따라 1980년대와 1990년대의 균주를 많이 포함하고 있습니다. 이 균주 그룹화는 아프리카 대륙의 균주에서 가장 잘 볼 수 있습니다. [34]

항생제 내성

세계의 많은 지역에서 콜레라 박테리아 내에서 항생제 내성이 증가하고 있습니다. 예를 들어 방글라데시에서는 대부분의 경우 테트라사이클린, 트리메토프림-설파메톡사졸 및 에리트로마이신에 내성이 있습니다. 다제내성 사례를 식별하기 위한 신속한 진단 분석법이 있다. 콜레라 박테리아에 대해 효과적인 차세대 항균제가 발견되었습니다. 시험관 내 연구. [37]

신속한 딥스틱 검사를 통해 V. 콜레라. 양성 반응을 보인 검체에서는 항생제 내성을 확인하기 위해 추가 검사를 실시해야 합니다. 전염병 상황에서 환자의 병력을 조사하고 간단한 검사를 통해 임상 진단을 내릴 수 있습니다. 치료는 일반적으로 검사실 분석에 의한 확인 없이 또는 그 전에 시작됩니다. [ 인용 필요 ]

항생제를 투여하기 전 질병의 급성기에 채취한 대변과 면봉 검체는 실험실 진단에 가장 유용한 검체입니다. 콜레라의 유행이 의심되는 경우 가장 흔한 원인은 다음과 같습니다. V. 콜레라 O1. 만약에 V. 콜레라 혈청군 O1은 분리되지 않았으므로 검사실은 다음을 검사해야 합니다. V. 콜레라 O139. 그러나 이러한 유기체 중 어느 것도 분리되지 않은 경우 대변 표본을 참조 실험실로 보내야 합니다. [ 인용 필요 ]

감염 V. 콜레라 O139는 다음에 의해 유발된 것과 동일한 방식으로 보고되고 처리되어야 합니다. V. 콜레라 O1. 관련된 설사병은 콜레라로 지칭되어야 하며 미국에서 보고되어야 합니다. [38]

세계보건기구(WHO)는 콜레라 확산을 방지하기 위해 예방, 대비 및 대응에 집중할 것을 권장합니다. 그들은 또한 효과적인 감시 시스템의 중요성을 강조합니다. 정부는 이 모든 영역에서 역할을 할 수 있습니다.

물, 위생 및 위생

콜레라는 생명을 위협할 수 있지만 적절한 위생 관행을 따르면 일반적으로 질병 예방이 간단합니다. 선진국에서는 거의 보편적인 첨단 수처리 및 위생 관행으로 인해 콜레라가 거의 발생하지 않습니다. 예를 들어, 미국에서 마지막으로 대규모 콜레라 발생은 1910-1911년에 발생했습니다. [39] [40] 콜레라는 주로 WASH(물, 위생 및 위생) 기반 시설에 대한 접근이 여전히 불충분한 지역의 개발도상국에서 위험합니다.

효과적인 위생 관행이 제때에 제정되고 준수된다면 일반적으로 전염병을 멈추기에 충분합니다. 콜레라 전파 경로를 따라 확산이 중단될 수 있는 여러 지점이 있습니다. [41]

  • 살균: 콜레라 희생자의 대변과 접촉했을 수 있는 모든 물질(예: 의복, 침구 등)의 적절한 폐기 및 처리는 필수적입니다. 이들은 가능하면 염소 표백제를 사용하여 뜨거운 물로 세척하여 살균해야 합니다. 콜레라 환자나 환자의 의복, 침구 등을 만지는 손은 철저히 세척하고 염소 처리된 물 또는 기타 효과적인 항균제로 소독해야 합니다. 배설물 슬러지 관리: 콜레라 피해 지역에서는 사람의 배설물을 통한 이 질병의 확산을 막기 위해 하수 및 배설물 슬러지를 신중하게 처리하고 관리해야 합니다. 위생 및 위생의 제공은 중요한 예방 조치입니다. 노천 배변, 미처리 하수의 방출, 구덩이 변소나 정화조의 분변 슬러지가 환경으로 투기되는 것을 방지할 필요가 있다. 많은 콜레라 피해 지역에서 하수 처리 수준이 낮습니다. 따라서 수세식 변기의 수세식 변화가 없어 수질오염에 기여하지 않는 건식 변기의 구현은 수세식 변기에 대한 흥미로운 대안이 될 수 있다. [45]
  • 출처: 콜레라 오염 가능성에 대한 경고를 오염된 수원 주변에 게시하고 가능한 사용을 위해 물의 오염을 제거하는 방법(끓이기, 염소 처리 등)에 대한 지침을 게시해야 합니다. : 음용, 세척 또는 요리에 사용되는 모든 물은 끓임, 염소 처리, 오존수 처리, 자외선 살균(예: 태양열 물 소독) 또는 항균 여과를 통해 콜레라가 있을 수 있는 모든 지역에서 살균해야 합니다. 염소화와 끓는 것은 전파를 막는 가장 저렴하고 효과적인 수단인 경우가 많습니다. 천 필터 또는 사리 여과는 매우 기본적이지만 처리되지 않은 지표수에 의존하는 방글라데시의 가난한 마을에서 사용할 때 콜레라 발생을 크게 줄였습니다. Better antimicrobial filters, like those present in advanced individual water treatment hiking kits, are most effective. Public health education and adherence to appropriate sanitation practices are of primary importance to help prevent and control transmission of cholera and other diseases.

Handwashing with soap or ash after using a toilet and before handling food or eating is also recommended for cholera prevention by WHO Africa. [46]

Dumping of sewage or fecal sludge from a UN camp into a lake in the surroundings of Port-au-Prince is thought to have contributed to the spread of cholera after the Haiti earthquake in 2010, killing thousands.

Example of a urine-diverting dry toilet in a cholera-affected area in Haiti. This type of toilet stops transmission of disease via the fecal-oral route due to water pollution.

Cholera hospital in Dhaka, showing typical "cholera beds".

Surveillance

Surveillance and prompt reporting allow for containing cholera epidemics rapidly. Cholera exists as a seasonal disease in many endemic countries, occurring annually mostly during rainy seasons. Surveillance systems can provide early alerts to outbreaks, therefore leading to coordinated response and assist in preparation of preparedness plans. Efficient surveillance systems can also improve the risk assessment for potential cholera outbreaks. Understanding the seasonality and location of outbreaks provides guidance for improving cholera control activities for the most vulnerable. [47] For prevention to be effective, it is important that cases be reported to national health authorities. [14]

Vaccination

Spanish physician Jaume Ferran i Clua developed a cholera inoculation in 1885, the first to immunize humans against a bacterial disease. [48] However, his vaccine and inoculation was rather controversial and was rejected by his peers and several investigation commissions. [49] [50] [51] Russian-Jewish bacteriologist Waldemar Haffkine successfully developed the first human cholera vaccine in July 1892. [49] [50] [51] [52] He conducted a massive inoculation program in British India. [51] [53]

A number of safe and effective oral vaccines for cholera are available. [54] The World Health Organization (WHO) has three prequalified oral cholera vaccines (OCVs): Dukoral, Sanchol, and Euvichol. Dukoral, an orally administered, inactivated whole cell vaccine, has an overall efficacy of about 52% during the first year after being given and 62% in the second year, with minimal side effects. [54] It is available in over 60 countries. However, it is not currently [ when? ] recommended by the Centers for Disease Control and Prevention (CDC) for most people traveling from the United States to endemic countries. [55] The vaccine that the US Food and Drug Administration (FDA) recommends, Vaxchora, is an oral attenuated live vaccine, that is effective as a single dose. [56]

One injectable vaccine was found to be effective for two to three years. The protective efficacy was 28% lower in children less than five years old. [57] However, as of 2010 [update] , it has limited availability. [2] Work is under way to investigate the role of mass vaccination. [58] The WHO recommends immunization of high-risk groups, such as children and people with HIV, in countries where this disease is endemic. [2] If people are immunized broadly, herd immunity results, with a decrease in the amount of contamination in the environment. [35]

WHO recommends that oral cholera vaccination be considered in areas where the disease is endemic (with seasonal peaks), as part of the response to outbreaks, or in a humanitarian crisis during which the risk of cholera is high. [59] Oral Cholera Vaccine (OCV) has been recognized as an adjunct tool for prevention and control of cholera. The World Health Organization (WHO) has prequalified three bivalent cholera vaccines—Dukoral (SBL Vaccines), containing a non-toxic B-subunit of cholera toxin and providing protection against V. cholerae O1 and two vaccines developed using the same transfer of technology—ShanChol (Shantha Biotec) and Euvichol (EuBiologics Co.), which have bivalent O1 and O139 oral killed cholera vaccines. [60] Oral cholera vaccination could be deployed in a diverse range of situations from cholera-endemic areas and locations of humanitarian crises, but no clear consensus exists. [61]

Sari filtration

Developed for use in Bangladesh, the "sari filter" is a simple and cost-effective appropriate technology method for reducing the contamination of drinking water. Used sari cloth is preferable but other types of used cloth can be used with some effect, though the effectiveness will vary significantly. Used cloth is more effective than new cloth, as the repeated washing reduces the space between the fibers. Water collected in this way has a greatly reduced pathogen count—though it will not necessarily be perfectly safe, it is an improvement for poor people with limited options. [62] In Bangladesh this practice was found to decrease rates of cholera by nearly half. [63] It involves folding a sari four to eight times. [62] Between uses the cloth should be rinsed in clean water and dried in the sun to kill any bacteria on it. [64] A nylon cloth appears to work as well but is not as affordable. [63]

Continued eating speeds the recovery of normal intestinal function. The WHO recommends this generally for cases of diarrhea no matter what the underlying cause. [65] A CDC training manual specifically for cholera states: "Continue to breastfeed your baby if the baby has watery diarrhea, even when traveling to get treatment. Adults and older children should continue to eat frequently." [66]

Fluids

The most common error in caring for patients with cholera is to underestimate the speed and volume of fluids required. [67] In most cases, cholera can be successfully treated with oral rehydration therapy (ORT), which is highly effective, safe, and simple to administer. [35] Rice-based solutions are preferred to glucose-based ones due to greater efficiency. [35] In severe cases with significant dehydration, intravenous rehydration may be necessary. Ringer's lactate is the preferred solution, often with added potassium. [14] [65] Large volumes and continued replacement until diarrhea has subsided may be needed. [14] Ten percent of a person's body weight in fluid may need to be given in the first two to four hours. [14] This method was first tried on a mass scale during the Bangladesh Liberation War, and was found to have much success. [68] Despite widespread beliefs, fruit juices and commercial fizzy drinks like cola, are not ideal for rehydration of people with serious infections of the intestines, and their excessive sugar content may even harm water uptake. [69]

If commercially produced oral rehydration solutions are too expensive or difficult to obtain, solutions can be made. One such recipe calls for 1 liter of boiled water, 1/2 teaspoon of salt, 6 teaspoons of sugar, and added mashed banana for potassium and to improve taste. [70]

Electrolytes

As there frequently is initially acidosis, the potassium level may be normal, even though large losses have occurred. [14] As the dehydration is corrected, potassium levels may decrease rapidly, and thus need to be replaced. [14] This may be done by consuming foods high in potassium, like bananas or coconut water. [71]

항생제

Antibiotic treatments for one to three days shorten the course of the disease and reduce the severity of the symptoms. [14] Use of antibiotics also reduces fluid requirements. [72] People will recover without them, however, if sufficient hydration is maintained. [35] The WHO only recommends antibiotics in those with severe dehydration. [71]

Doxycycline is typically used first line, although some strains of V. cholerae have shown resistance. [14] Testing for resistance during an outbreak can help determine appropriate future choices. [14] Other antibiotics proven to be effective include cotrimoxazole, erythromycin, tetracycline, chloramphenicol, and furazolidone. [73] Fluoroquinolones, such as ciprofloxacin, also may be used, but resistance has been reported. [74]

Antibiotics improve outcomes in those who are both severely and not severely dehydrated. [75] Azithromycin and tetracycline may work better than doxycycline or ciprofloxacin. [75]

Zinc supplementation

In Bangladesh zinc supplementation reduced the duration and severity of diarrhea in children with cholera when given with antibiotics and rehydration therapy as needed. It reduced the length of disease by eight hours and the amount of diarrhea stool by 10%. [76] Supplementation appears to be also effective in both treating and preventing infectious diarrhea due to other causes among children in the developing world. [76] [77]

If people with cholera are treated quickly and properly, the mortality rate is less than 1% however, with untreated cholera, the mortality rate rises to 50–60%. [14] [1]

For certain genetic strains of cholera, such as the one present during the 2010 epidemic in Haiti and the 2004 outbreak in India, death can occur within two hours of becoming ill. [78]

Cholera affects an estimated 3–5 million people worldwide, and causes 58,000–130,000 deaths a year as of 2010 [update] . [2] [79] This occurs mainly in the developing world. [80] In the early 1980s, death rates are believed to have been greater than three million a year. [14] It is difficult to calculate exact numbers of cases, as many go unreported due to concerns that an outbreak may have a negative impact on the tourism of a country. [35] Cholera remains [ when? ] both epidemic and endemic in many areas of the world. [14] In October 2016, an outbreak of cholera began in war-ravaged Yemen. [81] WHO called it "the worst cholera outbreak in the world". [82]

Although much is known about the mechanisms behind the spread of cholera, this has not led to a full understanding of what makes cholera outbreaks happen in some places and not others. Lack of treatment of human feces and lack of treatment of drinking water greatly facilitate its spread, but bodies of water can serve as a reservoir, and seafood shipped long distances can spread the disease. Cholera was not known in the Americas for most of the 20th century, but it reappeared towards the end of that century. [83]

History of outbreaks

The word cholera is from Greek: χολέρα kholera from χολή kholē "bile". Cholera likely has its origins in the Indian subcontinent as evidenced by its prevalence in the region for centuries. [14]

The disease appears in the European literature as early as 1642, from the Dutch physician Jakob de Bondt's description it in his De Medicina Indorum. [84] (The "Indorum" of the title refers to the East Indies. He also gave first European descriptions of other diseases.)

Early outbreaks in the Indian subcontinent are believed to have been the result of poor living conditions as well as the presence of pools of still water, both of which provide ideal conditions for cholera to thrive. [85] The disease first spread by trade routes (land and sea) to Russia in 1817, later to the rest of Europe, and from Europe to North America and the rest of the world, [14] (hence the name "Asiatic cholera" [1] ). Seven cholera pandemics have occurred in the past 200 years, with the seventh pandemic originating in Indonesia in 1961. [86]

The first cholera pandemic occurred in the Bengal region of India, near Calcutta starting in 1817 through 1824. The disease dispersed from India to Southeast Asia, the Middle East, Europe, and Eastern Africa. [87] The movement of British Army and Navy ships and personnel is believed to have contributed to the range of the pandemic, since the ships carried people with the disease to the shores of the Indian Ocean, from Africa to Indonesia, and north to China and Japan. [88] The second pandemic lasted from 1826 to 1837 and particularly affected North America and Europe due to the result of advancements in transportation and global trade, and increased human migration, including soldiers. [89] The third pandemic erupted in 1846, persisted until 1860, extended to North Africa, and reached South America, for the first time specifically affecting Brazil. The fourth pandemic lasted from 1863 to 1875 spread from India to Naples and Spain. The fifth pandemic was from 1881–1896 and started in India and spread to Europe, Asia, and South America. The sixth pandemic started 1899–1923. These epidemics were less fatal due to a greater understanding of the cholera bacteria. Egypt, the Arabian peninsula, Persia, India, and the Philippines were hit hardest during these epidemics, while other areas, like Germany in 1892 (primarily the city of Hamburg where more than 8.600 people died) [90] and Naples from 1910–1911, also experienced severe outbreaks. The seventh pandemic originated in 1961 in Indonesia and is marked by the emergence of a new strain, nicknamed El Tor, which still persists (as of 2018 [update] [91] ) in developing countries. [92]

Cholera became widespread in the 19th century. [93] Since then it has killed tens of millions of people. [94] In Russia alone, between 1847 and 1851, more than one million people perished of the disease. [95] It killed 150,000 Americans during the second pandemic. [96] Between 1900 and 1920, perhaps eight million people died of cholera in India. [97] Cholera became the first reportable disease in the United States due to the significant effects it had on health. [14] John Snow, in England, was the first to identify the importance of contaminated water as its cause in 1854. [14] Cholera is now no longer considered a pressing health threat in Europe and North America due to filtering and chlorination of water supplies, but still heavily affects populations in developing countries.

In the past, vessels flew a yellow quarantine flag if any crew members or passengers were suffering from cholera. No one aboard a vessel flying a yellow flag would be allowed ashore for an extended period, typically 30 to 40 days. [98]

Historically many different claimed remedies have existed in folklore. Many of the older remedies were based on the miasma theory. Some believed that abdominal chilling made one more susceptible and flannel and cholera belts were routine in army kits. [99] In the 1854–1855 outbreak in Naples homeopathic camphor was used according to Hahnemann. [100] T. J. Ritter's "Mother's Remedies" book lists tomato syrup as a home remedy from northern America. Elecampane was recommended in the United Kingdom according to William Thomas Fernie. [101] The first effective human vaccine was developed in 1885, and the first effective antibiotic was developed in 1948.

Cholera cases are much less frequent in developed countries where governments have helped to establish water sanitation practices and effective medical treatments. [102] The United States, for example, used to [ when? ] have a severe cholera problem similar to those in some developing countries. There were three large cholera outbreaks in the 1800s, which can be attributed to Vibrio cholerae's spread through interior waterways like the Erie Canal and routes along the Eastern Seaboard. [103] The island of Manhattan in New York City touched the Atlantic Ocean, where cholera collected just off the coast. At this time, New York City did not have as effective a sanitation system as it does today, [ when? ] so cholera was able to spread. [104]

Cholera morbus is a historical term that was used to refer to gastroenteritis rather than specifically cholera. [105]

Drawing of Death bringing cholera, in Le Petit Journal (1912).

Emperor Pedro II of Brazil visiting people with cholera in 1855.

Hand bill from the New York City Board of Health, 1832—the outdated public health advice demonstrates the lack of understanding of the disease and its actual causative factors.

연구

One of the major contributions to fighting cholera was made by the physician and pioneer medical scientist John Snow (1813–1858), who in 1854 found a link between cholera and contaminated drinking water. [85] Dr. Snow proposed a microbial origin for epidemic cholera in 1849. In his major "state of the art" review of 1855, he proposed a substantially complete and correct model for the cause of the disease. In two pioneering epidemiological field studies, he was able to demonstrate human sewage contamination was the most probable disease vector in two major epidemics in London in 1854. [106] His model was not immediately accepted, but it was seen to be the more plausible, as medical microbiology developed over the next 30 years or so. For his work on cholera, John Snow is often regarded as the "Father of Epidemiology". [107] [108] [109]

The bacterium was isolated in 1854 by Italian anatomist Filippo Pacini, [110] but its exact nature and his results were not widely known. In the same year, the Catalan Joaquim Balcells i Pascual discovered the bacterium [111] [112] and in 1856 probably António Augusto da Costa Simões and José Ferreira de Macedo Pinto, two Portuguese men, did the same. [111] [113]

Cities in developed nations made massive investment in clean water supply and well-separated sewage treatment infrastructures between the mid-1850s and the 1900s. This eliminated the threat of cholera epidemics from the major developed cities in the world. In 1883, Robert Koch identified V. cholerae with a microscope as the bacillus causing the disease. [114]

Hemendra Nath Chatterjee, a Bengali scientist, who first formulated and demonstrated the effectiveness of oral rehydration salt (ORS) for diarrhea. In his 1953 paper, published in The Lancet, he states that promethazine can stop vomiting during cholera and then oral rehydration is possible. The formulation of the fluid replacement solution was 4 g of sodium chloride, 25 g of glucose and 1000 ml of water. [115] [116]

Indian medical scientist Sambhu Nath De discovered the cholera toxin, the animal model of cholera, and successfully demonstrate the method of transmission of cholera pathogen 비브리오 콜레라. [117]

Robert Allan Phillips, working at the US Naval Medical Research Unit Two in Southeast Asia, evaluated the pathophysiology of the disease using modern laboratory chemistry techniques and developed a protocol for rehydration. His research led the Lasker Foundation to award him its prize in 1967. [118]

More recently, in 2002, Alam, et al., studied stool samples from patients at the International Centre for Diarrhoeal Disease in Dhaka, Bangladesh. From the various experiments they conducted, the researchers found a correlation between the passage of V. cholerae through the human digestive system and an increased infectivity state. Furthermore, the researchers found the bacterium creates a hyperinfected state where genes that control biosynthesis of amino acids, iron uptake systems, and formation of periplasmic nitrate reductase complexes were induced just before defecation. These induced characteristics allow the cholera vibrios to survive in the "rice water" stools, an environment of limited oxygen and iron, of patients with a cholera infection. [119]

Health policy

In many developing countries, cholera still reaches its victims through contaminated water sources, and countries without proper sanitation techniques have greater incidence of the disease. [120] Governments can play a role in this. In 2008, for example, the Zimbabwean cholera outbreak was due partly to the government's role, according to a report from the James Baker Institute. [19] The Haitian government's inability to provide safe drinking water after the 2010 earthquake led to an increase in cholera cases as well. [121]

Similarly, South Africa's cholera outbreak was exacerbated by the government's policy of privatizing water programs. The wealthy elite of the country were able to afford safe water while others had to use water from cholera-infected rivers. [122]

According to Rita R. Colwell of the James Baker Institute, if cholera does begin to spread, government preparedness is crucial. A government's ability to contain the disease before it extends to other areas can prevent a high death toll and the development of an epidemic or even pandemic. Effective disease surveillance can ensure that cholera outbreaks are recognized as soon as possible and dealt with appropriately. Oftentimes, this will allow public health programs to determine and control the cause of the cases, whether it is unsanitary water or seafood that have accumulated a lot of 비브리오 콜레라 specimens. [19] Having an effective surveillance program contributes to a government's ability to prevent cholera from spreading. In the year 2000 in the state of Kerala in India, the Kottayam district was determined to be "Cholera-affected" this pronouncement led to task forces that concentrated on educating citizens with 13,670 information sessions about human health. [123] These task forces promoted the boiling of water to obtain safe water, and provided chlorine and oral rehydration salts. [123] Ultimately, this helped to control the spread of the disease to other areas and minimize deaths. On the other hand, researchers have shown that most of the citizens infected during the 1991 cholera outbreak in Bangladesh lived in rural areas, and were not recognized by the government's surveillance program. This inhibited physicians' abilities to detect cholera cases early. [124]

According to Colwell, the quality and inclusiveness of a country's health care system affects the control of cholera, as it did in the Zimbabwean cholera outbreak. [19] While sanitation practices are important, when governments respond quickly and have readily available vaccines, the country will have a lower cholera death toll. Affordability of vaccines can be a problem if the governments do not provide vaccinations, only the wealthy may be able to afford them and there will be a greater toll on the country's poor. [125] [126] The speed with which government leaders respond to cholera outbreaks is important. [127]

Besides contributing to an effective or declining public health care system and water sanitation treatments, government can have indirect effects on cholera control and the effectiveness of a response to cholera. [128] A country's government can impact its ability to prevent disease and control its spread. A speedy government response backed by a fully functioning health care system and financial resources can prevent cholera's spread. This limits cholera's ability to cause death, or at the very least a decline in education, as children are kept out of school to minimize the risk of infection. [128]

Notable cases

    's death has traditionally been attributed to cholera, most probably contracted through drinking contaminated water several days earlier. [129] Tchaikovsky's mother died of cholera, [130] and his father became sick with cholera at this time but made a full recovery. [131] Some scholars, however, including English musicologist and Tchaikovsky authority David Brown and biographer Anthony Holden, have theorized that his death was a suicide. [132] . Ten months after the 2010 earthquake, an outbreak swept over Haiti, traced to a United Nations base of peacekeepers from Nepal. [133] This marks the worst cholera outbreak in recent history, as well as the best documented cholera outbreak in modern public health. , Polish poet and novelist, is thought to have died of cholera in Istanbul in 1855. , Physicist, a founder of thermodynamics (d. 1832) [134] , King of France (d. 1836) [135] , eleventh president of the United States (d. 1849) [136] , Prussian soldier and German military theorist (d. 1831) [137] , Chief Justice of the Straits Settlements (1893) [138] , Serbian-Americaninventor, engineer and futurist known for his contributions to the design of the modern alternating current (AC) electricity supply system, contracted cholera in 1873 at the age of 17. He was bedridden for nine months, and near death multiple times, but survived and fully recovered.

In popular culture

Unlike tuberculosis ("consumption") which in literature and the arts was often romanticized as a disease of denizens of the demimondaine or those with an artistic temperament, [139] cholera is a disease which almost entirely affects the lower-classes living in filth and poverty. This, and the unpleasant course of the disease – which includes voluminous "rice-water" diarrhea, the hemorrhaging of liquids from the mouth, and violent muscle contractions which continue even after death – has discouraged the disease from being romanticized, or even the actual factual presentation of the disease in popular culture. [140]

  • The 1889 novel Mastro-don Gesualdo by Giovanni Verga presents the course of a cholera epidemic across the island of Sicily, but does not show the suffering of the victims. [140]
  • In Thomas Mann's novellaDeath in Venice, first published in 1912 as Der Tod in Venedig, Mann "presented the disease as emblematic of the final 'bestial degradation' of the sexually transgressive author Gustav von Aschenbach." Contrary to the actual facts of how violently cholera kills, Mann has his protagonist die peacefully on a beach in a deck chair. Luchino Visconti's 1971 film version also hid from the audience the actual course of the disease. [140] Mann's novella was also made into an opera by Benjamin Britten in 1973, his last one, and into a ballet by John Neumeier for his Hamburg Ballet company, in December 2003.*
  • In Gabriel Garcia Márquez's 1985 novel Love in the Time of Cholera, cholera is "a looming background presence rather than a central figure requiring vile description." [140] The novel was adapted in 2007 for the film of the same name directed by Mike Newell.

Zambia

In Zambia, widespread cholera outbreaks have occurred since 1977, most commonly in the capital city of Lusaka. [141] In 2017, an outbreak of cholera was declared in Zambia after laboratory confirmation of 비브리오 콜레라 O1, biotype El Tor, serotype Ogawa, from stool samples from two patients with acute watery diarrhea. There was a rapid increase in the number of cases from several hundred cases in early December 2017 to approximately 2,000 by early January 2018. [142] With intensification of the rains, new cases increased on a daily basis reaching a peak on the first week of January 2018 with over 700 cases reported. [143]

In collaboration with partners, the Zambia Ministry of Health (MoH) launched a multifaceted public health response that included increased chlorination of the Lusaka municipal water supply, provision of emergency water supplies, water quality monitoring and testing, enhanced surveillance, epidemiologic investigations, a cholera vaccination campaign, aggressive case management and health care worker training, and laboratory testing of clinical samples. [144]

The Zambian Ministry of Health implemented a reactive one-dose Oral Cholera Vaccine (OCV) campaign in April 2016 in three Lusaka compounds, followed by a pre-emptive second-round in December. [145]

인도

In India, Kolkata city in West Bengal state in the Ganges delta has been described as the "homeland of cholera", with regular outbreaks and pronounced seasonality. In India, where the disease is endemic, cholera outbreaks occur every year between dry seasons (March–April) and rainy seasons (September–October). India is also characterized by high population density, unsafe drinking water, open drains, and poor sanitation which provide an optimal niche for survival, sustenance and transmission of 비브리오 콜레라. [146]

Democratic Republic of Congo

In Goma in the Democratic Republic of Congo, cholera has left an enduring mark on human and medical history. Cholera pandemics in the 19th and 20th centuries led to the growth of epidemiology as a science and in recent years it has continued to press advances in the concepts of disease ecology, basic membrane biology, and transmembrane signaling and in the use of scientific information and treatment design. [147]


CONCLUSIONS

Bacterial pathogens utilize a multitude of methods to invade mammalian hosts, damage tissue sites, and thwart the immune system from responding. One essential component of these strategies for many bacterial pathogens is the secretion of proteins across phospholipid membranes. Secreted proteins can play many roles in promoting bacterial virulence, from enhancing attachment to eukaryotic cells, to scavenging resources in an environmental niche, to directly intoxicating target cells and disrupting their functions. As we discussed in this chapter, these proteins may be transferred out of the bacterial cytoplasm through a variety of mechanisms, usually involving the use of dedicated protein secretion systems. For this reason, the study of protein secretion systems has been an important focus in the field of bacterial pathogenesis. The remaining chapters in this section will offer a more detailed focus on the molecular and functional characteristics of some of these secretion systems.


What Are the Symptoms of Cholera?

Cholera is a disease characterized by severe, watery diarrhea.

Signs and symptoms of cholera include severe, watery diarrhea that comes on rapidly and resembles rice water. The condition can rapidly lead to dehydration and associated symptoms and signs include

  • rapid heart rate,
  • dry mouth,
  • lethargy,
  • low blood pressure,
  • vomiting, and
  • wrinkled skin.

The diarrhea is usually painless. Symptoms can vary in severity among affected people. If not treated with fluids and electrolytes, the dehydration that results may be life-threatening.

What is cholera?

Cholera is an acute infectious disease caused by a bacterium, 비브리오 콜레라 (V. cholerae), which usually results in a painless, watery diarrhea in humans. Some affected individuals have copious amounts of diarrhea and develop dehydration so severe it can lead to death. Most people who get the disease ingest the organisms through food or water sources contaminated with V. cholerae. Although symptoms may be mild, some previously healthy people will develop a copious diarrhea within about one to five days after ingesting the bacteria. Severe disease requires prompt medical care. Hydration (usually by IV with a rehydration solution for the very ill) of the patient, and antibiotics in some individuals, is the key to surviving the severe life-threatening form of the disease. Subtypes of V. cholerae that may cause severe cases include 01 and 0139.

The World Health Organization (WHO) has maps of current and past areas with cholera outbreaks (see WHO reference). It is estimated that about 1.4 million to 4.3 million people are infected worldwide each year, with approximately 28,000-142,000 deaths per year. Only about one in 10 people infected with cholera develop the typical signs and symptoms. Outbreaks of cholera in 2015-2016 include South Sudan, United Republic of Tanzania, and Kenya, with over 216 deaths and most recently, 121 people diagnosed with cholera in Iraq, their first outbreak since 2012 and in Cuba, the first outbreak in over 130 years.

용어 콜레라 has a long history (see history section below) and has been assigned to several other diseases. For example, fowl or chicken cholera is a disease that can rapidly kill chickens and other avian species rapidly with a major symptom of diarrhea. However, the disease-causing agent in fowl is Pasteurella multocida, a gram-negative bacterium. Similarly, pig cholera (also termed hog or swine cholera) can cause rapid death (in about 15 days) in pigs with symptoms of fever, skin lesions, and seizures. This disease is caused by a pestivirus termed CSFV (classical swine fever virus). Neither one of these animal diseases are related to human cholera, but the terminology can be confusing.

SLIDESHOW

What is the history of cholera?

Cholera has likely been affecting humans for many centuries. Reports of cholera-like disease have been found in India as early as 1000 AD. Cholera is a term derived from Greek khole (illness from bile) and later in the 14th century to colere (French) and choler (English). In the 17th century, 콜레라 was a term used to describe a severe gastrointestinal disorder involving diarrhea and vomiting. There were many outbreaks of cholera, and by the 16th century, some were being noted in historical writings. England had several in the 19th century, the most notable being in 1854, when Dr. John Snow did a classic study in London that showed a main source of the disease (resulting in about 500 deaths in 10 days) came from at least one of the major water sources for London residents termed the "Broad Street pump." The pump handle was removed, and the cholera deaths slowed and stopped. The pump is still present as a landmark in London. Although Dr. Snow did not discover the cause of cholera, he did show how the disease could be spread and how to stop a local outbreak. This was the beginning of modern epidemiologic studies. The last reference shows the map Dr. Snow used to identify the pump site.

V. cholerae was first isolated as the cause of cholera by Filippo Pacini in 1854, but his discovery was not widely known until Robert Koch (who also discovered the cause of tuberculosis), working independently 30 years later, publicized the knowledge and the means of fighting the disease. The history of cholera repeats itself. The U.S. National Library of Medicine houses original documents about multiple cholera outbreaks in the U.S. from the 1820s to the 1900s, with the last large outbreak in 1910-1911. Since the 1800s, there have been seven cholera pandemics (worldwide outbreaks). The seventh pandemic of cholera started in 1961 and lasted until 1975 some researchers think the occasional outbreaks (even up to the present time) represent remnants of the seventh pandemic.

Cholera riots occurred in Russia and England (1831) and in Germany (1893) when the people rebelled against strict government isolation (quarantines) and burial rules. In 2008, cholera riots broke out in Zimbabwe as police tried to disperse people who tried to withdraw funds from banks and were protesting because of the collapse of the health system that began with a cholera outbreak. Similar but less violent public protests have occurred when yellow fever, typhoid fever, and tuberculosis quarantines have been enforced by health authorities.

Multiple outbreaks continue into the 21st century, with outbreaks in India, Iran, Vietnam, and several African countries over the last 10 years. Some recent outbreaks occurred in Haiti and Nigeria in 2010-2011, and South Sudan, Tanzania, Iraq, Kenya, and Cuba in 2015-2016, and Yemen in 2017-18. Since 2017-2018, the WHO has listed 1,084,191 suspected cases of cholera with 2,267 associated deaths in war-torn Yemen.

Why is cholera history repeating itself? The answer can be traced back to Dr. Snow's studies that show a source (water-borne or occasionally food) contaminated with V. cholerae can easily and rapidly transmit the cholera-causing bacteria to many people. Until safe, clean water and food is available to all humans, it is likely that cholera outbreaks will continue to happen.


Symptoms and treatment

Cholera is marked by the sudden onset of profuse, watery diarrhea, typically after an incubation period of 12 to 28 hours. The fluid stools, commonly referred to as “rice water” stools, often contain flecks of mucus. The diarrhea is frequently accompanied by vomiting, and the patient rapidly becomes dehydrated. The patient is very thirsty and has a dry tongue. The blood pressure falls, the pulse becomes faint, and muscular cramps may become severe. The patient’s eyes become hollow and sunken, and the skin becomes wrinkled, giving the hands the appearance of “washerwoman’s hands.” Children may also experience fever, lethargy, and seizures as a result of the extreme dehydration. The disease ordinarily runs its course in two to seven days.

The rapid loss of fluid from the bowel can, if untreated, lead to death—sometimes within hours—in more than 50 percent of those stricken. However, with proper modern treatment, mortality can essentially be prevented, with rates kept to less than 1 percent of those requiring therapy. This treatment consists largely of replacing lost fluid and salts with the oral or intravenous administration of an alkaline solution of sodium chloride. For oral rehydration the solution is made by using oral rehydration salts (ORS)—a measured mixture of glucose, sodium chloride, potassium chloride, and trisodium citrate. The mixture can be prepackaged and administered by nonmedical personnel, allowing cholera to be treated even under the most adverse conditions. ORS can generally be used to treat all but the most severely dehydrated patients, who require intravenous rehydration.

The administration of antibiotics such as tetracycline during the first day of treatment usually shortens the period of diarrhea and decreases the amount of fluid replacement required. It is also important for patients to resume eating as soon as they are able in order to avoid malnutrition or to prevent existing malnutrition from becoming worse.


Current Research

In order for researchers to understand how Vibrio fischeri and its host, Euprymna scolopes, communicate, they began to look for bacterial genes that were involved in the colonization of the symbiotic light organ. They expected that Vibrio fischeri mutants that were unable to reach high cell densities in the light organs would also reveal deficiencies in their symbiotic luminescence levels. They were indeed correct. They identified two mutants, KV712 and KV733, that had significant colonization defects by screening a library of mutant Vibrio fischeri cells (Miyamoto, M.C., Lin,H.Y., Meighen,A.E.). The similarity of the sequences between the gene defective in KV712, also known as RscS (regulator of symbiotic colonization), and sensory kinases allowed them to predict the role of RscS in the symbiosis. Researchers believed that the periplasmic loop of RscS recognized the signal sent by the squid. The signal was then transmitted to a response regulator protein(RscR), which in turn functioned to increase the transcription of genes required for the symbiotic phase of the Vibrio fischeri life cycle (Yip, E.S., et al.).

Currently, researchers are trying to find the critical time points during which bacterial signaling occurs. In order to facilitate the process, they have constructed cDNA libraries at these time points of both aposymbiotic and symbiont juveniles (Visick, KL and MJ McFall-Ngai). They are now subtracting these libraries to determine the gene expression brought about by interaction with Vibrio fischeri. Once potential genes have been identified, they will then conduct further research concerning the timing and location of gene expression in colonized host tissues.

Discoveries have been made that Vibrio fischeri de-regulates the expression of the peroxidase gene in tissues where it acts as a beneficial symbiont and conversely up-regulates the expression of the peroxidase gene in tissues where it is viewed as a pathogen (Small, AL and MJ McFall-Ngai). This illustrates the fact that some of the same genes are involved in the control of beneficial and pathogenic associations. Therefore, it is the modulation of the genes that describes the outcome of the relationship.