Informatie

Casestudy: Hoe overleef je een cholera-epidemie - Biologie

Casestudy: Hoe overleef je een cholera-epidemie - Biologie


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Deel I - Het is in het water!

De dorpelingen waren niet onbekend met de seizoensziekte die met de regen zou komen, hoewel de meesten de onderliggende oorzaak niet begrepen. Kinderen waren het meest kwetsbaar en velen stierven elk jaar aan deze gevreesde ziekte: cholera.

Uit wanhoop zouden veel dorpelingen maskers dragen of contact met de zieken vermijden, maar dergelijke inspanningen waren vaak niet effectief, ze zouden nog steeds ziek worden. Dit jaar was het anders, dit jaar kwam er een groep wetenschappers uit Europa om te helpen. Ze zeiden tegen de dorpelingen dat ze de zieke mensen een mengsel van water, suiker en zout moesten geven. Ze onderzochten de gemeenschappelijke bron die de belangrijkste bron van water was.

De dorpelingen waren verrast toen de wetenschappers een soort vloeistof in de put goten, waarvan ze zeiden dat het een medicijn was. Sommige dorpelingen waren bang en weigerden het water te drinken, in plaats daarvan putten ze uit een nabijgelegen bron, ze lieten zelfs de oorspronkelijke bron leeglopen die de buitenlanders hadden toegevoegd aan de behandeling. De Europeanen keerden terug en ontdekten dat de dorpelingen water gebruikten uit andere nabijgelegen onbehandelde putten, dus plaatsten ze ook de chemische stof in die putten, en in andere putten goten ze een paarse kleurstof om mensen te ontmoedigen het water daar te drinken. De dorpelingen werden gedwongen uit de behandelde bron te drinken.

Na een paar dagen werden de mensen in het dorp niet meer ziek. Heeft de chemische stof die in de put is gegoten, de verspreiding van de ziekte helpen stoppen?

* Opmerking: deze zaak is fictief, maar soortgelijke gebeurtenissen hebben in 1926 in India plaatsgevonden (Hausler, 2006, pp. 84-85)

  1. Overweeg acties ondernomen door een buitenlandse entiteit op het dorp. Welke ethische problemen roept het opleggen van een behandeling aan de dorpelingen zonder hun toestemming op? Welke stappen hadden ze kunnen nemen om de situatie acceptabeler te maken?
  2. Wanneer is het gepast om een ​​"geneesmiddel" op te dringen aan een populatie? Vergeet niet dat in Noord-Amerika veel steden fluoride in het water doen om tandbederf te voorkomen.

Wat zit er in het water?

Cholera wordt veroorzaakt door een bacterie: Vibrio cholerae is een komma-vormige bacterie met een enkele flagellum, en is geclassificeerd als gram-negatief. Het is typisch structureel voor de meeste prokaryoten. Niet alles V. cholerae ziekte veroorzaken, maar degenen die dat wel doen, kunnen uren na de injectie ernstige diarree en braken veroorzaken. Tijdens infectie koloniseren de bacteriën de dunne darm en gebruiken hun pili om zich aan de gastheercellen te hechten. Niet iedereen die besmet raakt, wordt ziek, en sommigen hebben slechts milde symptomen

3. Label de bacterie (pili, nucleoid, ribosomen, flagellum, celmembraan, celwand)

Het choleratoxine is een eiwit dat is opgebouwd uit een specifieke DNA-sequentie die wordt aangetroffen op pathogene cholerabacteriën. Het toxine, ook bekend als cholerageen of CTX, is samengesteld uit zes eiwitsubeenheden, een van die eiwitten, CTB, bindt aan receptoren op de cellen van de dunne darm en activeert cyclisch AMP, dat een boodschappermolecuul is. De activering van cyclisch AMP zorgt ervoor dat chloride-ionkanalen openen en uit de cel naar het lumen gaan. Deze extra chloride-ionen trekken natriumionen aan, waardoor het aantal ionen in het lumen toeneemt. Dit verlaagt het waterpotentieel, waardoor water langs de concentratiegradiënt naar beneden beweegt en de cellen verlaat, een proces dat u misschien kent: osmose. Dit enorme waterverlies manifesteert zich bij de patiënt als waterige diarree.

4. Lees de beschrijving hierboven die beschrijft hoe CTX werkt. Biologen maken vaak modellen om hen te helpen processen te begrijpen die moeilijk te visualiseren zijn. Maak een model (schets) die laat zien hoe V. cholerae diarree veroorzaakt. Het model moet gedetailleerd zijn en kan annotaties bevatten. Je doel is om iemand anders te helpen begrijpen wat er gebeurt.

Hoe behandel je de geïnfecteerde?

Behandeling van cholera omvat het vervangen van de verloren vloeistoffen en ionen. Beroepsbeoefenaren in de gezondheidszorg kunnen IV's gebruiken om vloeistoffen toe te dienen of de patiënt aan te moedigen water te drinken dat is gemengd met glucose en zout. Glucose kan helpen bij het leveren van energie aan slachtoffers die hun voedsel niet binnen hebben kunnen houden, en het zout zal cellen helpen hun homeostase te herstellen.

5. Verfris uw geheugen over het spijsverteringsstelsel. Identificeer op de afbeelding elk van de volgende punten en plaats een X in het gebied dat wordt geassocieerd met de symptomen van cholera.

  • Maag
  • Dikke darm
  • Dunne Darm (twaalfvingerige darm)
  • Dunne Darm (jejunum)
  • bijlage

Sommige mensen kunnen worden blootgesteld aan cholera en raken niet besmet. Verschillen in pathogeniteit kunnen verband houden met het celmembraan en kanalen die de beweging van chloride- en natriumionen mogelijk maken. Degenen met variaties in die transporteiwitten kunnen resistent zijn tegen de effecten van het toxine. In feite is een mutatie in een gen dat codeert voor een membraantransporteiwit (CFTR) verantwoordelijk voor de genetische ziekte cystische fibrose. Bij mensen veroorzaakt deze ziekte slijm in de longen, waardoor het moeilijk wordt om te ademen. Sommige wetenschappers suggereren dat de mutatie aanhoudt in de populatie vanwege een fenomeen dat 'heterozygoot voordeel' wordt genoemd, waarbij drager zijn van een ziekte je een voordeel geeft. Zo zijn heterozygoten voor sikkelcelziekte resistent tegen malaria, maar lijden ze niet onder de gevolgen van de ziekte.

6. Als heterozygoot voordeel optreedt bij CF, in welke populaties zou je dan meer individuen met het CF-gen verwachten. Waarom?

7. Stel een manier voor waarop het choleratoxine kan worden gebruikt als therapie voor mensen met CF?

Deel II – Was het water verontreinigd?

Toen de Europeanen een chemische stof in de put stopten, probeerden ze de cholerabacteriën te 'infecteren'. Alle levende wezens in de natuur worden belaagd, inclusief bacteriën. In feite hebben bacteriën zeer kleine vijanden die bacteriofagen worden genoemd. Fagen zijn technisch gezien niet in leven, ze hebben geen energie nodig en ze kunnen zich niet zelfstandig voortplanten. Ze kunnen een bacterie binnendringen en de cel kapen om deze te dwingen meer fagen te produceren. Deze infectie is dodelijk voor de bacteriën.

Een bacteriofaag is samengesteld uit genetische informatie (RNA of DNA) ingesloten in een eiwitcapsule. Het heeft de vorm van een maanlander en heeft drie verschillende regio's. Het hoofd bevat de genetisch materiaal omgeven door een eiwitlaag genaamd de capside. De nek en spiraalvormige omhulling zijn ook samengesteld uit eiwitten en dienen als een kanaal voor het injecteren van het genetische materiaal in een bacterie - zoals een spuit. Net onder het hoofd is de lichaam van het virus dat op een grondplaat: en heeft beenachtige extensies genaamd staart vezels gebruikt voor het koppelen aan een bacterie.

De eiwitten die de basisplaat en staartvezels vormen, hebben een driedimensionale vorm die elk uniek maakt. Fagen zijn specifiek voor de bacteriën die ze infecteren omdat de eiwitten moeten passen op receptoren op het celoppervlak, zoals een slot en een sleutel. Hechting van de faag vindt plaats wanneer de eiwitten overeenkomen met de receptoren op het celoppervlak. Penetratie treedt op wanneer het DNA van de faag de gastheercel binnenkomt. Eenmaal in de cel, biosynthese optreedt, waar het faag-DNA repliceert en de gastheercel eiwitten produceert die zullen worden gebruikt om meer fagen te bouwen. In de laatste stadia zijn de faagdeeltjes geassembleerd en vervolgens worden vrijgegeven door de gastheerbacterie, een proces genaamd lyse dat vernietigt de gastheer. Nieuwe fagen kunnen dan nieuwe gastheren infecteren.

8. Gebruik de onderstreepte structuren in de eerste alinea om de bacteriofaag te labelen. Waarom worden bacteriofagen (en virussen) niet als levende organismen beschouwd?


9. Maak aantekeningen bij de afbeelding hieronder om de stappen van infectie door een faag te beschrijven met behulp van de onderstreepte woorden hierboven en nummer ze om de juiste volgorde aan te geven.

De geïllustreerde cyclus heet de lytische cyclus omdat het resulteert in de productie van nieuwe virussen. Soms volgen virussen een ander pad, genaamd de lysogene cyclus. In dit geval integreert het virale genoom in het gastheer-DNA maar blijft het slapend. Elke keer dat de cel zich deelt, draagt ​​het dat slapende stukje viraal DNA met zich mee. Op een gegeven moment zal het virale DNA worden geactiveerd en zal de cel overschakelen naar de lytische route en meer fagen produceren. De lysogene cyclus komt ook voor bij menselijke virussen. Herpes kan bijvoorbeeld sluimerend in uw huid blijven en vervolgens geactiveerd worden, waardoor een koortslip ontstaat. We begrijpen niet altijd de redenen voor deze activering, maar het faalt meestal nooit dat je de dag voor foto's of schoolbal een koortslip krijgt.

10. Zouden de dorpelingen herhaaldelijk of slechts één keer uit de behandelde bronnen moeten drinken om een ​​voldoende dosis te krijgen om als remedie te dienen? Wat is de basis van je antwoord?

11 . Moeten de dorpelingen zich zorgen maken dat dit bacteriële virus schadelijk zal zijn voor hun eigen cellen? Waarom of waarom niet?

12. Leg het verschil uit tussen de lytische cyclus en de lysogene cyclus. Wat zou het effect op de behandeling zijn als de bacteriofaag die in de putjes werd gegoten een lysogene levenscyclus zou aannemen?

Deel III – Hoe zit het met antibiotica?

Fagen waren een interessant fenomeen dat door de ontwikkeling van antibiotica minder aandacht kreeg. Cholera werd gemakkelijk te behandelen met antibiotica en het idee om fagen te gebruiken om infectie onder controle te houden verloor de gunst. Antibiotica werken door delen van de cel te beschadigen die mensen niet hebben, zoals de celwand. Sommige bacteriën zijn van nature resistent tegen antibiotica, wat een probleem vormt bij langdurig gebruik. Wanneer antibiotica worden gebruikt, hebben de bacteriën die resistent zijn meer kans om te overleven. Ze reproduceren en creëren een nieuwe generatie die ook resistent is. Na verloop van tijd verliezen antibiotica hun effectiviteit. De opkomst van antibioticaresistente bacteriestammen is een grote zorg voor moderne wetenschappers.

De grafiek toont het resultaat van een experiment waarbij de groei van een bacteriepopulatie in de tijd werd gevolgd. De groei werd gevolgd door de troebelheid van de kweek te meten (hoe troebeler een kweek, hoe meer cellen aanwezig zijn). Na 1 uur werden de bacteriën verdeeld in 4 verschillende kolven. De bacteriën in elk van deze kolven werden onderworpen aan verschillende behandelingen (zie hieronder), en de bacteriën werden geïncubeerd en hun groei werd gevolgd.

13. Welke behandelingen waren het minst effectief? Welke waren het meest effectief?

14. Gebruik van antibiotica kan het ziekteverloop verkorten. Naast de rehydratieprotocollen kunnen patiënten oraal antibiotica krijgen. Patiënten kunnen zich na een dag beter gaan voelen, maar ze moeten nog steeds de antibiotica gebruiken. Waarom?

15. Denkt u dat cholera resistent kan worden tegen fagen? Waarom of waarom niet? Overweeg in uw antwoord de verschillen tussen faagtherapie en antibiotica.


Bekijk de video: Casestudy Pathophysiology 1 (Februari 2023).