BÀI tập lớn môn cơ sở VI SINH đề tài PHẨY KHUẨN tả VIBRIO CHOLERAETỔNG QUAN về BỆNH tả

ĐẠI HỌC QUỐC GIA ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH  BÀI TẬP LỚN MƠN CƠ SỞ VI SINH ĐỀ TÀI: PHẨY KHUẨN TẢ VIBRIO CHOLERAETỔNG QUAN VỀ BỆNH TẢ Giảng viên hướng dẫn: Phạm Thúy Hương Nhóm 11- L01_HK211: Cao Nguyễn Thúy Vy – 1916012 Lê Thành Nhân - 19 Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021 MỞ ĐẦU Với đặc điểm vị trí địa lí “nằm hồn tồn vịng đai nhiệt đới nửa cầu Bắc, thiên phía chí tuyến phía xích đạo”, khí hậu Việt Nam có đặc trưng rõ rệt khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm Điều mang lại cho Việt Nam ưu ngành trồng trọt nhằm đem lại nguồn lợi cho việc phát triển kinh tế, tồn bên cạnh nguy tiềm tàng môi trường thuận lợi cho phát triển loài vi sinh vật Với đặc tính khó kiểm sốt tình trạng biến đổi khí hậu, thay đổi mơi trường diễn thường xun, tình trạng kháng thuốc, hóa chất, chí số bệnh chưa có phương pháp điều trị, phịng ngừa đặc hiệu, bệnh truyền nhiễm vấn đề y tế công cộng cần quan tâm thách thức vô lớn hệ thống y tế Việt Nam Lần xuất Việt Nam vào năm 1850 với triệu trường hợp bệnh ghi nhận, bệnh tả (Cholera) loại bệnh nhiễm trùng đường ruột vi khuẩn Vibrio cholerae gây xem mối hiểm họa đáng gờm ghi nhận bệnh có tỷ lệ mắc cao nhiều nước giới Trước đó, bệnh tả cho xuất cách hàng kỷ lục địa Ấn Độ Dương tư liệu Hippocrates Năm 1817, bệnh xuất Châu Âu Mỹ Tính đến đầu kỷ 20, giới trải qua vụ đại dịch tả Năm 1961, “làn sóng bệnh tả” thứ bảy bùng nổ có phạm vi lây bệnh rộng thời gian kéo dài lâu Xuất phát từ thực tiễn tính nghiêm trọng bệnh này, nhóm 11 thực đề tài “Tổng quan phẩy khuẩn tả Vibrio cholerae & bệnh tả” với mục đích vẽ nên tranh sơ đặc tính vi khuẩn gây bệnh - Vibrio cholerae, nắm đặc điểm cấu tạo sinh hóa nguyên nhân gây bệnh tảng vững để từ phát triển loại vacxin phịng ngừa đưa biện pháp phòng ngừa bệnh cách chủ động hiệu cộng đồng NỘI DUNG A Phẩy khuẩn tả Lịch sử phát Ở thành phố London nước Anh vào năm 1850, bác sĩ tên John Snow (1813 - 1858) có phát đường tìm kiếm ngun nhân nguồn lây bệnh Ơng phủ nhận lý thuyết “miasma” (khơng khí bẩn) - bệnh tả gây loại khí độc xuất phát từ cống rãnh, đầm lầy, đống rác, nghĩa trang kiên trì với quan điểm “bệnh phát sinh từ vi sinh vật vơ hình”.Tuy nhiên vào thời điểm đó, Giả thuyết vi khuẩn xem phi thống , chẳng biết “sinh vật vơ hình” gì, chẳng biết chứng minh sinh vật hữu, nên chẳng dám tin giả thuyết Cùng thời điểm Italia, Filipo Pacini (1812 - 1883), giáo sư bệnh lý học người tiên phong tìm hiểu giới sinh vật tí hon kính hiển vi tự chế Pacini nghiên cứu nội tạng bốn bệnh nhân chết dịch tả nhận thấy thành ruột bệnh nhân bất thường quan sát kĩ thấy mơ có nhiều chấm nhỏ hình dạng nịng nọc Pacini nhận định dịch tả chấm nhỏ Tuy nhiên, cộng đồng khoa học không đánh giá giá trị nghiên cứu Pacini, khám phá ông rơi vào quên lãng, bị bỏ qua thập kỷ sau Pacici phát “mầm bệnh”, phải chờ đến bác sĩ người Đức Robert Koch (1843 - 1910) tự phát phẩy khuẩn vào năm1883 phân lập vi khuẩn khỏi người bị nhiễm bệnh trận dịch Ai Cập lý thuyết mầm bệnh cơng nhận trở nên phổ biến 2.Phân loại 2.1 Phân loại khoa học Giới (regnum): Bacteria Ngành (phylum): Proteobacteria Lớp (class): Gamma proteobacteria Bộ (ordo): Vibrionales Họ (familia): Vibrionaceae Chi (genus): Vibrio Loài (species): Vibrio cholerae 2.2 Phân loại theo nhóm huyết Vibrio cholerae, vi khuẩn Gram âm, phân loại kháng nguyên O phần thân type huyết (serovars) nhóm huyết (serogroup), đến người ta biết có 200 serogroups Trước năm 1992, nhóm O1 nhóm huyết (serotype) gây dịch Các chủng thuộc nhóm huyết O1 chia làm type sinh học (biotype), type cổ điển type El Tor dựa số khác biệt kiểu hình, bao gồm tính nhạy cảm chúng với polymyxin B nhiễm thể thực khuẩn Mỗi type sinh học cổ điển hay El Tor chia thành nhóm nhỏ theo huyết Ogawa, Inaba Hikojima Mỗi nhóm cịn chia thành nhóm nhỏ dựa vào kháng nguyên A, B hay C Nhóm phụ Ogawa: mang somatic O antigen đặc tính di truyền A C Nhóm phụ Inaba: mang somatic O antigen đặc tính di truyền A B Nhóm phụ trung gian, khơng bền, nhóm Inaba Ogawa Nó gọi Hikojima: mang somatic O antigen đặc tính di truyền A, B, C Năm 1992, nhóm huyết khác, nhóm O139 nhóm huyết khác nhóm O1 gây bệnh dịch tả, có biotype Eltor khơng chia nhóm huyết thanh, phát qua vụ dịch vào năm 1992 miền Nam Ấn Độ (cịn gọi chủng Bengal) Nhóm gây bệnh người lớn thường Ấn Độ chưa xuất Việt Nam Còn lại nhóm huyết Vibrio cholerae khác gây bệnh dịch tả nghêu, sị, ốc, heo, gà, vịt khơng ảnh hưởng đến sức khỏe người gộp chung lại thành nhóm Vibrio cholerae non-O1, non-O139 3.Đặc điểm hình dạng, cấu tạo 3.1 Đặc điểm hình dạng Vibrio cholerae (cịn gọi Kommabaccillus) thuộc loại vi khuẩn hiếu khí Gram âm (khi nhuộm màu cho màu đỏ cam hồng), gây bệnh tả người Vibrio cholerae trực khuẩn ngắn, mảnh, kích thước dài khoảng - μm chiều ngang từ 0.3 - 0.6μm Mới phân lập từ bệnh phẩm, vi khuẩn hình cong dấu phẩy Khi ni cấy kéo dài, hình dạng vi khuẩn trở nên thẳng Chúng có sợi lông dài (flagellum) đầu giúp chúng di chuyển nhanh theo hình xoắn ốc loạng choạng với vận tốc bơi trung bình khoảng 75,4 μm / giây 3.2 Cấu tạo Hình ảnh cấu tạo tế bào phẩy khuẩn tả Vibrio cholerae Thành tế bào (Cell wall) vi khuẩn Vibrio cholerae, giống nhiều vi khuẩn khác, bao gồm lớp peptidoglycan có liên kết nối peptide Các chuỗi glycan, tạo nên lớp peptidoglycan, bao quanh thân tế bào theo chiều rộng (xung quanh thân tế bào giống sợi dây điện thoại) Thành tế bào thường cứng, nằm lớp màng nguyên sinh chất (plasma membrane): giúp định hình dạng bảo vệ tế bào không bị phân hủy áp suất thẩm thấu (omosis lysis) Vì thuộc nhóm vi khuẩn Gram âm với lớp peptidoglycan dày từ 2-7 nm + 7-8 nm màng (outer membrane) so với lớp peptidoglycan 20-80nm vi khuẩn Gram dương nên Vibrio cholerae có khả bảo vệ Bên thành tế bào lớp bao nhầy (Capsule) giúp tế bào bảo vệ khỏi bị thực bào giúp dính vào giá thể Màng plasma (Plasma membrane) màng thấm chọn lọc, màng học tế bào, vận chuyển chất dinh dưỡng chất thải bỏ, nơi xảy q trình trao đổi chất hơ hấp, quang hợp Khơng giống hầu hết lồi cầu khuẩn trực khuẩn, lồi Vibrio có tính di động cao sử dụng khuẩn mao (Flagellum) để di chuyển từ vị trí sang vị trí khác Vì vậy, thành viên nhóm thường tìm thấy mơi trường nước cấu trúc đặc biệt quan trọng cho phép chúng bơi lội tự Tiêm mao (Pili): phụ hình sợi, mềm mại lơng, mảnh nhiều có xu hướng thẳng với đường kính 2-3 nm dài từ 0,3-1nm, tìm thấy từ đến trăm mặt vi khuẩn, chất protein Pili xuất phát màng plasma xuyên qua thành tế bào Pili F có nhiệm vụ tiếp hợp Những pili khác giúp cho vi khuẩn bám vào niêm mạc bề mặt khác tế bào Khác với tế bào nhân thực, vi khuẩn Vibrio cholerae với tế bào nhân ngun sơ khơng có màng bao quan riêng biệt Tế bào chất (Cytoplasm) toàn vật chất nằm màng plasma thể nhân Thành phần chủ yếu tế bào chất nước (chiếm 70%) Các protein nằm vị trí đặc biệt cực nơi tế bào phân chia Ribosome: chứa tế bào chất Ribosome có cấu trúc phức tạp cấu thành từ protein ribonucleic acid (RNA) Là nơi tổng hợp protein, ribosome tế bào chất tổng hợp nên loại protein giữ lại tế bào, ribosome màng tế bào tổng hợp protein xuất ngồi Các mạch polypeptide hình thành cuộn lại thành cấu trúc cuối chúng tổng hợp ribosome Hình dạng loại protein xác định nhờ trình tự amino acid Plasmids: dạng vịng tồn độc lập chép độc lập kết hợp nhiễm sắc thể Thường chuyển cho hệ vi khuẩn phân chia cho nhóm khác Plasmids khơng thường dính vào màng tế bào, nên chuyển cho tế bào phân chia Plasmids khơng cần thiết cho q trình phát triển phân chia tế bào, nhiên chúng mang gene lựa chọn Gene plasmids giúp vi khuẩn có tính kháng thuốc, làm cho chúng có tính độc Do plasmid thường chuyển vi khuẩn nên tính chất kháng thuốc lan truyền quần thể Thể nhân (Nucleoid): Chứa vật liệu di truyền ( DNA RNA quy định đặc điểm vi khuẩn) Vibrio cholerae có DNA dạng vịng 4.Đặc điểm nuôi cấy khả đề kháng 4.1.Đặc điểm nuôi cấy Vi khuẩn tả nuôi cấy dễ dàng mơi trường bình thường phịng thí nghiệm, khơng địi hỏi yếu tố tăng trưởng đặc biệt, Vibrio cholerae phát triển mà không cần muối, khác với hầu hết vi khuẩn Vibrio khác ưa muối với nồng độ 3% NaCl giúp kích thích tăng trưởng tốt Ưa môi trường kiềm pH - 9,5, sống nhiệt độ 16 – 42oC, nhiệt độ tối ưu 37oC Phát triển nhiều loại môi trường đơn giản bao gồm: MacConkey's agar; TCBS (Thiosulfate Citrate Bile salt Sucrose) agar, thuộc loại vi khuẩn hiếu khí Hình ảnh ni cấy Vibrio cholerae môi trường TCBS (Thiosulfate Citrate Bile salt Sucrose) agar 4.2.Khả đề kháng Thường môi trường ẩm lạnh, vi khuẩn sống lâu (2-3 tuần) Trong nước thải tồn 14 ngày, nước biển ngày, nước hồ ngày, 4-7 ngày rau trái tươi, Vibrio cholerae chết nhanh môi trường acid (Ở dày, Vibrio cholerae chết nhanh dịch mật, HNO2 dày), dễ bị diệt chất tẩy uế hóa chất cloramin B 10% , đặc biệt nhạy cảm với điều kiện khô hanh, nhiệt độ cao, phẩy khuẩn tả tồn 10 phút 55oC Vi khuẩn tả đột biến từ chủng khơng gây dịch thành chủng gây dịch kháng thuốc với nhiều loại kháng sinh Vibrio cholerae nhạy cảm với Streptomycin, cloromycetin, aureomycin tetramycin Cấu tạo kháng nguyên + Enzyme 5.1 Kháng nguyên Vi khuẩn tả có loại kháng nguyên chính: kháng ngun H (từ đi: flagellar H antigen) kháng nguyên O từ thân vi khuẩn (somatic O antigen) Không tồn kháng nguyên vỏ (kháng nguyên K) cấu tạo phẩy khuẩn tả khơng có vỏ Kháng nguyên lông (kháng nguyên H): loại kháng nguyên chung cho tất nhóm phẩy khuẩn tả, dễ bị phân hủy nhiệt, không đặc hiệu Kháng nguyên thân (kháng nguyên O): đặc hiệu loài type, chất lipopolysaccharide, bền với nhiệt 5.2 Enzyme Phẩy khuẩn tả có loại enzyme: thứ Mucinase có tác dụng làm tróc vảy tế bào biểu mơ ruột, bộc lộ lên thụ thể ganglioside GM1 để khởi phát trình gây tiêu chảy Thứ enzym Neuraminidase giúp làm tăng số lượng thụ thể Số lượng thụ thể tăng lên dẫn đến số độc tố ruột chui vào tăng lên Dĩ nhiên nhiều độc tố ruột gây triệu chứng nặng nề so với Điều có lợi cho phẩy khuẩn tả có hại cho thân người Thứ Hemolysin khơng có vai trị chế gây tiêu chảy tả có tính gây độc tế bào, gây độc tim thú thực nghiệm gây chết 6.Cách thức sinh trưởng Vibrio cholerae có trao đổi chất dựa q trình lên men glucose, sucrose, mannose Ở trạng thái tự do, chúng thu thức ăn dạng carbon nitơ từ nhiều nguồn hữu khác Một số chitin Chitin, polyme khơng hịa tan dồi tìm thấy xương ngồi động vật phù du loài giáp xác biển khác, cung cấp nguồn cacbon nitơ đáng kể cho Vibrio cholerae môi trường nước Được cấu tạo từ gốc Nacetylglucosamine (GlcNAc) liên kết β-1,4, chitin không đóng vai trị nguồn dinh dưỡng mà cịn hoạt động phân tử tín hiệu, chất cho phát triển màng sinh học phương thức phổ biến cho Vibrio cholerae Vibrio cholerae sử dụng hóa chất điều hịa để bơi phía tiểu đơn vị chitin, sau gắn vào chitin thơng qua chế liên quan đến tiêm mao MSHA protein liên kết chitin GbpA Để đáp ứng với việc gắn chitin, Vibrio cholerae bắt đầu phản ứng dị hóa chitin, cho phép tế bào phân hủy dị hóa dư lượng chitin, đồng thời tạo lực tự nhiên, cho phép tế bào thu nhận vật liệu di truyền Sử dụng chitin làm giảm bớt tình trạng đói thiếu chất dinh dưỡng cột nước, thúc đẩy hình thành màng sinh học khởi đầu lực tự nhiên V cholerae Ngoài ra, thành phần hệ thống đóng vai trị việc tồn sinh bệnh trình nhiễm trùng Sự tương đồng chitin chất nhầy ruột cho phép protein liên kết Nacetylglucosamine (GbpA) hỗ trợ việc gắn vào chitin trình sinh sống ruột vật chủ Ngồi việc sử dụng chitin, Vibrio cholerae cịn đối phó với giới hạn carbon môi trường cách sử dụng nguồn dự trữ glycogen nội bào tổng hợp tích lũy nguồn carbon có nhiều Glycogen, polysaccharide tạo thành từ monome glucoza với liên kết α-1,4 nhánh α-1,6, đóng vai trị dạng dự trữ lượng phổ biến cho nhiều sinh vật Sự tích tụ glycogen V cholerae điều chỉnh sẵn có nitơ carbon Khi thừa nitơ, glycogen liên tục tổng hợp phân hủy mức Khi nitơ bị giới hạn, enzym tham gia vào trình tổng hợp glycogen điều chỉnh tích tụ glycogen tế bào kích thích Lưu trữ sử dụng glycogen thúc đẩy phổ biến Vibrio cholerae tồn môi trường theo nhiều cách Người ta biết tế bào Vibrio cholerae phân nước gạo có chứa hạt dự trữ glycogen, cho thấy sinh vật dự trữ glycogen để chuẩn bị cho việc phân tán từ vật chủ giàu chất dinh dưỡng sang môi trường nghèo dinh dưỡng phân nước ao Sự sẵn có sắt - Sắt chất dinh dưỡng thiết yếu cần thiết cho nhiều q trình tế bào, bao gồm chuyển hóa lượng, bị hạn chế mơi trường nước khả hòa tan Để tồn môi trường hạn chế sắt, Vibrio cholerae phát triển nhiều chế khác để thu nhận sắt đối phó với tình trạng đói sắt Như trường hợp nhiều loài vi khuẩn khác, hấp thu sắt kiểm sốt quan điều hịa phụ thuộc sắt Fur, quan điều chỉnh biểu gen liên quan đến việc hấp thụ, lưu trữ chuyển hóa sắt để đáp ứng với mức sắt nội bào Khi nồng độ sắt cao, Fur tạo phức với sắt đen (Fur-Fe2 +) ngăn chặn trình phiên mã gen mục tiêu cách liên kết trực tiếp với vùng bảo tồn chất xúc tiến chúng gọi Hộp Fur Phức hợp Fur-Fe2 + ngăn chặn gen hấp thụ sắt, bao gồm gen mã hóa hệ thống vận chuyển Feo Fbp, tạo điều kiện cho việc hấp thụ sắt đen sắt tương ứng, đồng thời điều chỉnh gen liên quan đến dự trữ sắt, chuyển hóa bảo vệ chống oxy hóa (115–117) Khi sắt bị hạn chế, Fur chưa hoàn chỉnh ức chế gen mã hóa protein chứa sắt khơng cần thiết kích hoạt biểu protein thay thế, chẳng hạn superoxide dismutase chứa mangan (115) Không phụ thuộc vào nồng độ sắt, Fur dường đóng vai trị độc lực cách điều chỉnh gen nằm đảo gây bệnh V cholerae Mặc dù vai trị xác Fur trình lây nhiễm vật chủ chưa biết, thể đột biến lông làm giảm khả xâm chiếm quần thể so với loại hoang dã mơ hình chuột sơ sinh (115) Khi lượng sắt bị hạn chế, V cholerae sử dụng hợp chất chelat hóa sắt nhỏ gọi tế bào phụ, giúp loại bỏ sắt với hiệu cực cao V cholerae tạo bờ bên catechol gọi vibriobactin từ dihydroxybenzoate, threonine norspermidine Sau giải phóng khỏi vibriobactin, sắt sử dụng q trình tế bào khácnhau Việc khả tổng hợp vibriobactin không ảnh hưởng đến độc lực Vibrio cholerae chuột con, cho thấy việc sử dụng siderophore chế thu nhận sắt quan trọng vật chủ Các loài hoạt động chất gây hịa tan yếu tố khống chất cần thiết cho dinh dưỡng nó, sau hấp thụ Ngồi ra, q trình tìm kiếm chế biến nguồn dinh dưỡng, chúng công vi khuẩn khác Chúng cơng lồi, khơng phải chủng chúng Để diệt vi khuẩn khác, Vibrio cholerae sử dụng chế gọi hệ tiết loại VI (T6SS) Hệ thống tương tự harpoon xâm nhập vào thành tế bào vi khuẩn Gram âm khác gây chết chúng Do đó, hợp chất dinh dưỡng vi khuẩn có sẵn T6SS tương tự hệ thống sử dụng vi khuẩn để tiêm thông tin di truyền chúng tế bào vi khuẩn Hệ thống sử dụng bởi Vibrio cholerae để tiêm độc tố tế bào biểu mơ 7.Sinh sản vòng đời Là vi khuẩn, Vibrio cholerae sinh sản phân hạch nhị phân lưỡng cực Quá trình phân chia diễn theo giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Là giai đoạn chuẩn bị, tế bào phát triển nhanh chất, kích thước lớn lên rõ rệt, hoàn chỉnh phận bên tập trung chất dự trữ cần thiết cho việc tế bào đời Giai đoạn 2: Là giai đoạn hình thành màng ngăn, tế bào màng tế bào mọc lên hai mấu đánh dấu vị trí tế bào phân đơi, từ hai vị trí mấu tạo thành màng ngăn Giai đoạn 3: Từ tế bào mẹ hình thành hai tế bào độc lập  Vibrio cholerae vẫn tồn nước dạng sinh vật phù du tự tập hợp Vibrios Các tập hợp Vibrios hình thành màng sinh học thực vật phù du, động vật phù du, khối trứng trùng, exoskeletons, mảnh vụn chí thực vật thủy sinh Chúng sử dụng chitin làm nguồn carbon nitơ Màng sinh học bao gồm vi khuẩn xếp chồng lên bao quanh kênh nước, kết dính với với chất cách sản xuất polysacarit bên ngồi Nó lớp gelatin mỏng vi khuẩn Các rung cảm môi trường ăn vào thông qua việc tiêu thụ thực phẩm nước bị ô nhiễm Khi vào bên hệ thống tiêu hóa, vi khuẩn xâm chiếm biểu mơ ruột non Sau đó, Vibrio gắn vào niêm mạc pili protein chuyên dụng Sau đó, bắt đầu nhân lên tiết độc tố dịch tả Độc tố thúc đẩy tiêu chảy vi khuẩn tái xâm nhập vào mơi trường bên ngồi TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Hoàng Trung, luận văn “Nghiên cứu phẩy khuẩn tả”, ĐH Nông lâm TP.HCM Nguyễn Thị Đấu, Tỉ lệ nhiễm nhạy cảm kháng sinh vi khuẩn Vibrio cholerae huyết heo, nghêu người tiêu chảy tỉnh Trà Vinh, ĐH Trà Vinh Fitnat H Yildiz, Staying Alive: Vibrio cholerae’s Cycle of Environmental Survival, Transmission, and Dissemination https://sites.google.com/site/phongdichtecctytg/home/cau-chuyen-veong-to-dich-te-hoc Trần Mẫn Linh, John Snow: Người tiên phong lĩnh vực gây tê dịch tễ học https://vi.wikipedia.org/wiki/Vibrio_cholerae ... trọng bệnh này, nhóm 11 thực đề tài “Tổng quan phẩy khuẩn tả Vibrio cholerae & bệnh tả? ?? với mục đích vẽ nên tranh sơ đặc tính vi khuẩn gây bệnh - Vibrio cholerae, nắm đặc điểm cấu tạo sinh hóa... proteobacteria Bộ (ordo): Vibrionales Họ (familia): Vibrionaceae Chi (genus):? ?Vibrio Loài (species):? ?Vibrio cholerae 2.2 Phân loại theo nhóm huyết Vibrio cholerae, vi khuẩn Gram âm, phân loại... 75,4 μm / giây 3.2 Cấu tạo Hình ảnh cấu tạo tế bào phẩy khuẩn tả Vibrio cholerae Thành tế bào (Cell wall) vi khuẩn Vibrio cholerae, giống nhiều vi khuẩn khác, bao gồm lớp peptidoglycan có liên kết