Báo cáo chuyên đề vi khuẩn escherichia coli

Báo cáo chuyên đề vi khuẩn escherichia coli Báo cáo chuyên đề vi khuẩn escherichia coli Báo cáo chuyên đề vi khuẩn escherichia coli Báo cáo chuyên đề vi khuẩn escherichia coli Báo cáo chuyên đề vi khuẩn escherichia coli Báo cáo chuyên đề vi khuẩn escherichia coli

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CHĂN NUÔI THÚ Y

***********

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ

VI KHUẨN ESCHERICHIA COLI

GVHD: PGS.TS Nguyễn Ngọc Hải

Lớp: Cao Học Thú Y 2020

Học viên: Trần Thị Kim Nguyên

Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 12/202

MỤC LỤC

Trang

MỤC LỤC i

DANH SÁCH CÁC HÌNH ii

DANH SÁCH CÁC BẢNG iii

I ĐẶT VẤN ĐỀ 1

II NỘI DUNG 2

2.1 Phân loại 2

2.2 Đặc điểm cấu tạo và hình thái 2

2.3 Đặc điểm nuôi cấy 3

2.4 Sức đề kháng 4

2.5 Cơ chế sinh bệnh của E coli gây bệnh sưng phù đầu 5

2.6 Yếu tố độc lực và khả năng gây bệnh 7

2.7 Khả năng miễn dịch 12

2.8 Chuẩn đoán 12

2.9 Phòng và điều trị 13

TÀI LIỆU THAM KHẢO 16

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1 Hình thái cơ bản của vi khuẩn E.coli 2

Hình 2.2 Cấu trúc cơ bản của vi khuẩn E.coli 3

Hình 2.3 Môi trường nuôi cấy 4

Hình 2.4 Cơ chế gây nên bệnh phù nề trên heo do E.coli 7

DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1 Một số nhóm bệnh quan trọng, yếu tố kết bám, độc tố và nhóm huyết thanh

của E coli gây bệnh trên heo……….8

nước, thực phẩm và thịt (nhất là ở lò mổ) làm cho thực phẩm không còn an toàn cho

người tiêu dùng Theo tổ chức Y tế Thế giới (WHO), trận dịch E coli bùng phát tại Đức

từ tháng 4/2011 đến tháng 6/2011 đã lan truyền đến nhiều nước châu Âu do chủng E coli O104:H4 gây ra thông qua việc sử dụng thực phẩm bị nhiễm vi khuẩn E coli hoặc

qua phân của người, gia súc nhiễm bệnh (Thanh Tùng và Liên Châu, 2011)

Nhiều tác giả trên thế giới thống nhất rằng các serotype E coli có khả năng sinh

độc tố là một trong số các nguyên nhân thường gặp và gây tiêu chảy Tùy theo cách sinh

bệnh E coli gây bệnh được chia thành nhiều nhóm khác nhau, trong đó, người ta đặc biệt quan tâm đến nhóm STEC (Shiga Toxin Producing E.coli) và nhóm ETEC (Enterotoxigenic E.coli) Nhóm STEC mang nhiều gen độc lực và sản xuất nhiều độc tố

gây hại cho vật nuôi và con người Độc tố Stx gây viêm kết tràng xuất huyết, đi phân ra máu (Stx1, Stx2,….) còn độc tố Stx2e thì gây phù thũng trên heo con theo mẹ và heo cai sữa Nhóm ETEC gây bệnh thông qua hai yếu tố độc lực chủ yếu là khả năng bám dính vào tế bào niêm mạc ruột nhờ các kháng nguyên bám dính (pili) có trên bề mặt vi khuẩn như F4, F5, F6, F17, F18 và F41 và khả năng sản sinh một hoặc nhiều loại độc tố đường ruột (enterotoxin) bao gồm độc tố ruột chịu nhiệt (ST) và độc tố không chịu nhiệt (LT) Các độc tố này làm mất cân bằng nước và chất điện giải ở tế bào ruột của vật chủ và gây tiêu chảy (Nagy và Fekete, 1999)

II NỘI DUNG

2.1 Phân loại

Theo hệ thống phân loại của Bergey, E coli thuộc họ Enterobacteriaceae, giống Escherichia gồm các loài: E coli, E blattae, E hermannii, E vulneris, E fergusonii

Giống như các tác nhân gây bệnh trên màng nhầy ruột, E coli có các điều kiện

thiết yếu để gây bệnh như bám dính trên màng nhầy ruột, nhân lên, và gây hại vật chủ

Do vậy, nếu dựa vào đặc điểm sinh bệnh, E coli có thể chia thành các nhóm như EAEC (enteroaggregative E coli), EHEC (enterohemorrhagic E coli) còn gọi là STEC (Shiga Toxin Producing E coli) hoặc VTEC (Verotoxigenic E coli), EIEC (enteroinvasive E coli), ETEC (enterotoxigenic E coli), và EPEC (enteropathogenic E coli)

2.2 Đặc điểm cấu tạo và hình thái

Theo Lê Huy Chính (2007), E coli là trực khuẩn Gram âm

Kích thước trung bình từ 2 đến 3µm x 0,5µm; trong những điều kiện không thích hợp (ví dụ trong môi trường có kháng sinh) vi khuẩn có thể rất dài như sợi chỉ Rất ít chủng

E coli có vỏ, nhưng hầu hết có lông và có khả năng di động Phát triển dễ dàng trên các môi trường nuôi cấy thông thường; hiếu kỵ khí tuỳ nghi

Hình 2.1 Hình thái cơ bản của vi khuẩn E coli

(Nguồn <https://microbiologylaboratoryturkey.blogspot.com/2018/10/escherichia-coli.html)

Cấu trúc cơ bản của vi khuẩn E coli gồm có vỏ, là một lớp nhầy lỏng lẻo, sền sệt, không rõ rệt bao quanh vi khuẩn(nhưng rất ít chủng E coli có vỏ, Lê Huy Chính, 2007);

pili, là yếu tố kết bám giúp vi khuẩn E coli có thể kết bám lên biểu mô ruột; màng tế bào, cấu tạo là peptidoglycan; màng nguyên sinh, nằm trong màng tế bào là một lớp màng mỏng, gồm 60% protein và 40% lipid (đa phần là phospholipid); tế bào chất, chứa đựng tới 80% nước, dưới dạng gel bao gồm các thành phần hòa tan như protein, peptid, acid amin, ribosom…; nhân, không có vỏ; lông, là sợi những protein dài và xoắn tạo thành từ các acid amin dạng Dgiúp vi khuẩn có khả năng di động

Hình 2.2 Cấu trúc cơ bản vi khuẩn E coli

(Nguồn <http://www.ecl-lab.com/en/ecoli/index.asp>)

2.3 Đặc điểm nuôi cấy

E coli phát triển rất tốt trên môi trường thạch thường, ở 35 – 370C sau 12 – 18 giờ hình thành khuẩn lạc tròn, lồi, không trong suốt, bóng láng (Phạm Hồng Sơn, 2005) Các khuẩn lạc trên môi trường thạch đạt kích thước đầy đủ trong vòng 01 ngày kể từ khi

ủ bệnh và thay đổi từ mịn đến thô hoặc nhầy Có nhiều loại môi trường chọn lọc để vi

khuẩn E coli phát triển (John M Fairbrother và Éric Nadeau) Trên thạch máu, đa số

không gây dung huyết, nhưng cũng có chủng dung huyết, hình thành khuẩn lạc to, ướt, lồi, viền không gọn, màu sáng, kích thước từ 1 – 2 mm Trên môi trường thạch MacConkey hình thành khuẩn lạc màu đỏ cánh sen, tròn nhỏ, hơi lồi, không nhày, rìa

gọn, không làm chuyển màu môi trường Thạch SS (Salmonella – Shigella) có khuẩn lạc

màu đỏ Môi trường Cimon citrate khuẩn lạc không màu trên nền xanh lục Môi trường

chẩn đoán phân biệt EMB (Eosin Methyl Blue) khuẩn lạc có màu ánh kim đặc trưng

Môi trường Endo khuẩn lạc màu đỏ Môi trường thạch Brilliant Green hình thành khuẩn lạc dạng S (smooth) màu vàng nhạt (Đỗ Tuấn Long, 2013) Để phân lập thường nuôi cấy khởi đầu trên môi trường tuyển lựa như Istrati, MacConkey, Endo, desoxycholate,

Hình 2.3 Môi trường nuôi cấy Đặc tính sinh hóa: lên men một số đường, sinh hơi (như glucoza, fructoza,

galactoza, maniton, mannit, levuloza, xyloza); phản ứng IMViC (+ + - -); Oxidase âm tính; Catalase dương tính (Nguyễn Ngọc Hải, 2016) Không lên men các loại đường andonit và innozit, lên men không chắc chắn với các loại đường dulciton, saccaroza, salixin Có khả năng hoàn nguyên nitrate thành nitrit, khử cacboxyl trong môi trường lysine decacboxylase (Đỗ Tuấn Long, 2013)

2.4 Sức đề kháng

E.coli không chịu được sức nóng cao giống như các loài vi khuẩn không sinh nha

bào khác; 60oC chết sau 30 phút, đun 100oC chết ngay, các chất sát trùng như axit phenic, biclorua thủy phân, formol 0.2%, hydroperoxit 1% thông thường diệt vi khuẩn nhanh

chóng Các chủng E.coli độc có thể tồn tại đến 4 tháng ở điều kiện môi trường bên ngoài

Sức đề kháng của E coli đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình gây bệnh của chúng Các dòng E coli nhóm STEC có khả năng định cư trong ống tiêu hóa người, với

số lượng thấp STEC đề kháng được với pH axit của dạ dày, do đó nó vẫn sống sót trong

các thực phẩm axit cao (Leyer và cs, 1995) Tính trạng này được điều hòa bởi gen rpoS,

giúp vi khuẩn kéo dài thời gian sống sót ở pH dưới 2,5 (Foster, 2004) Tuy nhiên gen này có khả năng đột biến cao, điều này góp phần giải thích những dòng STEC có khả năng gây cảm nhiễm khác nhau (Waterman và Small, 1996) STEC còn có khả năng đề kháng cao với stress do các tác nhân lý hóa ở môi trường như sự khô khan và tính axit, đồng thời có thể tồn tại lâu dài trong đất, nước, các loại phân ủ (Maule, 2000)

2.5 Cơ chế sinh bệnh của E coli gây bệnh sưng phù đầu

Khi xâm nhập vào cơ thể heo với số lượng vừa đủ, E coli gây bệnh ED sẽ cư trú

và sau đó sinh sôi nảy nở nhanh chóng để đạt được số lượng lớn Đối với EDEC, quá trình xâm nhập của vi khuẩn đòi hỏi sự gắn kết của chất kết dính Ambrial (F18) vào các thụ thể hoàn chỉnh trên biểu mô ruột non hoặc trong lớp phủ chất nhầy ở giữa hỗng tràng đến hồi tràng

Các thụ thể của tế bào biểu mô đối với EDEC gây bệnh không có ở mọi con heo Một số con heo không có thụ thể đối với F18 và do đó có khả năng chống lại sự lây nhiễm của F18-EDEC Các thụ thể là tiền đề cho cả sự phát triển của các dấu hiệu lâm

sàng và đáp ứng miễn dịch với E coli dương tính với F18 (Van Den Broeck và cộng sự,

1999) Di truyền kháng nhiễm trùng này được di truyền theo cách Mendel đơn giản và alen cho thụ thể là không Các thụ thể đặc hiệu trong ruột đối với F18 vẫn chưa được xác

định đầy đủ Tuy nhiên, tầm quan trọng của thụ thể F18 trong việc xâm chiếm E coli

F18 và sự phát triển của bệnh đã được chứng minh; tính nhạy cảm với sự xâm chiếm của

E coli F18 được kiểm soát bởi một alen trội và kháng lại bởi một alen lặn (Bertschinger

và cộng sự, 1993; Frydendahl và cộng sự, 2003) Thụ thể cho fimbriae F18 được kiểm soát ở một vị trí duy nhất trên nhiễm sắc thể số 6 gần với vị trí nhạy cảm với stress Heo

có ít nhất một bản sao của alen trội đối với thụ thể sẽ dễ bị xâm nhập vào cơ thể Tính

nhạy cảm với nhiễm khuẩn E coli F18 được báo cáo là phụ thuộc vào hoạt động của gen

FUT1, mã hóa alpha (1,2)-fucosyltransferase Mối liên quan giữa kiểu gen FUT1 M307

và kiểu hình tiếp giáp được báo cáo là rất mạnh đối với cả F18ab và F18ac (Frydendahl

và cộng sự, 2003) Sự phức tạp của biểu hiện thụ thể F18 gần đây đã được xác định bằng phân tích biểu hiện gen khác biệt (Dong và cộng sự, 2016)

Các dấu hiệu lâm sàng và tổn thương phần lớn là tác động của VT2e đã vượt qua hàng rào biểu mô và xâm nhập vào hệ tuần hoàn (John M Walker, 2003) Sau khi EDEC xâm nhập, VT2e được tạo ra trong ruột được hấp thu vào mạch máu và gây tổn thương mạch máu ở các cơ quan đích Chất độc cũng liên kết với Gb4 trên các tế bào hồng cầu Do đó, các mạch phải tiếp xúc với chất độc kéo dài (Boyd và cộng sự, 1993) VT2e gây ra bệnh lý vi mô toàn thân đặc trưng bởi hoại tử fibrinoid của tế bào nội mô và cơ trơn trong các động mạch nhỏ và tiểu động mạch Sau đó, những tổn thương này dẫn đến phù nề quanh mạch và hoại tử do thiếu máu cục bộ ở các vị trí thanh mạc, đặc biệt là ở lớp dưới của trán và mi mắt, độ cong của dạ dày và não càng lớn (John M Walker) Chất độc có thể được phát hiện trong các tế bào nội mô của các mạch máu nhỏ của ruột và trong các màng vi mô của các tế bào ruột ở đáy nhung mao bằng phương pháp miễn dịch học (Waddell và cộng sự, 1996) Độc tố VT2e dường như không được hấp thụ từ ruột trong điều kiện bình thường, nhưng việc bổ sung deoxycho-late vào ruột cho phép hấp thu VT2e xảy ra (Waddell và Gyles, 1995), và có thể mật có thể ảnh hưởng đến sự hấp thu Các chủng EDEC có thể đi từ ruột đến các hạch bạch huyết màng treo ruột và tạo ra độc tố VT2e ở đó, cung cấp một cơ chế khác để hấp thụ độc tố vào máu Nhồi máu và

xơ cứng ở thân não là nguyên nhân chính gây tử vong ở heo bị ảnh hưởng

Hình 2.4 cho thấy vi khuẩn E coli gây bệnh từ môi trường xâm nhập vào đường

ruột của heo (1) Những vi khuẩn này sở hữu yếu tố kết bám fimbrial làm trung gian kết bám vào các thụ thể trên tế bào biểu mô ruột (2) Các vi khuẩn kết bám tạo ra độc

tố được vận chuyển qua các tế bào biểu mô đến vòng tuần hoàn (3) Độc tố này tác động lên các tế bào nội mô của mạch máu, dẫn đến phù nề ở các mô khác nhau, dẫn đến biểu

hiện của các triệu chứng như mất điều hòa và tử vong (4)

Hình 2.4 Cơ chế gây nên bệnh phù nề trên heo do E.coli

(Nguồn < http://www.ecl-lab.ca/en/ecoli/pathogenesis.asp >, 2020)

2.6 Yếu tố độc lực và khả năng gây bệnh

Theo Nguyễn Ngọc Hải (2016), E coli có 04 loại kháng nguyên là kháng nguyên

màng nhầy (K), kháng nguyên thành tế bào (O), kháng nguyên lông roi (H) và kháng nguyên lông nhung (F)

Theo John M Fairbrother và Éric Nadeau (2019), việc phân loại huyết thanh hoàn chỉnh bao gồm xác định các kháng nguyên Hiện tại, có ít nhất 188 kháng nguyên O, 103 kháng nguyên K, 56 kháng nguyên H, và hơn 20 kháng nguyên F chính thức được công

nhận Mặc dù một số vi khuẩn E coli gây bệnh cho heo thuộc một số kiểu huyết thanh

hạn chế, nhưng việc định kiểu huyết thanh ngày nay ít được sử dụng hơn cho mục đích chẩn đoán mà đã được thay thế bằng việc phát hiện trực tiếp các gen mã hóa các đặc điểm của vi khuẩn liên quan đến sinh bệnh học, được gọi là yếu tố độc lực

Trên cơ sở cơ các yếu tố độc lực, độc lực và khả năng gây bệnh có thể phân loại

E coli thành các nhóm khác nhau, chẳng hạn như ETEC; E coli sinh độc tố Shiga (STEC), bao gồm EDEC và E coli xuất huyết đường ruột (EHEC); E coli gây bệnh đường ruột (EPEC); và E coli gây bệnh đường tiêu hóa (ExPEC) (Gyles và Fairbrother

2010) Việc phát hiện các yếu tố độc lực là rất quan trọng để xác định các chủng vi khuẩn

E coli gây bệnh

Bảng 2.1 Một số nhóm bệnh quan trọng, yếu tố kết bám, độc tố và nhóm huyết thanh

của E coli gây bệnh trên heo (Nguồn John M Fairbrother and Éric Nadeau, 2019)

α-hemolysin

STa, STb, LT, EAST1,

α-hemolysin STa, STb, LT, Stx(VT), EAST1, α-hemolysin

Stx2e(VT2e), EAST1, α-hemolysin Stx1 và/hay Stx2

O149, O157

O45, O103 O138, O139, O141, O147

Tiêu chảy heo cai sữa

Bệnh phù thũng

Không xảy ra ở heo, tiêu chảy ra máu và hội chứng u rê huyết

ở người

O1, O4, O6, O18

Nhiễm trùng huyết/ Viêm đa khớp

Nhiễm trùng niệu sinh dục

Các nhóm E coli gây bệnh cơ bản được phân loại như sau:

- E coli gây độc tố ruột (ETEC): ETEC là loại bệnh quan trọng nhất ở heo và bao

gồm các chủng tạo ra một hoặc một số độc tố ruột gây tiêu chảy bài tiết (Fairbrother và cộng sự, 2005; Gyles và Fairbrother 2010) Hai yếu tố độc lực quyết định khả năng gây bệnh của ETEC là khả năng bám dính vào niêm mạc ruột và sản xuất độc tố ruột Khả năng bám và cư trú trên tế bào biểu mô ruột non là điều kiện đầu tiên để có thể gây bệnh Quyết định khả năng gây tiêu chảy của ETEC là độc tố ruột Hai loại độc tố ruột chính được tạo ra bởi ETEC của heo là độc tố chịu nhiệt (ST) và độc tố không chịu nhiệt (LT) Độc tố chịu nhiệt được chia thành STa (còn gọi là STI, ST1, hoặc STaP) và STb (còn gọi là STII hoặc ST2) dựa trên khả năng hòa tan trong metanol và hoạt tính sinh học (Dubreuil và cộng sự 2016; Gyles và Fairbrother 2010)

- E coli gây bệnh đường ruột (EPEC): Một loại vi khuẩn E coli khác được tìm

thấy ở heo mắc bệnh khuyết tật được gọi là EPEC EPEC bám dính vào niêm mạc ruột gây ra tổn thương đặc trưng là sự phá huỷ vi nhung mao ở riềm bàn chải của niêm mạc ruột Những vi khuẩn này không bám vào bởi fimbrial; thay vào đó, chúng có một hệ thống bài tiết phức tạp đưa hơn 20 protein tác động vào tế bào ruột của vật chủ, dẫn đến

sự bám dính chặt chẽ của vi khuẩn vào biểu mô ruột của vật chủ và phát triển thành tổn thương “gắn và kết” (AE) đặc trưng EPEC không sở hữu bất kỳ yếu tố độc lực nào của các chủng ETEC PWD hoặc ED cổ điển (zhu và cộng sự, 1994)

- E coli xâm nhập ruột (EIEC): EIEC gây bệnh chủ yếu do khả năng xâm nhập vào

niêm mạc đại tràng EIEC cho kết quả (+) tính trong thử nghiệm khả năng gây viêm kết giác mạc chuột lang (thử nghiệm Sereny) EIEC còn có khả năng sản xuất độc tố ruột

giống một số Shigella EIEC xâm nhập vào trong tế bào biểu mô đại tràng, làm tiêu

các túi thực bào và nhân lên trong bào tương, phá huỷ tế bào rồi xâm lấn sang các tế bào khác Tổn thương chính là loét hoại tử niêm mạc đại tràng Triệu chứng lâm sàng điển hình là đi ngoài phân ít, có lẫn nhày máu

- E coli bám dính kết tập ruột (EAEC): EAEC thường gây tiêu chảy kéo dài hoặc mãn

tính Cơ chế sinh bệnh trong tiêu chảy do EAEC vẫn chưa được sáng tỏ hoàn toàn Những yếu tố độc lực chính của EAEC được nói đến gồm các diềm bám dính kết tập AAF (aggregative adhesion fimbriae), yếu tố điều hoà bám dính kết tập aggR, prorein Pet và độc tố EAST-I (enteroaggregatIve heat-stable toxin- 1) Ngoài các yếu tố độc lực nêu trên EAEC còn tiết ra một protein có khả năng làm tan máu và làm mất thăng bằng vận chuyển ion qua màng

- E coli gây bệnh đường tiêu hóa (ExPEC): ExPEC là một nhóm E coli không

đồng nhất được đặt tên như vậy vì môi trường sống bình thường của chúng là trong đường ruột nhưng chúng vẫn có thể xâm nhập, gây nhiễm khuẩn huyết và gây nhiễm trùng huyết hoặc các bệnh nhiễm trùng ngoài đường tiêu hóa tại chỗ như viêm màng não hoặc viêm khớp (Fairbrother và Ngeleka 1994) Ngược lại với ETEC, EPEC và STEC, chúng không được đặc trưng bởi một nhóm các yếu tố độc lực liên tục Thay vào đó chúng sở hữu một số lượng lớn các yếu tố độc lực khác nhau rất nhiều giữa các chủng Chúng thường sở hữu các kháng thể Ambrial thuộc họ P, S và F1C góp phần tạo nên sự xâm chiếm của trực khuẩn (Dozois và cộng sự, 1997) cũng như các độc tố tế bào như hemolysin và yếu tố hoại tử gây độc tế bào (CNF) Chúng thường chứa một và đôi khi một số hệ thống thu giữ sắt, cho phép chúng tồn tại trong máu và các mô khác bên ngoài ruột (Gyles và Fairbrother, 2010)