Nghiên Cứu Bệnh E. Coli Trên Vịt Ở Một Số Tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long - Khảo Sát Tình Hình, Đặc Điểm Vi Khuẩn Gây Bệnh Và Thử Nghiệm Biện Pháp Phòng Trị.pdf

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU Ở Việt Nam, chăn nuôi vịt là nghề truyền thống đã gắn bó từ lâu đời với người dân, đặc biệt là tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) do đặc điểm tự nhiên với sông ngòi chằng chịt, tạo nguồn thức ăn tự nhiên cho vịt khá dồi dào. Bên cạnh đó, vịt cũng là đối tượng tận dụng các phụ phế phẩm nông nghiệp có hiệu quả nhất, đặc biệt là từ ruộng lúa. Nuôi vịt có vòng quay nhanh, ít tốn vốn và ít tốn chi phí thú y so với chăn nuôi gà. Do đó, vịt là loài thủy cầm được người dân địa phương lựa chọn chăn nuôi. Tuy nhiên, ngành chăn nuôi vịt tại Việt Nam nói chung và vùng ĐBSCL nói riêng cũng đang đối mặt với tình hình dịch bệnh phức tạp, phổ biến nhất là bệnh do vi khuẩn E. coli gây ra (Nguyễn Xuân Bình và ctv., 2000; Đặng Thị Vui và Nguyễn Bá Tiếp, 2016). Bệnh gây tổn thất to lớn do đây là bệnh rất phổ biến trên vịt, mọi giống và mọi lứa tuổi của vịt đều có thể mắc bệnh, tỷ lệ bệnh và chết khá cao. E. coli là vi khuẩn thường trú trong đường tiêu hoá của vật nuôi, bình thường không gây bệnh nhưng khi gặp điều kiện ngoại cảnh bất lợi, sức đề kháng của vật chủ giảm, vi khuẩn E. coli bội nhiễm và trở thành nguyên nhân gây bệnh (Barnes et al., 2008). Để phòng và trị bệnh, phần lớn người chăn nuôi sử dụng nhiều loại kháng sinh trên thị trường với số lượng và liều dùng không kiểm soát. Điều này làm phá vỡ cân bằng tự nhiên của hệ vi sinh vật đường ruột và tạo ra những dòng vi khuẩn kháng lại kháng sinh đặc biệt là sự đề kháng kháng sinh ở những vi khuẩn gram âm, điển hình là E. coli, Klebsialla pneumoniae và một số vi khuẩn thuộc họ vi khuẩn đường ruột Enterobacteriacae. Ngoài ra, do trên thị trường không có vaccine phòng bệnh do E. coli có hiệu quả, nên việc phòng và trị bệnh do E. coli trên gia cầm nói chung và trên vịt nói riêng chủ yếu dựa vào kháng sinh. Điều này càng làm cho áp lực chọn lọc vi khuẩn gia tăng dẫn đến vi khuẩn đề kháng kháng sinh một cách nhanh chóng. Nhiều báo cáo trên thế giới cho thấy vi khuẩn E. coli đã đề kháng với nhiều loại kháng sinh và các yếu tố đề kháng kháng sinh của vi khuẩn E. coli từ gia cầm đã được chứng minh có thể lan truyền sang vi khuẩn E. coli trên người (Bogaard et al., 2001). Sự tăng tính đa kháng trong các dòng vi khuẩn E. coli ngoài đường ruột Extraintestinal Pathogenic Escheriachia coli) (ExPEC), đặc biệt là vi khuẩn E. coli gây bệnh trên gia cầm (APEC- Avian pathogenic E. coli) và việc hạn chế của kháng sinh trong tương lai sẽ gây khó khăn cho việc điều trị bệnh ở cả người và vật nuôi, vì vậy vaccine sẽ được sử dụng như một công cụ để ngăn ngừa và kiểm soát các bệnh do E. coli. Nhiều nghiên cứu trên thế giới cho thấy E. coli thuộc các nhóm huyết thanh O phổ biến có liên quan đến bệnh trên gia cầm là O1, O2, O35, O36, O78 và O111, nhưng sự phân bố của những nhóm này tùy thuộc vào từng vùng địa lý khác (Sojka et al., 1965; Heller et al., 1977). Do đó việc khảo sát phân bố dịch tễ các nhóm huyết thanh E. coli là công việc vô cùng quan trọng, những số liệu này sẽ là cơ sở cần thiết cho việc xây dựng chương trình giám sát và phòng chống bệnh, vì vaccine đơn giá không thể bảo vệ gia cầm chống lại E. coli thuộc nhiều nhóm huyết thanh khác nhau (Dziva et al.,, 2008). Ngoài ra, E. coli là sinh vật sống thường trú trong đường ruột của người và động vật và khi nào các vi khuẩn này không nhận được các yếu tố di truyền mã hoá cho các yếu tố độc lực, chúng vẫn là các vi khuẩn lành tính. Các yếu tố độc lực được biểu hiện bằng các protein, chúng được mã hóa bằng các gene nằm trên chromosome hoặc plasmid. Có rất nhiều gene mã hóa các yếu tố độc lực của vi khuẩn E. coli gây bệnh trên vịt quan trọng nhất là Fim, Col, VAT, Hly, Iss (Wang et al., 2010; Luo et al., 2023). Nhờ những yếu tố độc lực này mà vi khuẩn mới có thể tồn tại trong cơ thể ký chủ và gây nên những biến đổi bệnh lý trên con vật. Ở nước ta, đã có một số công trình nghiên cứu về vi khuẩn E. coli gây bệnh cho heo và trâu bò. Tuy nhiên, các chủng E. coli gây bệnh cho gia cầm có các đặc tính không hoàn toàn giống với các chủng gây bệnh cho người và động vật có vú (Delicato et al., 2003). Đặc biệt ở đồng bằng sông Cửu Long, nơi có ngành chăn nuôi vịt rất phát triển mạnh và tổng đàn vịt cao nhất nước, nhưng nghiên cứu về vi khuẩn E. coli trên vịt rất hạn chế chỉ giới hạn trong việc phân lập và định danh E. coli bằng xét nghiệm sinh hóa và khảo sát tính đề kháng của vi khuẩn đối với một số loại kháng sinh. Do đó, cần có những nghiên cứu sâu rộng về đặc điểm dịch tễ của bệnh do E. coli với sự lưu hành của các nhóm huyết thanh gây bệnh quan trọng trên vịt ở đồng bằng sông Cửu Long để làm nguồn giống và dữ liệu dùng trong sản xuất vaccine trong chiến lược phòng chống bệnh lâu dài. Ngoài ra việc khảo sát những sản phẩm có hiệu quả trong phòng và trị bệnh hiện nay là những việc vô cùng cần thiết. Từ những thực tế trên, đề tài “Nghiên cứu bệnh E. coli trên vịt ở một số tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long: Khảo sát tình hình, đặc điểm vi khuẩn gây bệnh và thử nghiệm biện pháp phòng trị” được tiến hành. Các kết quả của nghiên cứu đóng góp quan trọng cho các chiến lược phòng chống bệnh lâu dài, nhằm đảm bảo sức khỏe đàn vịt, đảm bảo năng suất trong chăn nuôi vịt và đảm bảo sức khỏe của người tiêu dùng trong cộng đồng. Mục tiêu nghiên cứu Xác định tình hình bệnh, một số đặc điểm bệnh lý và dịch tễ của bệnh do vi khuẩn E. coli gây ra trên vịt tại 5 tỉnh vùng ĐBSCL. Xác định các đặc điểm về kháng nguyên, tính đề kháng kháng sinh, gene mã hóa yếu tố kháng kháng sinh và gene mã hóa yếu tố độc lực của vi khuẩn E. coli gây bệnh trên vịt tại 5 tỉnh vùng ĐBSCL. Thử nghiệm lựa chọn thuốc có hiệu quả trong phòng và trị bệnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

LÊ VĂN ĐÔNG

NGHIÊN CỨU BỆNH E COLI TRÊN VỊT Ở MỘT

SỐ TỈNH ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG: KHẢO SÁT TÌNH HÌNH, ĐẶC ĐIỂM VI KHUẨN

GÂY BỆNH VÀ THỬ NGHIỆM BIỆN PHÁP PHÒNG TRỊ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

CHUYÊN NGÀNH BỆNH LÝ HỌC VÀ CHỮA BỆNH VẬT NUÔI MÃ SỐ: 62640102

NĂM 2024

vi

MỤC LỤC

TÓM TẮT iii

ABSTRACT iv

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1 Tình hình chăn nuôi vịt tại một số tỉnh trong vùng ĐBSCL 4

2.2 Bệnh do vi khuẩn E coli trên gia cầm 5

2.2.1 Nguyên nhân gây bệnh và đặc điểm vi khuẩn gây bệnh 5

2.2.2 Lịch sử phát hiện bệnh và tổn thất kinh tế bệnh do E coli 14

2.2.3 Sinh bệnh học và dịch tễ học 16

2.2.4 Đặc điểm bệnh lý của APEC 18

2.2.5 Phòng bệnh và trị bệnh 23

2.3 Đề kháng kháng sinh và cơ chế đề kháng kháng sinh 24

2.4 Sơ lược về một số chế phẩm dùng trong nghiên cứu 27

2.4.1 Sơ lược kháng sinh amikacin 27

2.4.2 Sơ lược men tiêu hóa (probiotics) 28

2.4.3 Sơ lược than hoạt tính 31

2.5 Tình hình nghiên cứu vi khuẩn E coli trên vịt trong và ngoài nước 33

2.5.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 33

2.5.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 34

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39

3.1 Nội dung nghiên cứu 39

3.2 Vật liệu và phương tiện nghiên cứu 39

3.2.1 Đối tượng khảo sát 39

3.2.2 Địa điểm và thời gian thực hiện 39

3.2.3 Vật liệu nghiên cứu 40

3.3 Phương pháp nghiên cứu 41

3.3.1 Nội dung 1 41

3.3.2 Nội dung 2 44

3.3.3 Nội dung 3 54

3.4 Phương pháp phân tích thống kê 57

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 58

4.1 Tình hình bệnh, một số đặc điểm bệnh lý và dịch tễ của bệnh do vi khuẩn E coli gây ra trên vịt tại 5 tỉnh vùng ĐBSCL 58

4.1.1 Tỷ lệ phát hiện vi khuẩn E coli trên vịt theo từng loại mẫu bệnh phẩm ngoài phân 58

4.1.2 Kết quả chẩn đoán bệnh do vi khuẩn E coli trên vịt tại các tỉnh khảo sát 59

vii

4.1.3 Một số triệu chứng lâm sàng của bệnh do E coli trên vịt 60

4.1.4 Tần suất xuất hiện bệnh tích trên vịt nhiễm bệnh do vi khuẩn E coli 62

4.2 Một số đặc điểm dịch tễ học của bệnh do E coli trên vịt 64

4.2.1 Tình hình bệnh do E coli trên vịt theo địa phương 64

4.2.2 Tình hình bệnh do E coli trên vịt theo lứa tuổi 65

4.2.3 Tình hình bệnh do E coli trên vịt theo phương thức nuôi 66

4.2.4 Tình hình bệnh do E coli trên vịt theo mục đích sản xuất 67

4.2.5 Tình hình bệnh do E coli trên vịt theo quy mô đàn 68

4.3 Khảo sát một số đặc điểm sinh học của vi khuẩn E coli gây bệnh trên vịt tại 5 tỉnh vùng ĐBSCL 69

4.3.1 Kết quả định nhóm huyết thanh vi khuẩn E coli gây bệnh trên vịt 69

4.3.2 Phân bố nhóm huyết thanh E coli gây bệnh trên vịt tại 5 tỉnh khảo sát 70

4.3.3 Phân bố nhóm huyết thanh E coli gây bệnh trên vịt theo triệu chứng 71

4.3.4 Phân bố nhóm huyết thanh E coli gây bệnh trên vịt theo bệnh tích 73

4.3.5 Kết quả kiểm tra tính nhạy cảm với kháng sinh của vi khuẩn E coli phân lập trên vịt 74

4.3.6 Khảo sát sự hiện diện của các gene mã hóa yếu tố đề kháng kháng sinh và yếu tố độc lực của vi khuẩn E coli 76

4.3.7 Khảo sát sự hiện diện của các gene mã hóa yếu tố độc lực của vi khuẩn E coli 90

4.4 Kết quả thí nghiệm phòng, trị bệnh do vi khuẩn E coli trên vịt 105

4.4.1 Kết quả thí nghiệm điều trị dự phòng vi khuẩn E coli trên vịt 105

4.4.2 Kết quả thí nghiệm điều trị bệnh do vi khuẩn E coli trên vịt 106

4.4.3 Tỷ lệ vịt chết của 2 thí nghiệm điều trị dự phòng và điều trị bệnh theo thời gian sau khi gây nhiễm 106

4.4.4 Kết quả khảo sát bệnh tích đại thể trên vịt chết ở thí nghiệm phòng, trị bệnh do E coli trên vịt 108

viii

DANH MỤC BẢNG

2.4 Chẩn đoán phân biệt bệnh do E coli với các bệnh khác 21

3.4 Cặp mồi dùng để khảo sát các gene mã hoá yếu tố đề kháng kháng

3.9 Các gene tham chiếu dùng để so sánh trong nghiên cứu 50

3.10 Bố trí thí nghiệm điều trị dự phòng bệnh do E coli trên vịt 55

3.11 Bố trí thí nghiệm điều trị bệnh do E coli trên vịt 56 4.1 Tỷ lệ phát hiện vi khuẩn E coli theo từng loại mẫu bệnh phẩm 58 4.2 Kết quả phân lập vi khuẩn E coli trên vịt theo địa phương 59 4.3 Tần suất xuất hiện các triệu chứng lâm sàng trên vịt mắc bệnh do E

4.5 Tỷ lệ bệnh và tỷ lệ chết của vịt mắc bệnh do E coli theo địa phương 64 4.6 Tỷ lệ bệnh và tỷ lệ chết của vịt mắc bệnh do E coli theo lứa tuổ 65 4.7 Tỷ lệ bệnh và tỷ lệ chết của vịt bệnh do E coli theo phương thức nuôi 66 4.8 Tỷ lệ bệnh và tỷ lệ chết của vịt bệnh do E coli theo mục đích sản xuất 67 4.9 Tỷ lệ bệnh và tỷ lệ chết của vịt bệnh do E coli theo quy mô đàn 68

4.10 Phân bố nhóm huyết thanh E coli phân lập tại vùng ĐBSCL 69 4.11 Kết quả xác định nhóm huyết thanh E coli gây bệnh trên vịt theo địa

ix

khuẩn E coli gây bệnh trên vịt ở 5 tỉnh tại vùng ĐBSCL

4.16 Tỷ lệ xuất hiện các gene và tổ hợp gene mã hoá yếu tố đề kháng kháng

4.17 Sự tương đồng trình tự nucleotide của gene mã hóa yếu tố đề kháng

kháng sinh TEM của vi khuẩn E coli tại vùng ĐBSCL 85

4.18 Sự tương đồng trình tự nucleotide của gene mã hóa yếu tố đề kháng

4.19 Sự tương đồng trình tự nucleotide của gene mã hóa yếu tố đề kháng

kháng sinh TetA của vi khuẩn E coli tại vùng ĐBSCL 87

4.20 Sự tương đồng trình tự nucleotide của gene mã hóa yếu tố đề kháng

kháng sinh Sul1 của vi khuẩn E coli tại vùng ĐBSCL 88

4.21 Sự tương đồng trình tự nucleotide của gene mã hóa yếu tố đề kháng

kháng sinh aadA1 của vi khuẩn E coli tại vùng ĐBSCL 89

4.22 Tỷ lệ phân bố các gene mã hoá yếu tố độc lực của vi khuẩn E coli

4.23 Tỷ lệ xuất hiện các gene và tổ hợp gene mã hoá yếu tố độc lực của vi

4.24 Tỷ lệ phân bố các gene mã hoá yếu tố độc lực theo triệu chứng 94 4.25 Tỷ lệ phân bố các gene mã hoá yếu tố độc lực theo bệnh tích 94 4.26 Sự tương đồng trình tự nucleotide của gene mã hóa yếu tố độc lực

FimH của vi khuẩn E coli tại vùng ĐBSCL 100

4.27 Sự tương đồng trình tự nucleotide của gene mã hóa yếu tố độc lực

ColV của vi khuẩn E coli tại vùng ĐBSCL 101

4.28 Sự tương đồng trình tự nucleotide của gene mã hóa yếu tố độc lực Iss

4.29 Sự tương đồng trình tự nucleotide của gene mã hóa yếu tố độc lực VAT

4.30 Sự tương đồng trình tự nucleotide của gene mã hóa yếu tố độc lực

HlyA của vi khuẩn E coli tại vùng ĐBSCL 104

4.31 Tỷ lệ vịt sống sau thí nghiệm điều trị dự phòng theo thời gian (ngày) 105 4.32 Tỷ lệ vịt sống sau thí nghiệm điều trị theo thời gian (ngày) 106 4.33 Tỷ lệ vịt chết trong thí nghiệm điều trị dự phòng và điều trị bệnh theo

x

DANH MỤC HÌNH

2.2 E coli trên môi trường EMB 7 2.3 E coli trên môi trường MC 7

4.1 Một số triệu chứng lâm sàng trên vịt mắc bệnh do E coli 61

4.3 Phân bố các gene mã hóa yếu tố đề kháng kháng sinh của vi khuẩn

E coli gây bệnh trên vịt tại vùng ĐBSCL 77

4.4 Cây phả hệ gene mã hóa yếu tố đề kháng kháng sinh TEM của vi

4.5 Cây phả hệ gene mã hóa yếu tố đề kháng kháng sinh SHV của vi

4.6 Cây phả hệ gene mã hóa yếu tố đề kháng kháng sinh TetA của vi

4.7 Cây phả hệ gene mã hóa yếu tố đề kháng kháng sinh Sul1 của vi

4.8 Cây phả hệ gene mã hóa yếu tố đề kháng kháng sinh aadA1 của vi

4.9 Phân bố các gene mã hóa yếu tố độc lực của vi khuẩn E coli gây

xi

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

AEEC Attaching and effacing Escherichia

coli E coli bám dính và loại bỏ

APEC Avian pathogeneic Escherichia coli Vi khuẩn E coli gây bệnh ở gia cầm

BNNPTNT Bộ Nông nghiệp & Phát triển nông thôn

CLSI Clinical Laboratory Standard Institute

Viện nghiên cứu tiêu chuẩn phòng thí nghiệm và lâm sàng

EHEC Enterohemorrhagic Escherichia

coli Escherichia coli gây bệnh đường ruột

EPEC Enteropathogenic Escherichia coli Escherichia coli gây bệnh đường ruột

ETEC Enterotoxigenic E coli E coli tiết độc tố ruột

ExPEC Extraintestinal Pathogenic

Escheriachia coli Nhóm gây bệnh ngoài đường ruột

FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations

Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc

xii

nghiệm

Haemagglutination

Sự ngưng kết hồng cầu đề kháng Mannose

MR–VP Methyl Red – Voges Proskauer Môi trường MR–VP

NCBI National center for Biotechnology information

Trung tâm Quốc gia về Thông tin Kỹ thuật Sinh học

TAE Tris, acetic acid and EDTA (Ethylenediaminetetraacetic acid)

WHO World Health Organization Tổ chức Y tế thế giới

1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

Ở Việt Nam, chăn nuôi vịt là nghề truyền thống đã gắn bó từ lâu đời với người dân, đặc biệt là tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) do đặc điểm tự nhiên với sông ngòi chằng chịt, tạo nguồn thức ăn tự nhiên cho vịt khá dồi dào Bên cạnh đó, vịt cũng là đối tượng tận dụng các phụ phế phẩm nông nghiệp có hiệu quả nhất, đặc biệt là từ ruộng lúa Nuôi vịt có vòng quay nhanh, ít tốn vốn và ít tốn chi phí thú y so với chăn nuôi gà Do đó, vịt là loài thủy cầm được người dân địa phương lựa chọn chăn nuôi Tuy nhiên, ngành chăn nuôi vịt tại Việt Nam nói chung và vùng ĐBSCL nói riêng cũng đang đối mặt với tình hình dịch bệnh phức tạp, phổ biến nhất là bệnh do

vi khuẩn E coli gây ra (Nguyễn Xuân Bình và ctv., 2000; Đặng Thị Vui và Nguyễn Bá

Tiếp, 2016) Bệnh gây tổn thất to lớn do đây là bệnh rất phổ biến trên vịt, mọi giống và

mọi lứa tuổi của vịt đều có thể mắc bệnh, tỷ lệ bệnh và chết khá cao E coli là vi

khuẩn thường trú trong đường tiêu hoá của vật nuôi, bình thường không gây bệnh nhưng khi gặp điều kiện ngoại cảnh bất lợi, sức đề kháng của vật chủ giảm, vi khuẩn

E coli bội nhiễm và trở thành nguyên nhân gây bệnh (Barnes et al., 2008) Để phòng

và trị bệnh, phần lớn người chăn nuôi sử dụng nhiều loại kháng sinh trên thị trường với số lượng và liều dùng không kiểm soát Điều này làm phá vỡ cân bằng tự nhiên của hệ vi sinh vật đường ruột và tạo ra những dòng vi khuẩn kháng lại kháng sinh đặc biệt là

sự đề kháng kháng sinh ở những vi khuẩn gram âm, điển hình là E coli, Klebsialla pneumoniae và một số vi khuẩn thuộc họ vi khuẩn đường ruột Enterobacteriacae Ngoài ra, do trên thị trường không có vaccine phòng bệnh do E coli có hiệu quả, nên việc phòng và trị bệnh do E coli trên gia cầm nói chung và trên vịt nói riêng chủ yếu

dựa vào kháng sinh Điều này càng làm cho áp lực chọn lọc vi khuẩn gia tăng dẫn đến vi khuẩn đề kháng kháng sinh một cách nhanh chóng Nhiều báo cáo trên thế giới cho

thấy vi khuẩn E coli đã đề kháng với nhiều loại kháng sinh và các yếu tố đề kháng kháng sinh của vi khuẩn E coli từ gia cầm đã được chứng minh có thể lan truyền sang vi khuẩn E coli trên người (Bogaard et al., 2001) Sự tăng tính đa kháng trong các dòng vi khuẩn E coli ngoài đường ruột Extraintestinal Pathogenic Escheriachia coli)

(ExPEC), đặc biệt là vi khuẩn E coli gây bệnh trên gia cầm (APEC- Avian pathogenic E coli) và việc hạn chế của kháng sinh trong tương lai sẽ gây khó khăn cho việc điều

trị bệnh ở cả người và vật nuôi, vì vậy vaccine sẽ được sử dụng như một công cụ để

ngăn ngừa và kiểm soát các bệnh do E coli Nhiều nghiên cứu trên thế giới cho thấy E coli thuộc các nhóm huyết thanh O phổ biến có liên quan đến bệnh trên gia cầm là

O1, O2, O35, O36, O78 và O111, nhưng sự phân bố của những nhóm này tùy thuộc

vào từng vùng địa lý khác (Sojka et al., 1965; Heller et al., 1977) Do đó việc khảo sát phân bố dịch tễ các nhóm huyết thanh E coli là công việc vô cùng quan trọng, những

số liệu này sẽ là cơ sở cần thiết cho việc xây dựng chương trình giám sát và phòng

chống bệnh, vì vaccine đơn giá không thể bảo vệ gia cầm chống lại E coli thuộc nhiều

2

nhóm huyết thanh khác nhau (Dziva et al.,, 2008) Ngoài ra, E coli là sinh vật sống

thường trú trong đường ruột của người và động vật và khi nào các vi khuẩn này không nhận được các yếu tố di truyền mã hoá cho các yếu tố độc lực, chúng vẫn là các vi khuẩn lành tính Các yếu tố độc lực được biểu hiện bằng các protein, chúng được mã hóa bằng các gene nằm trên chromosome hoặc plasmid Có rất nhiều gene mã hóa các

yếu tố độc lực của vi khuẩn E coli gây bệnh trên vịt quan trọng nhất là Fim, Col, VAT, Hly, Iss (Wang et al., 2010; Luo et al., 2023) Nhờ những yếu tố độc lực này mà vi

khuẩn mới có thể tồn tại trong cơ thể ký chủ và gây nên những biến đổi bệnh lý trên con vật

Ở nước ta, đã có một số công trình nghiên cứu về vi khuẩn E coli gây bệnh cho heo và trâu bò Tuy nhiên, các chủng E coli gây bệnh cho gia cầm có các đặc tính

không hoàn toàn giống với các chủng gây bệnh cho người và động vật có vú (Delicato

et al., 2003) Đặc biệt ở đồng bằng sông Cửu Long, nơi có ngành chăn nuôi vịt rất phát triển mạnh và tổng đàn vịt cao nhất nước, nhưng nghiên cứu về vi khuẩn E coli trên vịt rất hạn chế chỉ giới hạn trong việc phân lập và định danh E coli bằng xét nghiệm

sinh hóa và khảo sát tính đề kháng của vi khuẩn đối với một số loại kháng sinh Do đó,

cần có những nghiên cứu sâu rộng về đặc điểm dịch tễ của bệnh do E coli với sự lưu

hành của các nhóm huyết thanh gây bệnh quan trọng trên vịt ở đồng bằng sông Cửu Long để làm nguồn giống và dữ liệu dùng trong sản xuất vaccine trong chiến lược phòng chống bệnh lâu dài Ngoài ra việc khảo sát những sản phẩm có hiệu quả trong phòng và trị bệnh hiện nay là những việc vô cùng cần thiết

Từ những thực tế trên, đề tài “Nghiên cứu bệnh E coli trên vịt ở một số tỉnh

Đồng bằng sông Cửu Long: Khảo sát tình hình, đặc điểm vi khuẩn gây bệnh và thử nghiệm biện pháp phòng trị” được tiến hành Các kết quả của nghiên cứu đóng

góp quan trọng cho các chiến lược phòng chống bệnh lâu dài, nhằm đảm bảo sức khỏe đàn vịt, đảm bảo năng suất trong chăn nuôi vịt và đảm bảo sức khỏe của người tiêu dùng trong cộng đồng

Mục tiêu nghiên cứu

Xác định tình hình bệnh, một số đặc điểm bệnh lý và dịch tễ của bệnh do vi

khuẩn E coli gây ra trên vịt tại 5 tỉnh vùng ĐBSCL

Xác định các đặc điểm về kháng nguyên, tính đề kháng kháng sinh, gene mã hóa

yếu tố kháng kháng sinh và gene mã hóa yếu tố độc lực của vi khuẩn E coli gây bệnh

trên vịt tại 5 tỉnh vùng ĐBSCL

Thử nghiệm lựa chọn thuốc có hiệu quả trong phòng và trị bệnh

3

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu

Các kết quả của đề tài rất có ý nghĩa thực tiễn, là cơ sở khoa học cho việc chẩn

đoán, phòng trị bệnh và nghiên cứu sản xuất vaccine, kháng thể phòng bệnh do E coli

trên gia cầm trong tương lai

Chủng vi khuẩn phân lập với các đặc điểm đã được xác định là nguồn giống phong phú để sản xuất vaccine và kháng thể trong chiến lược phòng chống bệnh

Điểm mới của nghiên cứu

Đây là công trình nghiên cứu khá đầy đủ và có hệ thống về bệnh do E coli trên

vịt những thông tin về đặc điểm dịch tễ, đặc điểm bệnh lý, đặc điểm vi khuẩn gây bệnh trên vịt

Kết quả nghiên cứu đã xác định những nhóm huyết thanh gây bệnh quan trọng trên vịt tại vùng ĐBSCL, quan trọng nhất là O2 và O78

Nghiên cứu đầu tiên về sự hiện diện của một số gene mã hoá yếu tố đề kháng

kháng sinh và một số gene mã hóa yếu tố độc lực của vi khuẩn E coli phân lập trên vịt

tại vùng ĐBSCL

Kết quả nghiên cứu cho thấy vi khuẩn E coli rất nhạy cảm với kháng sinh

amikacin và có hiệu quả tốt trong phòng và trị bệnh trong điều kiện in vivo.

4

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Tình hình chăn nuôi vịt tại một số tỉnh trong vùng ĐBSCL

Tổng đàn vịt nuôi tại một số tỉnh trong khu vực ĐBSCL thay đổi qua các năm từ 2015–2022 Tỉnh Đồng Tháp có số lượng đàn vịt đứng đầu trong khu vực ĐBSCL năm 2022 (4.020.000 con), trong khi thành phố Cần Thơ có số lượng đàn vịt thấp nhất trong các tỉnh được điều tra năm 2022 (1.422.000 con) Tổng số lượng vịt và số lượng vịt đẻ được thống kê tại một số tỉnh trong khu vực ĐBSCL từ năm 2015 đến năm 2022, được trình bày trong Bảng 2.1

Bảng 2.1: Tổng đàn vịt nuôi tại một số tỉnh tại vùng ĐBSCL (đơn vị: nghìn con)

5

2.2 Bệnh do vi khuẩn E coli trên gia cầm

2.2.1 Nguyên nhân gây bệnh và đặc điểm vi khuẩn gây bệnh 2.2.1.1 Nguyên nhân gây bệnh

Vi khuẩn E coli gây bệnh trên gia cầm (Avian pathogeneic Escherichia coli - APEC) lần đầu tiên được phân lập từ gia cầm bệnh vào năm 1894 Ngày nay, APEC là

một trong những nguyên nhân hàng đầu gây chết (lên đến 20,00%) ở gia cầm, đồng thời dẫn đến giảm khả năng tăng trưởng của gia cầm (giảm 2,00% trọng lượng sống) và sản lượng trứng (lên đến 20,00%), và tăng tỷ lệ tiêu hủy thân thịt (lên đến 43,00%)

khi giết mổ (Kathayat et al., 2021) Hơn nữa, APEC là nguyên nhân gây ra tỷ lệ chết cao (lên đến 53,50%) ở gà con (Mellata et al., 2013) Bên cạnh đó, người ta ước tính

rằng thiệt hại kinh tế đối với ngành chăn nuôi gà thịt có thể lên tới 40 triệu đô la hàng

năm chỉ do việc loại bỏ thân thịt do nhiễm APEC tại Hoa Kỳ (de Brito et al., 2003)

Bệnh thường đồng nhiễm hoặc thứ phát sau khi gia cầm nhiễm các bệnh khác và có liên quan đến các yếu tố gây suy giảm hệ miễn dịch như bệnh Gumboro trên gà, viêm ruột xuất huyết, hoặc gia cầm non có hệ miễn dịch chưa hoàn chỉnh APEC có thể là nguyên nhân duy nhất hoặc kết hợp với các yếu tố gây suy giảm sức đề kháng như

stress do vận chuyển, thời tiết, suy yếu do nhiễm các bệnh nhiễm khuẩn khác (Alber et

al., 2020; Kathayat et al., 2021)

Nhiễm khuẩn E coli trên gia cầm (bao gồm gà, gà tây, vịt và nhiều loài gia cầm

khác) đề cập đến tất cả bệnh do APEC gây ra các bệnh phổ biến trên gia cầm như bệnh

nhiễm trùng huyết E coli (Colisepticemia), nhiễm trùng huyết xuất huyết

(Hemorrhagic septicemia), viêm u hạt (Hjarre’s disease), viêm túi khí, hội chứng sưng phù đầu, bệnh đường sinh dục, viêm mô tế bào, viêm phúc mạc, viêm vòi trứng, viêm tinh hoàn, viêm tủy xương, viêm màng hoạt dịch, viêm mắt, viêm vòi trứng, viêm ruột

(Kathayat et al., 2021) Bệnh do E coli trên động vật hữu nhũ thường xuyên xảy ra

dưới dạng bệnh nhiễm trùng đường tiêu hoá hay nhiễm trùng đường tiết niệu; nhưng

trên vịt bệnh do E coli đặc trưng bởi bệnh nhiễm trùng toàn thân hay ở một số cơ quan do nhiễm các chủng E coli có độc lực cao hoặc do nhiễm trùng kế phát khi sức đề kháng gia cầm giảm sút (Barnes et al., 2008)

2.2.1.2 Đặc điểm vi khuẩn gây bệnh Hình thái học và phân loại

APEC có hình thái chung của vi khuẩn E coli và được xếp vào: Giới: Bacteria

Ngành: Proteobacteria

Lớp: Gramma Proteobacteria Bộ: Enterobacteriales

Họ: Enterobacteriaceae

6

APEC là một vi khuẩn hình que ngắn (trực khuẩn), Gram âm, kích thước 1,1–1,5 x 2–6 m (Hình 2.1) Hầu hết các chủng di động và có vành lông rung, không hình

thành bào tử, có khả năng phát triển trong môi trường hiếu khí và kỵ khí

Hình 2.1: Vi khuẩn E coli O78 trên kính hiển vi điện tử (Ebrahimi-Nik et al., 2018) Hầu hết các nhóm huyết thanh E coli là không gây bệnh, các nhóm huyết thanh

gây bệnh phổ biến là O1, O2, O35 và O78 nhưng có sự phân bố khác nhau ở các vùng địa lý Gần đây, các nhóm huyết thanh gây bệnh O18, O81, O115, O116, O132 được phân lập từ gia cầm Các chủng gây bệnh đường ruột được phân chia thành các nhóm

như EPEC (Enteropathogenic E coli), ETEC (Enterotoxigenic E coli), EIEC (Enteroinvasive E coli) và EHEC (Enterohemorrhagic E coli) (Alber et al., 2020; Kathayat et al., 2021)

Đặc tính nuôi cấy

Vi khuẩn E coli là trực khuẩn hiếu khí hoặc yếm khí tuỳ tiện có thể sinh trưởng

ở nhiệt độ từ 5–40oC, nhiệt độ thích hợp là 37oC, pH thích hợp là 7,2–7,4, có thể phát

triển được ở pH từ 5,5–8 (Doyle and Schoeni, 1984) Vi khuẩn E coli phát triển dễ

dàng trên các môi trường nuôi cấy thông thường Một số chủng có thể phát triển được ở các môi trường tổng hợp đơn giản nên người ta đã chọn chúng làm mẫu để nghiên cứu về sinh vật học

Trên môi trường thạch ủ trong 24 giờ 37oC, khuẩn lạc thấp, lồi, mịn và không có màu sắc, khuẩn lạc màu hồng sáng có viền khi cấy vào môi trường thạch MC

(MacConkey) Môi trường thạch EMB (Eosin Methylene Blue): vi khuẩn E coli có khuẩn lạc màu xanh–đen ánh kim, đường kính 1–3 mm (Nolan et al., 2013)

Vi khuẩn E coli lên men sinh hơi các loại đường glucose, fructose, levulose,

xylose, rammose, mannitol, lactose Có thể lên hoặc không lên men các loại đường saccharose, rafinose, xalixin, esculin, dunxit, glyxerol Không lên men dextrin,

amidon, glycogene, inosit, –metylglucosit (Johnson et al., 2003)

8

Bảng 2.2: Đặc tính sinh hóa của vi khuẩn E coli (Johnson et al., 2003)

+/–

Lên men sinh hơi và acid trong glucose, maltose, mannitol, xylose, glycerol,

sorbitol, và arabinose nhưng không trong dextrin, starch, hoặc nositol E coli sản sinh

indole, phản ứng dương tính methyl red và khử nitrat thành nitrit Phản ứng Voges Proskauer và oxidase âm tính Hydrogene sulfide thì không sản sinh trong môi trường Kligler’s iron

Vi khuẩn E coli không mọc trong môi trường có sự hiện diện của potassium cyanide,

hydrolyze urea (urease âm tính), gelatin lỏng hoặc phát triển trong môi trường citrate Kiểm

tra sinh hóa có thể dùng phân biệt vi khuẩn E coli từ các loài Escherichia và vi khuẩn thuộc họ Enterobacteriaceae Vi khuẩn E coli phân lập từ gia cầm có đặc tính sinh hóa tương tự từ các nguồn khác (Johnson et al., 2003)

Cấu trúc kháng nguyên

Vi khuẩn E coli được phân loại trên cơ sở của những xét nghiệm huyết thanh

thành những nhóm và type huyết thanh dựa trên cơ sở thành phần kháng nguyên của chúng (kháng nguyên thân hay còn được gọi là kháng nguyên O dùng để xác định nhóm huyết thanh, kháng nguyên roi hay còn được gọi là kháng nguyên H dùng định type huyết thanh) Kháng nguyên nhóm O được cho là có liên quan đến nhiều loại bệnh khác nhau như nhiễm trùng huyết, viêm ống dẫn trứng, viêm phúc mạc, viêm

khớp, viêm mắt, viêm hạt ở ruột và gan (Khalid, 1990) Có trên 1.000 type huyết thanh E coli được báo cáo nhưng chỉ có tỷ lệ nhỏ liên quan đến bệnh trên gia cầm (Cloud et al., 1985) Có rất nhiều nghiên cứu trên thế giới cho thấy E coli thuộc các

nhóm huyết thanh O có liên quan đến bệnh trên gia cầm, phổ biến là O1, O2, O35, O36, O78 và O111, nhưng sự phân bố của những nhóm này tùy thuộc vào từng vùng

địa lý khác (Sojka et al., 1965; Heller et al.,, 1977) Do đó việc khảo sát phân bố dịch tễ các nhóm huyết thanh E coli là công việc vô cùng quan trọng, những số liệu này sẽ

9

là cơ sở cần thiết cho việc xây dựng chương trình giám sát và phòng chống bệnh, vì

vaccine đơn giá không thể bảo vệ gia cầm chống lại E coli thuộc nhiều nhóm huyết thanh khác nhau (Dziva et al., 2008)

Kháng nguyên O (kháng nguyên thân-Somatic)

Kháng nguyên O là kháng nguyên của vách tế bào, cấu tạo bởi polysaccharide Nó được tìm thấy trên các khuẩn lạc dạng S và chịu được nhiệt độ ở 100oC trong 2 giờ

(Woodward et al., 1990) Theo Kaper et al (2004), kháng nguyên O là thành phần

chính của vi khuẩn và là yếu tố độc lực của vi khuẩn Khi kháng nguyên O gặp kháng huyết thanh của gia cầm sẽ xảy ra phản ứng ngưng kết Kháng nguyên O giữ vai trò nhất định đối với khả năng gây bệnh của dòng vi khuẩn và có tính chất chuyên biệt cho từng loài vật chủ Dựa vào kháng nguyên O để xác định chủng Ngoài ra, có thể

dựa vào kháng nguyên H, đôi khi là kháng nguyên K (Kaper et al., 2004)

Lipopolysaccharide trên bề mặt của E coli tạo thành kháng nguyên O, đây là

yếu tố độc lực quan trọng của vi khuẩn Yếu tố độc lực này là mục tiêu của cả hệ miễn dịch tự nhiên và miễn dịch thu được vì nó đóng vai trò quan trọng trong tương tác

giữa vật chủ và nguồn bệnh Trong những năm 1940, Kaufmann phân loại E coli theo phương pháp huyết thanh học và đến năm 1945 ông đã phân loại thành công E coli dựa trên các đặc tính kháng nguyên (Kaufmann et al.,, 1947) Đối với việc nhận

dạng nhóm huyết thanh thông thường thì người ta thường sử dụng huyết thanh trong phản ứng ngưng kết Trong thập kỉ trước, nhiều nhóm huyết thanh O đã được giải trình tự và định rõ đặc điểm, những gene này mã hóa các enzyme chịu trách nhiệm cho việc tổng hợp của vùng oligosaccharide hay thay đổi trên bề mặt của vi khuẩn Trình tự các gene để tạo ra O là wzx (O-antigen flippase) và wzy (O- antigen polymerase) tương đối độc đáo cho mỗi loại O riêng biệt Do đó, hai gene này được xem là mục tiêu cho việc nhận diện và xác định nhiều nhóm O trong các phản ứng

PCR và microarray (Barnes et al., 2008)

Kháng nguyên H (kháng nguyên lông-Flagellar)

Kháng nguyên H (kháng nguyên lông) là kháng nguyên kém chịu nhiệt được cấu tạo bởi protein Ở 100oC trong 2 giờ 30 phút tính kháng nguyên, khả năng ngưng kết

của kháng nguyên đều bị hủy (Barnes et al., 2008) Cho đến nay đã có 56 kháng

nguyên H được phát hiện và khả năng phòng vệ của kháng nguyên H vẫn chưa được nghiên cứu kĩ Kháng nguyên H khi gặp kháng thể H tương ứng sẽ xảy ra hiện tượng ngưng kết Phản ứng xảy ra nhanh hơn so với kháng nguyên O và các hạt ngưng kết cũng lớn hơn, giống như những cụm bông Do vậy, vi khuẩn có khả năng di động khi

tiếp xúc với kháng thể H tương ứng sẽ trở thành không di động (Yuli et al., 2002)

10

Kháng nguyên K (kháng nguyên vỏ-Capsular)

Kháng nguyên K được cấu tạo bởi polysaccharide hoặc protein Loại này chỉ có ở một số ít vi khuẩn đường ruột Kháng nguyên K được chia làm 3 loại ký hiệu là A, B, L và được xác định bởi phản ứng ngưng kết trên phiến kính với huyết thanh phù hơp

(Woodward et al., 1990)

Kháng nguyên F (Kháng nguyên bám dính- Fimbriae)

Kháng nguyên F là yếu tố bám dính của vi khuẩn E coli vào tế bào niêm mạc ruột Số lượng kháng nguyên F thay đổi phụ thuộc vào cả môi trường in vitro và in vivo mà chúng tăng trưởng Pili/Fimbriae được phân loại bằng sự mẫm cảm hoặc

kháng mannose, phụ thuộc vào sự ngưng kết có bị ức chế hoặc không khi có sự hiện

diện của mannose (Barnes et al., 2008)

Yếu tố độc lực của vi khuẩn

Nhiều ý kiến cho rằng APEC là bệnh cơ hội Tuy nhiên, ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy rằng hầu hết APEC không phải lúc nào cũng là một bệnh thứ phát và cơ hội Nhiều nghiên cứu cho thấy các bệnh gây ra bởi APEC cũng như các bệnh khác

gây ra bởi E coli là do các gene được truyền ngang và mã hóa các yếu tố độc lực Các

gene độc lực này có thể là một nhóm trong nhiễm sắc thể hoặc plasmid nằm ở

pathogeneicity islands (PAIs) (David et al., 2013) Ở gia cầm, các yếu tố độc lực của E coli liên quan đến các dấu hiệu điển hình của APEC Trong số các yếu tố độc lực của E coli, sự đề kháng huyết thanh (serum resistance) có tính tương quan cao với tính gây bệnh (Tivendale et al., 2004)

Sự bám dính

Sự bám dính của vi khuẩn vào biểu mô là yếu tố có vai trò đặc biệt quan trọng giúp vi khuẩn thực hiện bước đầu tiên của quá trình gây bệnh Nhờ có yếu tố bám

dính, E coli cố định được vào các tế bào biểu mô của niêm mạc ruột mà không bị rửa

trôi bởi nhu động và đẩy ra ngoài theo phân Các yếu tố bám dính ảnh hưởng rất lớn đến sự thành công của quá trình sinh bệnh tiêu chảy (Nagy et al., 1999)

Sự bám dính có thể có fimbriae hoặc không fimbriae Vai trò của fimbriae trong

quá trình gây bệnh do E coli thì không rõ ràng mặc dù nó là yếu tố độc lực quan trọng

trong việc định vị của APEC trên vật chủ Fimbriae có thể trải qua sự biến đổi phase phụ thuộc vào sự hiện diện của các type trên cơ quan hoặc mô mà nó định vị Nhiều

dạng fimbriae đã được mô tả trong APEC gồm AC/I (avian E coli I), P (F11), type 1

(F1), Stg, curli và ExPEC adhesion I Ngoài ra, ColV plasmid mã hóa type 4 pilli đã

được tìm thấy trong nhóm huyết thanh APEC O78 (David et al., 2013)

11

Yếu tố bám dính của vi khuẩn E coli được định vị trên các fimbriae, đó là những

chuỗi protein mạch thẳng, tập hợp từ những đơn vị độc lập, có thể quan sát được dưới

kính hiển vi điện tử (Isaacson et al., 1981)

Type 1 fimbriae (Fimbriae F1)

Trong số các chủng APEC, fimbriae F1 có liên quan đến sự bám dính vào đường hô hấp trên của gia cầm Đặc tính bám dính của fimbriae F1 bị ức chế bởi các kháng huyết thanh đặc hiệu và D–mannose (là 1 loại carbohydrate có thụ thể tế bào nằm trên màng tế bào) Đến nay, nhiều công trình nghiên cứu đã chứng minh được rằng các

chủng E coli có độc lực mang các fimbriae F1 có khả năng bám dính tốt hơn vào lớp

tế bào biểu mô khí quản gà, ít bị rửa trôi hơn so với các chủng có độc lực yếu và chủng

không có fimbriae (Dho–Moulin et al., 1999) Đối với các chủng E coli bình thường

cũng thấy có fimbriae F1 nhưng với tỷ lệ thấp hơn so với các chủng APEC có độc lực Type fimbriae F1 có cấu trúc là các sợi protein dài, có bề mặt giống như sợi chỉ, đường kính khoảng 7 nm, dài khoảng 0,1–2,0 µm, gồm một protein chính (FimA) (khoảng 17 kDa) và một số thành phần phụ được sắp xếp bao xung quanh trục chính là

FimF, FimG và FimH Các thành phần này được mã hoá bởi các gene Fim, nằm ở vị

trí 98 nm trên nhiễm sắc thể và gồm 9 gene Trong đó, 7 gene nằm trên cùng một operon và khả năng bộc lộ của chúng được kiểm soát bằng một yếu tố đảo ngược có

chứa chất hoạt hoá (Orndoff et al., 1994) Fimbriae F1 còn có khả năng gây ngưng kết

hồng cầu rất nhiều loại động vật Nhưng sự ngưng kết này có thể bị ức chế bởi sự có mặt của đường D–mannose Các nghiên cứu gần đây cho thấy fimbriae F1 có thể là

yếu tố hoạt hoá các dưỡng bào thông qua yếu tố bám dính FimH, hoạt động này có thể

dẫn tới kết quả là sự thực bào của vi khuẩn và sự huy động bạch cầu trung tính ở vị trí nhiễm trùng Fimbriae F1 được đặc trưng bởi khả năng gắn với đường D–mannose Do vậy, nó có thể gắn vào rất nhiều tế bào có nhân, bao gồm các tế bào biểu mô ruột,

phổi, bàng quang, thận và rất nhiều tế bào viêm khác (La Ragione and Woodward,

2002) Intimin

Intimin là yếu tố bám dính không fimbriae được mã hóa bởi gene eaeA của E coli, được tìm thấy trong EHEC và EPEC Nó cho phép các tế bào vi khuẩn bám vào

bề mặt của tế bào ruột gây ra các bệnh tích bám dính và phân bố đặc trưng Dạng phổ biến nhất của intimin trong APEC là β–intimin sau đó là l–intimin Một chủng APEC

có độc lực cao (O86:K61) đã gây ra chết hàng loạt chim sẻ (E albertii) ở Anh là do l–intimin (David et al., 2013)

12 Yếu tố bám dính P fimbrial

Theo Achtman and Pluschke (1986), bằng phản ứng ngưng kết hồng cầu đề kháng Mannose (MRHA) đã cho kết quả: Có 52% số chủng thuộc nhóm huyết thanh O2 phân lập từ gà bị bại huyết có mang fimbriae P Tuy nhiên, theo nghiên cứu của

Dozois et al., (1992) thì chỉ xác định được fimbriae P trong các chủng O1 phân lập từ

gà tây và 1 chủng O18 từ gà trong tổng số 112 chủng phân lập từ gà và gà tây bị bại huyết Fimbriae P bao gồm một thành phần chính PapA và các yếu tố phụ xung quanh PapG Dựa trên cấu trúc kháng nguyên khác nhau của các thành phần chính, các nhà khoa học đã xác định được 11 loại fimbriae P, ký hiệu từ F7– F16 (Hacker, 1992) Điểm bám dính đặc hiệu của fimbriae P là do yếu tố bám dính PapG, gồm 3 lớp khác nhau và đã được xác định là I, II và III

P–fimbriae được mã hoá bởi gene Pap operon (nằm trong nhiễm sắc thể của vi khuẩn) Các gene điều chỉnh mã hóa PapA cho các protein cấu trúc chính (PapA), PapI và PapB chịu trách nhiệm cho quá trình biến đổi pha Sự mã hóa gene PapE cho phần đầu của cấu trúc fimbriae, sự mã hóa gene PapG cho yếu tố bám dính, PapD, PapH, PapJ, PapF và PapK chịu trách nhiệm cho sự biểu hiện của các protein liên quan đến tính toàn vẹn trong lỗ hỏng của tập hợp các fimbriae phức tạp Tính chất dính của P–fimbriae được tạo ra bởi chất bám dính cuối cùng PapG, chất này hiện diện ở 3 biến thể phân tử (I, II và III), những biến thể này nhận ra các isoreceptor khác nhau có chứa một D–galactosyl–(1–4)–b–galactopyranosil carbohydrate Vai trò của P fimbriae

trong tính gây bệnh của APEC chưa được làm sáng tỏ Pourbakhsh et al (1997), sử dụng các nghiên cứu in vivo, xác minh rằng P fimbriae đã hiện diện trong sự biến đổi

pha và ông cho rằng các yếu tố bám dính này không quan trọng cho sự xâm chiếm ban đầu của đường hô hấp trên nhưng nó sẽ quan trọng ở giai đoạn nhiễm trùng sau đó

Gần đây, Kariyawasam et al (2006) đã chứng minh rằng các operon Pap nằm trong

một vùng có khả năng gây bệnh của APEC là APEC– O1 Tác giả cho rằng sự xuất hiện của Pap ở đường nằm ngang của vùng gene thu được có thể liên quan đến việc chuyển đổi các chủng không độc lực thành có độc lực

thấy trong 90% các chủng được phân lập bởi Knoobl et al (2006) từ đà điểu với các

13

bệnh về hô hấp Trong các nghiên cứu sau đó, các tác giả đã phát hiện chuỗi csgA

trong tất cả APEC phân lập từ gà bị nhiễm trùng máu và không có một chủng E coli nào được phân lập từ vi khuẩn đường ruột của gà Các yếu tố bám dính khác được xác

định trong các chủng APEC bao gồm AC/1 fimbriae và type 1–like fimbriae (La

Ragione and Woodward, 2002)

Gene mã hóa yếu tố độc lực

Các yếu tố độc lực là các phân tử cụ thể, chủ yếu là các protein được sản xuất và

giải phóng bởi vi khuẩn E coli Các yếu tố này được mã hóa bởi các gene cụ thể nằm trên nhiễm sắc thể hoặc các yếu tố di truyền của vi khuẩn E coli Mỗi chủng E coli có

cơ chế gây bệnh đặc trưng và một số yếu tố độc lực được mã hóa bởi các cụm gene cụ thể Các gene liên quan đến khả năng gây bệnh có thể mã hóa các hoạt động như bám dính, xâm lấn, gắn kết, thu nhận sắt, vận động, độc tố và những hoạt động khác Đáng chú ý, các chủng APEC phân lập có chung các yếu tố mã hóa độc lực (Mainil, 2013;

trình bày trong Bảng 2.3

Bảng 2.3: Một số gene mã hóa yếu tố độc lực vi khuẩn E coli (Sarowska et al., 2019)

Type 1 fimbriae Fim Yếu tố bám dính trong nhiễm trùng ngoài

ruột, hình thành màng sinh học Increased serum

ColV, CvaC ColV, CvaC Yếu tố tạo thuận lợi cho quá trình xâm nhập Vacuolating

autotransporter toxin VAT

Độc tố phân giải protein, gây ra hiện tượng không bào hóa tế bào chủ

Hemolysin A HlyA Tạo lỗ trên màng tế bào chủ (ly giải tế bào)

Các gene Fim chịu trách nhiệm cho quá trình tạo Fim loại 1 nằm ở vị trí 98 trên nhiễm sắc thể E coli Cụm gene Fim chứa 9 gene mã hóa các thành phần cấu trúc, hệ

thống vận chuyển đặc hiệu và các gene điều hòa Việc tinh chỉnh cấu trúc và thành phần của bào quan được điều chỉnh bởi một số yếu tố hậu phiên mã như tính ổn định

khác nhau của mRNA và vị trí liên kết của ribosome Chất kết dính FimH chịu trách

nhiệm về các đặc tính kết dính của fimbriae loại 1 và tạo ra một liên kết giống như

lectin với các mannoside khác nhau Mặc dù liên kết qua trung gian FimH nói chung

14

rất nhạy cảm với sự hiện diện của D–mannose FimH có thể thực hiện một loạt các ái

lực đối với các mục tiêu khác nhau và ngay cả những thay đổi acid amin đơn lẻ cũng

có thể thay đổi tính đặc hiệu của thụ thể (Schembri et al., 2000)

Gene Iss góp phần vào sự sống sót của nhiều chủng E coli nhưng chức năng của chúng vẫn chưa được hiểu đầy đủ Ở các chủng độc lực APEC, gene Iss được mang trên plasmid ColV, nhưng nhiều chủng cũng có một số bản sao nhiễm sắc thể (Biran et al., 2020)

Plasmid ColV đã được chứng minh là chứa nhiều gene liên quan đến độc lực của APEC, bao gồm HlyF (một hemolysin giả định), ompT (một protease màng ngoài), Iss (gene sinh tồn liên quan đến kháng bổ thể), Tsh (một hemagglutinin nhạy cảm với nhiệt độ), operon ColV (mã hóa sản xuất ColV) và một số hệ thống liên quan đến sắt (Johnson et al., 2006) Các plasmid ColV, mã hóa quá trình sản xuất ColV, thường có

kích thước từ 80 đến 180 kb và mã hóa các đặc điểm như sản xuất aerobactin và kháng

bổ thể Không giống như các colicin khác, bản thân ColV là một loại protein nhỏ được

xuất ra khỏi tế bào và hoạt động giống như một microcin, làm gián đoạn quá trình hình

thành điện thế màng tế bào cần thiết cho quá trình sản xuất năng lượng ColV bao gồm các gene tổng hợp ColV (cvaC) và miễn dịch ColV (cvi) và hai gene export ColV (cvaA và cvaB) (Johnson et al., 2006)

Có nhiều gene mã hóa cho các yếu tố độc lực đã được xác định ở các vi khuẩn Gram âm khác nhau và chúng đóng vai trò khác nhau trong khả năng gây bệnh của vi

khuẩn Ba protein vận chuyển quan trọng của APEC bao gồm, Tsh (hemagglutinin nhạy cảm với nhiệt độ), VAT (độc tố tự vận chuyển tạo không bào) và AatA (chất kết

dính của chất vận chuyển tự động APEC), được phát hiện có vai trò trong khả năng

gây bệnh của APEC (ZhuGe et al., 2013)

Hemolysin (HlyA) là yếu tố độc lực chính của E coli Nó ly giải hồng cầu bằng

thẩm thấu keo do sự hình thành các lỗ ưa nước trong thành tế bào Kích thước của các kênh này có thể được ước tính bằng cách sử dụng chất bảo vệ thẩm thấu có kích thước

tăng dần HlyA đã được công nhận là thành viên của một họ ngoại độc tố được tạo ra bởi các sinh vật Gram âm bao gồm Proteus, Bordetella, Morganella, Pasteurella và Actinobacillus Những chất độc này có tính đặc hiệu tế bào đích khá khác nhau và trong nhiều trường hợp là chất diệt bạch cầu (Menestrina et al., 1994)

2.2.2 Lịch sử phát hiện bệnh và tổn thất kinh tế về bệnh do E coli

2.2.2.1 Lịch sử phát hiện bệnh

Theo tài liệu, nhà nghiên cứu Lignieres là người đầu tiên báo cáo về bệnh tật trên

gia cầm liên quan đến vi khuẩn tương đồng với E coli vào năm 1894 (Davis., 1938)

Sau khi cấy thử nghiệm thành công trên chim bồ câu và gà với mức độ độc lực khác

bệnh giống bệnh pullorum liên quan đến tình trạng ấp trứng kém đã được báo cáo trên gà con dưới 10 ngày tuổi Các triệu chứng bao gồm viêm màng ngoài tim, viêm quanh

gan và các đốm trắng trên gan, qua phân lập E coli được ghi nhận có hiện diện trong các mô (Palmer et al., 1923) Đến năm 1965, E coli đã được phân lập từ nhiều dạng

tổn thương ảnh hưởng đến hầu hết các cơ quan của chim, cũng như trong trứng (Sojka

et al., 1965)

2.2.2.2 Tổn thất Kinh tế của Bệnh do E coli trên Gia cầm

Trên phạm vi toàn cầu, bệnh E coli được công nhận là bệnh nhiễm trùng do vi

khuẩn phổ biến nhất trên gia cầm, gây ra tổn thất kinh tế đáng kể dưới nhiều dạng khác

nhau Thống kê cho thấy, E coli thường nằm trong danh sách những bệnh thường gặp

nhất trong các khảo sát về bệnh trên gia cầm hoặc nguyên nhân loại thải tại các nhà máy chế biến Tại Mỹ, từ tháng 1 đến tháng 10 năm 2017, đã có 5,7 tỷ pound gia cầm

nhiễm E coli được sản xuất, với tỷ lệ loại thải là 0,23% trước khi giết mổ và 0,90%

sau khi giết mổ Viêm túi khí chiếm 17,3% tỷ lệ loại thải ở gà và 12% ở gà tây, trong khi nhiễm trùng huyết chiếm 35% tỷ lệ loại thải ở gà và 50,8% ở gà tây (National Agricultural Statistics Service (NASS) and USDA, 2017) Nghiên cứu cho thấy, những đàn gà bị viêm túi khí khi chế biến thường có trọng lượng trung bình thấp hơn (84 g/con), nhiều lỗi trong quá trình chế biến (Russell, 2003) Nhiễm trùng APEC được xác định là một yếu tố chính gây bệnh cho gia cầm ở Bỉ Dữ liệu thu thập tại phòng thí nghiệm khu vực Đông Flanders từ năm 1997 đến năm 2000 trên các nhóm gà thịt, gà mái đẻ và gà giống khỏe mạnh và bị bệnh cho thấy tỷ lệ nhiễm APEC lần lượt là

17,7%, 38,6% và 26,9% (Vandemaele et al., 2002)

Trong một nghiên cứu về đàn gà mái nuôi trên nền chuồng hữu cơ (oganic

flocks) và đàn nhốt công nghiệp (Confined flocks) ở Đan Mạch, E coli được xác định là nguyên nhân gây chết hàng đầu Nhiễm trùng phối hợp với Pasteurella multocida, Erysipelothrix rhusiopathiae, các vi khuẩn khác và Histomonas meleagridis dẫn đến tỷ lệ tử vong cao hơn (Stokholm et al., 2010) Một nghiên cứu về hội chứng viêm màng bụng do E coli trên các trang trại chăn nuôi gà đẻ trứng ở Hà Lan cho thấy tổng thiệt

hại là 0,28 euro/gà mái nhốt trong lồng và 1,87 euro/gà mái thịt (Landman and Van,

2015) Mặc dù tầm quan trọng của bệnh E coli được công nhận, tuy nhiên những

nghiên cứu xác định chính xác ý nghĩa kinh tế của bệnh này trên gia cầm vẫn còn còn

hạn chế Tóm lại những nghiên cứu điều chỉ ra rằng bệnh do vi khuẩn E coli là một

APEC có sẵn trong ruột gia cầm nhưng chỉ tác động gây bệnh khi sức đề kháng

của con vật bị giảm sút Các chủng APEC độc lực cao có thể gây ra viêm dạ dày ruột, nhiễm trùng đường tiểu và viêm màng não động vật non Trong trường hợp hiếm hơn, các chủng độc lực cũng gây hội chứng urea huyết, viêm phúc mạc, viêm vú, nhiễm trùng huyết và viêm phổi Hầu hết các loài gia cầm đều mẫn cảm với bệnh, chúng bị

mắc bệnh chủ yếu thông qua đường tiêu hóa (Nguyễn Như Thanh và ctv., 1997)

APEC tồn tại với số lượng cao trong các mô bị viêm và số lượng vi khuẩn ở

những vùng bị viêm tương quan với mức độ nghiêm trọng của viêm ruột Nếu vi khuẩn thoát khỏi đường ruột thông qua lỗ thủng và xâm nhập vào ổ bụng, chúng sẽ

gây viêm phúc mạc và có thể gây tử vong nếu không điều trị kịp thời Mặc dù APEC

phát triển rộng rãi trong đường tiêu hóa và môi trường sống của gia cầm khỏe, nhưng

chỉ những chủng mang yếu tố độc lực mới có khả năng gây bệnh (Delicato et al.,

2003) Bệnh có thể xảy ra với tất cả các loại gia cầm, thường thấy ở gà, vịt, ngan, gà tây; gây tỷ lệ chết cao ở gia cầm non

Khả năng gây bệnh của vi khuẩn đường ruột tạo ra hội chứng tiêu chảy, viêm ruột đã trở thành mối lo ngại cho sức khỏe động vật trên toàn thế giới Trong đó, vai

trò gây bệnh của APEC là rất lớn, chúng thường tồn tại trong đường tiêu hóa của gia

cầm nhưng chỉ gây bệnh cho vật chủ dưới ảnh hưởng của một số yếu tố nhất định Các chủng APEC gây ra hội chứng tiêu chảy và nhiễm trùng huyết ở gia cầm non hoặc bệnh đường hô hấp ở gia cầm Các chủng khác không gây bệnh có thể trở thành căn bệnh cơ hội khi điều kiện cho phép, APEC sau khi được sản sinh ra nhiều trong cơ thể gia cầm, chúng nhờ kháng nguyên bám dính bám được vào lớp tế bào biểu mô nhung mao ruột của vật chủ và gây bệnh Sau đó APEC xâm nhập vào trong lớp tế bào biểu mô và phá hủy lớp tế bào này gây ra viêm ruột Tại đây APEC sản sinh độc tố đường ruột tác động vào quá trình trao đổi muối, nước ở ruột, làm cho nước và chất điện giải không được hấp thu từ ruột vào cơ thể, ngược lại thẩm xuất từ cơ thể vào ruột Nước tập trung vào ruột làm cho ruột căng lên, sức căng của ruột và quá trình viêm ruột kích thích vào hệ thần kinh thực vật ở ruột tạo nên những cơn nhu động ruột đẩy mạnh

nước và phân ra ngoài, gây tiêu chảy Sau đó APEC tiếp tục xâm nhập vào hệ thống

mạch quản và gây nhiễm trùng máu, từ đó vi khuẩn theo máu đến các khí quan gây tổn thương như đến các túi khí gây viêm túi khí (sacculitis), đến tim gây viêm bao tim (pericarditis), viêm màng gan (perihepatitis), viêm phúc mạc (peritonitis), viêm vòi

trứng (salpingitis), viêm ruột (enteritis) (Dho-Moulin et al., 1999) Một số lớn gia cầm

17

bị chết do bại huyết ở giai đoạn đầu và do các cơ quan thực thể bị phá hủy ở giai đoạn

cuối Sơ đồ thể hiện tổng quan về bệnh nhiễm Escherichia coli (APEC) gây bệnh cho

Hình 2.4: Cơ chế sinh bệnh của APEC (Dipak Kathayat et al., 2021)

Sau khi xâm nhập qua đường miệng, mũi hoặc lỗ huyệt (Hình 2.4), APEC tiếp tục xâm chiếm các vị trí niêm mạc của đường tiêu hóa, hô hấp và đường sinh sản mà

không gây bệnh cho gà Tuy nhiên, với sự đồng nhiễm virus, mycoplasma hoặc trong

điều kiện suy giảm miễn dịch hoặc stress, APEC sẽ xâm lấn các lớp niêm mạc và đến các cơ quan ngoài ruột (tim, gan, phổi, lách, thận, cơ quan sinh sản, ) dẫn đến đa nhiễm trùng APEC có thể làm tăng tỷ lệ mắc bệnh và tử vong, làm ảnh hưởng đến năng suất các sản phẩm cũng như nâng cao nguy cơ lây truyền qua thực phẩm sang người. (Dipak Kathayat et al., 2021)

Escherichia coli có sự phân bố toàn cầu Nhiều nhóm huyết thanh khác nhau của E coli cư trú là vi khuẩn thường trú trong đường ruột và hiện diện với số lượng lớn ở hầu hết các loài động vật, kể cả con người Ở gia cầm E coli là loài cư trú phổ biến

trong đường ruột ở nồng độ lên tới 106 E coli/g đường ruột và thấp hơn đối với gia cầm non (Leitner et al., 1992; Wooley et al., 1994).Sự hiện diện của E coli ở đoạn

ruột dưới là có lợi cho vật chủ, chúng tăng trưởng và phát triển giúp hỗ trợ ức chế các

vi khuẩn khác bao gồm Salmonella (Maurer et al.,2002; Portrait et al., 1999; Schmidt et al., 1988)

18

2.2.3.2 Dịch tễ học

Mọi lứa tuổi đều dễ mắc bệnh do vi khuẩn E coli, nhưng gia cầm non bị ảnh

hưởng thường xuyên hơn và mức độ nghiêm trọng của bệnh cao hơn, bao gồm cả phôi

đang phát triển (Harry et al.,1957; Johnson et al., 2001; Montgomery et al., 1999) Nghiên cứu bệnh do E coli trên 5 trại gà và 2 trại vịt ở Bangladesh cho thấy bệnh gây

chết 6,56% tổng đàn gà, 11,0% tổng đàn vịt Ở gà bệnh thường được ghi nhận ở lứa tuổi 2- 12 và 38- 46 ngày tuổi, trong khi vịt thường được ghi nhận bệnh ở lứa tuổi từ

25-36 ngày (Islam et al., 2004)

APEC xảy ra khi gia cầm khỏe tiếp xúc trực tiếp với gia cầm bệnh, phân, nước và thức ăn bị ô nhiễm mầm bệnh Bệnh có thể lây qua đường tiêu hóa, qua vết thương ngoài da, qua niêm mạc bị tổn thương, qua đường hô hấp do mầm bệnh có lẫn trong bụi khi gia cầm hít vào sẽ mắc bệnh Gia cầm mới nở có thể bị mắc bệnh từ quá trình ấp nở do mầm bệnh bám vào vỏ trứng hay các dụng cụ ấp nở Ngoài ra, bệnh còn có

thể lây truyền qua trứng (Nguyễn Thị Liên Hương và ctv., 2009) Theo Barnes et al

(2008), loài gặm nhấm thường xuyên bài thải coliform ra ngoài môi trường, mầm bệnh từ môi trường có thể xâm nhập vào gia cầm qua nguồn nước bị ô nhiễm Ấu trùng và

các loài bọ cánh cứng đen (Alphitobius diaperinus) cũng đóng vai trò quan trọng trong

truyền lây mầm bệnh trong điều kiện thực tế vì APEC có thể bám dính và tồn tại bên ngoài cơ thể bọ cánh cứng sống trong chuồng nuôi của gia cầm đến 12 ngày và trong phân từ 6–10 ngày Khi gà ăn bọ cánh cứng hay ấu trùng bọ cánh cứng sẽ bị lây nhiễm APEC Bên cạnh đó, các tổn thương hoặc trầy xước trên da (do mật độ đàn quá đông hoặc chuồng quá cũ), dụng cụ bắt gia cầm gây trầy xước, ký sinh trùng bên ngoài hoặc cuống rốn chưa lành ở gà con có thể tạo cơ hội cho vi khuẩn gây bệnh xâm nhập vào cơ thể (Kahn and Line, 2010) Ngoài ra, nhiễm trùng APEC có thể qua giao phối, vi khuẩn đi ngược lên từ ống dẫn trứng vào trực tiếp các xoang cơ thể gà mái Việc mổ hậu môn và sa hậu môn có thể dẫn đến viêm phúc mạc Nhiễm trùng ống dẫn trứng, bệnh đường hô hấp sẽ làm tất cả lòng đỏ trứng (hoặc trứng) nằm bên ngoài ống dẫn trứng gây nên bệnh viêm phúc mạc lòng đỏ trứng Thêm vào đó, nồng độ estrogen cao khi gà mái nhập đàn và lúc sản lượng trứng cao làm tăng tính nhạy cảm của gia cầm

với các vi khuẩn gây bệnh do hệ thống miễn dịch bị ức chế (Hu et al., 2022)

2.2.4 Đặc điểm bệnh lý của APEC 2.2.4.1 Các thể bệnh

Viêm rốn và túi noãn hoàng

Bệnh viêm rốn bắt đầu xuất hiện kể từ khi gia cầm nở ra đến 6 ngày tuổi và có thể tiếp diễn đến 3 tuần Bệnh viêm rốn có biểu hiện duy nhất là túi noãn hoàng không tiêu biến và giảm tăng trọng Ngoài ra, sưng phù, tích nước, ửng đỏ và áp xe nhỏ là những biểu hiện đặc trưng của viêm rốn cấp tính ở gia cầm Những gia cầm còn sống

19

sót thường còi cọc, túi lòng đỏ nhỏ dần tạo thành một áp xe tồn tại trong một thời gian

dài (Barnes et al., 2008)

Hội chứng sưng đầu

Hội chứng sưng đầu là một hội chứng viêm nội bì cấp tính bao gồm viêm ổ mắt và mô nội bì dưới da xung quanh hốc mắt Sưng đầu là nguyên nhân của đáp ứng viêm

đối với vi khuẩn làm dịch tiết tích lũy dưới lớp da, thường là do E coli kế phát theo

sau nhiễm virus hệ hô hấp dưới Mô liên kết hoặc màng nhày của xoang hoặc hốc mũi bị viêm chính là cửa ngõ quan trọng của bệnh Vi khuẩn cũng xâm nhập thông qua

nhiễm trùng từ ống tai đến cuống họng gà (Barnes et al., 2008)

Tiêu chảy

Nội độc tố E coli có khả năng gây ra sự tích tụ chất lỏng trong đường ruột gây

nên tiêu chảy Gia cầm mất nước, ruột nhợt nhạt chứa chất lỏng căng phồng, đặc biệt là manh tràng chứa đầy chất lỏng và có thể có khí Bệnh trầm trọng và số chết cao khi

nhiễm kép với Coronavirus, Astrovirus (Barnes et al., 2008)

Viêm âm đạo và ống dẫn trứng

Đặc trưng bởi sự viêm âm đạo, sa ruột và lỗ huyệt, viêm màng bụng, trứng bị dính lại với nhau và trứng bị rơi trong xoang bụng Số gia cầm chết tăng và tỷ lệ loại thải có thể cao hơn 8,00% trong đàn gia cầm có xuất hiện bệnh Sản lượng trứng thấp hơn bình thường, đồng thời số lượng trứng bị loại thải gia tăng do có kích thước nhỏ

(Barnes et al., 2008)

Viêm vòi trứng và màng bụng

Bệnh xảy ra do vi khuẩn xâm nhập từ ổ nhớp lên vòi trứng gây viêm vòi trứng và

là một trong những nguyên nhân phổ biến gây chết của các loài gia cầm giai đoạn đẻ

trứng đặc biệt là vịt và ngỗng (Barnes et al., 2008)

Nhiễm trùng huyết

Thể toàn thân: Sự hiện diện của vi khuẩn E coli trong máu là đặc trưng của nhiễm trùng huyết Những đặc tính điển hình của nhiễm trùng huyết vi khuẩn E coli là hoại tử

và mô với sự phát triển đổi màu xanh lục Bệnh tích viêm màng ngoài tim thường được

thấy trong nhiễm trùng huyết vi khuẩn E coli (Barnes et al., 2008)

Thể hô hấp: Vi khuẩn E coli tác động gây thiệt hại tới màng nhầy hệ hô hấp do

sự mở đường của các yếu tố truyền nhiễm như bệnh Gumboro, Newcastle,

Mycoplasma hoặc các yếu tố không truyền nhiễm như tiêm chủng vaccine, NH3, hít coliform từ bụi bẩn là một trong những nguồn lây nhiễm quan trọng nhất cho sự mắc

bệnh trên túi khí gia cầm (Barnes et al., 2008)

Thể viêm ruột: Gia cầm thường bị nhiễm khuẩn từ thức ăn hoặc nước uống Bệnh

đẻ thì chết lai rai, giảm đẻ, vỏ trứng thường dính máu (Nolan et al., 2013)

Khi vịt bệnh do E coli có biểu hiện sốt, ủ rũ, mệt mỏi, tụm lại từng đám, xù lông,

tiêu chảy phân có màu trắng xanh, hậu môn dính bết phân; viêm khớp; đầu sưng, mắt sưng, viêm hốc mắt; đôi khi biểu hiện triệu chứng thần kinh như quay đầu, ngoẹo cổ, co giật; ở vịt sinh sản có tỷ lệ đẻ giảm; tăng tỷ lệ trứng non, vỏ mỏng, méo mó dị dạng; tỷ lệ phôi giảm, tỷ lệ nở rất thấp; vịt con nở ra túi lòng đỏ không tiêu, thường rất yếu,

tỷ lệ chết cao, chậm lớn; ở vịt con có thêm triệu chứng viêm rốn, bụng to (Barnes et al., 2008)

Vịt từ 1–8 tuần tuổi có triệu chứng viêm rốn, bụng to thường chết đột ngột với trạng thái thần kinh quẹo đầu ra sau Tỷ lệ chết từ 5–15% (Nguyễn Xuân Bình, 2002)

Từ khi xâm nhập, vịt con có thể bị ảnh hưởng từ 24–48 giờ sau khi nở, tỷ lệ chết cao trong 2–3 tuần đầu khoảng 10–20%, tỷ lệ vịt còi cọc cần phải loại thải lên đến 5%, khi vịt sống sót đến ngày thứ 2, đôi khi viêm khớp hoặc viêm tủy xương được phát

hiện muộn Tỷ lệ chết giai đoạn 3–10 tuần tuổi lên đến 10% (Barnes et al., 2008) Trên gia cầm, bệnh do E coli tập trung vào giai đoạn 4–9 tuần tuổi, ở giai đoạn này những biểu hiện triệu chứng bệnh tích là rõ nhất (Dho-Moulinet al., 1999)

Bệnh tích

Phổi sung huyết, lách sung huyết sưng to, viêm màng bao tim, màng bao tim đục, phù nề, viêm màng phổi, các túi khí dầy và mờ đục, thỉnh thoảng bị viêm khớp, viêm tủy xương Gan thường sưng, có màu xanh, lách sưng có màu sẫm, ruột nhợt nhạt, chứa chất lỏng căng phồng có chất nhầy và khí, túi khí có chất tiết phó mát trên bề mặt (màu vàng) Bệnh tích điển hình là gan có màu xanh lục, gan, thận, lách sưng to, phù phổi và xuất huyết, viêm màng ngoài tim trở nên đục, cơ tim phù, màng bao tim chứa

đầy tơ huyết (Nolan et al., 2013)

21

Theo Barnes et al (2008), khi mổ khám thấy có các bệnh tích viêm gan, gan

sưng hoại tử; mật sưng; viêm màng ngoài tim, bao tim phủ fibrin; túi khí đục; viêm phổi, phổi xung huyết; lách sưng to, sậm màu; ruột có u hạt; ở vịt đẻ có thêm bệnh tích viêm vòi trứng; ở vịt con còn có túi lòng đỏ không tiêu

U hạt được tìm thấy ở đường tiêu hóa (thể u hạt) Viêm màng ngoài tim, màng ngoài tim dầy có phủ fibrin, các túi khí dầy lên, gan sưng lớn với các ổ hoại tử Túi noãn hoàng

không tiêu ở vịt con (tỷ lệ dưới 10 %) (Barnes et al., 2008)

Chẩn đoán phân biệt

Chẩn đoán phân biệt giữa bệnh do E coli với các bệnh khác như bệnh dịch tả, tụ

huyết trùng và thương hàn xảy ra trên vịt khi căn cứ vào triệu chứng và bệnh tích biểu hiện qua Bảng 2.4

Bảng 2.4: Chẩn đoán phân biệt bệnh do E coli với các bệnh khác (David et al., 2013)

E coli Dịch tả Tụ huyết trùng Thương hàn

sưng

Mí mắt sưng, xuất huyết, chảy nước mắt, viêm dính

Có màu đồng nhợt nhạt với các điểm xuất huyết và những điểm hoại tử trắng rải rác

Gan sưng to, có nhiều điểm hoại tử

Sưng và xuất huyết, có những vệt xuất huyết hoặc hoại tử, rìa gan dầy

Lách Sung huyết sưng to

Bình thường hoặc hơi teo nhỏ, sẫm màu, có lốm đốm màu vàng

–

Sưng và xuất huyết, có những vệt xuất huyết hoặc hoại tử

Phổi

Sung huyết, viêm màng phổi

huyết

22 Tim

Viêm màng ngoài tim, màng bao tim dày, đục, phủ fibrin, cơ tim phù

Màng bao tim, vành tiêm có điểm xuất huyết, xuất huyết vách trong tim và van tim

Cơ tim xuất huyết, bao tim chứa dịch màu vàng

Viêm màng ngoài tim, màng bao tim có tơ huyết

Ruột

Nhạt màu, chứa chất lỏng căng phồng, manh tràng chứa đầy chất lỏng, có khí

Xuất huyết khắp chiều dài của ruột, bệnh nặng có nốt loét hình cúc áo

Xuất huyết, nhiều dịch nhớt

Viêm, vết hoại tử trên niêm mạc, manh tràng có chất như phó mát

Túi khí

Viêm, mờ đục, có những hạt u vàng, hoặc chất tiết phó mát trên bề mặt

Chẩn đoán bằng phương pháp PCR

Chẩn đoán bệnh do vi khuẩn E coli bằng phương pháp PCR hiện nay được áp

dụng rộng rãi trên thế giới Vi khuẩn được xác nhận bằng cách phát hiện gene 16S

rRNA bằng phương pháp PCR thông thường (Sun et al., 2016) Phương pháp multiplex PCR cũng được sử dụng để phát hiện các yếu tố độc lực của các chủng E coli gây bệnh ở gia cầm như các gene sfa, Iss, tsh, kps, kpsII, kpsIII, iucC, iucD, HlyD, ibeA, sitA, astA, cvi, papC, irp2 và VAT bằng cách sử dụng các cặp mồi đặc hiệu (Ewers et al., 2004; Van der Westhuizen and Bragg, 2012)

Định danh vi khuẩn bằng phương pháp huyết thanh học

Phương pháp chẩn đoán huyết thanh học được sử dụng thường xuyên nhưng nó chỉ cho phép xác định một số lượng hạn chế các chủng APEC Do đó, phương pháp này không thể được sử dụng như một công cụ chẩn đoán hiệu quả, đặc biệt vì kiểu huyết thanh không phản ánh đặc điểm độc lực Có thể sử dụng kháng huyết thanh O đa giá hoặc kháng huyết thanh đơn đặc hiệu phổ biến ở gia cầm như O1, O2, O8, O9, O18, O25, O26, O45, O55, O78, O86, O111, O114, O119, O127, O128 bằng ngưng

kết trên đĩa 96 giếng (Wilczynski et al., 2022)

23

2.2.5 Phòng bệnh và trị bệnh 2.2.5.1 Phòng bệnh

Trong những năm gần đây phòng bệnh là biện pháp chủ động không để bệnh xảy ra Các biện pháp phòng bệnh đều xoay quanh các vấn đề về môi trường, vật chủ và mầm bệnh

Biện pháp chủ yếu để phòng bệnh là tăng cường công tác vệ sinh thú y Trong chăn nuôi cần giữ vệ sinh nền chuồng, thường xuyên thay dọn rơm trải chuồng Tránh làm tung bụi để hạn chế căn bệnh xâm nhập vào đường hô hấp Ở các trại nuôi gia cầm, sau mỗi lần xuất chuồng cần tiêu độc toàn bộ chuồng trại Đặc biệt ở những nơi bệnh có thể đe dọa cần chú ý tăng cường sức đề kháng cho cơ thể gia cầm (Nguyễn

Xuân Bình và ctv., 2004)

Theo Nguyễn Xuân Bình và ctv (2004), để phòng bệnh do vi khuẩn E coli ở vịt

có thể sử dụng vaccine Avicolivac hay Neotyphomix do Pháp sản xuất với quy trình phòng bệnh như sau:

Bảng 2.5: Quy trình phòng bệnh bằng vaccine

Neotyphomix 0,2–0,3 ml/con Tiêm bắp hay tiêm dưới da Sau lần 1 từ 3–5

tuần

Avicolivac hay

Neotyphomix 0,3 ml/con Tiêm bắp hay tiêm dưới da Trước khi đẻ 2 tuần Avicolivac hay

Neotyphomix 0,5 ml/con Tiêm bắp hay tiêm dưới da

Lê Hồng Mận và Bùi Đức Lũng (2007), đưa ra các biện pháp phòng bệnh nhiễm

khuẩn do E coli như không cho vịt ăn thức ăn nhiều protein như con ruốc quá sớm (1–

3 ngày tuổi), cho ăn từ từ tăng dần đến 10% Trộn kháng sinh liều phòng vào thức ăn cho vịt 1–10 ngày tuổi với các loại thuốc như neotesol, tetracobine, cosume inoxyl

Cần có thay đổi thuốc vì vi khuẩn E coli rất hay quen với kháng sinh Phòng bệnh

bằng cách tiêm vaccine neotyphomix với liều 3 ml/con

Nguyễn Thị Liên Hương và ctv (2010), dùng chế phẩm sinh học là lactobac C

với liều 1g pha loãng trong 2 lít nước và lee mencon với liều 1g pha loãng trong 4 lít nước cho uống liên tục trong 3 ngày sẽ có hiệu quả phòng bệnh cho ngan rất tốt khi có các yếu tố bất lợi như thời tiết mưa ẩm kéo dài, chuyển đàn

2.2.5.2 Điều trị bệnh

Lê Hồng Mận và Bùi Đức Lũng (2007), đàn vịt bệnh nặng, cấp tính, thường là giảm đẻ thì phải tiêm một trong các loại thuốc sau bencomycin (1ml/3kg/ngày), biocolistin (1ml/4kg/ngày), flumequin 3% (1ml/2kg/ngày), biotec (1ml/4 kg/ngày) Điều trị trong 2–3 ngày sẽ tránh được thiệt hại

24

Nguyễn Thị Liên Hương và ctv (2010), ngan bị bệnh do E coli có thể điều trị

bằng genetadox, octamix và genetacostrim với liều 1g/10kg thể trọng, hoà nước uống hoặc trộn thức ăn trong 5 ngày Đồng thời, kết hợp với công tác vệ sinh thú y, tăng cường chăm sóc nuôi dưỡng

2.3 Đề kháng kháng sinh và cơ chế đề kháng kháng sinh

Từ khi bắt đầu đưa kháng sinh vào trong chăn nuôi gia cầm vào những năm của thập kỷ 1950, kháng sinh được sử dụng rất phổ biến phòng và trị bệnh trên gia cầm với chủng loại và hàm lượng kháng sinh sử dụng tăng lên một cách nhanh chóng Song song với việc gia tăng sử dụng kháng sinh về chủng loại và liều lượng sử dụng đã dẫn đến phát sinh những chủng vi khuẩn đề kháng với kháng sinh Việc đề kháng với

kháng sinh của vi khuẩn E coli lần đầu tiên được ghi nhận đối với kháng sinh nhóm

tetracyclines là do kết quả của việc sử dụng kháng sinh này trong thức ăn như yếu tố để kích thích tăng trưởng và phòng trị bệnh cho gia cầm (Sojka, 1965)

Đề kháng với kháng sinh được chia thành 2 loại gồm đề kháng tự nhiên

(intrinsic resistance) và đề kháng thu nhận (acquired resistance) (Magiorakos et al.,

2011) Đề kháng tự nhiên với kháng sinh do vi khuẩn có sẵn các enzyme chống lại tác dụng của kháng sinh hoặc không có cơ chế tế bào cần thiết cho kháng sinh phát sinh tác động Đây là sự đề kháng thường xuyên và có nguồn gốc nhiễm sắc thể, ổn định và di truyền lại cho các thế hệ con cháu (truyền dọc) khi phân chia tế bào nhưng không truyền từ vi khuẩn này sang vi khuẩn khác (truyền ngang)

Sự đề kháng kháng sinh của vi khuẩn xảy ra theo 4 cơ chế chính: sản xuất enzyme làm vô hoạt kháng sinh, thay đổi cấu trúc đích mà kháng sinh tác động vào, giảm tính thấm của tế bào vi khuẩn và bơm đẩy kháng sinh

Sản xuất enzyme làm vô hoạt kháng sinh: Enzyme được tạo ra làm biến đổi hoặc phá hủy cấu trúc phân tử của kháng sinh Ví dụ: men betalactamase phá vỡ các vòng beta-lactam của penicillin và các phân tử tương tự, biến nó thành dạng không hoạt động Các gene quy định tiết beta-lactamase thường nằm trên plasmid (Criswell, 2004)

Thay đổi cấu trúc đích mà kháng sinh tác động vào: Mỗi kháng sinh có đích tác động và điểm gắn đối với vi khuẩn khác nhau Các đích tác động có thể bị thay đổi hoặc được bảo vệ bởi sự gắn kết của một protein, do đó thuốc không thể gắn vào và tác động đến vi khuẩn Hiện tượng này do nguồn gốc từ nhiễm sắc thể hoặc plasmid, theo

cơ chế làm giảm độ ái lực của kháng sinh tại vị trí tác động (Talaro et al., 2001)

Giảm tính thấm của tế bào vi khuẩn: Các vi khuẩn gram âm do có thêm cấu trúc ngoài vách tế bào, đó là màng ngoài, có tác dụng như một hàng rào che chở cho các PBP nằm ở bên trong Chất dinh dưỡng và kháng sinh phải đi qua lớp vỏ này mới thấm

25

vào bên trong vi khuẩn theo cách thức khuếch tán thụ động ngang qua các kênh trên màng Sự giảm tính thấm của màng làm giảm lượng kháng sinh đi vào bên trong đến đích tác động Sự biến đổi các kênh của lớp thành tế bào vi khuẩn có thể làm giảm hoặc ngăn cản sự khuyếch tán của kháng sinh vào vị trí tác động Dạng đề kháng này xảy ra đối với nhiều kháng sinh của nhiều nhóm khác nhau, do có khi các kháng sinh khác nhau nhưng có thể đi qua cùng một kênh Mặt khác, sự đề kháng này là đặc hiệu

khi một kháng sinh chỉ đi qua một kênh riêng biệt (Talaro et al., 2001)

Bơm đẩy kháng sinh: Kháng sinh không thể đạt đến vị trí tác dụng do bơm đẩy chủ động đẩy kháng sinh ra khỏi tế bào vi khuẩn (efflux) Các chất vận chuyển đẩy kháng sinh ra là các thành phần bình thường của tế bào vi khuẩn và góp phần lớn cho tính đề kháng nội sinh của vi khuẩn chống lại nhiều thuốc kháng sinh Các bơm này cần năng lượng Sự tiếp xúc với thuốc kháng sinh tạo thuận lợi làm tăng số lượng bơm do đột biến một số gene mã hóa của cơ chế bơm đẩy, làm tăng mạnh tính đề kháng của vi khuẩn Đây cũng có thể là nguyên nhân gây đề kháng chéo Các bơm đẩy được mã

hóa bởi các gene nằm trên plasmid (Talaro et al., 2001)

Các chủng E coli có khả năng đề kháng với các loại kháng sinh là do chúng có

mang những gene mã hóa yếu tố đề kháng kháng sinh trong các yếu tố di truyền Có nhiều cơ chế giúp vi khuẩn đề kháng lại kháng sinh Những cơ chế này có thể là sự thay đổi về tính chất hóa học của kháng sinh, làm cho kháng sinh bị thay đổi điểm đích để kháng sinh không nhận ra điểm đích Phương thức phổ biến nhất là bất hoạt các kháng sinh bằng các men Hiện nay, cơ chế đề kháng kháng sinh của vi khuẩn được biết có bốn cơ chế chính bao gồm tạo các men để phân hủy thuốc, thay đổi tính thấm của tế bào vi khuẩn đối với thuốc kháng sinh, thay đổi cấu trúc của điểm đích của

kháng sinh và có hệ thống bơm đẩy kháng sinh ra khỏi tế bào vi khuẩn (Opal et al., 2009) Các chủng E coli hiện nay có khả năng kháng với rất nhiều loại kháng sinh

(penicillin, aminopenicillins và cephalosporin, bao gồm cả cephalosporin thế hệ thứ ba

ceftiofur và cefovecin và cephalosporin cefquinome thế hệ thứ tư) (Poirel et al., 2018) Vai trò của một số gene mã hóa yếu tố đề kháng kháng sinh của vi khuẩn E coli được

26

Gene TEM tạo ra khả năng kháng kháng sinh nhóm β–lactam Gene này được tìm

thấy trong một nhóm các transposon có liên quan chặt chẽ đại diện cho ba trong số các transposon kháng vi khuẩn sớm nhất được xác định Sự gia tăng tỷ lệ kháng β–lactam

ở các chủng E coli đã được ghi nhận trong vài năm gần đây, quá trình tổng hợp β–

lactamase là cơ chế kháng chính Các β–lactamase phổ mở rộng loại A (CTX–M hoặc

các enzyme có nguồn gốc từ TEM–1 và SHV–1 cổ điển) và các β–lactamase loại C plasmid (FOX và CMY) đã được mô tả đối với E coli và thực tế này là một nguyên nhân đáng lo ngại Bên cạnh đó, gene SHV có thể được tìm thấy phổ biến trong các chủng E coli sinh β–lactam so với các chủng khác (Paterson and Bonomo, 2005)

Cho đến nay, hơn 40 gene mã hóa tính kháng tetracycline (Tet gene) đã được xác

định đặc điểm Chúng được chia thành 11 lớp, với phần lớn các lớp (60,00%) mã hóa cho cá bơm đẩy tetracycline (Adelowo and Fagade, 2009) Các bơm đẩy này vận chuyển có chọn lọc tetracycline ra khỏi ribosome, do đó hạn chế sự tiếp cận của tetracycline đến các ribosome trong tế bào Chúng là các máy bơm dòng chảy đặc hiệu cho thuốc, phụ thuộc vào dòng chảy proton, polypeptide và các chất hỗ trợ Dòng

proton đi qua bơm cung cấp năng lượng cần thiết để bơm kháng sinh ra ngoài Ở E coli bơm đẩy ngược kháng Tet là một trong những hệ thống vận chuyển đặc trưng nhất Gene TetA là bơm đẩy kháng thuốc tetracycline phổ biến thứ hai ở cả người và động vật phân lập (Bryan et al., 2004) TetA cũng là loại bơm đẩy tetracycline phổ biến nhất được tìm thấy trong các chủng vi khuẩn E coli ở động vật từ Đan Mạch Biểu hiện của bơm TetA được kiểm soát thông qua một chất ức chế đáp ứng với tetracycline, TetR, điều chỉnh chặt chẽ biểu hiện TetA mRNA (Ramos et al., 2005)

Integron là các yếu tố di truyền có khả năng nắm bắt, tích lũy, cắt bỏ và sắp xếp các cuộn gene bằng một hệ thống tái tổ hợp tại chỗ và chuyển đổi chúng thành các gene chức năng bằng cách đảm bảo biểu hiện chính xác của chúng Các yếu tố này bao gồm một vùng biến đổi, trong đó bao gồm các gene, được bao quanh bởi hai đoạn được bảo tồn Các gene này là các gene không có trình khởi động chứa vị trí tái tổ hợp

attC Các integron đa kháng được coi là nhân tố quan trọng góp phần vào sự phát triển

tính kháng thuốc kháng sinh ở vi khuẩn Gram âm Integron có khả năng kết hợp, thu thập và biểu hiện các gene di động bằng cách tái tổ hợp theo vị trí cụ thể Cấu trúc xương sống của một integron chứa một vùng được bảo tồn mã hóa một cụm từ (intI) và một vùng biến đổi với các băng gene tích hợp Cho đến nay, khoảng 70 gene khác nhau đã được phát hiện trong các integron đa kháng, phần lớn trong số đó mã hóa khả

năng kháng các kháng sinh Một số nghiên cứu cũng chỉ ra rằng E coli mang integron loại 2 với các cuộn gene dfrA1, sat1 và aadA1 có thể hiện diện trong lâm sàng (Sunde,

2005)

27

2.4 Sơ lược về một số chế phẩm dùng trong nghiên cứu

2.4.1 Sơ lược kháng sinh amikacin

Định nghĩa

Amikacin là dẫn xuất bán tổng hợp của kanamycin A và có phổ kháng khuẩn rộng nhất trong nhóm aminoglycoside Amikacin dạng bột tinh thể màu trắng, không mùi, dễ dàng hòa tan trong nước, không hòa tan trong methanol

Kháng sinh này hiệu quả đối với các dòng vi khuẩn không nhạy cảm với các kháng sinh aminoglycoside do kháng với vài enzyme bất hoạt aminoglycoside Trong

thử nghiệm in vitro cho thấy amikacin hiệu quả với các vi khuẩn E coli, Klebsiela và Pseudomonas kháng với gentamicin, Citrobacter freandi, Listeria monocytogenes và Prosidencia (Krause et al., 2016)

Cơ chế tác động

Các aminoglycoside là các kháng sinh diệt khuẩn phổ rộng, hấp thu rất kém qua đường uống và do đó được dùng qua đường tiêm trong điều trị nhiễm trùng toàn thân hoặc dùng tại chỗ Phổ tác dụng bao gồm hầu hết các trực khuẩn Gram âm và tụ cầu, nhưng không tác dụng với liên cầu và các vi khuẩn kị khí

Vị trí tác động đầu tiên của chúng là ở màng ngoài tế bào vi khuẩn Các phân tử kháng sinh tạo các vết nứt trên màng ngoài, làm rò rỉ các chất nội bào và tăng khả năng hấp thu kháng sinh Tác động nhanh trên màng ngoài này có thể chính là nguyên nhân chủ yếu của hoạt tính diệt khuẩn Để hấp thu aminoglycoside qua màng tế bào vi

khuẩn cần phải có năng lượng (Krause et al., 2016)

Tác dụng của amikacin lên gia cầm

Amikacin được sử dụng để điều trị các trường hợp nhiễm trùng do vi khuẩn

Gram âm và Gram dương gây ra Amikacin có tác dụng tốt trong điều trị nhiễm trùng huyết, nhiễm trùng nặng ở đường hô hấp, xương và khớp; hệ thần kinh trung ương (bao gồm viêm màng não); da và mô mềm; nhiễm trùng trong ổ bụng (bao gồm viêm phúc mạc)

Những vi khuẩn Gram âm nhạy cảm invitro với amikacin bao gồm: Pseudomonas sp., E coli, Proteus sp., Providencia sp., Klebsiella sp., Enterobacter sp., Serratia sp., Acinetobacter sp., Citrobacter freundii Những dòng vi khuẩn trên dù

đề kháng với một số kháng sinh khác, nhưng nhạy cảm cao với amikacin

Vi khuẩn Gram dương: Tụ cầu sinh và không sinh penicillinase bao gồm cả

những dòng kháng methicillin in vitro đều nhạy với amikacin Các vi khuẩn Gram

dương khác ít nhạy với nhóm aminoglycoside gồm liên cầu khuẩn, phế cầu khuẩn và

các enterococci (Krause et al., 2016)

Thuật ngữ probiotic được sử dụng lần đầu tiên vào năm 1974 để chỉ “những vi sinh vật và những chất làm cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột” (Fuller, 1989) Từ đó đến nay thuật ngữ probiotic đã được cả thế giới sử dụng để chỉ những chế phẩm vi sinh vật sống hữu ích khi được đưa vào cơ thể động vật thông qua thức ăn hoặc nước uống đem lại ảnh hưởng tốt cho vật nuôi Kể từ khi xuất hiện, khái niệm probiotic vẫn chưa có một định nghĩa thống nhất Tuy nhiên, hiện có hai định nghĩa được cho là phản ánh khá đầy đủ bản chất của probiotic và được sử dụng nhiều trong các ấn phẩm khoa học: (i) theo Fuller (1989), probiotic là “chất bổ sung vi sinh vật sống vào thức ăn giúp cải thiện cân bằng của hệ vi sinh vật đường tiêu hóa theo hướng có lợi cho vật chủ”; (ii) theo tổ chức Y tế thế giới (WHO, 202) probiotic là “các vi sinh vật sống khi đưa vào cơ thể theo đường tiêu hoá với một số lượng đủ sẽ đem lại sức khoẻ tốt cho vật chủ”

Nghiên cứu sản xuất chế phẩm probiotic bổ sung vào thức ăn chăn nuôi đang được phát triển mạnh mẽ trên thế giới do chúng có hiệu quả trong việc cải thiện khả năng tiêu hóa, hấp thu, nâng cao sức đề kháng và thay thế sử dụng kháng sinh, hóa dược trong thức ăn chăn nuôi (Simon, 2001) Các vi sinh vật hiện đang được sử dụng

trong chế phẩm probiotic rất đa dạng, hầu hết chúng đều là Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus lactis, Lactobacillus salivarius, Lactobacillus plantarum, Streptococcus thermophilus, Enterococcus faecium, Enterococcus faecalis, Bifidobacterium spp và các chủng Escherichia coli đường ruột (Fuller., 1989) Một số probiotic khác là vi nấm như các chủng nấm men thuộc loài Saccharomyces cerevisiae (Guillot, 1998)

Trong đó, Lactobacillus acidophilus (L acidophilus) là một trực khuẩn Gram (+) thuộc chi Lactobacillus, nhiệt độ phát triển tối ưu của vi khuẩn là 370C-500C, thường

cư trú trong đường tiêu hóa Lactobacillus acidophilus là loại vi khuẩn sinh lactic acid

được sử dụng phổ biến nhất trong các chế phẩm probiotic dùng trong điều trị tiêu chảy chưa có biến chứng, đặc biệt là khi hệ vi khuẩn trong đường ruột bị tác động do dùng

kháng sinh do L acidophilus có khả năng sống 2 ngày trong dịch vị, 5 ngày trong dịch

mật tinh khiết, 8 ngày trong dịch ruột có khả năng phân hóa đường thành lactic acid giúp kềm chế sự phát triển của vi khuẩn hoặc nấm gây bệnh, đồng thời sản xuất chất

29

diệt khuẩn như lactocidin ngăn cản sự xâm nhập và ức chế sự tăng sinh của các vi khuẩn gây bệnh, giúp cho cơ thể đề kháng với nhiễm khuẩn đường ruột Ngoài ra,

Lactobacillus acidophilus còn có thể tổng hợp các vitamin, không bị tác động bởi 40

loại kháng sinh và không tương tác với các thành phần bổ sung thêm trong chế phẩm như vitamin, amino acid, acid béo, đường và đặc biệt là fructooligosaccharides, là một tá dược được dùng phổ biến trong hầu hết các chế phẩm probiotic (Steven, 2015) Các

chế phẩm L acidophilus sống thường ở dạng khô hoặc dạng lỏng Hiện nay, các chế phẩm L acidophilus thường được nuôi cấy trong sữa, nhưng đôi khi chúng có thể phát triển trong các môi trường không có sữa Chế phẩm chứa L acidophilus có ở nhiều

dạng như: hạt đông khô, bột đông khô, viên nang đông khô, chế phẩm lỏng, sữa chua,

Các loài probiotic thuộc chi Lactobacillus, Streptococcus, Bacillus, Bifidobacterium, Enterococcus, Aspergillus, Candida và Saccharomyces có tác động tốt đối với sự phát triển của gà (Ashayerizadeh et al., 2009) nên probiotic có thể được

sử dụng như một chất dinh dưỡng bổ sung trong thức ăn gia cầm để thúc đẩy tăng trưởng, điều hoà vi khuẩn đường ruột, ức chế mầm bệnh, điều chỉnh miễn dịch và cải thiện chất lượng thịt gia cầm (Lutful Kabir, 2009) Khi so sánh tác động của kháng sinh, probiotic và prebiotic ở gà cho thấy probiotic và prebiotic là chất kích thích tăng trưởng có thể sử dụng như chất thay thế cho các chất bổ sung không phải là kháng sinh

và cải thiện chỉ số tăng trưởng gà (Ashayerizadeh et al., 2009) Sử dụng kháng sinh

trong chăn nuôi để diệt khuẩn gây bệnh nhưng kháng sinh không phân biệt giữa vi khuẩn có lợi và vi khuẩn có hại Vì vậy, có thể chúng làm mất sự cân bằng hệ vi khuẩn đường ruột Do đó, các chuyên gia y tế thường khuyên dùng probiotic để bổ sung trong trường hợp sử dụng kháng sinh trong điều trị bệnh giúp khôi phục sự cân bằng của hệ vi khuẩn đường ruột (Steven, 2015)

Cơ chế hoạt động của probiotic

Cách thức hoạt động của probiotic là loại trừ, cạnh tranh, nghĩa là cạnh tranh bám vào màng nhày của thành ruột, qua đó tạo nên một hàng rào vật lý bảo vệ sự tấn công của các vi khuẩn gây bệnh Chúng cũng sản xuất ra hoạt chất kháng khuẩn và enzyme kích thích hệ thống miễn dịch, ngăn cản sự phát triển của các vi khuẩn gây bệnh bằng cách sinh ra acid lactic, acid béo, peroxide và các chất kháng vi khuẩn (bacteriocin)

khác Trong in vitro, các vi khuẩn lactic ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn Staphylococcus, Shigella, Klebsiella, Proteus, Pseudomonas, Salmonella và các chủng vi khuẩn E coli gây bệnh (Guo et al., 2016)

Tăng cường tiêu hóa thức ăn: Vi khuẩn sinh acid lactic sản xuất các vitamin nhóm B và các enzyme phân giải protein, lipid và chuyển hóa đường lactose trong sữa

30

thành acid lactic, ngăn ngừa chứng tiêu chảy do không dung nạp đường lactose trong sữa (xảy ra ở 90% dân Châu Á)

Tác dụng đến hệ vi sinh vật đường ruột

Probiotic điều chỉnh thành phần của vi khuẩn đường ruột Sự sống sót của probiotic được tiêu hóa ở những phần khác nhau của bộ phận tiêu hóa thì khác nhau giữa các giống Khi tập trung ở khoang ruột, chúng tạo nên sự cân bằng tạm thời của hệ sinh thái đường ruột Sự thay đổi này được nhận thấy một vài ngày sau khi bắt đầu tiêu thụ thực phẩm có probiotic, phụ thuộc vào công dụng và liều lượng của giống vi khuẩn Kết quả cho thấy với sự tiêu thụ thường xuyên, vi khuẩn định cư một cách tạm thời trong ruột, một khi chấm dứt sự tiêu thụ thì số lượng vi sinh vật probiotic sẽ giảm xuống Probiotic điều hòa hoạt động trao đổi chất sinh vật đường ruột Probiotic có thể làm giảm pH trong đường ruột và có thể theo cách đó sẽ gây cản trở hoạt động của vi sinh vật gây bệnh đường ruột Probiotic định cư ở ruột sẽ loại trừ các vi khuẩn gây

bệnh như E coli, Salmonella, Clostridium ở những vị trí lông nhung của ruột non, nơi

mà vi khuẩn có hại sẽ phá hủy lông nhung Probiotic gia tăng tính kháng bệnh của vật chủ bằng cách tăng độ cao của lông nhung và tăng độ sâu của các khe nằm giữa lông nhung, theo cách đó sẽ gia tăng được diện tích bề mặt hấp thu chất dinh dưỡng Vì

vậy, sẽ giúp gia tăng hiệu quả hấp thu thức ăn của ruột (Fuller, 1989; Guo et al., 2016)

Những nhà khoa học từ viện nghiên cứu thực phẩm ở Norwich, nước Anh báo cáo rằng những probiotic đặc biệt có thể tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh sống ở ruột gia cầm, do đó giúp loại bỏ mối đe dọa ngộ độc thực phẩm vi khuẩn từ chuỗi thức ăn

(Fuller, 1989; Guo et al., 2016)

Tác dụng kháng khuẩn của probiotic

Probiotic làm giảm số lượng vi khuẩn gây bệnh qua việc bài tiết ra các chất kháng khuẩn ức chế cả vi khuẩn Gram dương và Gram âm như acid lactic, acid acetic,… và đặc biệt là bacteriocin–nhóm peptide hay protein được tổng hợp nhờ ribosome có hoạt tính kháng vi sinh vật Những hợp chất này có thể làm giảm không chỉ những vi sinh vật gây bệnh mà còn ảnh hưởng đến sự trao đổi chất của vi khuẩn và sự tạo ra các độc tố Điều này được thực hiện bằng cách giảm pH khoang ruột thông qua sự tạo ra các acid béo chuỗi ngắn dễ bay hơi, chủ yếu là acetate, probionate và

butyrate, nhất là acid lactic (Fuller, 1989; Guo et al., 2016)

Bacteriocin class I (đại diện: Nisin của Lactococcus lactis), gắn vào lớp lipid II,

ngăn cản sự vận chuyển các tiểu đơn vị peptiddoglycan từ tế bào chất đến vách tế bào Do đó, ngăn cản tổng hợp vách tế bào hoặc gắn vào lớp lipid II, các phân tử nisin tạo lỗ xuyên màng tế bào dẫn đến tiêu bào; bacteriocin class II (đại diện sakacin của

Lactobacillus sake) là các peptide lưỡng tính có khả năng xuyên màng tế bào tạo kênh,

31

lỗ trên màng Lớp III (còn gọi là bacteriolysin như lysostaphin), protein không bền nhiệt, tác động trực tiếp lên vách tế bào đích (Fuller, 1989)

Tác dụng tăng cường miễn dịch và các hoạt động khác

Probiotic được xem như là phương tiện để phân phát các phân tử kháng viêm cho đường ruột, đẩy mạnh báo hiệu cho tế bào chủ để làm giảm đáp ứng viêm và tạo đáp ứng miễn dịch để làm giảm dị ứng Probiotic có khả năng huy động các tế bào miễn dịch, hoạt hóa các đáp ứng miễn dịch thích hợp nhờ một cơ chế phức tạp bắt đầu bằng

sự tương tác giữa tế bào probiotic và tế bào của hệ miễn dịch (Fuller, 1989; Guo et al.,

thí nghiệm tiếp tục được thử thách với vi khuẩn E coli và chủng mới reovirus (novel duck reovirus- NDRV), kết quả cho thấy vịt được cho ăn khẩu phần có B subtilis có tỷ

lệ sống sót lần lượt là 43.3% và 100%, và ở vịt đối chứng là 20% và 83.3% Bên cạnh

tác dụng tăng đáp ứng miễn dịch B subtilis cũng giúp cải thiện tăng trọng của vịt thí nghiệm (Guo et al., 2016)

2.4.3 Sơ lược than hoạt tính Định nghĩa

Than hoạt tính (activated carbon) là một chất gồm chủ yếu là nguyên tố carbon ở dạng vô định hình (bột), một phần nữa có dạng tinh thể vụn grafit (ngoài carbon phần còn lại thường tàn tro, mà chủ yếu là các kim loại kiềm và vụn cát) Than hoạt tính được tạo từ các nguyên liệu giàu carbon như than bùn, than đá, các thực vật (gỗ, mùn cưa, bã mía,…), xương động vật được xử lý hoạt hóa bằng nhiệt hơi nước 900–1.000oC ở môi trường yếm khí, tạo ra carbon có diện tích bề mặt tiếp xúc lớn và trọng lượng riêng thấp

Than hoạt tính có diện tích bề mặt rộng lớn và có cấu trúc lỗ xốp Kích thước lỗ xốp của than hoạt tính được chia thành ba nhóm bao gồm lỗ nhỏ (micropores) dưới 2 nm, lỗ trung bình (mesopore) từ 2–50 nm và lỗ lớn (macropore) lớn hơn 50 nm Thường những lỗ xốp loại nhỏ góp phần lớn nhất trong diện tích bề mặt tổng cộng của than hoạt tính (trên 90%) Với cấu trúc lỗ xốp như vậy, than hoạt tính có khả năng hấp

thu rất tốt và có nhiều ứng dụng trong công nghệ và đời sống

32

Các dạng than hoạt tính

Dạng bột cám (Powered–PAC): Đây là loại được chế tạo theo công nghệ cũ, thường được sử dụng trong sản xuất pin, ắc quy Có một số nhà sản xuất dùng loại này trộn với keo để đúc thành ống than

Dạng hạt (Granulated–GAC): Là những hạt than nhỏ, rẻ tiền, thích hợp cho việc khử mùi Tuy nhiên, nước thường có xu hướng chảy xuyên qua những khoảng trống giữa các hạt than thay vì chui qua những lỗ nhỏ

Dạng khối đặc (Extruded Solid Block–SB): Là loại hiệu quả nhất để lọc cặn, vi

khuẩn E coli, vi khuẩn Coliform, chì, độc tố, khử màu và khử mùi clorine Loại này

được làm từ nguyên một thỏi than, được ép định dạng dưới áp suất tới 800 tấn nên rất chắc chắn

Tính chất và nồng độ oxy trên bề mặt có ảnh hưởng tới trạng thái hấp thu của than hoạt tính Các oxid trên bề mặt mang tính acid tạo cho bề mặt hoạt tính ưa nước, biểu hiện ở độ hấp thu lượng hơi nước lớn ở tỷ số P/P0 nhỏ Các nghiên cứu về sự oxy hóa than hoạt tính cho thấy khi mức độ oxy hóa tăng, hàm lượng các nhóm (–OH, –COOH) tăng và tính acid của bề mặt than cũng tăng theo mức oxy hóa Ngoài các nhóm chức nêu trên, ở trên bề mặt than hoạt tính oxy hóa còn chứa các nhóm chức kiểu phenol, lacton, quinon

Ứng dụng của than hoạt tính

Hấp thụ độc tố

Than trong y tế (Carbo medicinalis – than dược) được để tẩy trùng và các độc

tố sau khi bị ngộ độc thức ăn, dùng than hoạt tính là một trong nhiều biện pháp khá hữu hiệu với bệnh nhân gout Than hoạt tính có tác dụng hút chất độc từ trong cơ thể ra Do đó than hoạt tính có thể hấp thu nhiều loại thuốc và độc tố (ví dụ như acetaminophen, salicylat, digoxin, phosphate hữu cơ và thuốc trừ sâu carbamate, pyrethrins và pyrethroids, thuốc diệt chuột kháng đông, strychnine) Than hoạt tính không bị hấp thụ vào trong đường tiêu hóa, chúng hấp thụ và bài tiết chất độc qua phân do duy trì sự gắn kết với chất độc thông qua các lực liên kết cộng hoá trị (Keller

et al.,1990)

Than hoạt tính hấp thụ các hợp chất hữu cơ khác bằng cách dính chặt ở mức độ phân tử Khi được đưa vào đường tiêu hóa, than hoạt tính hút độc tố và hóa chất trong khi bỏ qua lớp phospholipid – chất tạo nên lớp niêm mạc ruột Sau khi tất cả độc tố được hấp thụ, than hoạt tính di chuyển một cách vô hại trong cơ thể và mang theo những chất độc tố đã hấp thụ Than hoạt tính có thể được sử dụng ngay khi nuốt phải chất độc hoặc trong trường hợp dùng thuốc quá liều để giảm nguy cơ gây tổn hại nghiêm trọng cho cơ thể – đặc biệt hữu ích khi chưa có biện pháp chữa trị kịp thời