CƠ CHẾ GÂY BỆNH LAO Ở NGƯỜI DO TRỰC KHUẨN Mycobacterium tuberculosis

- Hầu hết 90% các trường hợp bị nhiễm khuẩn lao là tiềm ẩn không triệu chứng.10% những người này trong cuộc đời họ sẽ tiến triển thành bệnh lao có triệu chứng vànếu không điều trị, nó sẽ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT MÔI

TRƯỜNG

BÀI TIỂU LUẬN

Đề tài:

CƠ CHẾ GÂY BỆNH LAO Ở NGƯỜI DO TRỰC KHUẨN Mycobacterium tuberculosis

(TRỰC KHUẨN LAO).

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Quỳnh Mai

Sinh viên thực hiện:

Đinh Công Kha 2008100317

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT MÔI

TRƯỜNG

BÀI TIỂU LUẬN

Sinh viên thực hiện:

Đinh Công Kha 2008100317

Trần Thị Thúy Hằng 2008100109

LỜI MỞ ĐẦU

- Hiện nay lao là bệnh nhiễm khuẩn chính và thường gặp nhất, ảnh hưởng đến 2 tỉngười tức 1/3 dân số, với 9 triệu ca mới mỗi năm, gây 2 triệu người tử vong, hầu hết ởcác nước đang phát triển

- Hầu hết (90%) các trường hợp bị nhiễm khuẩn lao là tiềm ẩn không triệu chứng.10% những người này trong cuộc đời họ sẽ tiến triển thành bệnh lao có triệu chứng vànếu không điều trị, nó sẽ giết 50% số nạn nhân Lao là một trong 3 bệnh truyền nhiễmgây tử vong cao nhất trên thế giới HIV/AIDS giết 3 triệu người mỗi năm và sốt rét giết 1triệu

- Nguyên nhân gây nên bệnh lao chính la do trực khuẩn M Tuberculosis Chúng ta

cùng nhau đi tìm hiểu về sự nguy hiểm của con trực khuẩn này cũng như cơ chế hoạtđộng, sinh trưởng và phát triển của chúng

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 2

I Nghiên cứu về trực khuẩn lao Mycobacterium tuberculosis 1 Đặc điểm tên gọi và nguồn gốc 4

2 Hình thái và cấu trúc 7

3 Một số đặc điểm sinh học 11

4 Sinh trưởng và phát triển 12

5 Cơ chế phát sinh của bệnh lao 13

6 Hướng điều trị của bệnh lao 19

II Các nghiên cứu khác về trực khuẩn lao 1 Bệnh lao xương khớp

23 2 Chuẩn đoán các chủng vi khuẩn lao kháng Rifampicin bằng phương pháp xác định đột biến gien rpoB 24

3 Sự phân bố của Mycobacterium tuberculosis kiểu gen Bắc Kinh và mối liên quan đến tính kháng thuốc lao tại Việt Nam 25

4 Vi khuẩn lao Mycobacterium tuberculosis sử dụng vỏ bọc đường của nó để tăng khả năng sống của chúng trong phổi 26

Tài liệu kham khảo 30

I Nghiên cứu về trực khuẩn lao Mycobacterium

turberculosis.

1 Đặc điểm tên gọi và nguồn gốc của trực khuẩn lao

Mycobacterium turberculosis:

Đặc điểm tên gọi của trực khuẩn lao Mycobacterium turberculosis:

Lao là một trong những bệnh được biết từ lâu đời nhất ảnh hưởng đến

con người Mặc dù Mycobacterium turberculosis ước tính đã tồn tại 15,300 –

20,400 năm nhưng căn cứ vào tính đa dạng nucleotide hiến khi mất và khảnăng đột biến, người ta thừa nhận chúng là loài tiến triển khác đi rất

nhiều từ dạng nguyên thủy nhưng vẫn giống (genus) Mycobacterium Đa số vi

sinh vật thuộc giống tự nhiên này sống trong đất và nước, tại thời điểmnào đó dưới áp lực của môi trường, một vài loài trong chúng nỗi trội lên

và xuất hiện ở động vật, trong đó có M bovis Tiến hóa tiếp theo của Mycobacterium là người bị nhiễm M bovis, chúng xuất hiện cùng với việc

thuần hóa động vật có móng sừng ( như loài bò ) kết hợp với tập tục di cư

của người dân Ở thời điểm này, M turberculosis gây bệnh cho người Trong khoảng 100 – 150 năm gần đây M turberculosis đã dần phát triển trong hầu

hết các khu vực trên trái đất

(Hình ảnh trực khuẩn lao quan sát dướikính hiển vi điện tử)

Nguồn gốc của trực khuẩn lao Mycobacterium turberculosis:

Nguyên nhân chính gây bệnh lao ở người chủ yếu là loài M.turberculosis (

gọi tắt BK-Koch bacillus ) được Rober Koch phân lập vào năm 1882 Đây là

loài đại diện đầu tiên của giống Mycobacterium Tên turbercle bacillus được đặt cho 2 loài: M turberculosis và M bovis Chúng khác hẳn với các loài lao Mycobacteria khác do có tính kháng acide manh nhất sau khi nhuộm màu Tên gọi M turbercle và M turberculosis là cách gọi đặc biệt nhưng thực ra chúng đồng nghĩa M turberculosis complex bao gồm 5 loài:

(Bác sĩ và nhà sinh học người ĐứcHeinrich Hermann Robert Koch)

(1) M turberculosis là mầm gây bệnh cho người hay gặp nhất do

Zopf 1883, Lehmann và Neumann 1896 đặt tên

(2) M bovis có thể lây truyền bệnh từ bò sang người do sử dụng

sữa bò mắc lao chưa tiệt khuẩn Nó cũng có thể lay truyền từ người bệnhsang người lành

(3) M microti phân lập từ chuột đồng ( Microtus agrestis ) bởi Wells

(1937) và được Reed (1959) đặt danh pháp có độc lực rất thấp đối với chuộtlang và người

(4) M africanum là một loài được cho là trung gian giữa M turberculosis và M bovis, thỉnh thoảng ở Châu Phi và thường có kháng tự

nhiên với thioacetazone

(5) M canettii là một loái mới được bổ sung vào từ name 1997,

chúng gây bệnh ở chuột đồng, chuột trù và chuột rừng

Các loài lao trên có tên chung là turberculous mycobacteria và được gọi là

“ tuberculosis complex” bởi vì trong genom của chúng cùng có chung một hay

nhiều đoạn gen IS 6110 đặc thù mà các loài vi khuẩn lao khác không có

Đây là nhóm gây bệnh quan trọng nhất trong giống Mycobacterium.

2 Hình thái và cấu trúc của vi khuẩn lao Mycobacterium

tuberculosis:

Hình thái của vi khuẩn lao Mycobacterium tuberculosis :

Là loại trực khuẩn hình gậy, thân mảnh dẻ, không có nha bào, không cólông, hai đầu tròn, thân có hạt, hình que cong, nhỏ, đứng thành từng đám,hay từng đôi song song hay hình chữ V, Y, N, riêng lẽ từng tế bào, có kíchthước tư 2-3 µm, chiều dày 0,3 µm, kháng cồn, kháng acid.

(Hình ảnh khi nhuộm màu trực khuẩn lao)

Cấu trúc của vi khuẩn lao Mycobacterium

tuberculosis:

a Lớp vỏ :

Lớp vỏ ngoài của trực khuẩn lao có vai trò rất quan trọng Cấu trúc củalớp vỏ ngoài đảm bảo cho sự tồn tại của trực khuẩn lao, làm cho trựckhuẩn bền vững đối với hiện tượng thực bào, khi vào cơ thể trực khuản laokhó bị tiêu diệt, ảnh hưởng rất lớn đến khả năng gây bệnh của trựckhuẩn lao

Lớp vỏ ngoài cùng của trực khuẩn lao gồm những lớp sau:

- Lớp trong cùng là cấu trúc màng, có thành phần chủ yếu là cácphospholipids Các phần tử phospholipids có 2 nhóm: nhóm ưa nước hướng vềphía bên trong, nhóm kỵ nước hướng quay ra phía vỏ Cấu trúc này tạo nênnhững màng sinh học có tác dụng giúp trực khuẩn lao điều hòa sự thẩmthấu của vỏ ngoài trực khuẩn

- Lớp tiếp theo là lớp peptidoglycan như moat màng polyme sinh học Cácpeptydoglycan liên kết với đường arabinose và các phân tử acid mycolic tạonên bộ khung định hình cho trực khuẩn lao, đảm bảo cho vỏ trực khuẩn có độcứng của lớp vỏ như khung xương của trực khuẩn

- Lớp phía ngoài là lớp tạo nên bởi sự liên kết giữa các acid mycolicvà các chất lipid phức tạp (mycozid C, sulpholipid, yếu tố thong cord factor vàcác chất sáp) Lớp này tạo nên độc tính của trực khuẩn lao và có cấu trúclàm tăng khả năng ít thắm nước của vỏ trực khuẩn, giúp trực khuẩn tồntại bền vững với môi trường bên ngoài, chống khả năng bị hủy diệt bởiđại thực bào và các tế bào miễn dịch của cơ thêå.

- Đối với các trực khuẩn phát triển bên trong tế bào, ngoài 3 lớpnêu trên còn có lớp peptidoglycolipid phủ ngoài cùng trực khuẩn Nó cótác dụng như chiếc áo giáp tăng cường thêm khả năng tự bảo vệ của trựckhuẩn lao, giúp trực khuẩn lao chống lại được các enzym hủy diệt tiết ra từcác tiêu thể (lysosome) của tế bào

Cấu trúc khá hoàn hảo trên đây của lớp vỏ giúp cho trực khuẩn laochống lại được mọi yếu tố tác động của môi trường bên ngoài, chống lạitác động của acid và các chất kiềm ở nồng độ nhất định

Trong điều kiện tự nhiên trực khuẩn lao có thể tồn tại 3 – 4 tháng Trongphòng thí nghiệm người ta có thể lưu giữ và bảo quản chúng trong nhiềunăm

(1) Lớp lipid bên ngoài

(2) Lớp acid mycolic

(3) Lớp polysacharide

(4) Lớp peptidoglycan

(5) Lớp màng plasma

(6) Lớp lipoarabinomannan (LAM)

(7) Lớp phosphatidylinositol mannoside (Hình ảnh lớp vỏ trực khuẩnlao)

(8) Lớp khung vách tế bào

b Lớp bào tương:

Có những hạt có thể có vai trò trong việc sinh ra thể siêu lọc của trựckhuẩn lao

c Hạt nhân:

Chứa các acid nhân (AND, ARN) ở trực khuẩn lao, việc thông tin di truyềnngoài vai trò của thể nhiễm sắc (chromosom) còn có vai trò của plasmidnằm ngoài nhiễm sắc thể Có thể, thể nhiễm sắc của trực khuẩn đãchuyển một số thông tin di truyền nào đó cho plasmid vì plasmid có kíchthước phân tử nhỏ hơn nó nên dễ truyền thông tin từ thế bào này sang tếbào khác Như vậy trong cơ chế kháng thuốc của trực khuẩn lao ngoài nhiễmsắc thể, plasmid cũng đóng vai trò quan trọng

Ngòai hình thể bình thường, trực khuẩn lao còn có thể tồn tại dưới thểsiêu lọc (kích thước nhỏ hơn trực khuẩn bình thường 20 lần), quađđược cáclưới lọc có kích thước 0,2-0,5 µm có thể đó là biến đổi của trực khuẩn laokhi gặp điều kiện không thuận lợi

Cũng có thể đó là sự biến đổi của trực khuẩn khi điều trị thuốc chốnglao kéo dài, là dạng thích ứng của trực khuẩn lao trong quá trình điều trị.Một số tác giả đã nêu ra nhận xét: nếu trong đờm người bệnh có thể siêu

lọc của trực khuẩn lao thì tổn thương ở phổi thường lan tràn, có nhiều nốtloét và bệnh kéo dài hơn các bệnh nhân khác.

Ngoài thể siêu lọc, trực khuẩn lao còn tồn tại dưới thể L Đó là cáctrực khuẩn lao mất moat phần hoặc toàn bộ cấu trúc vỏ trực khuẩn, hạtnhân biến đổi không nhìn rõ, bào tương thuần nhất, ít các hạt hơn trực khuẩnlao thông thường, nhìn bề ngoài trên kính hiển vi điện tử thể L có dạng hìnhcầu, sinh sản theo kiểu nảy chồi, kháng thể nuôi cấy ở môi trường thôngthường

Về mặt sinh học thể L chuyển hóa rất ít, hầu như không chịu tác dụngcủa các thuốc chống lao Thể L thực chất có thể là hình thức tồn tại củaloại trực khuẩn lao nằm vùng dai dắng trong cơ thể, có vai trò quan trọng trongviệc tái phát bệnh lao Theo dõi hình thể L có thể sẽ giúp cho công tácđiều trị, dự đoán khả năng tái phát của bệnh

3 Một số đặc đặc điểm sinh học của trực khuẩn lao

Trực khuẩn lao có khả năng tồn tại lâu ở môi trường bên ngoài

Ở điều kiện tự nhiên, trực khuẩn có thể tồn tại 3_4 tháng Trong phòng thínghiệm người ta có thể bảo quản trực khuẩn trong nhiều năm Trong đờmcủa bệnh nhân lao ở phòng tối, ẩm sau 3 tháng trực khuẩn vẫn tồn tại vàgiữ độc lực Dưới ánh nắng mặt trời trực khuẩn bị chết sau 1,5 giờ Ở 420ctrực khuẩn ngừng phát triển và chết sau 10 phút ở 800C; với cồn 900 trựckhuẩn tồn tại được ba phút, trong acid phenic 5% trực khuẩn chỉ sống đượcmột phút

Trực khuẩn lao là loại trực khuẩn hiếu khí

Khi phát triển trực khuẩn cần đủ oxy, vì vậy giải thích tại sao lao phổi làbệnh gặp nhiều nhất và số lượng trực khuẩn nhiều nhất trong các hang laocó phế quản thông

Trực khuẩn lao sinh sản chậm

Trong điều kiện bình thường, trung bình 20_24 giờ/1 lần nhưng có khi hàngtháng, thậm chí “ nằm vùng” ở tổn thương rất lâu (Persister), khi gặp diềukiện thuận lợi chúng có thể tái triển lại

Trực khuẩn lao có nhiều quần thể chuyển hóa khác nhau ở tổn thương

Có những quần thể trực khuẩn phát triển mạnh, nằm ngoài tế bào (NhómA): có những quần thể trực khuẩn phát triển chậm, từng đợt (Nhóm B) ; cónhững trực khuẩn nằm trong tế bào (Nhóm C) Những quần thể trực khuẩnnày chịu tác dụng khác nhau tùy từng thuốc chống lao

4 Sinh trưởng và phát triển của trực khuẩn lao Mycobacterium

turberculosis

Trực khuẩn lao rất hiếu khí, phát triển tốt nhất khi pO2 là 100 mmHg vàpCO2 là 40 mmHg ở tổ chức Đỉnh phổi và vùng phổi dưới xương đòn haymắc lao nhất vì có pO2 từ 120-130 mmHg khi đứng rồi đến thân xương (pO2là 100 mmHg) Gan , lách, dạ dày, thực quản ít mắc lao hơn vì pO2 thấp

Một hang lao nhỏ đường kính 2 cm đã có thể có 107 BK (10 triệu) , ở tổnthương thiếu oxy như các nốt vôi hóa, cục xơ hóa, các bã đậu rắn chắc thì

BK ở trạng thái không hoạt động (BK ngủ) trong nhiều năm, gọi là trạngthái chuyển hóa ngủ của BK Trực khuẩn lao có khả năng sống lâu trongđại thực bào

Trực khuẩn lao sinh sản chậm, cứ 20 giờ mới có 1 lần phân chia tế bào,trong khi phế cầu khuẩn cứ 15 phút lại sinh sản 1 lần Vì vậy tiến triển bệnhlao vẫn mang tính bán cấp hoặc mãn tính nhiều hơn là cấp tính Dựa vào đặcđiểm này người ta thực hiện cách dùng thuốc chống lao một lần trong ngàyvà phương pháp điều trị lao cách quãng (2/7) vẫn đạt được kết quả tốt

Trực khuẩn lao có cấu trúc rất phức tạp, hoàn hảo, ít vi sinh vật có được

(Hình ảnh trực khuẩn lao quan sátdưới kính hiển vi điện tử)

5 Cơ chế phát sinh của bệnh lao Mycobacterium turberculosis:

Giai đoạn 1: (Hình 1)

Sau khi hít phải trực khuẩn lao

(BK), đại thực bào (ĐTB) phế nang là

tế bào đầu tiên phản ứng với các

BK bằng cách thực bào Trên 90 %

BK đã hít vào bị phá hủy hoặc bị

ức chế trong ĐTB phế nang Ở động

vật có vú ĐTB thường được hoạt

hóa cao do những kích thích không

đặc hiệu của Mycobacteria và các vi

sinh vật khác mà chúng đã thực

bào Nhưng ở người bị suy giảm

miễn dịch như nhiễm HIV, khả năng

tiêu diệt hoặc ức chế BK của ĐTB

kém hơn ở người bình thường nhiều,

làm cho cơ thể dễ nhạy cảm vơiù BK

hơn

Giai đọan 2: (Hình 2)

Những trực khuẩn lao không bị

tiêu diệt đã nhân lên trong ĐTB và

được phóng thích ra ngoài khi ĐTB

chết Sự giải phóng BK gây hóa

ứng động các tế bào Monocyte và

ĐTB bất hoạt từ máu đến, hình

thành một sơ nhiễm lao Tuy các ĐTB

này cũng thực bào BK nhưng các

Hình 1: ĐTB phế nang nuốt VK lao,khởi động đáp ứng miễn dịch chốnglao

không bào đại thực trong bào tương

là môi trường lý tưởng cho trực

khuẩn nhân lên Đây là giai đoạn

sống cộng sinh của BK và ĐTB bất

hoạt

Giai đoạn 3: (Hình 3)

Từ 2 - 3 tuần sau, cả 2 phản ứng

quá mẫn muộn (DTH) và đáp ứng

miễn dịch bảo vệ qua trung gian tế

bào (CMI) đầu phát triển DTH có

thể làm ngừng sự sinh sản của BK

bằng cách tiêu diệt các ĐTB chứa

BK Kết quả hoạt động của DTH là

hình thành các trung tâm bã đậu BK

không thể nhân lên trong tổ chức

hoại tử bã đậu rắn vì thiếu oxy, pH

thấp, có nhiều axit béo độc và có

thể vì nhiều nguyên nhân khác chưa

biết rõ Một số vi khuẩn có thể

tồn tại ở trạng thái ngủ trong nhiều

năm, thậm chí suốt đời Giai đoạn

này, phảm ứng PPD (+)

Hình 3: Hình thành nang lao với trung tâmbã đậu và các tế bào bán liên, ĐTB,monocytes, bạch cầu đơn nhân, đanhân

Giai đoạn 4: (Hình 4)

Sau 3 tuần, những cơ thể nhạy

cảm với BK có phản ứng miễn

dịch tế bào yếu Trực khuẩn phóng

thích từ các trung tâm bã đậu được

thực bào bởi các ĐTB bất hoạt

hoặc chỉ hoạt hóa một phần Trong

khi đó, cơ th63 phải sử dụng DTH để

làm ngừng sự sinh sôi BK trong nội

bào Vì vậy, trung tâm bã đậu phát

triển rộng ra và tổ chức phổi bị

phá hủy tăng lên, BK lan tràn theo

đường bạch huyết ở đường máu tới

vị trí khác Ở nơi đó, phổi tiếp tục

bị hủy hoại Kiểu hình này của lao

thường gặp ở BN AIDS và những

BN bị ức chế miễn dịch khác (Hình

4)

Ở cơ thể có sức đề kháng với

lao, đáp ứng miễn dịch tế bào tốt,

ĐTB được hoạt hóa cao, khả năng

thực bào BK mạnh Các ĐTB này tụ

tập xung quanh tổ chức bã đậu Khi

trực khuẩn thoát ra là bị thực bào

và phá hủy ngay từ vùng rìa Do

đó, phổi bị hủy hoại rất ít, trong khi

DTH ở những BH này vẫn rất

mạnh Nếu trung tâm bã đậu không

Hình 5: Hình ảnh nang lao ở cơ thể có

sức đề kháng với BK

Hình 4: Hình ảnh nang lao ở cơ thể

nhạy cảm với BK