đại cương vi sinh vật

1.Sơ lược lịch sử phát triển vi sinh vật y học Lịch sử phát triển vi sinh vật y học năm đầu kỷXVII gắn liền với đời kính hiển vi, sau số mốc thời gian đánh dấu phát triển vi sinh vật y học: Năm 1676- Antony van Leeuwenhoek (1632-1723) hồn thiện kính hiển vi khám phá giới vi sinh vật (mà ông gọi anmalcules) Năm 1786- Müller đưa phân loại vi khuẩn Năm 1798- Edward Jenner nghĩ phương pháp chủng mủ đậu bò để phong ngừa bệnh đậu mùa Năm 1838-1839- Schwann Schleiden công bố Học thuyết tế bào Năm 1835-1844- Basi công bố bệnh tằm nấm gây nên nhiều bệnh tật khác vi sinh vật gây nên Năm 1847-1850- Semmelweis cho bệnh sốt hậu sản lây truyền qua thầy thuốc kiến nghị dùng phương pháp vô khuẩn để phòng bệnh Năm 1857- Louis Pasteur (1822-1895) chứng minh trình lên men lactic gây nên vi sinh vật Năm 1861- Pasteur chứng minh vi sinh vật không tự phát sinh theo thuyết tự sinh Năm 1867- Lister cơng bố cơng trình nghiên cứu phẫu thuật vô khuẩn Năm 1876-1877- Robert Koch (1843-1910) chứng minh bệnh than vi khuẩn Bacillus anthracis gây nên Năm 1880- Alphonse Laveran phát ký sinh trùng Plasmodium gây bệnh sốt rét Năm 1881- Robert Koch nuôi cấy khiết vi khuẩn môi trường đặc chứa gelatin Pasteur tìm vaccin chống bệnh than Năm 1882- Koch phát vi khuẩn lao - Mycobacterium tuberculosis Năm 1884- Lần công bố Nguyên lý Koch Elie Metchnikoff (1845-1916) miêu tả tượng thực bào (phagocytosis) Triển khai nồi khử trùng cao áp (autoclave) Triển khai phương pháp nhuộm Gram Năm 1885- Pasteur tìm vaccin chống bệnh dại Escherich tìm vi khuẩn Escherichia coli gây bệnh tiêu chảy Năm 1886- Fraenkel phát thấy Streptococcus pneumoniae gây bệnh viêm phổi Năm 1887- Richard Petri phái ta cách dùng hộp lồng (đĩa Petri) để nuôi cấy vi sinh vật Năm 1889- Beijerink phân lập vi khuẩn nốt sần từ rễ đậu Năm 1890- Von Behring làm kháng độc tố chống bệnh uốn ván bệnh bạch hầu Năm 1892- Ivanowsky phát mầm bệnh nhỏ vi khuẩn (virus) gây bệnh khảm thuốc Năm 1894- Kitasato Yersin khám phá vi khuẩn gây bệnh dịch hạch (Yersina pestis) Năm 1896- Van Ermengem tìm mầm bệnh ngộ độc thịt (vi khuẩn Clostridium botulinum) Năm 1897- Buchner tách men (ferments) từ nấm men (yeast) Ross chứng minh ký sinh trùng sốt rét lây truyền bệnh qua muỗi Năm 1899- Beijerink chứng minh hạt virus gây nên bệnh khảm thuốc Năm 1905- Schaudinn Hoffmann tìm mầm bệnh giang mai (Treponema pallidum) Năm 1909- Ricketts chứng minh bệnh Sốt ban núi đá lan truyền qua ve mầm bệnh vi khuẩn (Rickettsia rickettsii) Năm 1915-1917- D’Herelle Twort phát virus vi khuẩn ( thực khuẩn thể) Năm 1921- Fleming khám phá lizôzim (lysozyme) Năm 1923-Xuất lần đầu phân loại Vi khuẩn (Bergey’s Manual) Năm 1929- Fleming phát penicillin Năm 1931- Van Niel chứng minh vi khuẩn quang hợp sử dụng chất khử nguồn cung cấp electron không sản sinh ôxy Năm 1933- Ruska làm kính hiển vi điện tử Năm 1949- Enders, Weller Robbins nuôi virus Polio (Poliovirus-virut bại liệt) mô người nuôi cấy Năm 1953- Frits Zernike Làm kính hiển vi tương phản pha (phase-contrast microscope) Medawar khám phá tượng nhờn miễn dịch (immune tolerance) Watson Crick khám phá chuỗi xoắn kép AND Năm 1955- Jacob Monod khám phá yếu tố F plasmid Jerne Burnet chứng minh lý thuyết chọn lọc clone (clonal selection) Năm 1977- Woese Fox thừa nhận Vi khuẩn cổ (Archaea) nhóm vi sinh vật riêng biệt Gilbert Sanger triển khai kỹ thuật giải trình tự ADN (DNA sequencing) Năm 1979-Tổng hợp Insulin kỹ thuật tái tổ hợp ADN Chính thức ngăn chặn bệnh đậu mùa Năm 1980- Phát triển kính hiển vi điện tử quét Năm 1982- Phát triển vaccin tái tổ hợp chống viêm gan B Năm 1983-1984- Gallo Montagnier phân lập định loại virus gây suy giảm miễn dịch người Mulli triển khai kỹ thuật PCR (polymerase chain reaction) Năm 1986- Lần ứng dụng người vaccin sản xuất kỹ thuật di truyền (vaccin viêm gan B) Năm 1990- Bắt đầu thử nghiệm lần liệu pháp gen (gene-therapy) người Năm 1992- Thử nghiệm người liệu pháp đối nghĩa (antisense therapy) Năm 1995- Hoa Kỳ chấp thuận sử dụng vaccin đậu gà Giải trình tự hệ gen vi khuẩn Haemophilus influenzae Năm 1996- Giải trình tự hệ gen vi khuẩn Methanococcus jannaschii Giải trình tự hệ gen nấm men Năm 1997- Phát loại vi khuẩn lớn Thiomargarita namibiensis Giải trình tự hệ gen vi khuẩn Escherichia coli Năm 2000- Phát vi khuẩn tả Vibrio cholerae có nhiễm sắc thể riêng biệt (GIÁO TRÌNH: VI SINH VẬT HỌC (GS Nguyễn Lân Dũng) Định nghĩa vi sinh vật Vi sinh vật (microorganisms) tên chung để tất sinh vật nhỏ bé mà muốn thấy rõ chúng người ta phải sử dụng kính hiển vi Vi sinh vật học (Microbiology) khoa học nghiên cứu hình thái, cấu tạo, đặc tính sinh lý, sinh hố, di truyền phân loại vi sinh vật Giữa nhóm vi sinh vật khác thấy có giống tính chất nhỏ bé thống phương pháp nghiên cứu Tuy nhiên chúng thuộc nhóm phân loại khác có quan hệ Các nhóm vi sinh vật chủ yếu bao gồm: - Vi khuẩn (Bacteria): theo nghĩa rộng, tên chung để nhiều loại vi sinh vật thuộc khác ngành Bacteria xạ khuẩn (Actinomycetes), niêm vi khuẩn (Myxobacteriales), xoắn thể (Spirochaetales), Rickettsias Mycoplasmas Vi khuẩn (theo nghĩa hẹp) khơng bao gồm nhóm - Nấm men (Yeast, Levure) - Nấm mốc (Molds) - Một số tảo (Algae) - Một số động vật nguyên sinh (Protozoa) - Virus (Bài giảng môn học VI SINH VẬT ĐẠI CƯƠNG TS Nguyễn Thị Thanh Thuỷ Hà nội, 2009) Một số đặc điểm chung vi sinh vật 3.1 Kích thước nhỏ bé : Vi sinh vật thường đo kích thước đơn vị micromet (1m= 10-3 mm hay 10-6 m) Các cầu khuẩn có đường kính trung bình 1m trực khuẩn 1-5m Các virus bé nhiều thường đo kích thước đơn vị nanomet (1nm=10-6 mm hay 10-9 m) Kích thước bé diện tích bề mặt vi sinh vật đơn vị thể tích lớn Chẳng hạn đường kính cầu khuẩn (Coccus) có 1m, xếp đầy chúng thành khối lích 1cm3 chúng có diện tích bề mặt rộng tới m2 ! 3.2 Hấp thu nhiều, chuyển hoá nhanh : Tuy vi sinh vật có kích thước nhỏ bé chúng lại có lực hấp thu chuyển hoá vượt xa sinh vật khác Chẳng hạn vi khuẩn lactic (Lactobacillus) phân giải lượng đường lactose lớn 100-10 000 lần so với khối lượng chúng tốc độ tổng hợp protein nấm men cao gấp 1000 lần so với đậu tương gấp 100 000 lần so với trâu bò 3.3 Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh : Các vi khuẩn thường 20-30 phút phân chia lần Từ vi khuẩn ban đầu nuôi cấy nhiệt độ mơi trường thích hợp sau 24 thu từ 108 đến 109 vi khuẩn Đặc điểm để ứng dụng để sản xuất sinh khối vi khuẩn tạo vacxin, kháng sinh Thời gian phân chia nấm men dài hơn, ví dụ với men rượu (Saccharomyces cerevisiae) 120 phút Với nhiều vi sinh vật khác dài nữa, ví dụ với tảo Tiểu cầu ( Chlorella ) giờ, với vi khuẩn lam Nostoc 23 Có thể nói khơng có sinh vật có tốc độ sinh sơi nảy nở nhanh vi sinh vật 3.4 Có lực thích ứng mạnh dễ dàng phát sinh biến dị : Trong trình tiến hoá lâu dài vi sinh vật tạo cho chế điều hồ trao đổi chất để thích ứng với điều kiện sống khác nhau, kể điều kiện bất lợi mà sinh vật khác thường tồn Có vi sinh vật sống mơi trường nóng đến 1300C, lạnh đến 0-50C, mặn đến nồng độ 32% muối ăn, đến nồng độ mật ong, pH thấp đến 0,5 cao đến 10,7, áp suất cao đến 1103 at hay có độ phóng xạ cao đến 750 000 rad Nhiều vi sinh vật phát triển tốt điều kiện tuyệt đối kỵ khí, có nồi nấm sợi phát triển dày đặc bể ngâm tử thi với nộng độ Formol cao Có khả nhờ lượng lớn enzym thích ứng chiếm khoảng 10% lượng protein tế bào Vi sinh vật đa số đơn bào, đơn bội,lượng gen ít, sinh sản nhanh, số lượng nhiều, tiếp xúc trực tiếp với môi trường sống dễ dàng phát sinh biến dị Tần số biến dị thường mức 10-5-10-10 Chỉ sau thời gian ngắn tạo số lượng lớn cá thể biến dị hế hệ sau Những biến dị có ích đưa lại hiệu lớn sản xuất Nếu phát penicillin hoạt tính đạt 20 đơn vị/ml dịch lên men (1943) đạt 100 000 đơn vị/ml Khi phát acid glutamic đạt 1-2g/l đạt đến 150g/ml dịch lên men (VEDAN-Việt Nam) Nhưng xuất nhiều có biến dị có hại Ví dụ đời nhiều chủng virut mới, nhiều chủng virut trước gây bệnh cho động vật gây bệnh cho người 3.5 Phân bố rộng, chủng loại nhiều : Vi sinh vật có mặt khắp nơi Trái đất, khơng khí, đất, núi cao, biển sâu, thể, người, động vật, thực vật, thực phẩm, đồ vật Trên trái đất có khoảng 1,5 triệu loài động vật, 0,5 triệu loài thực vật vi sinh vật có khoảng 0,1 triệu lồi Vi sinh vật tham gia tích cực vào việc thực vòng tuần hồn sinhđịa-hố học (biogeochemical cycles) vòng tuần hồn C, vòng tuần hồn N, vòng tuần hồn P, vòng tuần hồn S, vòng tuần hồn Fe Trong nước vi sinh vật có nhiều vùng duyên hải (littoral zone), vùng nước nông (limnetic zone) vùng nước sâu (profundal zone), vùng đáy ao hồ (benthic zone) Trong khơng khí lên cao số lượng vi sinh vật Số lượng vi sinh vật khơng khí khu dân cư đông đúc cao nhiều so với không khí mặt biển khơng khí Bắc cực, Nam cực Vi sinh vật có phong phú kiểu dinh dưỡng khác : quang tự dưỡng (photoautotrophy), quang dị dưỡng (photoheterotrophy), hoá tự dưỡng (chemoautotrophy), hoá dị dưỡng (chemoheterotrophy).tự dưỡng chất sinh trưởng (auxoautotroph), dị dưỡng chất sinh trưởng (auxoheterotroph) (vi sinh vật y học GS.TS lê huy chính.2007) Vi sinh vật mơi trường khơng khí Mơi trường khơng khí đồng nhất, tuỳ vùng khác nhau, mơi trường khí khác thành phần loại khí Thí dụ thành phần oxy, nitơ, CO2 hợp chất bay khác H2S, SO2 v.v Mơi trường khí khác nhiệt độ, độ ẩm ánh sáng Ở vùng khơng khí lành vùng núi, tỷ lệ khí O2 thường cao Ở vùng khơng khí bị nhiễm, tỷ lệ khí độc H2S, SO2, CO2 thường cao, thành phố khu công nghiệp Sự phân bố vi sinh vật khơng khí Sự phân bố vi sinh vật khơng khí khác tuỳ vùng Khơng khí khơng phải mơi trường sống vi sinh vật Tuy nhiên khơng khí có nhiều vi sinh vật tồn Nguồn gốc vi sinh vật từ đất, từ nước, từ người, động vật, thực vật, theo gió, theo bụi phát tán khắp nơi khơng khí Một hạt bụi mang theo nhiều vi sinh vật, đặc biệt vi sinh vật có bào tử có khả tồn lâu khơng khí Các thành phần có liên quan mật thiết với nhau, bụi nhiều số lượng vi sinh vật cao Sự phân bố vi sinh vật môi trường khơng khí phụ thuộc vào yếu tố sau: - Phụ thuộc khí hậu năm thường vào mùa đơng, lượng vi sinh vật so với mùa khác năm Ngược lại lượng vi sinh vật nhiều vào mùa hè Do độ ẩm không khí, nhiệt độ cao, gió mưa, hoạt động khác thiên nhiên - Phụ thuộc vùng địa lý: + Lượng vi sinh vật gần khu quốc lộ có nhiều xe qua lại nhiều vi sinh vật khơng khí vùng nơi khác + Khơng khí vùng núi vùng biển vi sinh vật vùng khác Đặc biệt không khí ngồi biển lượng vi sinh vật + Ngồi phụ thuộc chiều cao lớp khơng khí Khơng khí cao so với mặt đất, lượng vi sinh vật - Phụ thuộc hoạt động sống người Con người động vật nguyên nhân gây nạn ô nhiễm không khí Thí dụ giao thơng, vận tải, chăn nuôi, sản xuất công nông nghiệp, bệnh tật hoạt động khác người động vật mà lượng vi sinh vật tăng hay giảm Trong khơng khí ngồi tạp khuẩn, gặp loại cầu khuẩn gây bệnh, trực khuẩn lao, trực khuẩn bạch hầu Đặc biệt loại liên cầu khuẩn, tụ cầu khuẩn làm tan huyết truyền bệnh qua đường khơng khí Những nơi bệnh viện, an dưỡng đường, khơng khí thường dễ bị nhiễm trở thành đường lây truyền quan trọng Mức độ ô nhiễm VSV khơng khí thay đổi theo địa điểm, mật độ người bệnh nhân viên y tế buồng bệnh Một số VSV gây bệnh có khơng khí bệnh viện như: Tụ cầu vàng, liên cầu, trực khuẩn mủ xanh, vi khuẩn đường ruột, vi khuẩn lao, virus cúm Khơng khí vector truyền bệnh có đủ hai yếu tố bản: - Các vi khuẩn tồn khơng khí với nồng độ đủ cao - Người dễ cảm thụ hít khơng khí nhiễm khuẩn Đối tượng phương pháp nghiên cứu 2.1 Đối tượng Nghiên cứu tiến hành dựa việc cấy khuẩn mẫu khơng khí buồng bệnh khoa lâm sàng bệnh viện Quân y 2.1.1 Tiêu chuẩn lựa chọn Khơng khí buồng bệnh có bệnh nhân Chủ nhiệm khoa đồng ý cho lấy mẫu khơng khí buồng bệnh khoa 2.1.2 Tiêu chuẩn loại trừ Khơng khí buồng bệnh khơng có bệnh nhân Chủ nhiệm khoa khơng đồng ý cho lấy mẫu khơng khí buồng bệnh khoa 2.1.3 Tiêu chuẩn loại khỏi nghiên cứu Trong q trình nghiên cứu mẫu khơng đảm bảm tính vơ khuẩn bị loại bỏ 2.2 Phương pháp nghiêm cứu 2.2.1 Thiết kế nghiên cứu: tiến cứu, mô tả cắt ngang 2.2.2 Quá trình nghiên cứu Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ, hóa chất, sinh phẩm: - Kính hiển vi quang học - Khay đựng bệnh phẩm - Hộp vận chuyển bệnh phẩm - Tủ ấm - Tủ lạnh bảo quản sinh phẩm - Găng tay cao su vô trùng - Đèn cồn, que cấy - Mũ, mạng vô trùng - Thạch dinh dưỡng, thạch máu, thạch Sabouraud chuẩn bị vào đĩa Petri đường kính 9cm - Bộ thuốc nhuộm Gram Bước 2: Lấy mẫu bệnh phẩm - Thời gian lấy mẫu Để đảm bảo tính khách quan mẫu khơng khí tơi lấy mẫu vào đầu làm việc buổi chiều Vì lúc số lượng bệnh nhân phòng tương đối ổn định thực thiện ½ hoạt động ngày - Phương pháp lấy mẫu Lấy mẫu theo phương pháp lắng bụi Koch Sử dụng đĩa petri loại đường kính 9cm -Vị trí cách thức tiến hành ... phân bố vi sinh vật khơng khí Sự phân bố vi sinh vật khơng khí khác tuỳ vùng Khơng khí khơng phải mơi trường sống vi sinh vật Tuy nhiên khơng khí có nhiều vi sinh vật tồn Nguồn gốc vi sinh vật từ... người, động vật, thực vật, thực phẩm, đồ vật Trên trái đất có khoảng 1,5 triệu lồi động vật, 0,5 triệu lồi thực vật vi sinh vật có khoảng 0,1 triệu lồi Vi sinh vật tham gia tích cực vào vi c thực... hệ gen vi khuẩn Escherichia coli Năm 2000- Phát vi khuẩn tả Vibrio cholerae có nhiễm sắc thể riêng biệt (GIÁO TRÌNH: VI SINH VẬT HỌC (GS Nguyễn Lân Dũng) Định nghĩa vi sinh vật Vi sinh vật (microorganisms)