Trực khuẩn ruột già Escherichia coli thuộc họ Enterobacteriaceae, giống Escherichia. Trong số các vi khuẩn hiếu khí trong đường tiêu hoá của động vật thì E. coli chiếm tỷ lệ nhiều nhất, khoảng 80%.
Escherichia coli còn có tên khoa học là Bacterium coli commune, hay
Bacilus coli communis do bác sỹ nhi khoa Đức Escherich phân lập từ phân của trẻ em bị tiêu chảy năm 1885.
2.2.2.1. Đặc điểm hình thái
Hình thái: E. coli là một trực khuẩn ngắn, hình gậy, hai đầu tròn, trong
khi cơ thể động vật có hình cầu, kích thước 2 - 3 x 0,6 µm những loại này thường gặp trong canh khuẩn già. Trực khuẩn thường đứng riêng lẻ, đôi khi xếp thành chuỗi ngắn. Phần lớn E. coli di động có lông ở quanh thân, nhưng một số không thấy di động.
Khi nhuộm Gram thì thấy vi khuẩn bắt màu Gram (-), có thể bắt màu sẫm ở hai đầu. Vi khuẩn không sinh nha bào, lấy vi khuẩn từ các khuẩn lạc nhầy để nhuộm thì có thể thấy giáp mô, khi soi tươi thì không thấy được.
2.2.2.2. Đặc điểm nuôi cấy
Theo Nguyễn Quang Tuyên (1993) [27], trực khuẩn E. coli hiếu khí và yếm khí tùy tiện, mọc trên môi trường dinh dưỡng bình thường. Chúng có khả năng sinh sản thậm chí cả ở trong nước sinh lý, mọc ở nhiệt độ 15 - 160
C nhưng thích hợp nhất là 370C. Độ pH thích hợp nhất là 7,2 - 7,4. Chúng có thể tồn tại ở môi trường toan tính hoặc kiềm tính.
Trong môi trường dinh dưỡng đặc như thạch thịt pepton, qua 18 - 24 giờ bồi dục trong tủ ấm 370C, chúng mọc thành những khuẩn lạc ẩm ướt, ánh màu xám trắng, có kích thước trung bình dạng tròn, mặt khuẩn lạc hơi lồi lên, có nếp nhăn, bề mặt bóng. Từ xanh xám, giữa đục xám để vài ba ngày sau khuẩn lạc có màu nâu nhạt và mọc rộng ra.
Trong môi trường nước thịt, khuẩn lạc phát triển tốt, môi trường rất đục, có cặn lắng xuống đáy, màu tro nhạt, đôi khi hình thành màu xám nhạt. Canh trùng có mùi hôi thối, khi lắc mạnh, cặn tan đều trong môi trường. Ngoài ra còn có một số biến chủng của chúng tạo trên bề mặt môi trường một màng mỏng.
Trên môi trường gelatin, vi khuẩn mọc theo vết cấy trên mặt ống thành một lớp bựa xám.
Nuôi cấy trên môi trường levin: E. coli mọc thành khuẩn lạc có màu tím thẫm hoặc đen.
2.2.2.3. Đặc tính sinh hóa.
Trực khuẩn E. coli có biểu hiện các đặc tính sinh hóa rất rõ rệt. Trực khuẩn đường ruột lên men lactoza tạo axit và sinh hơi như các đường: glucoza, mannit, duxit, sachroza. Phần lớn chúng tạo thành indol làm vón sữa, kết quả dương tính với phản ứng methyrot, không mọc trên môi trường axit, không phân hủy ure, không làm rữa gelatin, làm vón sữa, làm xanh methylen trong sữa.
2.2.2.4. Cấu trúc kháng nguyên
Vi khuẩn E. coli được chia thành 3 nhóm kháng nguyên là O, H, K. - Kháng nguyên O là kháng nguyên thân, chịu nhiệt khi đun ở 1000
C trong 2 giờ 30 phút vẫn giữ được kháng nguyên, khả năng ngưng và kết hợp.
- Kháng nguyên H: là kháng nguyên không có tính chịu nhiệt cao, vì vậy khi đun ở nhiệt độ 1000C trong 2 giờ 30 phút thì tính kháng nguyên, khả năng ngưng kết, kết tủa đều bị phá hủy. Tất cả các kháng nguyên O khác nhau thuộc E. coli đều có một loại type kháng nguyên tốt.
- Kháng nguyên K: là kháng nguyên bề mặt (hoặc kháng nguyên vỏ, hoặc kháng nguyên bao) chúng có 3 loại được ký hiệu là L, B, A.
+ Kháng nguyên L: không chịu được nhiệt, bị phân hủy ở nhiệt độ 1000C/1 giờ. Trong điều kiện đó, kháng nguyên mất khả năng ngưng kết, kết tủa và không giữ được tính kháng nguyên.
+ Kháng nguyên B: là kháng nguyên chịu được nhiệt, bị phá hủy với nhiệt độ 1000C/1 giờ, nhưng khác với kháng nguyên L khi bị đun kháng nguyên B chỉ bị mất tính kháng nguyên nhưng vẫn giữ được khả năng ngưng kết và kết tủa. Kháng nguyên này rất đặc hiệu cho các type trong các nhóm trực khuẩn đường ruột.
+ Kháng nguyên A: là kháng nguyên vỏ chịu được nhiệt, không bị phá huỷ khi đun sôi ở 1000C, nhưng khi đun sôi trong thời gian 2 giờ 30 phút thì kháng nguyên bị phá huỷ.
2.2.2.5. Độc tố
Theo Lý Thị Liên Khai (2001) [8], vi khuẩn E. coli tạo ra 2 loại độc tố là nội độc tố và ngoại độc tố:
- Ngoại độc tố: là chất không chịu được nhiệt dễ bị phá hủy ở nhiệt độ 560C trong vòng 10 - 30 phút. Dưới tác dụng của formol và nhiệt, ngoại độc tố chuyển thành giải độc tố. Ngoại độc tố chưa thành công, mà chỉ có thể phát hiện canh trùng của những chủng mới phân lập được. Khả năng tạo độc tố sẽ mất đi khi các chủng được giữ lâu dài hoặc cấy chuyển nhiều lần trên môi trường dinh dưỡng. Ngoại độc tố có tính hướng thần kinh và gây hoại tử.
- Nội độc tố (là độc tố có trong tế bào vi khuẩn, chỉ được giải phóng ra ngoài môi trường khi tế bào vi khuẩn bị chết, bị dung giải hoặc bị phá vỡ): là yếu tố gây độc chủ yếu của trực trùng đường ruột, chúng có tế bào vi khuẩn và gắn vào trong tế bào vi khuẩn một cách chặt chẽ. Nội độc tố có thể chiết xuất bằng nhiều phương pháp: như phá vỡ vỏ tế bào bằng cơ học, chiết xuất bằng axit trichoxetic, phenol dưới tác dụng của enzym.
2.2.2.6. Sức kháng của mầm bệnh.
Trực khuẩn đường ruột không chịu được nhiệt độ cao, ở 600C E. coli chết
trong vòng 15 phút và chết ngay ở nhiệt độ 1000C. Trong đất và nước, E. Coli chỉ sống được vài tháng. Các chất tiêu độc như: axit phenol, formol, crezin, vôi, axit... nồng độ thường dùng cũng làm E. coli bị chết rất nhanh. Chúng có độ nhạy cảm với nhiều loại kháng sinh.
Khi thử nghiệm phòng và điều trị E.coli dung huyết cho lợn con ở Thái Nguyên và Bắc Giang, Nguyễn Thị Kim Lan (2004) [9] đã kết luận:
vi khuẩn E. Coli phân lập từ lợn bệnh rất mẫn cảm với kháng sinh Amikacin, kém hơn với Doxycycline, không mẫn cảm với Ampicillin và Cefuroxime.
Như vậy, khả năng kháng kháng sinh của vi khuẩn nói chung và vi khuẩn đường ruột nói riêng luôn luôn thay đổi, nó phụ thuộc vào từng địa phương, loài động vật, thời điểm kháng sinh đồ khác nhau, cho kết quả khác nhau.
Khi điều trị bệnh muốn đạt hiệu quả cao ta phải xác định độ mẫn cảm của vi khuẩn đối với từng loại kháng sinh khác nhau bằng kỹ thuật kháng sinh đồ, tránh tính kháng kháng sinh.