Vi khuẩn ựường ruột nói chung hay vi khuẩn Ẹcoli nói riêng ựều bao gồm các yếu tố gây bệnh quan trọng sau:
độc tố
Vi khuẩn Ẹ coli tạo ra hai loại ựộc tố: ngoại ựộc tố và nội ựộc tố.
- Ngoại ựộc tố: là một chất không chịu ựược nhiệt, dễ bị phá huỷ ở 560C trong vòng 10 - 30 phút. Dưới tác dụng của formol và nhiệt ựộ, ngoại
ựộc tố chuyển thành giải ựộc tố. Ngoại ựộc tố có tắnh hướng thần kinh và gây hoại tử. Hiện nay việc chiết xuất ngoại ựộc tố chưa thành công mà chỉ có thể phát hiện trong canh trùng của những chủng mới phân lập ựược (đào Trọng đạt và cộng sự, 1996).
- Nội ựộc tố: là yếu tố chủ yếu của trực khuẩn ựường ruột. Chúng có trong tế bào vi khuẩn và gắn với tế bào vi khuẩn rất chặt. Nội ựộc tố có thể chiết xuất bằng nhiều phương pháp: phá vỡ vỏ tế bào bằng cơ học, chiết xuất bằng axit Trichoaxetic, Phenol dưới tác dụng của enzym. Nội ựộc tố có cấu trúc polysaccharide thuộc về kháng nguyên hoàn toàn và có tắnh ựặc hiệu cao ựối với các chủng của mỗi serotypẹ
Vi khuẩn Ẹcoli sản sinh nhiều loại ựộc tố: Enterotoxin, Verotoxin, Neurotoxin. Mỗi loại ựộc tố gắn với một thể bệnh mà chúng gây rạ
- Nhóm ựộc tố ựường ruột (Enterotoxin):
độc tố chịu nhiệt (ST = Heat-stable-toxin): chịu ựược nhiệt ựộ 1000C trong vòng 15 phút xử lý. độc tố ST chia thành 2 nhóm STa và STb dựa trên tắnh hoà tan trong methanol và hoạt tắnh sinh học. Cả STa và STb ựều có vai trò quan trọng trong việc gây tiêu chảy do các chủng Ẹcoli gây bệnh ở trẻ sơ sinh, bê nghé, dê, cừu và lợn con.
độc tố không chịu nhiệt ( LT = Heat - labile - toxin ): ựộc tố này bị vô hoạt ở nhiệt ựộ 600C trong vòng 15 phút. độc tố LT có trọng lượng phân tử cao, nó gồm 5 nhóm B có khả năng bám dắnh lên mặt biểu bì của bề mặt ruột và nhóm A có hoạt tắnh sinh học caọ Chỉ có các chủng Ẹcoli gây bệnh cho người và lợn là có khả năng sản sinh LT.
STa kắch thắch hệ thống men Guanylate cyclase có mặt trên các tế bào biểu mô ruột vật chủ và do vậy chuyển GTP thành cGMP. đến lượt mình cGMP hoạt hoá 86 - Kpa Proteinkinase dẫn ựến phosphoryl hoá phosphatiglycilinositol và do vậy hình thành diaxyglyxerol, inositol 1, 4, 5 triphotphate, từ ựó kắch hoạt men C - Kinase, ba sản phẩm trên gây tăng hàm
lượng Ca++ bên trong tế bào và Ca++ ngăn cản quá trình hấp thu Na+, Cl- và nước từ trong xoang ruột vào ựồng thời kắch thắch thải Na+, Cl- từ tế bào vào xoang ruột, hiện tượng này gây nên tình trạng tiêu chảỵ
Yếu tố bám dắnh của vi khuẩn
Khả năng bám dắnh của vi khuẩn là ựặc tắnh gây bệnh ựặc biệt quan trọng giúp vi khuẩn thực hiện bước ựầu của quá trình gây bệnh. đó là một quá trình liên kết vững chắc thuận nghịch giữa bề mặt vi khuẩn với bề mặt tế bào vật chủ. Hiện tượng bám dắnh của vi khuẩn lên bề mặt tế bào vừa mang tắnh chất hoá học vừa mang tắnh chất sinh học.
Hầu hết các chủng ETEC (Enterotoxigenic Ẹ coli) ựều có các yếu tố bám dắnh bao gồm: K88 (F4), K99 (F5), 987P (F6), F17, F18, F41, F42 và F165. Fimbriae là sự tập hợp của các ựơn vị protein nhỏ, ựược sắp xếp thành những sợi dây nhỏ gắn vào tế bào và có tắnh miễn dịch caọ Các sợi bám dắnh và ựộc tố ựường ruột của các chủng ETEC nhìn chung ựược di truyền bởi plasmid ngoại trừ F41 và F17.
Yếu tố xâm nhập của vi khuẩn
Yếu tố xâm nhập vi khuẩn ựường ruột là một khái niệm ựể chỉ quá trình vi khuẩn ựường ruột qua ựược hàng rào bảo vệ của lớp mucos trên bề mặt niêm mạc ựể xâm nhập vào tế bào biểu mô (Ephitel), ựồng thời sinh sản và phát triển trong lớp tế bào nàỵ Trong khi ựó những vi khuẩn khác không có khả năng xâm nhập, không thể qua ựược hàng rào bảo vệ lớp mucos hoặc khi qua ựược lớp hàng rào này sẽ bị vây bắt bởi tế bào ựại thực bào của tổ chức hạ niêm mạc.
Vai trò gây bệnh của các loại kháng nguyên
Theo ý kiến của nhiều tác giả, mặc dù vi khuẩn ựường ruột chứa ựựng nhiều loại kháng nguyên, trong ựó có loại tạo miễn dịch phòng vệ cho vật chủ, có loại không tạo miễn dịch phòng vệ cho vật chủ nhưng ựều tham gia
vào quá trình gây bệnh bằng cách tạo ựiều kiện cho vi khuẩn xâm nhập vào tế bào vật chủ. Các loại phòng vệ tự nhiên phải kể ựến là kháng nguyên O, kháng nguyên K và kháng nguyên F (Garten và cs, 1974).
Yếu tố dung huyết
Ẹcoli có khả năng sản sinh Haemolyzin làm dung giải hồng cầu, giải phóng sắt trong nhân HEM và Transferin ựể cung cấp cho quá trình trao ựổi chất của vi khuẩn. Vì vậy, việc sản sinh ra Haemolyzin của vi khuẩn có thể coi là một yếu tố ựộc lực của vi khuẩn. Có 4 kiểu dung huyết của Ẹcoli
nhưng quan trọng nhất là kiểu α và β. Trong ựó kiểu β gắn với tế bào vi khuẩn, ựược giải phóng vào môi trường nuôi cấy ở pha logarit của chu trình phát triển vi khuẩn và ựược coi là yếu tố ựộc lực của vi khuẩn.
Theo (Smith, 1976) các Serotype Ẹcoli gây bệnh cho lợn thường có khả năng sản sinh Haemolyzin, chủ yếu các Serotype kháng nguyên O như: O8, O138, O141, O147.
Yếu tố kháng khuẩn Colicin V của vi khuẩn Ẹcoli (Colv)
Trong quá trình phát triển và cư trú ở ựường ruột, vi khuẩn Ẹcoli
thường sản sinh ra một chất kháng khuẩn có tên là Colicin V, khi tồn tại cộng sinh với nhiều loại vi khuẩn ựường ruột khác: Salmonella, Staphylococcus, Proteus, họ Clostridium, Vibriocholerae. Chất kháng khuẩn này có khả năng ức chế và tiêu diệt các loại vi khuẩn khác, tạo thuận lợi cho quá trình phát triển của mình trở thành vi khuẩn chiếm ưu thế trong ựường ruột. Vì vậy, yếu tố này cũng ựược coi là yếu tố ựộc lực của vi khuẩn Ẹcoli gây bệnh (Smith và cs,1967).
Khả năng sản sinh Colv của Ẹcoli ựược di truyền bằng Plasmid. Colv Plasmid ựã ựược tìm thấy không chỉ ở vi khuẩn Ẹcoli gây bệnh mà còn tìm thấy ở các loại vi khuẩn ựường ruột gây bệnh khác.