Vi khuẩn Salmonella thuộc bộ Eubacteriales, họ vi khuẩn đ−ờng tuột (Enterobacteriacae). Vi khuẩn Salmonella c− trú chủ yếu trong ruột nên ng−ời ta gọi vi khuẩn Salmonella là trực khuẩn đ−ờng ruột. Vào năm 1835, chủng vi khuẩn Salmonella lần đầu tiên đ−ợc Salmon và Smith tìm thấy là
đề nghị của Hội nghị Vi sinh vật học quốc tế, ng−ời ta đã đặt tên cho vi khuẩn này là Salmonella (Nguyễn Nh− Thanh và cs, 1997 [39]).
Vi khuẩn Salmonella là trực khuẩn gram âm, hình gậy ngắn, kích th−ớc từ 0,4 - 0,6 x 1 - 3à, không hình thành giáp mô và nha bào, hiếu khí tuỳ tiện. Đa số các loài Salmonella đều có khả năng di động do có lông xung quanh thân (từ 7 - 12 lông) (trừ Salmonella gallinarum và Salmonella pullorum) (Nguyễn Vĩnh Ph−ớc, 1978 [28]; Nguyễn Nh− Thanh và cs, 1997 [39]; Đinh Hữu Dung, 2003 [7]).
Vi khuẩn Salmonellla có thể phát triển đ−ợc ở một số loại môi tr−ờng thông th−ờng và một số môi tr−ờng đặc hiệu nh− môi tr−ờng BHI ( brain heart infusion), môi tr−ờng thạch máu, môi tr−ờng Tetrathionat, XLD agar, MacConkey agar.
Trong quá trình nuôi cấy, Salmonella có thể biến dị về khuẩn lạc và kháng nguyên. Vi khuẩn có thể biến dị khuẩn lạc từ dạng S (Smooth) sang dạng R (Rough). (Nguyễn Nh− Thanh và cs, 1997 [39]). Các tác giả cho biết: vi khuẩn mới phân lập có dạng S, có kháng nguyên O đặc hiệu của chủng nh−ng qua một thời gian, vi khuẩn biến dị khuẩn lạc, từ dạng S thành dạng R và kháng nguyên O không còn đặc hiệu nữa. Ngoài ra, d−ới ảnh h−ởng của một số chất nh− acid phenic, vi khuẩn sẽ mất lông sinh biến dị (Nguyễn Nh−
Thanh và cs, 1997 [39]).
Trong môi tr−ờng thạch máu, vi khuẩn không gây dung huyết và trong môi tr−ờng gelatin, vi khuẩn không làm tan chảy gelatin.
Phần lớn các loài Salmonella lên men và sinh hơi các loại đ−ờng nh−
Glucose, Maltose, Mannitol, Galactose, Levulose và Arabinose. Salmonella
không phân giải ure, không sản sinh indole, sản sinh H2S (trừ Salmonella paratyphi A, Salmonella abortus equi, Salmonella typhi suis). Đa số vi khuẩn
Salmonella cholerae suis, Salmonella gallinarum, Salmonella pullorum cho phản ứng MR âm tính. Có khoảng 96% các chủng vi khuẩn Salmonella tiết ra enzyme khử cacboxyl đối với lysin. Tất cả các chủng vi khuẩn Salmonella đều không lên men đ−ờng Lactose, Saccharose (P.J. Quinn và cs, 1994 [110], Nguyễn Vĩnh Ph−ớc và cs, 1976 [28]).
Theo phân loại của Kauffmann – White, giống Salmonella bao gồm một chủng đơn lẻ đ−ợc phân chia thành 2000 serotypes dựa trên kháng nguyên thân (O), kháng nguyên roi (H) và kháng nguyên vỏ thông th−ờng (Vi antigens). Những năm gần đây, giống Salmonella đã đ−ợc chia ra làm 7 nhóm phụ (Subgroups). Nhóm phụ I gồm hầu hết những vi khuẩn Salmonella mà có khả năng gây bệnh cho động vật và phần lớn chúng đã đ−ợc đặt tên nh−
Salmonella dublin hay S. typhimurium. Nhóm phụ IIIa và IIIb gồm loài vi khuẩn mà chỉ đ−ợc biết nh− là "Arizona" và ngày nay đ−ợc gọi là "Arizonae" nếu pha đơn (IIIa) hay "Diarizonae" nếu pha đôi (IIIb). Có gần 400 serotypes trong nhóm phụ IIIa và IIIb (P. J. Quinn và cs, 1994 [110]).
Le Minor và Popoff đã đ−a ra đề xuất rằng chủng Salmonella ở nhóm phụ I đ−ợc gọi là Salmonella enterica subsp, enterica và serotypes (t ype huyết thanh) đ−ợc chỉ ra nh− chẳng hạn Dublin hay Typhimutium (Le Minor, L và Popoff, M.Y, 1987 [99]).
Tuy nhiên, để thuận tiện cho việc chẩn đoán phòng thí nghiệm và cách gọi tên, ng−ời ta đã đ−a ra một pháp danh đ−ợc đơn giản hoá mà đặt tên serotype của Salmonella là loài (species), ví dụ nh− Salmonella dublin hay
Salmonella typhimurium. Ngay trong mỗi loài đó ng−ời ta còn có thể phân ra nhiều serovar hay serotype dựa vào tính chất kháng nguyên thân (kháng nguyên O) và kháng nguyên lông (kháng nguyên H). Chủng Salmonella ở nhóm phụ IIIa, IIIb th−ờng gây bệnh ở gia cầm và động vật (P. J Quinn và cs, 1994 [110]).
Qua các công trình nghiên cứu, ng−ời ta thấy rằng hầu hết các loài
Salmonella đ−ợc biết đều có khả năng gây bệnh cho ng−ời hoặc động vật, có loài gây bệnh cho cả ng−ời và động vật (Thomas Carlyle Jones và cs, 1983 [120]; O. Lesbastard và cs, 1995 [98], D.C. Blood và cs, 1989 [63]).
- S. choleraesuis gây bệnh viêm ruột ỉa chảy và nhiễm trùng máu ở lợn. - S. typhi và S. paratyphi A gây bệnh sốt th−ơng hàn ở ng−ời.
- S. typhimurium gây bệnh ngộ độc thức ăn ở ng−ời, gây bệnh viêm dạ dày, ruột, nhiễm trùng máu ở các loài bò sát và những loài động vật khác.
- S. enteritidis gây bệnh viêm ruột ở ng−ời và nhiều loài khác.
- S. gallinarum gây bệnh viêm ruột và bệnh nhiễm trùng máu ở gia cầm.
- S. give gây bệnh viêm ruột ở bò.
- S. dublin gây bệnh xảy thai, viêm ruột.
- S. dublin gây bệnh xảy thai, viêm ruột, nhiễm trùng máu, viêm tuỷ x−ơng và viêm màng não ở bò, lợn và cừu.
- S. anatum gây bệnh viêm ruột, nhiễm trùng máu ở khỉ và vịt.
- S.pullorum gây bệnh viêm ruột, nhiễm trùng máu và bệnh ỉa phân trắng ở chim và gà con.
* Cấu tạo kháng nguyên của vi khuẩn Salmonella
Cấu tạo kháng nguyên của Salmonella rất phức tạp. ở Salmonella, ngoài phản ứng huyết thanh đặc hiệu của từng vi khuẩn còn có hiện t−ợng ng−ng kết chéo giữa kháng nguyên của vi khuẩn này với kháng thể của vi khuẩn khác hay giữa nhóm này với nhóm khác trong giống. Có hiện t−ợng trên tự ng−ng kết hay ng−ng kết chéo giữa các loài với nhau xảy ra là do vi khuẩn Salmonella có những thành phần kháng nguyên đặc hiệu hay không đặc hiệu chung cho nhóm.
Cấu trúc kháng nguyên của Salmonella gồm có 3 loại: kháng nguyên O, kháng nguyên K và kháng nguyên H (Nguyễn Vĩnh Ph−ớc, 1978 [28], Nguyễn Nh−
Thanh và cs, 1997 [39]); P. J. Quinn và cs, 1994 [110]).
- Kháng nguyên O
Kauffmann và White đã nghiên cứu một cách hệ thống cấu trúc kháng nguyên O của Salmonella. Kháng nguyên O của vi khuẩn Salmonella rất phức tạp, cấu trúc của kháng nguyên gồm nhiều phần tử cấu tạo nên và nó đ−ợc phân bố trên bề mặt của tế bào. Thành phần chủ yếu của kháng nguyên O là phospholipid, polisaccharid, trong đó có 60% là polysaccharid, 20 - 30% là lipid và 3,5 - 4,5% hecsosamin. Kauffmann và White đã chỉ ra gần 70 yếu tố kháng nguyên khác nhau. Mỗi loại Salmonella có thể có một hoặc nhiều yếu tố trong số các yếu tố đó, mỗi yếu tố đ−ợc ký hiệu bằng các số La mã hay số
ả rập.
Do có sự khác nhau giữa các loài Salmonella về cấu trúc kháng nguyên O nên ng−ời ta đã chia Salmonella thành 34 nhóm và đ−ợc ký hiệu bằng các chữ in A, B, C1, C2, C3, D1, D2… X, Y, Z. Mỗi nhóm vi khuẩn có kháng nguyên O cấu tạo bởi một số thành phần nhất định đ−ợc ký hiệu bằng số La mã (Đinh Hữu Dung, 2003 [7], Nguyễn Nh− Thanh và cs, 1997 [39]).
- Kháng nguyên H
Kháng nguyên H chỉ có ở những vi khuẩn Salmonella có lông nên hầu hết Salmonella đều có kháng nguyên H trừ Salmonella gallinarum và
Salmonellapullorum. Kháng nguyên H chia làm 2 pha, pha 1 có tính chất đặc hiệu gồm 28 loại kháng nguyên lông đ−ợc biểu thị bằng chữ la tinh th−ờng a, b, c, d, f, g, h…z.; pha 2 không có tính chất đặc hiệu và gồm có 6 loại đ−ợc biểu thị bằng chữ số ả Rập 1, 2, 3, 4, 5, 6 hay chữ la tinh th−ờng e, n, x… Vì vậy, ng−ời ta th−ờng dùng công thức kháng nguyên O, kháng nguyên H để gọi
tên cho loài Salmonella. Kháng nguyên H không chịu nhiệt, bị nhiệt độ 700C phá huỷ nh−ng đề kháng với foocmol.
- Kháng nguyên K
Kháng nguyên K của Salmonella không phức tạp và chỉ có ở S.typhi và
S. paratyphi, đ−ợc gọi là kháng nguyên Vi (virulence). Kháng nguyên Vi d−ới dạng một lớp rất mỏng không quan sát đ−ợc bằng kính hiển vi quang học thông th−ờng. Kháng nguyên Vi có bản chất là một phức hợp glucid - lipid - polypeptide gần giống kháng nguyên O. Kháng nguyên Vi có thể bao phủ kín kháng nguyên O nh−ng vi khuẩn sẽ không ng−ng kết mặc dù trộn với kháng huyết thanh O đặc hiệu. Để hiện t−ợng ng−ng kết xuất hiện, ng−ời ta đun nóng huyễn dịch vi khuẩn ở 1000C/20 phút để tách kháng nguyên K ra khỏi tế bào. Kháng nguyên Vi gặp kháng thể Vi gây ra hiện t−ợng ng−ng kết chậm và xuất hiện các hạt nhỏ. Kháng nguyên Vi không tham gia vào quá trình gây bệnh (Đinh Hữu Dung, 2003 [7], Nguyễn Nh− Thanh và cs, 1997 [39])
*Độc tố và cơ chế sinh bệnh của vi khuẩn Salmonella
Theo Radostits O. M và cs (1994), những serotype (Serovars) của
Salmonella th−ờng hay gây bệnh cho những loài động vật nuôi, gồm có:
Các chủng Salmonella typhimurium, Salmonella dublin, Salmonella newport gây bệnh cho trâu, bò.
Các chủng Salmonella typhimurium, Salmonella dublin, Salmonella anatum gây bệnh cho dê, cừu.
Các chủng Salmonella typhimurium, Salmonella choleraesuis gây bệnh cho lợn.
Các chủng Salmonella typhimurium, Salmonella anatum, Salmonella newport, Salmonella enteritidis, Salmonella heidelberg, Salmonella arizona, Salmonella angola gây bệnh cho ngựa.
Sau khi con vật bị nhiễm Salmonella theo đ−ờng miệng, quá trình xâm nhập vào vật chủ xảy ra qua vách ruột, ở van hồi manh tràng và lan đến những đến những nơi xa hơn nh− hạch màng treo ruột. Quá trình xâm nhập phụ thuộc vào những điểm này và quá trình tiến triển của bệnh đ−ợc xác định bởi những yếu tố nh− tình trạng miễn dịch, tuổi của con vật, có hay không có yếu tố stress và độc lực của chủng vi khuẩn gây bệnh. Một số đặc tính của vi khuẩn ảnh h−ởng đến độc lực bao gồm sự có mặt của kháng nguyên bám dính ở lông và roi, độc tố tế bào, độc tố đ−ờng ruột, lipopolysaccaride, phản ứng tế bào viêm t−ơng ứng mà chúng kích thích ở vách ruột. Tác động của một số nhân tố này là không có giới hạn đối với đ−ờng ruột và chúng cũng góp phần làm cho quá trình bệnh trở nên phức tạp (O. M . Radostits và cs, 1994 [111], R. Sanchis và cs, 1980 [114]).
ở những động vật non và động vật tr−ởng thành, khả năng chống lại bệnh của nó là thấp hơn, sự lây lan vi khuẩn tiến triển xa hơn, đến hạch màng treo ruột và quá trình viêm nhiễm đ−ợc diễn ra ở những tế bào l−ới nội mô của gan, từ đó chúng xâm nhập vào máu. Những b−ớc này của quá trình viêm có thể xảy ra rất nhanh. Ng−ời ta đã tiến hành thực nghiệm khi gây nhiễm
Salmonella dublin cho bò sơ sinh qua đ−ờng miệng thì thấy rằng sau 15 phút đã có vi khuẩn này ở trong máu. Những triệu chứng chủ yếu của quá trình này là nhiễm trùng máu, viêm ruột, sảy thai ( Embert H Coles, 1974 [76]).
Những vụ dịch bệnh ở dê do Salmonella gây nên với những điều kiện giống nh− ở những loài nhai lại khác. Quá trình vận chuyển và bắt con vật là những yếu tố stress góp phần cho quá trình truyền bệnh qua phôi ở những dê hoang dã (O.M Radostits và cs, 1994 [111], A. K. Aroza,1983 [54]).
Salmonella có hai loại độc tố, đó là nội độc tố và ngoại độc tố. Nội độc tố do Salmonella sinh ra gồm có hai loại: độc tố ruột và độc tố thần kinh; trong đó độc tố ruột gây xung huyết và mụn loét trên ruột, độc tố thần kinh gây triệu chứng thần kinh.
Theo O. M. Radostits và cs (1994) [111], Lê Văn Tạo (1989) [34], độc tố đ−ờng ruột do Salmonella sản sinh ra có hai thành phần: độc tố thẩm xuất nhanh và độc tố thẩm xuất chậm.
Độc tố thẩm xuất nhanh của Salmonella có cấu trúc thành phần, hoạt tính giống với độc tố chịu nhiệt của E.coli. Độc tố này có khả năng chịu đ−ợc nhiệt độ 1000C trong 4 giờ nh−ng bị phá huỷ nhanh khi bị hấp ở áp suất cao. Độc tố này còn bền vững ở nhiệt độ thấp, thậm chí có thể bảo quản ở nhiệt độ -200C (Johne Banner và cs, 1994 [90]). Cấu trúc phân tử của nó là polysaccharide và một số chuỗi polipeptide. Độc tố này cũng có vai trò trong quá trình gây bệnh của Salmonella, nó giúp vi khuẩn Salmonella xâm nhập vào tế bào biểu mô của ruột non. Nó thực hiện khả năng thẩm xuất nhanh sau 1 - 2 giờ và có thể kéo dài 48 giờ.
Độc tố thẩm xuất chậm của Salmonella có cấu trúc và thành phần giống độc tố không chịu nhiệt của E.coli. Vì vậy, ng−ời ta th−ờng gọi độc tố này là độc tố không chịu nhiệt của Salmonella. Chúng không bền với nhiệt, bị phá huỷ ở nhiệt độ 700C trong 30 phút và ở 560C trong 4 giờ. Cấu trúc phân tử của nó gồm 3 chuỗi polipeptid và một số hợp chất khác. Cơ chế gây bệnh của loại độc tố này là làm thay đổi quá trình trao đổi n−ớc và chất điện giải, làm cho n−ớc từ cơ thể vào ruột gây tích n−ớc ở ruột dẫn đến tiêu chảy. Độc tố không chịu nhiệt thực hiện chức năng thẩm xuất chậm từ 18 - 24 giờ, có thể kéo dài từ 36 - 48 giờ.
* Cơ chế gây bệnh của vi khuẩn Salmonella
Tuỳ theo từng loài, Salmonella có thể chỉ gây bệnh cho ng−ời hay động vật, nh−ng nó cũng có thể vừa gây bệnh cho ng−ời, vừa gây bệnh cho động vật.
Bình th−ờng ở đ−ờng ruột của ng−ời và động vật khoẻ luôn có vi khuẩn
Salmonella c− trú nh−ng chúng không gây bệnh. Trong điều kiện sức đề kháng cơ thể giảm hoặc do yếu tố bất lợi nào đó đối với cơ thể, vi khuẩn sẽ tăng sinh rất nhanh, cùng với sự viêm nhiễm kết hợp, vi khuẩn có khả năng gây bệnh.
Vi khuẩn Salmonella th−ờng gây bệnh kế phát sau các bệnh do virus nh− virus dịch tả (S. Y. Mangera, 2005 [103]).
Tóm lại, trong đ−ờng ruột của gia súc có nhiều loại vi khuẩn khác nhau nh− vi khuẩn hiếu khí và vi khuẩn kị khí, trong đó có cả vi khuẩn th−ờng trực và có thể có vi khuẩn vãng lai. Những vi khuẩn hiếu khí th−ờng gặp trong đ−ờng tiêu hoá gồm có E.coli, Bacillus subtilis, Proteus, Staphylococcus, Streptococcus, Shigella, Salmonella… ở điều kiện bình th−ờng, các loại vi khuẩn này sống cộng sinh với nhau. Sự cân bằng của của hệ vi khuẩn này là cần thiết cho vật chủ. Khi gặp những điều kiện thay đổi đột ngột của hoàn cảnh sống mà cơ thể gia súc không thích ứng đ−ợc nh− thời tiết, khí hậu quá nóng hoặc quá lạnh, chất l−ợng thức ăn kém và mất cân đối, hoặc bị nhiễm các bệnh do vi trùng, virus, ký sinh trùng, bệnh nội, ngoại khoa… dẫn tới quá trình viêm nhiễm tổn th−ơng thực thể ở đ−ờng tiêu hoá, gây rối loạn hệ vi khuẩn đ−ờng ruột. Chính quá trình loạn khuẩn đã làm cho một số vi khuẩn có nh− E.coli, Salmonella tăng sinh rất nhanh cả về số l−ợng và độc lực. Các loại vi khuẩn có khả năng gây bệnh này không những sản sinh độc tố mà còn di chuyển đến các vị trí bất th−ờng ở phía trên của ruột, gần dạ dày, gây viêm ruột tiêu chảy và c− trú ở các cơ quan nội tạng khác.