Phần 2 Tổng quan tài liệu
2.3. Một số đặc điểm của vi khuẩn E.coli
Tác giả Phạm Hồng Sơn (2008) cho biết Escherichia có 4 lồi khác nhau, nhưng loài chủ yếu là E.coli. Vi khuẩn này phát triển rất tốt trên môi trường thạch thường, ở 35 - 37 °C sau 12 - 18 giờ hình thành khuẩn lạc trịn, lồi, khơng trong suốt, bóng láng. Trên thạch máu, đa số chủng khơng gây dung huyết, nhưng cũng có chủng dung huyết. Để phân lập thường ni cấy khởi đầu trên môi trường tuyển lựa như môi trường Istrati, MacConkey, Endo, desoxycholate,...
Trong số các E.coli nhiều chủng khơng gây bệnh, được tìm thấy trong hệ tiêu hóa người và động vật máu nóng. Dù vậy có những chúng E.coli có độc tố và có thể gây tiêu chảy. Chủng gồm có những chủng sinh độc tố ruột (enterotoxigenic – ETEC), sinh bệnh ruột (enteropathogenic – ETPC), gây xuất huyết ruột (enterohemorrhagic – EHEC) và xâm lấn ruột. E.coli sinh độc tố ruột gây viêm dạ dạy, ruột, gây tiêu chảy nước nhiều kèm theo nơn ói, đau quặn bụng. Khoảng từ 2% đến 8% của E.coli tồn tại trong nước là nguồn sinh bệnh ruột gây nên tiêu chảy ở du khách. Thức ăn nước là yếu tố quan trọng gây lây bệnh do vi khuẩn này. Liều gây nhiễm của loại này tương đối cao, từ khoảng 106 đến 109 (Đỗ Hồng Lan Chi và cs., 2014)
2.3.1. Đặc điểm hình thái, ni cấy, đặc tính sinh hóa và sức đề kháng của vi khuẩn E.coli khuẩn E.coli
2.3.1.1. Đặc điểm hình thái và ni cấy
+ Đặc điểm hình thái
E.coli là một trực khuẩn hình gậy ngắn, di động được, khơng sinh nha bào và có thể sinh giáp mơ, kích thước 2-3 x 0,6µm. Trong cơ thể gia súc, gia cầm, E. coli có hình cầu trực khuẩn, đứng riêng lẻ đơi khi đứng xếp thành chuỗi ngắn. Vi khuẩn bắt màu gram âm, thường thẫm hai đầu, ở giữa nhạt.
+ Tính chất ni cấy
E. coli là trực khuẩn hiếu khí hay yếm khí tùy tiện, dễ ni cấy trên các mơi trường. Có thể sinh trưởng ở nhiệt độ từ 5 – 40 ºC, nhiệt độ thích hợp là 37 ºC, pH thích hợp là 7,2 – 7,4 nhưng vẫn có thể phát triển trên mơi trường có độ pH 5,5 – 8.
Nuôi cấy trên môi trường thạch thường: sau 24h hình thành khuẩn lạc trịn, hơi lồi, ướt, không trong suốt màu trắng tro nhạt, đường kính khuẩn lạc 2 – 3mm.
Trong mơi trường nước thịt: E.coli phát triển tốt, môi trường rất đục, có cặn màu tro nhạt lắng xuống đáy, đơi khi có màng màu xám nhạt trên mặt mơi trường, mơi trường có mùi phân thối.
Trong mơi trường Muller Kauffmann, môi trường lục Malasit E.coli không mọc, mơi trường Endo E.coli có khuẩn lạc màu đỏ, môi trường EMB E.coli có khuẩn lạc màu tím đen, mơi trường thạch SS E.coli có khuẩn lạc đỏ.
Mơi trường MacConkey: E.coli hình thành những khuẩn lạc dạng S, màu hồng cánh sen.
Môi trường Brilliant Green Agar: khuẩn lạc E.coli dạng S, màu vàng chanh. Môi trường thạch máu: E.coli có thể gây dung huyết.
Vi khuẩn kỵ khí tùy tiện, có thể phát triển ở nhiệt độ 10- 45oC, thích hợp nhất là 37oC. Được xếp vào nhóm Lactosese +, khuẩn lạc điển hình, dễ phân biệt trên các môi trường chuyên biệt như Endo Agar, EMB (Eosin Methylen Blue Agar), Mac Conkey Agar.
2.3.1.2. Đặc tính sinh hóa và sức đề kháng
Các chủng E.coli đều lên men sinh hơi mạnh: glucose, galactose, lactose, fructose, maltose, lên men nhưng không sinh hơi các loại đường: saccharose, ducitol.
Thử nhóm phản ứng sinh hóa IMViC cho kết quả (+ + - -).
Cũng như các loại vi khuẩn không sinh nha bào khác, E.coli không chịu được nhiệt độ cao, đun 55ºC trong vịng 1h, 60ºC trong vịng 30 phút, đun sơi 100ºC chết ngay. Các chất sát trùng thông thường như: axit phenic 3%, foocmon, hydroperoxit 10/0 diệt vi khuẩn sau 5 phút. Tuy nhiên ở mơi trường bên ngồi, các chủng E.coli độc có thể tồn tại đến 4 tháng (Nguyễn Như Thanh và cs., 1997).
2.3.2. Cấu trúc kháng nguyên
E. coli có cấu trúc kháng nguyên rất phức tạp, bao gồm kháng nguyên thân O, kháng nguyên lông H, kháng nguyên K, kháng nguyên bám dính F. Ngày nay, người ta phát hiện một cách nhanh chóng số lượng các kháng nguyên F. Chức năng của kháng nguyên này là giúp vi khuẩn bám giữ vào giá thể (màng nhầy của đường tiêu hố) hay cịn gọi là bám dính. Yếu tố bám dính có vai trị quan trọng trong việc sản sinh ra độc tố đường ruột và kích thích cơ thể gia súc thực hiện đáp ứng miễn dịch. Phần lớn các chủng E.coli có kháng ngun bám dính đều sản sinh độc tố (Vũ Khắc Hùng, 2005).
Có ít nhất 170 kháng ngun O, 80 kháng nguyên K, 56 kháng nguyên H. Mỗi type kháng huyết thanh được ký hiệu bởi công thức kháng ngun mà chúng có. Ví dụ: O139 : K82: H1; O8: K88: H19
+ Kháng nguyên O (somatic):
Kháng nguyên O được cấu trúc bởi hợp chất lipopolysaccharide gồm 2 nhóm: - Polysaccharide có nhóm hydro nằm ở thành ngồi có chức năng tạo ra tính đặc trưng về serotype.
- Polysaccharide nằm bên trong khơng có nhóm hydro khơng mang tính đặc trưng và chỉ tạo ra sự khác biệt về khuẩn lạc (từ dạng S sang R). Vì vậy sự thay đổi kháng nguyên O dẫn đến sự thay đổi về độc lực hoặc hình thái khuẩn lạc. Phần lipid quyết định tính độc lực của vi khuẩn.
Kháng nguyên O là loại kháng nguyên chịu nhiệt, không bị phá huỷ khi đun ở 120ºC trong 2 giờ. Kháng nguyên O rất quan trọng trong độc lực và xác định serotype của vi khuẩn E.coli.
+ Kháng nguyên H (flagella):
Kháng nguyên H có bản chất là protein, kém bền vững hơn kháng nguyên O, khả năng chịu nhiệt kém. Nếu gặp cồn 50% và các enzym phân huỷ protein nó sẽ bị phá huỷ hồn tồn. Xử lý bằng fomol 0,5%, kháng nguyên H vẫn tồn tại. Kháng nguyên H khi gặp kháng thể H tương ứng sẽ xảy ra hiện tượng ngưng kết. Tuy nhiên kháng nguyên H và O không phụ thuộc vào nhau trong quá trình đáp ứng miễn dịch. Vì vậy, khi tạo miễn dịch cho động vật bằng hai loại kháng nguyên dẫn đến hình thành cả hai loại kháng thể. Nhưng nồng độ ngưng kết của kháng thể H thường cao hơn nồng độ ngưng kết của kháng thể O. Kháng nguyên H khơng có vai trị độc lực của vi khuẩn và cũng khơng có ý nghĩa trong miễn dịch phòng vệ.
+ Kháng nguyên K (capsullar):
Bản chất của kháng nguyên K là một polysaccharide, chúng bao quanh tế bào vi khuẩn. Vai trò gây bệnh của kháng nguyên K không rõ ràng, tuy vậy chúng bảo vệ tế bào vi khuẩn chống lại các q trình phịng vệ của vật chủ và giúp gắn kháng nguyên pili vào tế bào biểu mô nhung mao ruột dễ dàng hơn.
+ Kháng nguyên Pili (hay fimbriae):
Kháng nguyên Pili có bản chất là protein, nằm trong cấu trúc fimbriae trên bề mặt tế bào vi khuẩn. Dưới kính hiển vi điện tử chúng có hình ảnh là những cấu trúc
thẳng, ngắn hơn, lông nằm xung quanh bề mặt tế bào vi khuẩn. Trước đây nhóm kháng nguyên này được xếp trong nhóm kháng nguyên vỏ bọc nên ký hiệu là K, tuy nhiên nó hồn toàn khác với kháng nguyên capsullar về bản chất hoá học và cấu trúc. Do vậy, để tránh nhầm lẫn người ta gọi chúng là kháng nguyên pili hay fimbriae, ký hiệu là kháng nguyên F.
2.3.3. Đặc tính gây bệnh
E.coli gây bệnh bởi nhiều yếu tố, có yếu tố là độc tố và có yếu tố khơng phải là độc tố. Bao gồm:
- Khả năng bám dính: đây là yếu tố gây bệnh đặc biệt quan trọng, nó giúp vi khuẩn thực hiện bước đầu tiên của q trình gây bệnh là bám dính lên niêm mạc ruột nhờ một hay nhiều yếu tố bám dính. E.coli có 4 loại yếu tố bám dính, đặc biệt quan trọng là F4 (K88), F5 (K99), F6 (987p), F41.
- Khả năng xâm nhập: là khả năng vi khuẩn qua được hàng rào bảo vệ lớp muscosa trên bề mặt ruột non và tế bào biểu mô, đồng thời sinh sản và phát triển trong lớp tế bào này, tránh các tế bào đại thực bào.
- Khả năng gây dung huyết: khả năng sản sinh ra haemolysin của E.coli có thể được coi như một yếu tố độc lực quan trọng. Có 4 kiểu dung huyết nhưng quan trọng nhất là hai kiểu α và β.
- Khả năng tạo colicin V:
Trong quá trình phát triển, E.coli thường xuyên sản sinh ra colicin V khi tồn tại cộng sinh với các loại vi khuẩn khác và trở lên chiếm ưu thế trong đường ruột. Colicin V là một loại chất kháng khuẩn có khả năng ức chế hoặc tiêu diệt các loại vi khuẩn khác. Có khoảng 40% số chủng E.coli ở người và động vật có khả năng sản sinh colicingenic. Nếu colicin V được sản sinh ra từ các chủng E. coli cường độc ký sinh trong cơ thể vật chủ thì trong trường hợp này có thể coi colicin V là một yếu tố gây bệnh.
- Khả năng sản sinh độc tố:
Sản sinh độc tố được xem như là một khả năng đặc biệt quan trọng của E.coli. Cũng như khả năng bám dính, khả năng sản sinh độc tố là một nhân tố gây bệnh quan trọng của vi khuẩn E.coli. E.coli sản sinh ra hai loại độc tố: nội độc tố và ngoại độc tố.
2.3.4. Ý nghĩa của việc xác định tổng số E.coli trong thịt
E.coli được coi như nhân tố chỉ điểm tình trạng vệ sinh của thực phẩm và q trình chế biến thực phẩm (Tơ Liên Thu, 1999).
Trực khuẩn ruột già E.coli cịn có tên là Bacterium coli comune, Bacillus coli cominis được Escherich phân lập năm 1885 từ phân trẻ em. Escherichia thường xuất hiện rất sớm ở đường ruột người và động vật sơ sinh (sau khi đẻ 2h) chúng thường ở phần sau của ruột, ít khi ở dạ dày hay ruột non. Trong nhiều trường hợp cịn tìm thấy ở niêm mạc của nhiều bộ phận khác trong cơ thể (Nguyễn Như Thanh, 1997).
E.coli kí sinh trong các cả các lồi động vật như ngựa, dê, lợn, chó, mèo, gia cầm và người. Từ đó theo phân của gia súc và người mà gieo rắc ra ngoài. Loài vật ăn thịt và loài hỗn thực bài tiết ra nhiều E.coli hơn loài ăn cỏ (Nguyễn Vĩnh Phước, 1970). Từ ruột, E. coli theo phân ra đất, nước.