Chương 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.3. Tác nhân gây bệnh và các phương pháp xét nghiệm chẩn đoán
1.3.1. Tác nhân gây bệnh
1.3.1.1. Đặc điểm sinh học
Orientia tsutsugamushi (cịn có tên Rickettsia orientalis, hoặc Rickettsia tsutsugamushi) là một loài trong nhóm Rickettsia thuộc Giới Bacteria, Ngành Proteobacteria, Lớp Alphaproteobacteria, Bộ Rickettsiales, Họ Rickettsiaceae, Giống Orientia (Pinkerton, 1936) [5], [25].
Vi khuẩn O. tsutsugamushi có hệ hơ hấp độc lập, có hệ thống men nhưng khơng hồn chỉnh nên phải sống ký sinh trong tế bào vật chủ, vì vậy
chúng lệ thuộc hồn tồn vào các chất carbohydrate của tế bào vật chủ để lấy năng lượng chuyển hố. Nhuộm giemsa bắt màu tím xanh, có hình cầu, hình que ngắn hoặc hình sợi, kích thước dài 1,2-3 µm, rộng 0,5-0,8 µm [5], [131].
Bảng 1.2. Các tác nhân rickettsia gây bệnh chủ yếu [5]
TT Tác nhân gây bệnh Tên bệnh Đường lây
1 R.prowazekii Sốt ban chấy rận Rận đốt 2 R.typhi (R.mooseri) Sốt ban bọ chuột Bọ chét đốt 3 O. tsutsugamushi Sốt mò Ấu trùng mò đốt
4 R.burnetii Sốt Q Hô hấp
5 R.rickettsii Sốt nổi mụn núi đá Ve đốt 6 R.conorii Sốt nổi mụn Địa Trung Hải Ve đốt 7 R.australia Sốt do ve Queensland Ve đốt 8 R.sibirica Sốt do ve Bắc Á Ve đốt
9 R.akari Rickettsialpox Mò đốt
Orientia tsutsugamushi là trung gian giữa virus và vi khuẩn, chúng giống vi khuẩn vì có lớp vỏ, bào tương, một nhân ADN hoặc ARN và các hạt vùi bên trong, mặt khác chúng giống virus vì ký sinh bắt buộc trong bào tương hoặc nhân của tế bào đích. Hiện nay, Orientia tsutsugamushi được xếp vào lớp vi khuẩn gram âm đa dạng (pleomorphis), vì có khả năng sao chép và nhân lên trong tế bào vật chủ, các phần tử cấu thành tương tự vi khuẩn gram âm khác gồm ADN và ARN, thành tế bào chứa Lipopolysaccharide, Aminoacid, Aminosugars [115], [132].
Hình 1.4. Hình ảnh Orientia tsutsugamushi xâm nhập và ký sinh trong tế bào nội mô mạch máu
(Nguồn: https://fineartamerica.com)
Orientia tsutsugamushi có sức đề kháng yếu, dễ bị diệt bởi các thuốc
sát trùng thông thường và nhiệt độ cao, trong mơi trường bên ngồi và thuốc sát trùng thông thường, dung dịch 0,1% formalehyde diệt trong vài giờ, sống lâu ở dạng đông khô trong bảo quản lạnh -700C. Sức đề kháng của Orientia
tsutsugamushi là quá trình ức chế tổng hợp peptidoglycan, kháng sinh nhóm
betalactam, điều này có thể giải thích sự thiếu hụt peptidoglycan trên thành tế bào vi khuẩn [45], [138].
1.3.1.2. Độc tố vi khuẩn
Orientia tsutsugamushi thường gây độc bên trong tế bào vật chủ ký sinh, đại thực bào và bạch cầu đa nhân trung tính của bệnh nhân hoặc trên động vật thử nghiệm. Sử dụng kỹ thuật đánh dấu miễn dịch đối với Orientia
tsutsugamushi đã phát hiện sự suy giảm chất đánh dấu sau mỗi lần cấy chuyển trên một dòng tế bào cảm nhiễm và sau 10 lần cấy chuyển liên tục thì khơng cịn phát hiện được chất đánh dấu. Tuy nhiên, khi Orientia tsutsugamushi được tiêm vào mặt sau nỗn của phơi gà, sau đó thu hồi lại cho thấy vẫn còn chất đánh dấu. Điều này cho thấy Orientia tsutsugamushi phù hợp trong môi trường nuôi cấy invitro nhưng cấy chuyển nhiều lần dẫn đến giảm bớt những kháng nguyên có khả năng sinh miễn dịch. Orientia
tsutsugamushi xâm nhập tế bào vật chủ nhờ quá trình thực bào của tế bào bạch cầu [54]. Sự co tế bào nguyên sinh chất của tế bào vật chủ hoặc Orientia
tsutsugamushi bị bất hoạt bằng tia cực tím giúp cho gắn lên màng tế bào, lúc
này khơng có vai trị của q trình thực bào. Sau khi bị thực bào thì Orientia
tsutsugamushi không bị tổn thương và được giữ trong tế bào bạch cầu. Trong
trường hợp bạch cầu đa nhân trung tính, Orientia tsutsugamushi bị thực bào một cách thụ động, bị hút vào tế bào bạch cầu đa nhân trung tính. Yếu tố độc lực liên quan tới sự ly giải màng tế bào vi khuẩn của thể thực bào đã không được xác định, cấu trúc vi khuẩn không bị thay đổi, Orientia tsutsugamushi không bị ảnh hưởng và trốn thoát khỏi thể thực bào và đặc biệt đi vào trong vùng giàu glycogen trong tế bào chất của tế bào vật chủ. Điều này cho thấy sự tan rã của thể thực bào đã không xảy ra sau khi Orientia tsutsugamushi
trốn thoát khỏi thể thực bào. Tuy nhiên không thể xác định rõ chức năng thực bào diễn ra như thế nào. Thời gian nhân đôi của Orientia tsutsugamushi là khoảng 8 - 9 giờ. Orientia tsutsugamushi được giải phóng nhờ sự bảo vệ của màng tế bào vật chủ ký sinh. Nó có thể xâm nhập trực tiếp vào tế bào hoặc ngoài màng tế bào vật chủ ký sinh, từ đó xâm lấn vào các tế bào khác. Một số nghiên cứu đã chứng minh sự tồn tại dai dẳng của Orientia tsutsugamushi ở mô trong thời gian dài sau điều trị [123], [126].
1.3.1.3. Cơ chế bệnh sinh bệnh sốt mò
Thực hiện tiêm Orientia tsutsugamushi vào phúc mạch chuột, quan sát thấy Orientia tsutsugamushi trên tiêu bản dịch tiết của phúc mạc, gan, lách, thận và phổi, biểu hiện rõ nhất là lách to và có tiết dịch phúc mạc, gan to về kích thước, có u cục.
Orientia tsutsugamushi thường phát hiện thấy trong đại thực bào và các tế bào viêm khác. Gây nhiễm Orientia cho chuột quan sát thấy xuất hiện phình tế bào và nguyên sinh chất của tế bào bạch cầu hạt ưa kiềm. Số lượng ty lạp thể và thể Golgi, màng lưới nguyên sinh chất và ribosome tự do đã
tăng thêm sau 9 ngày chuột nhiễm bệnh .
Khi gây nhiễm bệnh cho chuột theo đường dưới da cho thấy một số lượng lớn Orientia tsutsugamushi trong tế bào kupffer của gan, trong nội mạc tế bào lách và tế bào lympho hạt.
Đáp ứng miễn dịch với Orientia tsutsugamushi có hai dạng là đáp ứng miễn dịch dịch thể và đáp ứng miễn dịch tế bào, đã được báo cáo kết quả thử nghiệm trên động vật. Trong những nghiên cứu này đã chỉ ra rằng những tế bào bám dính và yếu tố hịa tan ức chế sự phát triển của tế bào lympho giống như kháng ngun đặc hiệu. Trên mơ hình thử nghiệm trên khỉ, tế bào bạch cầu giảm diễn ra trong 3 tuần gây nhiễm. Dòng tế bào Lympho giảm đầu tiên trong tế bào máu do quá trình nhiễm bệnh. Từ kết quả trên đã chỉ ra dấu hiệu bất thường của dòng tế bào lympho trong đáp ứng miễn dịch tế bào, đây là một nguyên nhân chính của đáp ứng miễn dịch bởi sự kích thích của tác nhân sinh học [148].
Chuyển đổi cơ chế bệnh sinh là đặc điểm trọng tâm gây xơ cứng lan tỏa mạch máu nhỏ. Giới hạn, biến đổi các mạch máu nhỏ giúp giải thích tính đa dạng phong phú của bệnh cảnh lâm sàng đã được chứng minh. Mặc dù vậy, cơ chế chính xác của chuyển đổi cơ chế bệnh sinh từ khi nhiễm Orientia
tsutsugamushi cũng chưa được xác định rõ ràng, nguyên nhân đầu tiên của
biến đổi cơ chế bệnh sinh là hệ quả của sự phá hủy nội mạc các tế bào thành mạch máu nhỏ cùng sự thương tổn của quá trình viêm, kết quả này là do sự lắng đọng của tế bào bạch cầu.
Khi đốt, ấu trùng mò tiết từ vòi ra một chất men gây hoại tử loét ở biểu bì và mơ dưới da nơi vết đốt. Từ vết loét vi khuẩn O. tsutsugamushi đột nhập hệ bạch huyết gây viêm nhiễm hoại tử ở hạch khu vực, trường hợp nặng có khi viêm quanh hạch. Không những hạch ở kế cận vết loét bị sưng, mà cịn có thể sưng hạch tồn thân. Ở bệnh sốt mò, thương tổn nội mạc huyết quản là đặc hiệu. O. tsutsugamushi đột nhập vào hệ bạch huyết và huyết quản gây
nên các ổ viêm rải rác và viêm quanh các mạch máu nhỏ có thâm nhiễm tế bào mono, lympho và tương bào. Hoại tử thành huyết quản thường tập trung ở vết loét. Những thương tổn huyết quản nhỏ này dẫn tới thương tổn vùng nhu mô lân cận ở các phủ tạng, rõ rệt nhất là tim, phổi, não và thận với biểu hiện viêm, sung huyết, phù nề da, xuất huyết [19].
1.3.1.4. Cấu trúc kháng nguyên
Có 2 loại kháng nguyên:
- Kháng nguyên đặc hiệu: Đặc hiệu cho từng typ riêng biệt, có nhiều typ kháng nguyên khác nhau đại diện cho một địa phương hoặc một khu vực nào đó, giữa các typ khơng có miễn dịch chéo, điều này đã gây khó khăn trong chẩn đốn và phịng bệnh bằng văcxin.
- Kháng ngun khơng đặc hiệu: Orientia tsutsugamushi có một loại kháng nguyên giống như kháng nguyên OX-K của vi khuẩn đường ruột Proteus
mirabilis. Vì vậy, các nhà khoa học đã sử dụng kháng nguyên OX-K của Proteus mirabilis để phát hiện kháng thể ở bệnh nhân bị sốt mò (phản
ứng Weil-Felix). Phản ứng này tuy không đặc hiệu, độ hạy không cao nhưng thông dụng, dễ sản xuất, giá thành rẻ phù hợp cho việc xét nghiệm sàng lọc phát hiện bệnh sốt mò tại tuyến cơ sở [66], [132].
Ba chủng Orientia tsutsugamushi cổ điển là Karp, Kato và Gilliam. Hiện nay ngoài ba chủng này cịn có hơn 30 chủng huyết thanh khác đã được xác định. Các chủng Orientia tsutsugamushi có tính chất kháng ngun rất đa dạng, do có sự khác biệt trong cấu trúc của các protein vỏ. Sự khác biệt về mặt kháng nguyên của các chủng orientia có thể xác định bằng các phương pháp huyết thanh học và kỹ thuật sinh học phân tử. Độc lực rất khác nhau tùy chủng: các chủng Orientia tsutsugamushi ở Nhật Bản và Trung Quốc
thường có độc lực cao và gây bệnh nặng hơn [85], [139].
Các nghiên cứu cho thấy Orientia tsutsugamushi chỉ có một đơn vị
sinh vật ký sinh nội bào bắt buộc với các loại vi sinh vật khác. Những thông tin về hệ gene liên quan tới sự hình thành cấu trúc tế bào rickettsia và phương thức chuyển hóa của Orientia tsutsugamushi là cơ sở phân tích sự khác biệt của Orientia tsutsugamushi với các loài rickettsia khác trong họ. Mặc dù,
Orientia tsutsugamushi có kích thước hệ gene lớn so với các loại rickettsia
khác trong họ, nhưng phần lớn đó là các trình tự lặp lại của các đoạn gene. Phương thức và con đường chuyển hóa của Orientia tsutsugamushi tương tự như lồi rickettsia khác, nhưng đáng chú ý có sự khác nhau trong một vài phương thức như: Chu trình chuyển hóa carbohydrate, chu trình axit tricarboxylic và tổng hợp thành tế bào bằng hệ thống vận chuyển. Điều này liên quan tới yếu tố độc lực và đặc điểm sinh lý của tác nhân vi sinh vật ký sinh nội bào. Phân tích các lồi rickettsia trên cơ sở kiểu hình (phenotype) và kiểu gene (genotype) khác nhau cho thấy Orientia tsutsugamushi khác với các loài rickettsia khác trong cấu trúc thành tế bào, kháng nguyên và kích cỡ của hệ gene. Trên cơ sở giải trình tự hệ gene của Orientia tsutsugamushi cho thấy có trình tự gene lặp lại rất cao (khoảng 40% tổng số nucleotide của hệ gene) [70], [76].
Trên cơ sở dữ liệu giải trình tự gene của Orientia tsutsugamushi cho thấy có trình tự hệ gene lặp lại cao tới 200 lần. Hơn nữa hệ gene của Orientia
tsutsugamushi có trên 400 gene vận chuyển, 60 phần gene gần ADN ngoại
lai vào ADN của vật chủ và 70 gene phiên mã ngược. Gene xóa bỏ và sắp xếp tạo ra gene kết hợp nhanh nhất trong đám gene chuyển đổi. Phân tích so sánh gene chuyển đổi trong hệ gene và dọc theo giải trình tự gene cho thấy tính đồng nhất và gene chuyển đổi có tính đa dạng đó là: sự tạo chuỗi xoắn, xóa bỏ và hợp thành trong cùng đoạn gene. Sự tương tác qua lại của các gene với việc lặp của các đoạn gene dẫn đến sự thay đổi kích thước hệ gene của các chủng Orientia tsutsugamushi khác nhau [55], [101].