Mycobacterium bao gồm có 2 chủng mà hầu hết chúng ta đều đã được nghe nói tới:
Mycobacterium tuberculosis, gây bệnh lao (tuberculosis), và Mycobacterium leprea, gây bệnh phong (leprosy). Mycobacterium còn bao gồm một nhóm phụ được phân loại như là vi khuẩn lao không điển hình (nontuberculous mycobacteria hay NTM) trong đó bao gồm hơn 100 chủng vi khuẩn. Trong đó NTM có thể không phải là một cái tên quen thuộc bởi vì bệnh lý do NTM ít phổ biến hơn so với bệnh lao và bệnh phong. Mycobacteria là loại trực khuẩn có vách tế bào lipid dày. Với vách lipid dày như vậy đã l àm cho chúng kháng acid trong quá trình nhuộm. Cả Mycobacteria và Nocardia đều thuộc một nhóm nhỏ vi sinh vật kháng acid (acid-fast oganism) và là hai vi khuẩn chủ yếu mà ta cần phải ghi nhớ.
Trong phương pháp nhuộm kháng acid (acid-fast stain), ví dụ như một mẫu đờm, thì chúng sẽ được phủ lên chất nhuộm đỏ carbolfuchsin và được đun nóng để giúp thuốc nhuộm thấm qua dễ dàng hơn. Dùng cồn acid (95% ethanol và 3% HCl) đổ lên mẫu vật và sau đó ta dùng chất nhuộm tương phản (counter-stain) xanh methylen. Vách tế bào lipid của Mycobacterium không bị phá hủy khi sử dụng cồn acid, cho nên chất nhuộm đỏ sẽ không bị rữa sạch. Vì thế các vi sinh vật kháng acid sẽ chống lại được sử khử màu của cồn acid, chất nhuộm đỏ được giữ bền vững, trong khi các vi khuẩn không kháng acid sẽ bị mất màu chất nhuộm đỏ và bắt màu xanh.
15.1. Hãy tưởng tượng một chiếc xe thể thao màu đỏ (red) rất bền bỉ (fast)* để ghi nhớ về vi khuẩn kháng acid bắt màu chất nhuộm đỏ.
Mycobacterium tuberculosis
(Bệnh Lao)
Tổ chức Y tế Thế giới đã thông báo đã có hơn 9 triệu trường hợp mới mắc bệnh lao trên toàn thế giới và mỗi năm có 2 triệu người tử vong do bệnh lao. Vào giữa năm 1980, tỷ lệ mắc lao lần đầu tiên đã gia tăng tại Mỹ sau nhiều thập kỷ suy giảm. Sự gia tăng này đã trùng hợp với đại dịch HIV/AIDS mới nổi lên. Những người nhiễm HIV bị suy giảm khả năng bảo vệ cần thiết của hệ miễn dịch trung gian quan tế bào để chống lại bệnh lao. Có khoảng 1/3 số người nhiễm HIV trên thế giới còn là nơi trú ẩn của Mycobacterium tuberculosis!
Đây là một trực khuẩn kháng acid hiếu khí bắt buộc, điều đó có nghĩa là chúng hầu như lây nhiễm vào phổi, nơi có rất nhiều khí oxy. Mycobacterium tuberculosis phát triển rất chậm, mất
* Tác giả sử dụng từ đồng âm từ “Fast” (nhanh) để cố ý nhấn mạnh sự “bền bỉ” của lớp lipid của vi khuẩn lao với cồn acid. Đa phần các tài liệu đều dùng từ “kháng” với acid thì cũng đều có ý nghĩa tương tự nhau. -Nhóm dịch-
khoảng 6 tuần phát triển thì mới có thể quan sát được chúng.
Có một lớp lipid mà chỉ có ở những vi sinh vật kháng acid và có liên quan đến độc lực của vi khuẩn lao-mycosides. Thuật ngữ này có nghĩa như sau:
1)Acid mycolic là một acid béo có trọng lượng phân tử lớn.
15.2. Cấu trúc hóa học của acid mycolic
2)Mycosid là một acid mycolic liên kết với carbohydrat, tạo nên glycolipid.
3) Yếu tố thừng (cord factor) là một mycosid được hình thành bởi sự kết hợp của 2 acid mycolic với một disaccharid (trehalose). Mycosid này chỉ được tìm thấy ở chủng độc lực của Mycobacterium tuberculosis. Sự hiện diện của chúng song song với sự phát triển của vi khuẩn, xoắn cuộn lại nên xuất hiện như là một sợi dây thừng (cord). Cơ chế tác dụng chính xác của yếu tố độc lực như thế nào thì đến nay vẫn chưa được biết đến, nhưng qua các thí nghiệm đã cho thấy rằng yếu tố thừng gây ức chế sự di chuyển của bạch cầu đa nhân trung tính và phá hủy các ty thể.
Khi tiêm chúng vào trong chuột dẫn đến việc giải phóng ra yếu tố hoại tử u (TNF hay cachectin), kết quả là làm sụt cân nhanh chóng. Bệnh lao ở người thường là một bệnh lý mạn tính kèm theo sụt cân nhanh mà chính điều này có thể bị lầm tưởng sang chứng suy mòn thuộc một bệnh lý ác tính nào đó (cachexia of malignancy). Yếu tố thừng có thể đã góp phần vào hiện tượng sụt cân này.
4) Sulfatid là các mycosid, chúng khá giống với yếu tố thừng kèm theo gốc sulfat được gắn thêm disaccharid. Chúng có tác dụng ức chế sự thực bào từ các lysosome có chứa các enzym diệt khuẩn. Bản chất ký sinh nội bào tùy ý của Mycobacterium tuberculosis ở giai đoạn sơ nhiễm có thể một phần là do sulfatid (xem Mục 2.7).
5) Sáp D (Wax D) là một mycosid phức tạp tác dụng như là một chất bổ trợ (tăng cường sự tạo thành kháng thể để đáp ứng với kháng nguyên) và có thể là một thành phần của Mycobac- terium tuberculosis, cho nên chúng kích hoạt hệ thống bảo vệ miễn dịch tế bào.
15.3. Hãy ghi nhớ những tên gọi của mycosid và mối liên quan của chúng với Mycobacterium tuberculosis. Hình ảnh mô tả về 1 chàng trai lướt sóng tên Mike (mycosid). Anh ta đang bôi sáp (WAX-ING trong Wax D) tấm ván lướt sóng (SUrfboard trong Sulfatid) và cột một sợi dây
thừng (CORD trong cord factor) từ tấm ván vào chân của anh ta. Cần chú ý là Mike đang bị ho và bị sụt cân nặng.
Bệnh Lao
Mycobacterium tuberculosis chủ yếu là lây nhiễm lên phổi nhưng cũng có thể gây nên bệnh lý ở các mô khác. Các chúng lây lan và gây tổn thương cho cơ thể phụ thuộc vào đáp ứng miễn dịch của túc chủ. Vi khuẩn và hệ miễn dịch tương tác với nhau như sau:
1) Sinh trưởng bằng ký sinh nội bào tùy ý: ở sự lây nhiễm đầu tiên (thường là do hít vào phổi) khi túc chủ không có khả năng miễn dịch đặc hiệu thì các vi khuẩn này xâm nhiễm vào bên trong các đại thực bào và bạch cầu đa nhân trung tính. Do chúng có nhiều yếu tố độc lực khác nhau vì thế mà những vi khuẩn đã bị thực bào này sẽ không bị phá hủy. Chúng sinh sôi và tồn tại bên trong các đại thực bào. Các vi khuẩn này đi qua hệ bạch huyết và máu để đi đến những vùng mô ở xa. Ở giai đoạn tồn tại bằng ký sinh nội bào tùy ý thì thường khá ngắn ngủi bởi vì túc chủ đã nhanh chóng “học” được cách chủ yếu để đề kháng lại các vi khuẩn kháng acid này: miễn dịch trung gian qua tế bào.
2) Miễn dịch trung gian qua tế bào: Một số đại thực bào đã thành công trong việc thực bào và ngăn chặn sự xâm nhiễm của vi khuẩn. Sau đó các đại thực bào này đi chuyển đến các vùng hạch bạch huyết và trình diện một phần còn lại của vi khuẩn cho các tế bào T hỗ trợ (T-helper cell). Lúc này các tế bào T đã mẫn cảm sẽ được nhân rộng và đi vào trong tuần hoàn để tìm kiếm Mycobacterium tuberculosis. Khi các tế bào T tìm thấy được các kháng nguyên đích của chúng
thì các tế bào này sẽ giải phóng ra lymphokin để thu hút các đại thực bào và hoạt hóa chúng khi chúng đến nơi. Bây giờ, khi các đại thực bào đã hoạt hóa thì chúng sẽ có khả năng tiêu diệt đượcc các vi khuẩn. Trong giai đoạn này, việc các đại thực bào tấn công vi khuẩn sẽ gây tổn thương tại những vùng đó và kết quả là làm hoại tử nhu mô phổi. Nhu mô phổi bị hoại tử như vậy trông rất giống như một miếng phô mai kem dạng hạt nên còn được gọi là hoại tử bã đậu (caseous necrosis). Trung tâm của lớp bã đậu được bao quanh bởi các đại thực bào, các tế bào đa nhân khổng lồ (multinucleated giant cell), các nguyên bào sợi (fibroblast), collagen lắng đọng và chúng thường bị vôi hóa. Bên trong khối u hạt này, vi khuẩn được lưu trữ lại và vẫn còn khả năng gây bệnh. Sau này, vào một lúc nào đó mà khả năng đề kháng của túc chủ bị suy giảm thì vi khuẩn có thể phát triển trở lại.
Xét Nghiệm Da PPD
Sau quá trình mẫn cảm với Mycobacterium tuberculosis của miễn dịch trung gian qua tế bào thì có thêm bất kỳ một sự tiếp xúc nào nữa với vi khuẩn này sẽ dẫn đến một đáp ứng quá mẫn muộn (quá mẫn type 4). Xét nghiệm này được thực hiện bằng cách tiêm trong da một phần protein kháng nguyên được chiết xuất từ Mycobacterium tuberculosis đã bị bất hoạt, được gọi là PPD (Purified Protein Derivative*), kết quả là làm cho vùng da tại đó bị sưng phồng và đỏ. Do đó, việc tiêm trong da PPD sẽ cho biết rằng một người đã bị nhiễm Mycobacterium tuberculosis hay chưa. Đây là một điều rất quan trọng bởi vì có rất nhiều người bị nhiễm khuẩn nhưng lại không có biểu hiện gì về mặt lâm sàng trong nhiều năm. Khi PPD dương tính, ta có thể điều trị và loại trừ được bệnh trước khi chúng gây tổn thương đáng kể lên phổi hay các cơ quan khác. Một người có PPD dương tính thì được xem như là đã mắc bệnh lao tiềm ẩn (latent tuberculosis). Khi bạn tiếp nhận một bệnh nhân có các triệu chứng như sốt nhẹ và ho hoặc bệnh nhân đã từng tiếp xúc với người mắc bệnh lao thì bạn sẽ quyết định cho “chỉ định PPD”. Tiêm trong da PPD (chỉ vừa đủ để làm bóng nước nổi lên bên dưới da). Các đại thực bào ở trong da sẽ bắt lấy kháng nguyên và đưa nó đến các tế bào T. Sau đó các tế bào T này sẽ di chuyển đến vùng da tại nơi tiêm, giải phóng ra các lymphokin để kích hoạt đại thực bào và trong vòng 1-2 ngày thì tại vùng đó sẽ trở nên sưng phồng, đỏ và cứng chắc. Một xét nghiệm da dương tính được định nghĩa đó là vùng sưng cứng (area of induration) lớn hơn kích thước quy định sau 48 giờ (đó là khoảng thời gian cần thiết để xảy ra phản ứng quá mẫn muộn). Còn khái niệm về xét nghiệm này đối với những người có nguy cơ cao bị nhiễm lao đó là kích thước vùng sưng cứng nhỏ hơn kích thước cần phải đạt được! Phương pháp này giúp làm giảm khả năng dương tính giả và cải thiện dương tính thật. Xét nghiệm được xem là dương tính nếu ≥ 5mm ở những người dương tính HIV hoặc bị suy giảm miễn dịch; ≥ 10mm ở những người thường có yếu cố nguy cơ do tiếp xúc với bệnh lao như là đi đến vùng có tỷ lệ mắc lao cao, làm việc trong các cơ sở y tế, bị giam tù trước đó hoặc mắc bệnh có nguy cơ cao (đái tháo đường, suy thận); và ≥ 15mm đối với các trường hợp khác.
Cần ghi nhớ đó là xét nghiệm dương tính thì không có nghĩa là bệnh nhân có bệnh lao đang hoạt động, nó chỉ cho thấy là bệnh nhân đã bị phơi nhiễm (exposure) và nhiễm khuẩn (infection) Mycobacterium tuberculosis ở một thời điểm nào đó trong quá khứ. Xét nghiệm dương tính đều có ở những người nhiễm lao hoạt động, nhiễm lao tiềm ẩn và ở những người đã
* Purified Protein Derivative: Dẫn xuất tinh khiết protein. -Nhóm dịch-
được điều trị khỏi bệnh lao.
Xét nghiệm dương tính giả: Ta vẫn cần phải cẩn thận với xét nghiệm này bởi vì có nhiều người từ các quốc gia khác nhau đã được tiêm ngừa bệnh lao bằng vaccin BCG (bacillus Calmette-Guerin). Vaccin này có hiệu quả trong việc ngăn ngừa các hình thức truyền nhiễm nguy hiểm ở trẻ em, nhưng nó chỉ cung cấp khả năng miễn dịch tối thiểu (minimal immunity) trong vài năm.
Xét nghiệm âm tính giả: Một vài bệnh nhân lại không hề có phản ứng gì với PPD, ngay cả khi họ đã bị mắc bệnh lao. Những bệnh nhân này thường thuộc dạng vô ứng (anergy), có nghĩa là họ mất đi khả năng đáp ứng miễn dịch bình thường do sử dụng steroid, suy dinh dưỡng, AIDS…
Hiện nay chúng ta đã có một phương pháp mới được dùng để thay thể xét nghiệm da PPD trong việc sàng lọc. Một nhóm xét nghiệm máu mới đã được FDA phê duyệt được gọi là IGRAS (có thể nói nôm na đó là phương pháp làm giải phóng chuỗi ngắn interferon-gamma) được dùng để do lường nồng độ interferon-gamma trong máu toàn phần (whole blood) trong phản ứng với kháng nguyên lao đặc hiệu.
Các Triệu Chứng Lâm Sàng
Việc tiếp xúc đầu tiên với Mycobacterium tuberculosis còn được gọi là lao sơ nhiễm (primary tuberculosis) và thường là một nhiễm khuẩn phổi mang tính cận lâm sàng (không có triệu chứng).
Đôi khi, lại có xảy ra các triệu chứng của nhiễm khuẩn tiên phát.
Khi một nhiễm khuẩn tiên phát (primary infection) xảy ra thì hệ miễn dịch trung gian qua tế bào đã được mẫn cảm sẽ ngăn chặn và tiêu diệt vi khuẩn. Các vi khuẩn này sẽ trở nên bị bất hoạt nhưng có thể sau đó sẽ lại gia tăng và gây bệnh. Đó chính là giai đoạn nhiễm khuẩn thứ phát, còn được gọi là lao thứ phát (secondary)hay lao tái hoạt động (reactivation).
Các con số thực tại trong bảng số liệu thống kê: Do sự tiếp xúc gần gũi, chẳng hạn như là các thành viên trong gia đình, có một người nào đó bị mắc lao sơ nhiễm thì cũng đã có khoảng 30%
khả năng gây truyền nhiễm. Trong số tất cả những người bị lây nhiễm đó thì có khoảng 5% sẽ tiến triển thành bệnh lao trong 1-2 năm tới và 5% sau này sẽ tiến triển lao tái phát vào một lúc nào đó trong cuộc sống. Vậy thì, tổng cộng có khoảng 10% trong cả cuộc đời có khả năng tiến triển bệnh lao do Mycobacterium tuberculosis trong số những người bị lây nhiễm đó.
Lao Sơ Nhiễm
1) Mycobacterium tuberculosis thường được lây truyền qua các hạt nước ở trong không khí được tiết ra từ đường hô hấp của một người trưởng thành bị mắc bệnh lao phổi. Người này sẽ đưa vào trong không khí các dịch tiết khi anh ta ho, hắt hơi, nói chuyện, cười hay hát.
200 2) Các giọt nước này sẽ được hít vào trong phổi, tại nơi nhận được sự lưu thông không khí (air flow) cao nhất: vùng giữa và vùng đáy phổi. Tại đây sẽ tạo nên một vùng viêm phổi nhỏ kèm theo phù thũng (edema) và có bạch cầu đa nhân trung nhân, nó cũng tương tự như bất kỳ một bệnh lý viêm phổi do nhiễm khuẩn nào khác.
3) Sau đó, vi khuẩn xâm nhập vào trong các đại thực bào, nhân đôi, lây lan qua hệ bạch huyết và mạch máu để đi đến các vùng hạch bạch huyết, các vùng khác ở phổi và các cơ quan ở xa.
Lao là một loại bệnh lý khá “khó hiểu” bởi vì có rất nhiều thứ khác nhau có thể xảy ra. Cùng với sự phát triển khả năng miễn dịch trung gian qua tế bào, 1) Nhiễm khuẩn có thể ẩn chứa ở trong người bệnh nhân đến nỗi mà anh ta không hề nhận ra được rằng là mình đã bị nhiễm bệnh, hoặc là 2) Nó có thể trở thành một bệnh lý có triệu chứng (symptomatic disease).
1) Nhiễm khuẩn tiên phát không có triệu chứng (asymptomatic primary infection): Tế bào bảo vệ trung gian sẽ tấn công và làm cho ổ bệnh của vi khuẩn trở nên ngăn cách trong u bã đậu (caseous granuloma). Khi đó các u bã đậu này sẽ dần bị xơ, vôi hóa và hình thành sẹo. Vi khuẩn ở bên trong các tổn thương này sẽ giảm về mặt số lượng nhưng vẫn còn khả năng gây bệnh. Các củ lao (tubercle) nhỏ (hay còn được gọi là u hạt) thường có kích thước quá nhỏ để có thể nhìn thấy được ngay cả trên ảnh X-quang ngực. Chỉ có xét nghiệm PPD mới có thể “chỉ điểm” ra các vi khuẩn này. Đôi khi kiểm tra trên phim X-quang ngực sẽ giúp gợi ý được sự nhiễm khuẩn vừa mới xảy ra bởi hình hạch lớn vùng rốn phổi hoặc hình ảnh vôi hóa.
15.4. Một củ lao bị vôi hóa ở vùng giữa và đấy phổi còn được gọi là ổ Ghon (Ghon focus). Một ổ Ghon bị “kèm theo” bởi các u hạt đã vôi hóa ở quanh vùng rốn phổi được gọi là phức hệ Ghon (Ghon complex) hoặc phức hệ Ranke (Ranke complex).
Lao Thứ Phát
Hầu hết các trường hợp lao ở người trưởng thành đều xảy ra sau khi vi khuẩn đã không hoạt động trong một thời gian dài. Điều này được gọi là lao thứ phát hay lao tái hoạt động. Sự nhiễm khuẩn này có thể xảy ra ở hầu hết các hệ thống cơ quan đã từng bị ảnh hưởng ở giai đoạn nhiễm khuẩn tiên phát. Điều này có khả năng là do sự suy yếu tạm thời của hệ thống miễn dịch có thể đã thúc đẩy sự tái hoạt động của các vi khuẩn lao.
Rất nhiều bệnh nhân AIDS tiến triển bệnh lao theo cách này. Ở những bệnh nhân HIV bị nhiễm Mycobacterium tuberculosis có 10% nguy cơ/năm tiến triển bệnh lao thứ phát! Ước tính rằng có khoảng 1/3 dân số thế giới đã bị mắc lao tiềm ẩn, người ra cũng ước tính rằng có ít nhất 1/3 dân số bị nhiễm HIV trên thế cũng đã mắc bệnh.