Họ vi khuẩn đường ruột là những vi khuẩn Gram âm, thuộc một phận của hệ vi khuẩn bình thường ở đường ruột hoặc gây nên những bệnh lý ở đường tiêu hóa. Trong “đại gia đình” này, các loài và chủng của nó sẽ tóm tắt lại trong bảng tóm tắt nằm ở phần cuối chương này để chúng ta không bị nhầm lẫn giữa các tên gọi khác nhau. Các nhóm chính của họ vi khuẩn đường ruột đó là Enterobacteriaceae, Vibrionaceae, Pseudomonadaceae và Bacteroidaceae.
Những vi khuẩn này còn được chia thành từng nhóm dựa trên đặc tính hóa sinh và kháng nguyên của chúng.
Phân Loại Hóa Sinh
Một vài đặc tính hóa sinh quan trọng của những vi khuẩn này được xác định trong phòng thí nghiệm đó là:
1)Khả năng lên men lactose và chuyển hóa thành khí và acid (có thể nhận biết bằng chất chỉ độ pH). Escherichia coli và hầu hết các vi khuẩn họ đường ruột khác đều có khả năng lên men lactose, trong khi Salmonella, Shigella và Pseudomonas aeruginosa thì không có khả năng này.
2)Sản xuất H2S, khả năng thủy phân urê, hóa lỏng gelatin và khử nhóm carboxyl của một số amino acid.
Một số phương pháp nuôi cấy có thể làm được hai việc cùng một lúc: 1) Chúng chứa các chất hóa học làm ức chế sự phát triển của các vi khuẩn Gram dương để tránh làm bẩn mẫu thử nghiệm. 2) Có các chất chỉ thị sự thay đổi màu sắc trong quá trình lên men lactose. Có 2 phương pháp mà ta cần phải biết đó là:
a) Thạch EMB (Eosine Methylene Blue): Xanh methylene gây ức chế vi khuẩn Gram dương và quá trình lên men lactose trong môi trường chuyển từ màu đỏ tía sang màu đen. Trong phương pháp này, những nơi có Escherichia coli cư trú tỏa ra ánh sáng xanh kim loại.
b) Thạch MacConkey: Môi trường nuôi cấy có muối mật (bile salt) gây ức chế vi khuẩn Gram dương và sự lên men lactose trong môi trường này được chỉ thị bởi một màu hồng tím.
Đánh Giá Sự Ô Nhiễm Nguồn Nước Bởi Phân
Đây là một phương pháp cổ điển để đánh giá sự ô nhiễm nguồn nước bởi phân để xác minh sự ứng dụng của một vài chuyển hóa hóa sinh và đặc tính quan trọng của Escherichia coli vào trong thực tế. Phần trình bày dưới đây sẽ giúp ta có cái nhìn tổng quan hơn về phương pháp này.
Bạn đang đi du lịch tại một vùng quê ở đồng bằng nào đó và hay tin là một nhà kia có người dân đang bị tiêu chảy rất nặng. Sau khi cho đặt dịch truyền tĩnh mạch thì bạn bắt đầu tự hỏi là liệu có thể loại trừ được các nguyên nhân gây nên sự nhiễm khuẩn này không. Khi được hỏi, những người dân ở trong vùng quê đó nói với bạn rằng nước sinh hoạt của hoạt được lấy từ một
con sông chung. Lúc đó bạn nhớ lại bài đã được học là các vi khuẩn đường ruột được lây truyền thông qua đường phân – miệng (fecal – oral), và bạn cũng tự hỏi là có phải chính phân thải đã gây ra sự ô nhiễm nguồn nước. Vậy làm thế nào ta chứng minh được rằng chính các phân thải đã gây sự ô nhiễm nguồn nước?
Escherichia coli chính là phương án cứu cánh cho bạn! Bạn thấy đấy, Escherichia coli là một dạng coli (coliform), có nghĩa nó là một “cư dân” bình thường ở đường ruột. Cứ nhớ E. coli = dạng coli = colon (kết tràng). Bình thường thì không tìm thấy Escherichia coli ở bên ngoài đường ruột. Vì vậy, nếu tìm thấy Escherichia coli trong dòng nước ở vùng quê đó thì có nghĩa là không nhất thiết phải chính Escherichia coli đã gây ra bệnh tiêu chảy, nhưng nó nhắc cho bạn biết là chính do phân thải đã gây ô nhiễm cho dòng sông và một vài vi khuẩn đường ruột có thể có vai trò trong chuyện này. Hãy vứt cuốn Vi Sinh Lâm Sàng này qua một bên, và bắt đầu làm một số kiểm tra.
1) Xét Nghiệm Giả Định (Presumptive Test): Cho mẫu nước sông cần kiểm tra vào các ống xét nghiệm có chứa chất nuôi dưỡng (giống như ở môi trường thạch) và cho thêm vào lactose.
Những ống này có ống dùng để giữ khí và chất dùng để chỉ thị màu khi có sản xuất acid. Để mẫu này nuôi cấy thêm một ngày. Nếu như lactose được lên men thì sẽ có sự tạo khí trong ống và chất chỉ thị sẽ đổi màu. Từ đấy, bạn có thể giả định rằng có cả Escherichia coli hoặc vi khuẩn không thuộc đường ruột (nonenteric) đều gây lên men lactose ở trong mẫu nước. Để loại trừ bạn hãy tiếp tục…
2) Xét Nghiệm Xác Định (Confirmed Test): Cho những mẫu nước lên thạch EMB để nuôi cấy, ta sẽ thấy những vùng có Escherichia coli sẽ có ánh sáng xanh kim loại. Ngoài ra, Escherichia coli cũng có thể phát triển ở nhiệt độ 45,5oC nhưng hầu hết các vi khuẩn không thuộc đường ruột thì không thể. Vì thế ta hãy nuôi cấy 2 mẫu, một mẫu ở nhiệt độ 45,5oC và mẫu kia ở nhiệt độ 37oC, sau đó so sánh 2 mẫu này với nhau.
3) Xét Nghiệm Bổ Sung (Completed Test): Lấy những vùng nuôi cấy có ánh sáng màu xanh kim loại cho vào trở trong mẫu nước. Nếu chúng sản xuất ra acid và khí thì khi đó bạn có thể chắc chắn là mẫu nước kia có chứa Escherichia coli.
Bạn đi du lịch ở vùng thượng nguồn và thấy một nhà xí được xây bên trên hoặc cạnh dòng sông. Bạn phải thông báo cho những người dân trong vùng quê đó về việc nên đi vệ sinh trong khu vực không có dòng sông chảy qua và hướng dẫn họ cách xây nhà vệ sinh đúng cách. Như vậy trong một vài tuần thì dịch bệnh sẽ được chấm dứt!
Phân Loại Kháng Nguyên
Các vi khuẩn họ đường ruột được chia thành rất nhiều nhóm, chủ yếu là dựa trên cấu trúc trên bề mặt tế bào liên kết với các kháng thể đặc hiệu (là các yếu tố quy định kháng nguyên). Các vi khuẩn họ đường ruột có 3 kháng nguyên bề mặt chính dùng để phân biệt các vi khuẩn thuộc họ này:
100 1) Kháng nguyên O: Là cấu trúc Lipopolysaccharid (LPS) bao bên ngoài hầu hết các vi khuẩn Gram âm. Sự khác nhau của kháng nguyên O giữa vi khuẩn này với vi khuẩn khác là tùy thuộc vào sự khác nhau về cấu trúc đường và sự thay thế khác nhau của các chuỗi bên. Hãy ghi nhớ O trong Outer (bên ngoài) (xem Mục 1.6 để biết thêm về LPS).
2) Kháng nguyên K: Đây là một lớp vỏ nhày (Kapsule) bao gồm luôn cả kháng nguyên O.
3) Kháng nguyên H: Là yếu tố quy định nên các tiểu đơn vị (subunit) của tiên mao vi khuẩn, nên chỉ vi khuẩn di nào di động được thì mới có kháng nguyên này. Shigella không có kháng nguyên H. Salmonella có kháng nguyên H biến đổi theo chu kỳ, có tác dụng bảo vệ chúng khỏi các kháng thể.
9.1.Kháng nguyên O là một phần của màng ngoài tế bào, kháng nguyên K bao bên ngoài tế bào giống như một lớp vỏ nhày và 2
“cánh tay” của kháng nguyên H trở thành tiên mao uốn lượn.
Sinh Bệnh Học
Những vi khuẩn trong chương này gây ra 2 loại bệnh lý sau đây:
1) Tiêu chảy có hoặc không có xâm nhiễm hệ thống (systemic invasion)
Tiêu Chảy
2) Gây các loại nhiễm khuẩn khác nhau bao gồm nhiễm khuẩn đường tiết niệu, viêm phổi, du khuẩn huyết (bacteremia) và nhiễm khuẩn huyết, đặc biệt là trên những bệnh nhân nhập viện vì suy nhược
Một khái niệm hữu ích để hiểu về tiêu chảy được gây ra bởi các vi khuẩn đường ruột này đó chính là biểu hiện lâm sàng khác nhau dựa trên “độ sâu” của quá trình xâm nhiễm ở đường ruột:
1)Không xâm nhiễm vào trong tế bào: Vi khuẩn liên kết với các tế bào biểu mô đường ruột nhưng không xâm nhập vào bên trong tế bào. Tiêu chảy được gây ra bởi sự giải phóng các nội độc tố (còn được gọi là độc tố ruột trong đường tiêu), nó gây ra sự mất nước và các chất điện giải từ các tế bào biểu mô đường ruột hoặc tế bào biểu mô đã chết. Tiêu chảy toàn nước không kèm các triệu chứng hệ thống (như là sốt) như là một thường lệ của bệnh nhiễm khuẩn. Vi khuẩn Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) và Vibrio cholera là những ví dụ cho trường hợp này.
2)Xâm nhiễm vào trong các tế bào biểu mô ruột: Vi khuẩn có các yếu tố độc lực cho phép chúng liên kết và xâm nhiễm vào bên trong các tế bào. Những độc tố được giải phóng ra gây phá hủy các tế bào. Sự xâm nhiễm vào bên trong tế bào đã gây nên đáp ứng của hệ thống miễn dịch bằng việc các tế bào bạch cầu thâm nhập vào vùng bị tổn thương (có bạch cầu trong phân), kết
quả là gây nên cơn sốt. Các tế bào bị chết làm cho tế bào máu rò rỉ vào trong đường tiêu hóa và dính vào trong phân. Ví dụ: Enteroinvasive Escherichia coli (EIEC), Shigella và Salmonell enteritidis.
3)Xâm nhiễm vào các hạch bạch huyết và mạch máu: Cùng với việc đau bụng và tiêu chảy ra phân có tế bào bạch cầu và hồng cầu là sự nhiễm khuẩn ở sâu (deeper invasion) của vi khuẩn gây ra các triệu chứng toàn thân (systemic symptoms) như sốt, đau đầu và tăng số lượng bạch cầu. Sự nhiễm khuẩn ở sâu còn có thể gây ra phì đại hạch bạch huyết ở mạc treo ruột, du khuẩn huyết và nhiễm khuẩn huyết. Ví dụ: Salmonella typhi, Yersinia enterocolitica và Campylobacter jejuni.
Các Loại Nhiễm Khuẩn Khác
Vi khuẩn đường ruột là những “cư dân” sống bình thường và ôn hòa trong đường ruột của cơ thể người. Tuy nhiên, trong các bệnh viên hoặc nhà dưỡng lão thì vẫn có một vài chuyện không hay xảy đến đó là những vi khuẩn này dần trở nên đề kháng với kháng sinh và gây bệnh ở nhưỡng người bi suy nhược cơ thể. Chúng có thể xâm nhiễm vào bệnh nhân thông qua ống thông Foley đặt ở niệu đạo hoặc khi bệnh nhân hít phải chất nôn bị nhiễm khuẩn từ dạ dày. Vì sự nhiễm khuẩn này xảy ra ở bệnh viện, nên bạn sẽ thường được nghe họ mô tả đó là nhiễm khuẩn Gram âm mắc phải ở bệnh viện (hospital-acquired gram-negative). Ví dụ: Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis, Enterobacter, Serratia và Pseudomonas aeruginosa.