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 dắnh 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 ựường tiêu hoá) hay còn gọi là bám dắnh. Yếu tố bám dắnh có vai trò quan trọng trong việc sản sinh ra ựộc tố ựường ruột và kắch thắch cơ thể gia súc thực hiện ựáp ứng miễn dịch. Phần lớn các chủng E.coli
có kháng nguyên bám dắnh ựều sản sinh ựộc tố (Vũ Khắc Hùng, 2005).
Có ắt nhất 170 kháng nguyên O, 80 kháng nguyên K, 56 kháng nguyên H. Mỗi type kháng huyết thanh ựược ký hiệu bởi công thức kháng nguyên mà chúng có. Vắ dụ: O139 : K82: H1; O8: K88: H19
- Kháng nguyên O (somatic):
Kháng nguyên O ựược cấu trúc bởi hợp chất lipopolysaccharide gồm 2 nhóm:
+ Polysaccharide có nhóm hydro nằm ở thành ngoài có chức năng tạo ra tắnh ựặc trưng về serotype.
ựặc trưng và chỉ tạo ra sự khác biệt về khuẩn lạc (từ dạng S sang R). Vì vậy sự thay ựổi kháng nguyên O dẫn ựến sự thay ựổi về ựộc lực hoặc hình thái khuẩn lạc. Phần lipid quyết ựịnh tắnh ựộc lực của vi khuẩn.
Kháng nguyên O là loại kháng nguyên chịu nhiệt, không bị phá huỷ khi ựun ở 120oC trong 2 giờ. Kháng nguyên O rất quan trọng trong ựộc lực và xác ựịnh 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 hoàn toàn. 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 ựáp ứng miễn dịch. Vì vậy, khi tạo miễn dịch cho ựộng vật bằng hai loại kháng nguyên dẫn ựến hình thành cả hai loại kháng thể. Nhưng nồng ựộ ngưng kết của kháng thể H thường cao hơn nồng ựộ ngưng kết của kháng thể O. Kháng nguyên H không có vai trò ựộc lực của vi khuẩn và cũng không 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 quá trình phòng 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 kắnh hiển vi ựiện tử chúng có hình ảnh là những cấu trúc thẳng, ngắn hơn, lông nằm xung quanh bề mặt tế bào vi khuẩn. Trước ựây nhóm kháng nguyên này ựược xếp trong nhóm kháng nguyên vỏ bọc
nên ký hiệu là K, tuy nhiên nó hoàn toàn khác với kháng nguyên capsullar về bản chất hoá học và cấu trúc. Do vậy, ựể tránh nhầm lẫn người ta gọi chúng là kháng nguyên pili hay fimbriae, ký hiệu là kháng nguyên F.