3. í nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
1.2.3.2. Cỏc yếu tố gõy bệnh của vi khuẩn E.coli
Cỏc yếu tố gõy bệnh của E.coli bao gồm khả năng khỏng khuẩn, yếu tố bỏm dớnh, khả năng xõm nhập, yếu tố gõy dung huyết và khả năng sản xuất độc tố. Cỏc chủng vi khuẩn E.coli khụng cú cỏc yếu tố trờn thỡ khụng cú khả năng gõy bệnh.
Dựa vào cỏc yếu tố gõy bệnh núi trờn, ngƣời ta đó phõn loại vi khuẩn
E.coli thành cỏc loại sau: Enterotoxigenic E.coli (ETEC), Enteropathgenic
E.coli (EPEC), Adherence Eteropathogenic E.coli (AEEC) và Verotoxingenic
E.coli (VTEC) (Lờ Văn Tạo, 1997)[55]. Trong đú, cỏc chủng vi khuẩn thuộc nhúm ETEC và VTEC thƣờng gõy ra bệnh tiờu chảy cho lợn con sơ sinh và lợn sau cai sữa (Fairbrother.J.M, 1992)[84].
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
* Yếu tố khỏng khuẩn
Nhiều chủng vi khuẩn E.coli cú khả năng sản sinh ra chất khỏng khuẩn cú tỏc dụng ức chế hoặc tiờu diệt cỏc loại vi khuẩn khỏc, gọi là ColicinV. Vỡ vậy, yếu tố này cũng đƣợc coi là một trong cỏc yếu tố độc lực của vi khuẩn
E.coli gõy bệnh (Smith H. W và cs, 1967)[102].
Đặng Xuõn Bỡnh và cs (2008a)[3] khi nghiờn cứu khả năng sản sinh yếu tố cạnh tranh colicin của cỏc chủng vi khuẩn E.coli phõn lập đƣợc từ phõn của lợn con phõn trắng tại cỏc tỉnh Thỏi Nguyờn, Cao Bằng, Hà Tõy đó cú kết quả là 26,5% số chủng vi khuẩn E.coli sản sinh ra yếu tố cạnh tranh colicin.
* Yếu tố bỏm dớnh
Để gõy bệnh, cỏc chủng ETEC phải bỏm dớnh lờn trờn tế bào biểu mụ của ruột non. Hầu hết cỏc chủng ETEC đều cú mang một hoặc nhiều cỏc yếu tố bỏm dớnh nhƣ: F4 (K88), F5 (K99), F6 (987P), F17, F18, F41, F42 và F165. Ở lợn, cỏc chủng vi khuẩn ETEC gõy bệnh tiờu chảy thƣờng mang cỏc yếu tố bỏm dớnh sau đõy:
- F4 (K88): F4 hay cũn gọi là K88 và là một khỏng nguyờn khụng chịu
nhiệt. Bằng việc sử dụng cỏc khỏng huyết thanh đặc hiệu, Orskov và cs (1964)[98] đó phõn biệt đƣợc hai loại khỏc nhau của F4 là F4ab và F4ac. Loại thứ 3 đƣợc phỏt hiện bởi Guinee và Jansen đƣợc đặt tờn ở F4ad (Guinee và cs, 1979)[88]. Sợi F4 giỳp cho vi khuẩn bỏm đƣợc vào receptor tƣơng ứng của nú trờn tế bào biểu mụ của lụng nhung ruột non, từ đú vi khuẩn cú thể xõm nhập cố định và phỏt triển đƣợc ở thành ruột non. Yếu tố bỏm dớnh F4 đƣợc mang trong vi khuẩn E.coli thuộc nhúm ETEC, gõy bệnh tiờu chảy ở lợn trƣớc và sau cai sữa (Nagy và cs, 1999)[96].
- F5 (K99): F5 trƣớc kia đƣợc cho là khỏng nguyờn bỏm dớnh của
E.coli chỉ gõy bệnh ở bờ, nghộ và cừu. Tuy nhiờn, hiện nay chỳng cũng đƣợc tỡm thấy với tỷ lệ thấp ở cỏc chủng ETEC phõn lập từ lợn tiờu chảy (Links và
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
cs, 1985)[92]. Sự sản sinh F5 phụ thuộc vào nhiều yếu tố của vi khuẩn nhƣ tốc độ sinh trƣởng, pha sinh trƣởng, nhiệt độ và alanine trong mụi trƣờng Cỏc gen mó hoỏ cho sự tổng hợp F5 nằm trờn AND của plasmid (Isaacson, 1977)[86].
- F6 (987p): Cỏc nhà khoa học cho rằng fimbriae này đúng vai trũ quan trọng trong việc gõy bệnh của ETEC. F6 của ETEC ở lợn cú thể giỳp vi khuẩn bỏm vào cả cỏc receptor cấu tạo bởi glycoprotein và glycolipid trờn riềm trải của cỏc tế bào biểu mụ ruột (Dean và cs, 1989, 1994)[80], [81]. F6 bỏm dớnh ở màng nhầy để phõn phối độc tố đƣờng ruột tối đa đến vật chủ.
- F18: F18 là tờn đặt cho nhõn tố bỏm dớnh 8813. Bởi vậy, một loại
fimbriae mới đó đƣợc đề nghị cụng nhận là F18ab, F18ac (Pippinger và cs, 1995)[102]. Một nghiờn cứu của Nagy và cs (1996)[95] thấy rằng F18ab và F18ac khỏc nhau về mặt sinh học. F18ab ớt thấy thể hiện ở cả trong điều kiện thực tế và trong phũng thớ nghiệm. Chỳng thƣờng thấy cựng với việc sản xuất SLT-2e ở cỏc chủng VTEC, trong khi F18ac thể hiện rất rừ ở cả trong thực tế và trong phũng thớ nghiệm, chỳng mang cỏc đặc tớnh của cỏc chủng ETEC.
Một đặc điểm đỏng chỳ ý ở F18ac là chỳng khụng bỏm vào riềm bàn chải của lợn sơ sinh trong điều kiện thực tế và trong phũng thớ nghiệm (Nagy và cs, 1992)[94], cũng khụng tập trung ở lớp màng nhầy của ruột ở lợn con mới sinh (Casey và cs, 1992)[78]. Điều này ngƣợc với F5 và F6, chỳng bỏm vào cỏc tế bào biểu mụ ruột. Khả năng bỏm này ở lợn cai sữa nhiều hơn so với lợn sơ sinh. Lý do xỏc đỏng để giải thớch về việc tăng sự mẫn cảm với bỏm dớnh của F18ab và F18ac theo tuổi của lợn vẫn chƣa đƣợc làm rừ, nhƣng cú thể là do sự tăng dần cỏc receptor đặc hiệu ở lụng nhung của ruột lợn từ sơ sinh đến 21 ngày tuổi. Sự thiếu hụt cỏc receptor của F18ab và F18ac ở lợn sơ sinh cú thể giải thớch cho lý do vỡ sao chỉ thấy cỏc chủng VTEC và ETEC ở lợn cai sữa (Nagy và cs, 1999)[96].
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
* Yếu tố xõm nhập của vi khuẩn E.coli: Là một khỏi niệm dựng để chỉ quỏ trỡnh chƣa đƣợc xỏc định một cỏch rừ ràng mà nhờ đú vi khuẩn E.coli qua đƣợc hàng rào bảo vệ của lớp màng nhầy (mucosa) trờn bề mặt niờm mạc để xõm nhập vào tế bào biểu mụ (Epithel), đồng thời sinh sản và phỏt triển trong lớp tế bào này. Trong khi đú những vi khuẩn khỏc khụng cú khả năng xõm nhập, khụng thể qua đƣợc hàng rào bảo vệ của lớp màng nhầy hoặc khi qua đƣợc hàng rào này, sẽ bị giữ lại bởi tế bào đại thực bào của tổ chức hạ niờm mạc (Giannella và cs, 1976)[87].
* Độc tố của vi khuẩn E.coli:
Vi khuẩn E.coli sản sinh nhiều loại độc tố: Enterotoxin, Verotoxin, Neurotoxin. Mỗi loại độc tố gắn với một thể bệnh mà chỳng gõy ra.
- Nhúm độc tố đƣờng ruột (Enterotoxin): gồm 2 loại
+ Độc tố chịu nhiệt (Heat Stable Toxin - ST): Độc tố này chịu đƣợc nhiệt độ 1000
C trong vũng 15 phỳt. Độc tố ST chia thành 2 nhúm STa và STb dựa trờn đặc tớnh sinh học và khả năng hoà tan trong methanol. Sta kớch thớch sản sinh cGMP mức cao trong tế bào, ngăn trở hệ thống chuyển Na+
và Cl-; làm giảm khả năng hấp thu chất điện giải và nƣớc ruột. STa thƣờng thấy ở ETEC gõy bệnh lợn dƣới 2 tuần tuổi và ở lợn lớn.
STb kớch thớch vũng nucleotid phõn tiết dịch độc lập ở ruột, nhƣng phƣơng thức tỏc dụng của STb vẫn chƣa đƣợc hiểu rừ. STb hoạt động ở ruột non lợn, nhƣng khụng hoạt động ở ruột non chuột, bờ và bị vụ hoạt bởi Trypsin. STb tỡm thấy đƣợc ở 75% cỏc chủng vi khuẩn E.coli phõn lập từ lợn con, 33% phõn lập từ lợn (Fairbrother và cs, 1992)[84]. Vai trũ của STb trong tiờu chảy đƣợc biết đến mặc dự ETEC sản sinh STb cú thể kớch thớch gõy tiờu chảy ở lợn con trong điều kiện thực nghiệm và STb làm teo lụng nhung ruột lợn (Carter và cs, 1995)[77].
Cả STa và STb đều cú vai trũ quan trọng trong việc gõy tiờu chảy do cỏc chủng E.coli gõy bệnh ở bờ, nghộ, dờ, cừu, lợn con và trẻ sơ sinh.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
+ Độc tố khụng chịu nhiệt (Heat Labile Toxin - LT): Độc tố này bị vụ hoạt ở nhiệt độ 600C trong vũng 15 phỳt. LT cũng cú hai nhúm phụ LT1 và LT2, nhƣng chỉ cú LT1 bị trung hoà bởi Anticholerae toxin. LT là một trong những yếu tố quan trọng gõy triệu chứng tiờu chảy (Fairbrother và cs, 1992)[84]. Cả hai loại độc tố ST và LT đều bền vững ở nhiệt độ õm, thậm chớ cả ở nhiệt độ (-200
C).
Xỏc định một số yếu tố gõy bệnh của cỏc chủng vi khuẩn E.coli phõn lập từ lợn con (1- 45 ngày tuổi) bị tiờu chảy ở tỉnh Hƣng Yờn bằng cỏc phản ứng PCR. Kết quả đó xỏc định đƣợc 3 loại độc tố là Sta, STb, LT và 2 yếu tố bỏm dớnh F4 và F18 (Đỗ Ngọc Thỳy và cs, 2008)[68].
- Nhúm độc tố tế bào (Shiga/ Verotoxin):
Konowalchuck và cs (1977)[90] đó phỏt hiện một loại độc tố hoạt động trong mụi trƣờng nuụi cấy tế bào Vero (nờn chỳng đƣợc đặt tờn là độc tố tế bào Vero), đƣợc sản sinh bởi vi khuẩn E.coli gõy bệnh tiờu chảy ở ngƣời, tiờu chảy và bệnh phự đầu ở lợn con. Ảnh hƣởng gõy bệnh ở tế bào của độc tố Vero rất khỏc so với ảnh hƣởng của độc tố đƣờng ruột khụng chịu nhiệt cổ điển ở nhúm vi khuẩn E.coli gõy bệnh đƣờng ruột (ETEC). Độc tố Vero (VTs) hay Shiga (SLTs) là thuật ngữ đƣợc sử dụng trƣớc đõy. Gần đõy, cỏc nhà khoa học đó đề nghị sử dụng tờn độc tố Shiga (Stx) cho tất cả những độc tố tế bào này. Stx sản sinh bởi E.coli bao gồm 2 nhúm: Stx1 và Stx2.
* Vai trũ gõy bệnh của cỏc loại khỏng nguyờn
Theo ý kiến của nhiều tỏc giả, mặc dự cỏc vi khuẩn E.coli cú nhiều loại khỏng nguyờn, trong đú, cú loại tạo miễn dịch phũng vệ cho vật chủ, cú loại khụng tạo miễn dịch phũng vệ cho vật chủ nhƣng đều tham gia vào quỏ trỡnh gõy bệnh bằng cỏch tạo điều kiện cho vi khuẩn xõm nhập vào tế bào vật chủ và tham gia vào quỏ trỡnh khỏng lại cỏc yếu tố phũng vệ tự nhiờn của vật chủ. Cỏc khỏng nguyờn tham gia quỏ trỡnh trờn phải kể đến là khỏng nguyờn O, khỏng nguyờn K, khỏng nguyờn F.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
* Yếu tố dung huyết (Hly)
Để phỏt triển trong cơ thể, vi khuẩn E.coli cần đƣợc cung cấp sắt. Hầu hết những chủng E.coli gõy bệnh thƣờng cú khả năng gõy dung huyết. Để chiếm dụng sắt của vật chủ, vi khuẩn E.coli tiết men Heamolyzin phỏ vỡ hồng cầu, giải phúng sắt trong nhõn HEM.
Cú 4 kiểu dung huyết của vi khuẩn E.coli là: -haemolysin, -haemolysin, -haaemolysin, -haemolysin, nhƣng quan trọng nhất là kiểu -haemolysin và -haemolysin (Ketyle và cs, 1975)[89].