- Vi khuẩn Salmonella:
1.4.7 Các yếu tố gây bệnh của vi khuẩn Salmonella
1.4.7.1 Các yếu tố không phải là ựộc tố a) Kháng nguyên O
Chất lượng thành phần hóa học, cấu trúc kháng nguyên O ựều ảnh hưởng tới ựộc lực của vi khuẩn Salmonella. Cụ thể là: S. typhimurium nếu thay ựổi thành phần kháng nguyên từ công thức 1, 4, 12 sang 1, 9, 12 thì vi khuẩn từ dạng có ựộc lực chuyển sang dạng không có ựộc lực (Valtonen, 1977).
Kháng nguyên O là yếu tố ựộc lực giúp vi khuẩn chống lại khả năng phòng vệ của vật chủ, giúp vi khuẩn phát triển trong tế bào tổ chức, chống lại sự thực bào của ựại thực bào (Morris và cs, 1976).
Kháng nguyên O khắch thắch các cơ quan ựáp ứng miễn dịch hình thành kháng thể ựặc hiệu ngưng kết với kháng nguyên tương ứng. Cơ chế phòng vệ này giúp cơ thể vật chủ chống lại quá trình tái xâm nhập của vi khuẩn.
đến nay, người ta ựã xác ựịnh ựược trên 3000 serotyp kháng nguyên O của Salmonella, thành phần kháng nguyên của vi khuẩn S. choleraesuis gồm: O6, O7; S. typhimurium gồm: O1, O4, O5, O12; S. enteritidis gồm: O1, O9, O12.
b) Kháng nguyên H
Kháng nguyên H không có ý nghĩa trong việc tạo ra miễn dịch phòng bệnh, cũng không quyết ựịnh yếu tố ựộc lực. Tuy vậy, nó có vai trò bảo vệ cho vi khuẩn không bị tiêu diệt bởi quá trình thực bào, giúp vi khuẩn sống và
nhân lên trong các tế bào ựại thực bào, cũng như trong tế bào gan và thận (Weinstein và cs, 1984).
c) Kháng nguyên K
Bản chất hóa học của kháng nguyên K là Polysaccharide, nhưng thực chất chúng chỉ là thành phần của kháng nguyên O. Kháng nguyên K tạo hàng rào bảo vệ giúp vi khuẩn chống lại tác ựộng ngoại cảnh và hiện tượng thực bào (Nguyễn Như Thanh, 2001)
d) Yếu tố bám dắnh
Theo Jones và Richardson (1981) khả năng bám dắnh của vi khuẩn
Salmonella lên tế bào nhung mao ruột là bước khởi ựầu quan trọng trong quá trình gây bệnh. Hiện tượng bám dắnh của vi khuẩn lên bề mặt tế bào vừa mang tắnh chất lý hóa, vừa mang tắnh chất sinh học và ựược thực hiện theo 3 bước:
Bước 1: Vi khuẩn liên kết từng phần với bề mặt tế bào, thực hiện quá trình này ựòi hỏi vi khuẩn phải có khả năng di ựộng.
Bước 2: Là quá trình hấp phụ, phụ thuộc vào ựặc tắnh bề mặt của vi khuẩn và tế bào mà vi khuẩn bám dắnh và ựược thực hiện theo hướng thuận nghịch với sự tương hỗ của những tác ựộng khác nhau.
Bước 3: Là quá trình tương tác giữa yếu tố bám dắnh của vi khuẩn với các ựiểm tiếp nhận trên bề mặt tế bào. Yếu tố bám dắnh của vi khuẩn ựược sắp xếp trên các fimbriae.
Theo Lê Văn Tạo (1993), trên mỗi tế bào vi khuẩn Salmonella có từ 250- 400 fimbriae, chúng giúp vi khuẩn bám dắnh vào tế bào nhung mao ruột non ựể gây bệnh.
đỗ Trung Cứ và cs (2003) ựã công bố: S. typhimurium phân lập từ lợn mắc bệnh Phó thương hàn có khả năng bám dắnh lên bề mặt tế bào Vero với tỷ lệ cao (từ 70,76% - 93,48%). Kết quả này tương ựương với khả năng bám dắnh của chủng S. typhimurium chuẩn.
e) Yếu tố xâm nhập
Theo Finlay và cs (1988), khả năng xâm nhập vào tế bào có nhân hoặc lớp niêm mạc của ựường ruột là ựặc tắnh của một số chủng Salmonella có ựộc lực. Các biến chủng Salmonella không có khả năng xâm nhập vào tế bào thường là các chủng không có ựộc lực.
Sau khi tiếp cận tế bào vật chủ, vi khuẩn Salmonella tác ựộng làm tăng hàm lượng Ca++ nội bào, hoạt hóa Actin Depolimeriring Enzyme, làm thay ựổi cấu trúc, hình dạng các sợi actin, biến ựổi màng tế bào, dẫn ựến hình thành giả túc bao vây tế bào vi khuẩn dưới dạng các không bào chứa vi khuẩn. Sau ựó
Salmonella ựược xâm nhập vào trong tế bào, tồn tại, tiếp tục nhân lên với số lượng lớn, phá vỡ tế bào vật chủ, sản sinh ựộc tố ựường ruột (Enterotoxin), làm xuất hiện quá trình tiêu chảy của vật chủ (Frost và cs, 1997).
f) Khả năng kháng kháng sinh
Khi vi khuẩn có sẵn những yếu tố gây bệnh thì khả năng kháng kháng sinh sẽ làm tăng tắnh gây bệnh của vi khuẩn lên gấp bội.
Việc sử dụng rộng rãi các loại thuốc kháng sinh ựể phòng trị bệnh, kắch thắch sinh trưởng của gia súc, gia cầm, ựã tạo ra nhiều giống vi khuẩn có khả năng kháng thuốc, mang plasmid kháng kháng sinh, tồn tại rất lâu trong cơ thể người, vật nuôi và môi trường.
Khả năng kháng kháng sinh có thể thay ựổi, phụ thuộc vào ựịa phương, thời ựiểm làm kháng sinh ựồ và loại vật nuôi.
Trên ựây là 7 yếu tố gây bệnh không phải là ựộc tố của vi khuẩn
Salmonella. Các yếu tố này bằng những cơ chế tác ựộng khác nhau, phương thức tác ựộng khác nhau, ựã tạo ựiều kiện bất lợi cho cơ thể vật chủ, ựồng thời chúng lại tạo ựiều kiện thuận lợi cho vi khuẩn Salmonella gây bệnh. Chắnh vì thế các yếu tố không phải là ựộc tố ựóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trình sinh bệnh của vi khuẩn Salmonella. Vì vậy, việc nghiên cứu các yếu tố này là hết sức cần thiết, góp phần quan trọng trong việc phòng chống bệnh do
vi khuẩn Salmonella gây nên.
1.4.7.2 Các yếu tố là ựộc tố
Nếu như các yếu tố gây bệnh không phải là ựộc tố là những tác nhân gián tiếp, quan trọng trong quá trình sinh bệnh của vi khuẩn Salmonella, thì các yếu tố gây bệnh là ựộc tố lại là tác nhân trực tiếp quyết ựịnh quá trình sinh bệnh. Các yếu tố gây bệnh là ựộc tố của Salmonella bao gồm: nội ựộc tố (Endotoxin), ngoại ựộc tố ựường ruột (Enterotoxin) và ựộc tố tế bào (Cytotoxin) (Finlay và Falkov, 1988)
a. độc tố ựường ruột (Enterotoxin)
độc tố ựường ruột của vi khuẩn Salmonella có hai thành phần chắnh: độc tố thẩm xuất nhanh RPF (Rapid Permeability Factor) và ựộc tố thẩm xuất chậm DPF (Delayed Permeability Factor) (Peterson, 1980).
Theo Clarke và cs (1988), ựộc tố thẩm xuất nhanh có cấu trúc thành phần giống với ựộc tố chịu nhiệt của vi khuẩn E. coli (Heat-stabile toxin: ST). + Yếu tố thẩm xuất nhanh giúp Salmonella xâm nhập vào tế bào biểu mô của ruột, và thực hiện khả năng thẩm xuất sau 1- 2 giờ, kéo dài 48 giờ và làm trương tế bào CHO (Chinese Hamster Ovary cell). ST có khả năng chịu ựược nhiệt ựộ 100oC trong 4 giờ, bền vững ở nhiệt ựộ thấp, có thể bảo quản ở -20oC. Cấu trúc phân tử gồm nhiều polysaccharide và một số chuỗi polypeptide.
độc tố RPF kắch thắch lên hệ thống men Guanylate Cyclase trong tế bào biểu mô ruột, chuyển GTP thành GDP. Trong tế bào, GDP tăng cao làm cho nồng ựộ ion Ca++ cũng tăng cao, dẫn ựến ngăn cản hấp thu chất ựiện giải và nước ở trong xoang ruột. Do vậy, lượng nước trong ruột tăng cao, kắch thắch niêm mạc ruột, tăng co bóp, làm gia súc tiêu chảy.
Theo đỗ Trung Cứ (2001): 72,7% các chủng Salmonella phân lập ựược từ lợn sau cai sữa bị ốm, chết nghi Phó thương hàn sản sinh ựộc tố chịu nhiệt.
ựộc tố không chịu nhiệt của vi khuẩn E. coli (Heat Labile Toxin: LT). Nó thực hiện chức năng thẩm xuất chậm từ 18- 24 giờ, có thể kéo dài 36- 48 giờ. DPF bị phá hủy ở 70oC trong vòng 30 phút và ở 56oC trong vòng 4 giờ. Cấu trúc phân tử gồm 3 chuỗi polypeptide và một số hợp chất khác, phân tử lượng 40.000- 50.000 dalton.
độc tố thẩm xuất chậm của Salmonella làm thay ựổi quá trình trao ựổi nước và chất ựiện giải, dẫn ựến tăng cường bài xuất nước và chất ựiện giải từ mô bào vào lòng ruột, cản trở sự hấp thu, gây thoái hóa lớp tế bào villi của thành ruột gây tiêu chảy.
đỗ Trung Cứ và cs (2003) ựã kết luận: 81,81% số chủng S. typhimurium phân lập từ lợn mắc bệnh tiêu chảy sản sinh ựộc tố không chịu nhiệt (LT) có khả năng gây tắch nước trong ruột non của lợn thắ nghiệm.
b. Nội ựộc tố (Endotoxin)
Nội ựộc tố nằm ở lớp màng ngoài của tế bào vi khuẩn và ựược cấu tạo bởi thành phần cơ bản là Lipopolysaccharide (LPS). LPS có cấu tạo phân tử lớn, gồm 3 vùng riêng biệt với các ựặc tắnh và chức năng riêng biệt: Vùng ưa nước, vùng lõi và vùng lipit A.
Vùng ưa nước bao gồm một chuỗi Polysaccharide chứa các ựơn vị cấu trúc kháng nguyên O. Vùng lõi có bản chất là acid heterooligosaccharide, ở trung tâm, nối kháng nguyên O với vùng lipit A. Vùng lipit A ựảm nhận chức năng nội ựộc tố của vi khuẩn. Cấu trúc nội ựộc tố gần giống với cấu trúc của kháng nguyên O. Cấu trúc nội ựộc tố biến ựổi sẽ dẫn ựến sự thay ựổi ựộc lực của Salmonella. Các ựột biến gen ở vùng lõi, vùng ưa nước làm cho
Salmonella không còn ựộc lực (Trần Quang Diên, 2002).
Lipit A có ái lực với màng tế bào, với lipit khác và với Protein. điều ựó chứng tỏ lipit A chắnh là trung tâm hoạt ựộng của nội ựộc tố. Vùng ựa ựường Polysaccharide, chỉ giữ vai trò là vật mang các lipit không hòa tan (Bradley, 1979).
Nội ựộc tố là LPS ựược tiết ra từ vách tế bào vi khuẩn khi bị dung giải. Trước khi thể hiện ựộc tắnh, LPS cần phải liên kết với các yếu tố liên kết tế bào hoặc các receptor bề mặt các tế bào như: Tế bào lâm bao cầu B, lâm bao cầu T, tế bào ựại thực bào, tiểu cầu, tế bào gan lách.
Rất nhiều các cơ quan trong cơ thể vật chủ chịu sự tác ựộng của nội ựộc tố LPS: Gan, thận, cơ, hệ tim mạch, hệ tiêu hóa và hệ thống miễn dịch với các biểu hiện bệnh lý như: Tắc mạch máu, giảm trương lực cơ, thiếu oxy mô bào, toan huyết, rối loạn tiêu hóa, mất tắnh thèm ăn.
c. độc tố tế bào (Cytotoxin)
đặc tắnh chung của Cytotoxin là có khả năng ức chế tổng hợp Protein của tế bào có nhân và làm trương tế bào CHO (Chinese Hamster Ovary cell) đa phần ựộc tố của chúng bị phá hủy bởi nhiệt ựộ.
Theo Clarke và cs (1988), làm tổn thương tế bào biểu mô là ựặc tắnh quan trọng của Cytotoxin. Có ắt nhất là 3 dạng Cytotoxin:
+ Dạng 1: Không bền vững với nhiệt và mẫn cảm với Trypsin. độc tố này có trọng lượng phân tử khoảng 56- 78 kDa, nó tác ựộng theo cơ chế là ức chế tổng hợp Protein của tế bào Hela và làm teo tế bào.
+ Dạng 2: Có nguồn gốc từ Protein màng ngoài tế bào vi khuẩn, có cấu trúc và chức năng gần giống với các dạng ựộc tố tế bào do Shigella và các chủng Enterotoxigenic E. coli (ETEC) sản sinh ra. Dạng ựộc tố này cũng có ở hầu hết các serovar Salmonella gây bệnh.
+ Dạng 3: Dạng này có liên quan với Hemolysin. Dạng ựộc tố này tác ựộng lên tế bào theo cơ chế dung giải các không bào nội bào. Trong phòng thắ nghiệm, ựộc tố này gây chết tế bào Vero, tế bào Hela và tế bào CHO (Rahman và cs, 1992).
Trên ựây là 3 loại ựộc tố gây bệnh chắnh của vi khuẩn Salmonella,
chúng là các tác nhân trực tiếp, quyết ựịnh khả năng gây bệnh của vi khuẩn. Một số serotyp như: S. choleraesuis, S. typhimurium, S. enteritidis, S.
dublin, S. gallinarum, S. pullorum có mang các plasmid có kắch thước lớn (khoảng từ 50- 100 kb). Chắnh những plasmid này có mang các yếu tố di truyền quyết ựịnh khả năng sản sinh các yếu tố ựộc lực gây bệnh cho người và gia súc với tỷ lệ ốm và chết cao (Krause và Fang, 1995 ).
1.4.7.3 Các yếu tố ảnh hưởng ựến sự phát triển và tồn tại của Salmonella trong thực phẩm
Ờ Nhiệt ựộ: trong thực phẩm, Salmonella có thể tồn tại ở 5 Ờ 45oC (47oC), nhiệt ựộ tối ưu là 37oC. Nhiệt ựộ tối thiểu diệt Salmonella trong thực phẩm là: 74oC, 4 Ờ 5oC.
Sức ựề kháng nhiệt của Salmonella phụ thuộc vào pH, hàm lượng nước trong thực phẩm.
Nhiệt ựộ ựông băng của thịt (Ờ2 ựến Ờ5oC) làm giảm ựáng kể số lượng
Salmonella. Không thể loại bỏ hoàn toàn Salmonella trong thịt ựông.
Ờ pH: Salmonella phát triển trong giá trị pH từ 4,5 Ờ 9,0, trong ựó khoảng pH tối ưu là từ 6,5 Ờ 7,5. pH < 4,1 có khả năng diệt Salmonella.
Axit citric không có khả năng diệt Salmonella trong thực phẩm.
Ờ Nước hoạt ựộng: aw = 0,93.
Ờ điện thế oxy hóa khử: Eh < 30mV ức chế Salmonella.
Ờ Chất bảo quản: Salmonella có khả năng phát triển trong thực phẩm có chứa 4% NaCl, 300 mg NaNO2 trong 1 lắt.
Nem chua không diệt ựược Salmonella. Axit acetic succinix có thể ức chế Salmonella.