Các yếu tố gây bệnh của E.coli bao gồm yếu tố bám dắnh (adhesion), yếu tố gây dung huyết, các loại ựộc tố ựường ruột (enterotoxin), các loại ựộc tố giống Shiga, verotoxin, khả năng tranh cướp sắt. Các chủng vi khuẩn E.coli
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 28
* Yếu tố bám dắnh
E.coli gây bệnh nhờ yếu tố bám dắnh và ựộc tố ựường ruột. Các chủng
E.coli gây bệnh ựều sản sinh ra một hay nhiều kháng nguyên bám dắnh. Yếu
tố bám dắnh nhận biết các thụ thể ựặc hiệu trên thành tế bào niêm mạc ruột hoặc trên lớp tế bào biểu mô. Vi khuẩn mang yếu tố bám dắnh mới có thể trụ lại trong ruột và phát triển. Vì vậy, các yếu tố bám dắnh ựược coi là yếu tố ựộc lực ựầu tiên của các chủng gây bệnh.
Kháng nguyên bám dắnh là một loại protein cấu thành lông E.coli
(Fimbriae). Gen mã hóa cho kháng nguyên Fimbriae có thể nằm ở genomic AND của vi khuẩn (F1, F4) hoặc trên plasmid (F4, F5, F6).
Lê văn Tạo và cs (1996) ựã nghiên cứu về cấu trúc Fimbriae, vai trò của K88 trong quá trình gây bệnh, về tổ hợp các yếu tố gây bệnh có trong chủng E.coli phân lập, trong ựó nêu rõ vai trò của kháng nguyên K88.
Khả năng bám dắnh của vi khuẩn là yếu tố gây bệnh vô cùng quan trọng ựể thực hiện bước ựầu tiên của quá trình gây bệnh của vi khuẩn ựường ruột. đó là một quá trình liên kết vững chắc giữa bề mặt vi khuẩn với bề mặt tế bào vật chủ. Hiện tượng bám dắnh của vi khuẩn lên bề mặt tế bào vừa mang tắnh chất hóa học, 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. Sự liên kết này sẽ tăng lên khi bề mặt vi khuẩn có các ion hóa học hoạt ựộng mạnh, các ion hóa học này giúp cho vi khuẩn ựược giữ lại trong lớp dịch nhầy của niêm mạc ruột.
Bước 2: ựây là quá trình hấp thụ, nó phụ thuộc vào ựặc tắnh bề mặt của vi khuẩn và tế bào mà vi khuẩn bám dắnh. Quá trình này thực hiện theo hướng thuận nghịch dưới sự tác ựộng của các lực lượng hỗ trợ khác. Việc chuyển ựộng tiến thẳng của vi khuẩn có thể giúp vi khuẩn cố ựịnh và bám chắc trên bề mặt tế bào tham gia vào sự hấp thụ của quá trình bám dắnh.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 29 Bước 3: là quá trình tác ựộng 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 có thể tác dụng liên kết với ựiểm tiếp nhận trên bề mặt tế bào như màng glycoprotein của tế bào niêm mạc ruột non, tế bào nhung mao, tế bào biểu mô, các vi tế bào nhung mao.
* Khả năng xâm nhập của vi khuẩn E.coli
Sau khi bám dắnh, vi khuẩn sẽ xâm nhập vào sâu bên trong lớp tế bào. Tại ựây, E.coli phát triển nhân lên với tốc ựộ lớn, sản sinh ựộc tố ựường ruột, gây phản ứng niêm mạc và ựầu ựộc cơ thể.
Khả năng xâm nhập của vi khuẩn là một khái niệm dùng ựể chỉ quá trình mà nhờ ựó vi khuẩn qua ựược hàng rào bảo vệ của lớp mucosa trên bề mặt niêm mạc ựể xâm nhập vào tế bào biểu mô (Ephotel), ựồng thời sinh sản và phát triển trong lớp tế bào này. Trong khi ựó các vi khuẩn khác không có khả năng xâm nhập, không thể qua hàng rào bảo vệ của lớp mucosa hoặc khi qua ựược lớp hàng rào này sẽ bị bắt bởi tế bào ựại thực bào của tổ chức hạ niêm mạc (Nguyễn Như Thanh , 2001)
* Yếu tố dung huyết ( Hly)
để phát triển trong cơ thể, vi khuẩn E.coli cần ựược cung cấp sắt, sắt ựược cung cấp cho sự dinh dưỡng phụ thuộc vào chất Siderofor do vi khuẩn sản sinh ra. Chất này có khả năng phân hủy sắt liên kết trong tổ chức vật chủ thông qua sự phá vỡ hồng cầu giải phóng sắt dưới dạng hợp chất HEM ựể vi khuẩn sử dụng. Sự phân hủy hồng cầu chủ yếu do men Heamolyzin gây dung huyết của vi khuẩn tiết ra vì có thể coi ựó là yếu tố ựộc lực quan trọng của vi khuẩn. Ketyle và cs (1975) thấy khả năng dung huyết là yếu tố ựộc lực quan trọng của vi khuẩn E.coli gây bệnh ựường tiết niệu. E.coli phân lập từ cơ quan cảm nhiễm ngoài ựường ruột thường có khả năng dung huyết cao hơn nhiều so với E.coli phân lập từ phân.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 30 Có 4 kiểu dung huyết của vi khuẩn E.coli là α - haemolysin, β - haemolysin, γ - haemolysin, ε - hamemolysin, nhưng quan trọng nhất là kiểu α - haemolysin, β - haemolysin (Ketyle và cs, 1975).
Kiểu α hình thành do một protein thẩm thấu qua lọc, không ựược gắn với tế bào vi khuẩn, ựược giải phóng vào môi trường nuôi cấy ở pha logarit của chu trình phát triển vi khuẩn và ựược coi là yếu tố ựộc lực của vi khuẩn.
Các nhà khoa học ựã chứng minh ựược mức ựộ gây chết của Haemolyzin trên chuột, trên thai trứng, gây hoại tử trên da thỏ, trên tế bào xơ thai gà, tế bào thận chuộtẦTrọng lượng phân tử của Haemolyzin khoảng 300.000 Dalton, ựược cấu tạo chủ yếu là protein còn có Hydratcacbon.
Smith (1963) (trắch dẫn bởi Nguyễn Thị Nội, 1985) cho biết các serotype E.coli gây bệnh cho lợn thường có khả năng sản sinh Haemolyzin, chủ yếu là các Serotype kháng nguyên O như: O8, O138, O141, O147.
* Yếu tố kháng khuẩn (Colicin V - colv) Ờ Yếu tố cạnh tranh
Trong quá trình phát triển và cư trú ở ựường ruột, vi khuẩn E.coli phát triểm và tồn tại cộng sinh với nhiều vi khuẩn ựường ruột khác như Salmonela
Spp, Staphylococcus Spp, Clostridium Spp, Vibrio cholerae. để tạo ựiều kiện
cho quá trình phát triển và trở thành vi khuẩn chiếm ưu thế trong ựường ruột, vi khuẩn E.coli sản sinh ra một chất kháng khuẩn gọi là colv. Chất này có khả năng ức chế hoặc tiêu diệt các loại vi khuẩn khác và trở thành vi khuẩn chiếm ưu thế trong ựường ruột. Khả năng sản sinh colv không chỉ tìm thấy ở E.coli
gây bệnh mà còn tìm thấy ở các loại vi khuẩn ựường ruột khác. Nhiều tác giả cho rằng, colv là một kháng sinh có hiệu quả, tác dụng với tất cả các loại vi khuẩn ựường ruột. Phân tử colv của vi khuẩn E.coli có trọng lượng phân tử từ 27.000 - 80.000 Dalton, rất bền với nhiệt, chịu ựược nhiệt ựộ 120oC trong 30 phút. để xác ựịnh khả năng sinh colv dùng phương pháp thạch ựĩa với chủng
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 31
* độc tố của vi khuẩn E.coli
Vi khuẩn E.coli có khả năng sản sinh ra nhiều loại ựộc tố như:
Enterotoxin, Verotoxin, Neurotoxin. Mỗi loại ựộc tố gắn với một thể bệnh mà
chúng gây ra.
- Nhóm ựộc tố ựường ruột (Enterotoxin): Gồm 2 loại
+ độc tố chịu nhiệt (Heat Stable Toxin - ST): độc tố này chịu ựược nhiệt ựộ 100o C trong vòng 15 phút. độc tố ST chia thành hai nhóm STa và STb dựa trên ựặc tắnh sinh học và khả năng hòa tan trong methanoi. STa kắch thắch sản sinh cGMP mức cao trong tế bào, ngăn trở hệ thống chuyển NA+ và CL-, làm giảm khả năng hấp thu chất ựiện giải và nước ở ruột. STa thường thấy ở ETEC gây bệnh ở lợn dưới 2 tuần tuổi và ở lợn lớn. STb kắch thắch vòng nucleotide phân tiết dịch ựộc lập ở ruột, nhưng phương thức tác dụng của STb vẫn chưa ựược hiểu rõ. STb hoạt ựộng ở ruột non lợn, không hoạt ựộng ở ruột non chuột, bê và bị vô hiệu hóa bởi Trypsin. STb ựược tìm thấy ở 75% các chủng vi khuẩn E.coli phân lập từ lợn con. Cả STa và STb ựều có vai trò quan trọng trong việc gây tiêu chảy do các chủng E.coli.
+ độc tố không chịu nhiệt (Heat Labile Toxin - LT): độc tố này bị vô hoạt ở nhiệt ựộ 60oC trong vòng 15 phút. LT cũng có hai nhóm LT1 và LT2, nhưng chỉ có LT1 bị trung hòa bởi anti - cholerae toxin. LT là một trong những yếu tố quan trọng gây triệu chứng tiêu chảy (Faibrother và cs, 1992)
Cả hai ựộc tố ST và LT ựều bền vững ở nhiệt ựộ âm, thậm chắ cả nhiệt ựộ - 20oC.
- Nhóm ựộc tố tế bào (Shiga/Vetotoxin):
Konowalchuck và cs (1977) ựã phát hiện một loại ựộc tố hoạt ựộng trong môi trường nuôi cấy tế bào Vero (nên chúng ựược ựặt tên là ựộc tố tế bào Vero), ựược sản sinh bởi vi khuẩn E.coli gây bệnh tiêu chảy ở người, tiêu chảy và bệnh phù ựầu ở lợn. Ảnh hưởng gây bệnh ở tế bào của ựộc tố Vero rất
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 32 khác so với ảnh hưởng của ựộc tố ựường ruột không chịu nhiệt cổ ựiển ở nhóm vi khuẩn Ecoli gây bệnh ựường ruột (ETEC). độc tố Vero (VTs) hay Shiga (SLTs) là thuật ngữ ựược sử dụng trước ựây. Gần ựây, các nhà khoa học ựã ựề nghị sử dụng tên ựộc tố Shiga (Stx) cho tất cả những ựộc tố tế bào này. Stx sản sinh bởi E.coli bao gồm 2 nhóm: Stx1 và Stx2. độc tố Shiga ở lợn là một loại trong nhóm ựộc tố Stx2 gây ựộc cho tế bào Hela. Stx2 kém ựộc hơn, nhưng gây ựộc mạnh cho tế bào Vero.
* Khă năng kháng kháng sinh
để trị bệnh ựường ruột, người ta sử dụng nhiều loại kháng sinh. Kháng sinh còn ựược trộn vào thức ăn với tỷ lệ thấp ựể phòng bệnh và kắch thắch tăng trọng. Vì vậy, khả năng kháng kháng sinh của vi khuẩn ựường ruột nói chung và vi khuẩn E.coli nói riêng ngày một tăng, làm cho hiệu quả ựiều trị giảm, thậm chắ nhiều loại kháng sinh còn bị vô hiệu hóa hoàn toàn.
Khă năng kháng kháng sinh của vi khuẩn nói chung và của vi khuẩn
E.coli nói riêng tăng nhanh, lan rộng vì gen sản sinh yếu tố kháng kháng sinh
nằm trong plasmid R (Resistance). Plasmid này có thể truyền dọc và truyền ngang cho tất cả quần thể vi khuẩn thắch hợp (Falkow, 1975).
Sử dụng phương pháp kháng sinh ựồ, Lê Văn Tạo và cs (1993) ựã xác ựịnh ựược khả năng kháng kháng sinh của các chủng E.coli phân lập từ lợn con và kết luận vi khuẩn E.coli có ựược khả năng này là nhờ hiện tượng di truyền dọc hoặc di truyền ngang qua plasmid. Với những ý nghĩa trên, ngày nay việc nghiên cứu khả năng kháng kháng sinh của vi khuẩn không còn ựơn thuần là việc lựa chọn kháng sinh mẫn cảm ựể ựiều trị bệnh do E.coli gây ra mà nghiên cứu một số yếu tố gây bệnh của vi khuẩn này.
Phạm Khắc Hiếu, Bùi Thị Tho (1999) ựã tìm thấy chủng E.coli kháng lại 11 loại kháng sinh, ựồng thời chứng minh khả năng truyền tắnh kháng thuốc giữa E.coli và Salmonella qua plasmid.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 33 Nghiên cứu tắnh kháng sinh của 106 chủng E.coli phân lập từ lợn con theo mẹ bị tiêu chảy ở một số tỉnh miền Bắc nước ta, đỗ Ngọc Thúy và cs (2002) ựã thu ựược kết quả: Các chủng có xu hướng kháng mạnh với các loại kháng sinh thông thường vẫn dung ựể ựiều trị bệnh: Amoxicilin (76,42%), Chloramphnicol (79,25%), Streptomycin (88,68%), Tetracyclin (97,17%), Trimethroprim/Sulfamethoxazol (80,19%). Hiện tượng kháng thuốc của vi khuẩn với trên 3 loại kháng sinh là phổ biến (chiếm 90,57%) và kiểu kháng thuốc kháng với các loại kháng sinh: Tetracyclin, Streptomycin, Trimethroprim/Sulfamethoxazol và Chloramphenicol chiếm tỷ lệ cao nhất (76,24%)
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 34
PHẦN III đỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU