Vi Khuẩn E. Coli - Thầy Thuốc Việt Nam

Những Nội Dung Cần Lưu Ý

1. Giới thiệu

Escherichia coli do Theodore Escherich (1857-1911), một nhà vi khuẩn học người Áo, phát hiện lần đầu tiên năm 1885. Chi Escherichia thuộc họ vi khuẩn đường ruột. Trong các loài thuộc chi này, E. coli được chọn làm điển hình và có vai trò quan trọng nhất trong y học.

E. coli là một trong những thành viên chính của hệ vi khuẩn bình thường ở ruột nhưng cũng là căn nguyên của nhiều bệnh nhiễm trùng, trong đó có những bệnh nó là căn nguyên đứng đầu.

E. coli đã được sử dụng làm mô hình nghiên cứu về sinh học phân tử trong lĩnh vực vi sinh học nói riêng và sinh học nói chung. E. coli K19 là vi khuẩn được sử dụng làm mô hình nghiên cứu nhiều nhất. Nhiều thành tựu về di truyền học, hoá sinh học đã thu được trên cơ sở nghiên cứu vi khuẩn này. Ngày nay E. coli cũng được sử dụng nhiều trong công nghệ sinh học.

Mặc dù E. coi là loài vì khuẩn được nghiên cứu sâu nhất, cho đến nay nó vẫn tiếp tục được quan tâm nghiên cứu, với rất nhiều phát hiện mới ở tầm phân tử đặc biệt về cơ chế bệnh sinh của các type gây bệnh (pathotype),

2. Đặc điểm sinh học

• Hình thái

E.  coli  là trực khuẩn  Gram  âm.  Kích  thước  trung  bình  từ  2 đến  3 micromet X  0,5 micromet; trong những điều kiện không thích hợp (ví dụ trong môi trường có kháng  sinh) vi khuẩn có thể rất dài như sợi chỉ. Rất ít chủng E. coli có vỏ, nhưng  hầu hết có lông và có khả năng di động.

• Tính chất nuôi cấy

E. coli phát triển dễ dàng trên các môi trưởng nuôi cấy thông  thường. Một số có thể phát triển trên môi trường tổng hợp rất nghèo chất  dinh dưỡng. Hiếu ky khí tuỳ ngộ. Có thể phát triển ở nhiệt độ từ 5 – 40°C. Nhiệt độ thích hợp xung quanh 37°C.

Trong điều kiện thích hợp E. coli phát triển rất nhanh, thời gian thế hệ chỉ khoảng 20 đến 30 phút. Cấy vào môi trường lỏng (như canh thang) sau 3 đến 4 giờ đã làm đục nhẹ môi  trường,  sau 24 giờ làm  đục đều; sau  hai ngày  trên mặt môi trường có váng mỏng. Những ngày sau, dưới đáy ống có thể thấy lắng cặn. E. coli không mọc trên canh thang selenit.

Trên môi trường thạch thường, sau khoảng 8 đến 10 giờ, dùng kính lúp đã có thể quan sát được khuẩn lạc. Sau 24 giờ khuẩn lạc khoảng 1,5 mm. Hình thái khuẩn lạc điển hình dạng S, nhưng cũng có thể gặp dạng R, hoặc  M. Trên môi trường phân lập, tuỳ theo chất chỉ thị màu, E. coli có khuẩn lạc màu vàng (như trên thạch lactose) hoặc màu đỏ (như trên thạch MacConkey). Không mọc được trên môi trường SS.

Một số loại E. coli có tính chất nuôi cấy riêng có giá trị trong sàng lọc nhanh, như EAEC tạo thành váng đặc trưng khi nuôi cấy trên canh thang Muller- Hinton.

• Tính chất hóa sinh

E. coli có khả năng lên men nhiều loại đường và có sinh hơi. Hầu hết E. coli đều lên men lactose và sinh hơi, trừ E. coli trơ (inactive) (trong đó có EIEC) không hoặc lên men rất chậm. Một số chi khác trong họ vi khuẩn đường ruột cũng có khả năng lên men nhanh lactose (như Kiebsiella, Enterobacter, Serratia cà Citrobacter)  được  gộp  vào một nhóm vi  khuẩn  có tên chung là coliform.

E. coli có khả năng sinh indole. Không sinh H2S. Không sử dụng được nguồn carbon cua citrate trong môi trường Simmons. Có decarboxylase, vì vậy có khả năng khử carboxyl của lysin, ornithin, arginin và acid glutamic. Betagalactosidase dương tính. Thử nghiệm VP (Voges Proskauer) sau 24h âm tính, sau 48 giờ có thể dương tính.

• Kháng nguyên

Kháng nguyên O: người ta đã biết tới gần 160 yếu tố kháng nguyên O của E. coli.

Kháng nguyên K: Khoảng 100 yếu tố kháng nguyên K đã được xác định và được chia thành ba loại: A, B và L, trong đó A dưới dạng  vỏ quan  sát được  bằng kính hiển vi quang học thông thường, B và L dưới dạng màng rất mỏng chỉ có thể quan sắt được nhờ kính hiển vi điện tử.

Kháng nguyên H: hơn 50 yếu tố kháng nguyên H đã được xác định..

•  Phân loại

Dựa vào cấu trúc kháng nguyên, E. coli được chia thành các type huyết thanh. Với sự tổ hợp của các yếu tố kháng nguyên O, K và H sẽ có rất nhiều type huyết thanh khác nhau. Mỗi type huyết thanh được ký hiệu bằng kháng nguyên O và E, ví dụ 086B7 (yếu tố kháng nguyên O số 86, yếu tế kháng nguyên K số 7 Loại B).

Dựa vào vị trí gây bệnh các E, co có khả năng gây bệnh ở người được chia thành  3 nhóm: thứ nhất là nhóm gây    bệnh đường ruột (IPEC-intestinal pathogenie E. coli) hay E. coli gây tiêu chảy (DEC-Diarrheagenic E. coli), thứ hai là nhóm gây bệnh ngoài đường ruột (ExPEC – extraintestinal pathogenic E. coli).

Các loại E. coli gây bệnh đường ruột (IPEC) đã được biết đến gồm:

EPEC (Enteropathogenic  E. coli): E. coli gây bệnh  đường ruột

ETEC (Enterotoxigenie E. coi): E. coli sinh độc tố ruột

EIEC (EnteroIinvasIve E. coi): E. coli xâm nhập ruột

EABC (Enteroaggregative E. coli) E. coli ngưng tập ruột

DABC (Diffusely adherent E. coli) E. coli bám dính phân tán

EHEC (Enterohaemorrhagic E. coi): E. coli gây xuất huyết ruột

Hai loại E. coli gây bệnh ngoài đường ruột quan trọng nhất là:

MAEC (Meningitidis-assoclated E. coli): E. coli gây viêm màng não

UPEC (Uropathogenic E. coli) : E.coli gây nhiễm khuẩn đường tiết niệu

3. Khả năng gây bệnh

E coli là thành viên thuộc vi hệ bình thường của đường tiêu hoá, chiếm tỷ lệ cao nhất trong số các vi khuẩn hiếu khí (khoảng 80%). Tuy nhiên, E. coli cũng là một vi khuẩn gây bệnh quan trọng, nó  đứng  đầu  trong  các  vi khuẩn  gây  tiêu chảy, viêm đường tiết niệu, viêm đường mật; đứng hàng đầu trong các căn nguyên gây nhiễm khuẩn huyết. E. coli là căn nguyên thường gặp trong viêm màng não, viêm phổi ở trẻ mới sinh. E.coli còn gặp trong  nhiễm trùng ngoại khoa, nhiễm trùng trong bỏng. Theo báo cáo của chương trình quốc gia giám sát tính kháng thuốc của các vi khuẩn gây bệnh thường gặp (1988 — 1994) thì E. coli  đứng thứ hai (sau S. aureus) về tỷ lệ phân lập được (tính chung tất cả các loại bệnh phẩm) ở nước ta.

Những type huyết thanh có khả năng gây bệnh thường gặp trên lâm sàng là:

O111B4,  O86B7,  O126B16,   O55B5,  O119B4,   O127B8,  026B6,  O25B15,  O128B12.

Cơ chế gây bệnh của E. coli khác nhau tuỳ loại.

•  ETEC – E. coli sinh độc tố ruột

Hai yếu tố độc lực quyết định khả năng gây bệnh của ETEC là: khả năng bám dính vào niêm mạc ruột và sản xuất độc tố ruột. Khả năng bám và cư trú trên tế bào biểu mô ruột non là điểu kiện đầu tiên để có thể gây bệnh. Khả năng này có vai trò của kháng nguyên CFA (colonisation factor antigen) được mã hoá bởi gen trên plasmid.

Quyết định khả năng gây tiêu chảy của ETEC là độc tố ruột. Có hai loại độc tố ruột: loại không chịu nhiệt LT (heat labile toxin) và loại chịu nhiệt ST (heat stable toxin). Một chủng E.coli có thể sinh một trong hai hoặc cả hai độc tố đó.

Độc tố ruột LT là ngoại độc tố, gồm hai loại LT I được mã hoá bởi gen trên plasmid và LT II được mã hoá bởi gen trên nhiễm sắc  thể. LT I và LT II có cấu trúc và cơ chế tác động giống nhau và giống với độc tố ruột của vi khuẩn tả. Cấu tạo của LT gồm 1 tiểu phần A (active) với phân tử lượng 25.000 Dalton và  năm tiểu phần B (binding) với phân tử lượng 11.500 Dalton. LT bám vào thụ thể GM1 của tế bào biểu mô ruột non nhờ tiểu phần B. Tiểu phần A được đẩy vào tế bào biểu mô hoạt hoá enzym adenylate cyclase làm tăng AMP vòng (cAMP-cyclic adenosine monophosphate), dẫn đến làm giảm hấp thu  Na+, tăng tiết ion Cl-. Hậu quả của quá trình này là áp lực thẩm thấu trong lòng ruột tăng, nước được kéo từ tế bào ra lòng ruột gây tiêu chảy.

Độc tố E. coli gây viêm ruột

Độc  tố chịu  nhiệt ST có trọng  lượng  phântử  xấp xỉ 5000 Dalton. ST tác động lên ruột bằng sự hoạt hoá enzym guanylate cyclase làm tăng GMP vòng (cGMP- cyclic guanosine monophosphate). GMP vòng gây rối loạn chuyển hoá nước và điện giải giống như AMP vòng. ST còn làm mất hoặc làm teo một phần nhung mao của tế bào biểu mô ruột. Người ta đã nói đến ST-I và ST-II. ST-I gồm ST- la và ST-Ib. Hầu hết các chủng sản xuất ra ST-Ib phân lập được tử người, còn ST-la thì hầu hết từ động vật hoặc các thức ăn có nguồn gốc động vật. Chưa gặp các chủng sinh ST-II gây tiêu chảy ở người.

Tiêu chảy do ETEC thường khởi phát đột ngột, phân toàn nước không có nhày, máu.

•  EIEC – E. coli xâm nhập ruột

EIEC gây bệnh chủ yếu do khả năng xâm nhập vào niêm mạc đại tràng. Khả năng xâm nhập được mã hoá bởi gen trên plasmid  140  MDa.  Các  gen  trên plasmid này mã hoá cho các kháng nguyên xâm nhập (IpaA đến IpaD, Ipa  – Invasion plasmid antigen). EIEC cho kết quả (+) tính trong thử nghiệm khả năng gây viêm kết giác mạc chuột lang (thử nghiệm Sereny). EIEC còn có khả năng sản xuất độc tố ruột giống một số Shigella. Gen mã hoá cho độc tố này có tên là sen (Shigella enterotoxin). Cơ chế gây bệnh giống vi khuẩn ly. Vì vậy trong y văn hiện nay viết căn nguyên  gây bệnh lỵ trực khuẩn  (bacillary  dysentery)  gồm Shigella và EIEC. EIEC xâm nhập  vào trong  tế bào biểu mô đại tràng,  làm tiêu các túi thực bào và nhân lên trong bào tương, phá huỷ tế bào rồi xâm  lấn sang các tế bào khác. Tổn thương chính là loét hoại tử niêm mạc đại tràng.  Triệu chứng lâm sàng điển hình là đi ngoài phân ít, có lẫn nhày máu.

•  EAEC – E. coli bám dính kết tập ruột

EAEC thường gây tiêu chảy kéo đài hoặc mạn tính, nhất là ở trẻ em. Nó cũng là một trong những cần nguyên quan trọng của nhiễm khuẩn đường tiêu hoá ở khách du lịch. Cơ chế bệnh sinh trong tiêu chảy do EAEC vẫn chưa được sáng tỏ hoàn toàn. Những yếu tố độc lực chính của EAEC được nói đến gồm các diềm bám đính kết tâp AAF (aggregative adhesion fimbriae), yếu tố điểu hoà bám dính kết tập aggR, prorein Pet và độc tố EAST-I (enteroaggregatIve heat-stable toxin- 1). Diềm bám dính kết tập được cho là yếu tố quyết định độc lực. Ba loại AAF đã dược nói đến là AAF/I, AAF/H và  AFF/III, trong đó loại  I và II có cấu trúc bó, loại III có dạng sợi riêng biệt. Các AAF tạo nên  kiểu bám  dính  hình chồng gạch trên tế bào Hep-2. Yếu tố aggR có vai trò điều hoà sự biểu hiện của các AAF. Protein Pet được tiết qua màng ngoài vi khuẩn, gây tích tụ dịch và gây độc cho biểu mô tiên hoá. EAST-1 có khả năng phá huỷ tế bào biểu mô. Ngoài các yếu tố độc lực nêu trên EAEC còn tiết ra một protein có khả năng làm tan máu và làm mất thăng bằng vận chuyển ion qua màng.

Các yếu tố độc lực nêu trên của EAEC phần lớn được mã hoá bởi các gen nằm trên plasmid có phân tử lượng 60 MDa. Một số yếu tố độc lực được mã hoá bởi các gen trên nhiễm sắc thể đang được nghiên cứu.

Khi nuôi cấy trên canh thang Muller-Hinton, EAEC tạo thành váng đặc trưng.Tính chất này được dùng để sàng lọc nhanh các chủng E. coli thuộc loại EAEC.

• EHEC- E. coli gây xuất huyết ruột

EHEC còn được gọi là E. coi sinh độc tố Shiga. Yếu tế độc lực chính của EHEC là độc tố Stx (Shiga toxin) hay độc tố gây độc đối với tế bào Vero VT (verocytotoxin) vì vậy loại này thuộc nhóm có tên  là VTEC – Verocytotoxin E. coli). Hiện nay, có ba loại Stx do EHEC sinh ra đã được xác định là Stx1, Stx2 và  Stx2v. Các độc tố này được mã hoá bới các gen của prophage tích hợp trên nhiễm sắc thể.

Độc tế Shiga huỷ hoại chọn lọc các vi nhung mao hấp thu của tế bào biểu mô ruột. Nó cũng xâm nhập vào trong tế bào biểu mô đại tràng, ức chế quá trình tổng hợp protein dẫn đến làm chết tếbào. Hậu quả là viêm đại tràng xuất huyết, gây tiêu chảy phân như máu. Những trường hợp hoại tử nặng có thể gây thủng ruột.

Stx còn có thể gây hôi chứng tăng urê huyết tan máu (HUS – haemorrhagic urenne syadrome). Stx vào máu đến thận gây tổn thương tế bào biểu mô tiểu cầu thận, làm hẹp và tắc mao mạch tiểu cầu thận. Hậu quả của quá trình này là mức lọc của thận suy giảm, bệnh nhân bị suy thận cấp.

• EPEC -E. coli gây bệnh đường ruột

EPEC được bắt đầu nghiên cứu rất sớm,  từ những năm  1940. EPEC  bám dính vào niêm mạc ruột gây ra tổn thương đặc trưng là sự phá huỷ vi nhung mao ở riềm bàn chải của niêm mạc ruột. Loại vị khuẩn này có vai trò rất quan trọng trong viêm dạ dày ruột gây tiêu chảy ở trẻ em.

•  DAEC – E. coli bám dính phân tán

DAEC là type gây bệnh được mô tả tương đối gần đây. Nó được xác định là một type gây bệnh riêng vì không có các gen độc lực đặc trưng của các type khác,  đã được mô tả trước.

Khac với các E. coli: gây bệnh đường ruột (IPEC), các E. coli gây bệnh ngoài đường ruột (ExPEC) là những vi khuẩn gây bệnh cơ hội khi “lạc chỗ”. Chúng có thể là thành viên của hệ vi khuẩn bình thường ở ruột nhưng khi vào máu, vào dịch não tuỷ, vào đường tiết niệu thì trở nên gây bệnh, nhất là ở những người có cơ chế đề kháng bị suy giảm. Tuy nhiên đã xác định được những gen độc lực của những ExPEC thường gặp trong các nhiễm trùng ngoài đường ruột.

MAEC có kháng nguyên vỏ có liên quan về mặt hoá học và miễn dịch với polysaccharide nhóm B của Neisseria meningitidis. Cho đến nay, hiểu biết về sự nhạy cảm của trẻ  sơ sinh  với loại E. coli này chưa  đầy đủ. Nhiều  tác giả cho rằng có sự liên quan chủ yếu đến cơ địa của trẻ. Theo kết quả của nhiều nghiên cứu, tới 80% các trường hợp viêm màng não ở trẻ sơ sinh do E. coli.

UPEC là nguyên nhân chủ yếu của nhiễm trùng đường tiết niệu. Yếu tố độc lực quan trọng của UPEC là P-pili. Nhờ pili này, E. coli có thể gắn đặc hiệu vào kháng nguyên P, là một trong các kháng nguyên nhóm máu. Ngoài ra nó còn có một số yếu tố độc lực khác cũng tham gia vào cơ chế gây bệnh. Các nhóm huyết thanh hay gặp là O1, O2, O4,  O6,  O7, và O75.  Các chủng  có kháng  nguyên  K1, K2, K3, K5, K19, K13 là hay gặp nhất. Những vi khuẩn này thường có các gen mã  hoá cho các yếu tố độc  lực như yếu tố bám dính,  vỏ, các độc tố.

4.  Chẩn đoán vi sinh vật

•  Chẩn đoán trực tiếp

Bệnh phẩm khácnhau tuỳ bệnh: là phân với nhiễm khuẩn đường tiêu hóa, nước tiểu với nhiễm khuẩn đường tiết niệu, máu nếu là nhiễm khuẩn máu… Quy trình chẩn đoán trực tiếp E. coli cơ bản giống với quy trình chẩn đoáncác  vi khuẩn đường ruột.

Có thể làm tiêu bản soi trực tiếp đối với một sốloại bệnh phẩm như cặn ly tâm nước tiểu hoặc nước não tuỷ.

Đối với viêm màng não mủ có thể phát hiện kháng nguyên đặc hiệu của vi khuẩn bằng phản ứng ngưng kết latex, dễ làm, cho kết quả rất nhanh và độ tin cậy  rất cao. Nguyên  lý của phản ứng này như sau:  các hạt latex có gắn kháng thể kháng E. coli gây bệnh được trộn với dịch não tuỷ, nếu trong bệnh phẩm có kháng nguyên đặc hiệu của E. coli thì phản ứng sẽ dương tính. Đó là phản ứng ngưng kết thụ động.

Phương pháp chẩn đoán chủ yếu nhất là nuôi cấy phân lập. Bệnh phẩm phân được cấy trên môi trường phân lập có chất ức chế chọn lọc như DCL, Endo. Nước tiểu giữa dòng được tiến hành cấy đếm trên môi trường đặc, trước đây thường sử dụng thạch thường, hiện nay có môi trường uriselect vừa có giá trị cấy đếm, vừa có khả năng định danh. Tiến hành cấy máu khi nghì có nhiễm khuẩn máu.

Sau khi đã phân lập được vi khuẩn thuần nhất thì xác định tính chất sinh vật hoá học và định tên bằng phản ứng ngưng kết trên phiến kính với các kháng huyết thanh mẫu.

Để xác định các E. coli sinh độc tố người ta có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp quai ruột, phương pháp thử nghiệm trên tế bào nuôi, phương pháp đồng nhưng kết, ELISA…

Kỹ thuật khuếch đại gen PCR cũng đã được áp dụng trong chẩn đoán E. coli. Ở nước ta hiện nay chủ yếu mới sử dụng PCR trong định danh sau khi vi khuẩn đã được phân lập thuần nhất. Các kỹ thuật PCR xác định E. coli trực tiếp từ bệnh phẩm đang được nghiên cứu phát triển.

•  Chẩn đoán gián tiếp

Trên thực tế phương pháp huyết thanh học không được sử dụng để chẩn đoán các nhiễm khuẩn do E.coli

5. Nguyên tắc điều trị và phòng bệnh

•  Điều trị

E. coli thuộc vào các vì khuẩn có tỷ lệ kháng thuốc cao, nhất là các chủng phân lập được từ nước tiểu, vì vậy cần phải làm  kháng  sinh  đề  để  chọn  kháng sinh thích hợp.

Ngoài việc sử dụng kháng sinh, một số việc khác rất có giá trị trong điểu trị như bối phụ nước, điện giải trong trường hợp ỉa chảy (việc này nhiều khi có vai trò quyết định để cứu sống bệnh nhân), giải quyết các cản trở trên đường tiết niệu,  rút ống thông sớm nếu có thể được.

•  Phòng bệnh

Hiện nay chưa có phương pháp phòng bệnh đặc hiệu. Dể để phòng nhiễm khuẩn đường tiêu hoá do E. coli, thực hiện các biện pháp phòng bệnh chung không đặc hiệu giống như đối với các vi khuẩn đường ruột khác.

Thực hiện các biện pháp ngăn ngừa nhiễm trùng bệnh viện vì E. coli là một trong các vị khuẩn gây bệnh cơ hội quan trọng. Để phòng nhiễm khuẩn đường tiết niệu do E. coli: thực hiện vệ sinh vùng hậu môn và bộ phận sinh dục ngoài, thực hiện nghiêm túc nguyên tắc vô trùng khi phải tiến hành thăm đò hoặc đặt thông đường tiết niệu. Điều trị loại trừ các yếu tố nguy cơ khác.

Theo Vi sinh- Đại học Y Hà Nội

Lượt xem: 55.565