Giới thiệu
Enterobacteriaceae
The Enterobacteriaceae family, known as gut bacteria, consists of Gram-negative bacteria that include both harmless species and pathogenic ones such as Salmonella, Escherichia coli, Yersinia pestis, Klebsiella, and Shigella This family is the sole representative of the Enterobacteriales order within the Gammaproteobacteria class.
Các loài thuộc họ Enterobacteriaceae có hình dáng que, chiều dài từ 1 μm đến 5 μm, là vi khuẩn Gram âm, kị khí tùy nghi và có khả năng lên men đường thành acid lactic Hầu hết các loài này khử nitrat thành nitrit, ngoại trừ một số như Photorhabdus Đặc biệt, Escherichia coli có khả năng lên men lactose, trong khi một số vi khuẩn khác di động nhờ lông bao quanh thân tế bào Một số giống vi khuẩn như Klebsiella có vỏ nhìn thấy dưới kính hiển vi, trong khi một số giống khác như Klebsiella và Shigella không di động Tất cả các loài trong họ này không tạo bào tử.
Họ này chứa hơn 28 chi và hơn 80 loài Gần một nửa số chi có ý nghĩa thú y.
Vi khuẩn Enterobacteria được chia thành ba loại: mầm bệnh chính, mầm bệnh cơ hội và mầm bệnh không gây bệnh Trong đó, vi khuẩn Hafniu và Erwinia không có khả năng gây bệnh ở động vật, thường được phân lập từ phân và có thể gây bệnh trong mẫu bệnh phẩm Các mầm bệnh cơ hội đôi khi có thể gây bệnh ở những vị trí khác trong cơ thể ngoài đường tiêu hóa, trong khi các vi khuẩn thường gây bệnh ở động vật.
E.coli, Salmonella và các loài Yersinia.
Vi khuẩn Enterobacteriaceae thường cư trú trong ống tiêu hóa của người và động vật, có khả năng gây bệnh hoặc không Chúng cũng có thể tồn tại trong môi trường bên ngoài như đất và nước, cũng như trong thực phẩm.
Phân biệt enterobacteriacea
Vi khuẩn thuộc họ Enterobacteriaceae có khả năng lên men glucose, có thể sinh hơi hoặc không, và đều có đặc điểm oxidase âm tính, catalase dương tính Chúng có khả năng khử nitrate thành nitrite và phát triển tốt trong môi trường thạch MacConkey Ngoài ra, chúng có thể lên men hoặc không lên men một số loại đường như lactose, và có sự hiện diện của một số enzyme như urease và tryptophanase Một số chủng E Coli còn có khả năng sinh ra H2S khi dị hóa protein, axít amin hoặc các dẫn chất có lưu huỳnh, và gây tan huyết trên môi trường thạch máu.
Hình 1: Các vi khuẩn Enterobacteriaceae quan trọng trong thú y
Hình 2: Đặc điểm tăng trưởng và phản ứng sinh hóa Enterobacteriaceae quan trọng trong thú y
Lên men Lactose trong môi trường thạch MacConkey;
Vi khuẩn lên men lactose sản sinh axit, làm giảm pH môi trường và gây đổi màu đỏ trung tính thành hồng hoặc đỏ Sự giảm pH này cũng dẫn đến việc axit phản ứng với muối mật, tạo ra quầng sáng màu hồng xung quanh khuẩn lạc Trong khi đó, các vi khuẩn lên men lactose khác chỉ làm môi trường chuyển sang màu hồng hoặc đỏ mà không tạo quầng xung quanh khuẩn lạc.
Vi khuẩn không lên men lactose sẽ giữ nguyên màu gốc của môi trường và khuẩn lạc sẽ không có màu Đối với trực khuẩn gram âm, nếu lên men lactose, khuẩn lạc sẽ xuất hiện màu hồng hoặc đỏ Ngược lại, nếu không lên men lactose, khuẩn lạc sẽ không có màu hoặc có màu trong suốt.
Các phản ứng chỉ thị:
Môi trường thạch Brilliant Green (BG) và thạch xylose-lysine-deoxycholate (XLD) được sử dụng để phân biệt Salmonella và các vi khuẩn gây bệnh đường ruột Trên môi trường thạch BG, Salmonella xuất hiện với các khuẩn lạc có màu đỏ đến trắng hồng, bao quanh bởi vùng đỏ sáng trong môi trường.
Trên môi trường XLD, khuẩn lạc xuất hiện với màu đỏ xung quanh và nhân màu đen, do sự sản xuất Hydrogen sulfide (H2S) trong điều kiện kiềm, dẫn đến sự phát triển của các khuẩn lạc với vùng giữa có màu đen.
Trên môi trường thạch Eosin Methylene Blue Agar (EMB), các chủng E coli thường tạo ra khuẩn lạc với ánh xanh đặc trưng Trong khi đó, môi trường Triple Sugar Iron agar (TSI) được sử dụng để xác định các khuẩn lạc đã phân lập từ BG hoặc XLD, với thành phần chứa 0,1% glucose, 1% lactose và 1% sucrose Phenol là chất chỉ thị pH, trong đó pH 8.2 sẽ có màu đỏ (kiềm) và pH 6.4 sẽ chuyển sang màu vàng (acid), đồng thời phản ánh sự sản xuất H2S Các phản ứng của Enterobacteriaceae trong môi trường TSI được trình bày cụ thể trong bảng dưới đây.
Lysinc decarboxylase (LDC) là enzyme quan trọng trong việc phân biệt các loài Proteus và Sulmonella Khi vi khuẩn phát triển trên môi trường dextrose có LDC, quá trình lên men tạo ra acid làm thay đổi màu sắc môi trường từ tím sang vàng nhờ chỉ thị Bromocresol purple Môi trường acid kích thích enzyme Lysine decarboxylase chuyển đổi Lysine thành Cadaverine, dẫn đến sự tăng pH và làm màu sắc môi trường chuyển từ vàng trở lại thành tím.
Thử nghiệm Urease là phương pháp quan trọng để phân biệt các loài Proteus với Salmonella Trong môi trường Urease broth, urea cung cấp nguồn Nitrogen cho vi sinh vật có enzyme urease, trong khi phenol red hoạt động như một chất chỉ thị màu.
Khi vi sinh vật được cấy vào môi trường, chúng chuyển hóa urea thành ammonia và CO2 thông qua enzyme urease, dẫn đến sự thay đổi màu sắc của môi trường sang màu đỏ, như ở Proteus, trong khi Salmonella không gây ra hiện tượng này.
Hình 3: Các phản ứng của các Enterobacteriaceae trong môi trường TSI
Các xét nghiệm IMVIC, bao gồm sản xuất indole, thử nghiệm đỏ methyl, thử nghiệm Voges-Proskauer và sử dụng citrate, là một nhóm phản ứng sinh hóa quan trọng giúp phân biệt E coli với các vi khuẩn lên men lactose khác.
Các thử nghiệm về khả năng vận động giúp phân biệt giữa các loài Klebsiella (không di động) và Enterobacter (di động) Cả hai loài này đều tạo ra các khuẩn lạc tương tự nhau, gây khó khăn trong việc nhận diện.
Các xét nghiệm sinh hóa thương mại;
Serotyping của E coli, Salmonella và Yersinia sử dụng các xét nghiệm ngưng kết trên phiến kính với kháng huyết thanh để phát hiện các kháng nguyên O (somatic) và H (flagellar), và đôi khi là kháng nguyên K (capsular) Phương pháp này giúp xác định các sinh vật liên quan đến bùng phát dịch bệnh và có ứng dụng quan trọng trong điều tra dịch tễ học.
-Các kỹ thuật phân tử, thường dựa trên các phân tích axit nucleic, được sử dụng trong phòng thí nghiệm để phân biệt vi khuẩn Enterobacteria.
Escherichia coli
Giới thiệu
- Escherichia Coli do Theodor Escherich (1857 - 1911), một bác sĩ nhi khoa người Áo gốc Đức phát hiện năm 1885.
- E Coli là một trong những thành viên chính của hệ vi khuẩn bình thường ở đường ruột, nhưng cũng là căn nguyên của nhiều bệnh nhiễm trùng.
Hình 4: Sơ đồ nguyên lý tiêu biểu của enterobacteriaceae chỉ ra các kháng nguyên K (capsular), O (somatic), F (fimbrial) và H (flagellar) được sử dụng để phân lập kiểu huyết thanh
E Coli, đặc biệt là chủng K12, đã trở thành mô hình nghiên cứu quan trọng trong sinh học phân tử và vi sinh học Nhiều thành tựu đáng kể trong di truyền học và hóa sinh học đã được đạt được nhờ vào việc nghiên cứu vi khuẩn này.
- Về phân loại, Escherichia Coli được xếp vào:
E coli là một trực khuẩn ngắn 2 đầu trũn, kớch thước 2-3 àm x 0,5 àm Trong cơ thể có hình cầu trực khuẩn đứng riêng lẻ, đôi khi xếp thành chuỗi ngắn Phần lớn vi khuẩn E coli có khả năng di động do có lông ở xung quanh thân, nhưng cũng có một số chủng không có khả năng đi động Vi khuẩn không sinh nha bào, có thể có giáp mô.
Vi khuẩn Gram âm có khả năng bắt màu đồng đều hoặc sẫm ở hai đầu, cho thấy sự hiện diện của giáp mô khi được nhuộm từ khuẩn lạc Sử dụng kính hiển vi điện tử, cấu trúc Pili - yếu tố mang kháng nguyên bám dính của vi khuẩn E coli - cũng được phát hiện.
E coli có khả năng lên men nhiều loại đường và có khả năng sinh hơi E coli có khả năng sinh Indol, không sinh H2S, không sử dụng được nguồn carbon của citrat trong môi trường Simmons, có deoxycarboxylase nên có khả năng phân giải carborxyl của lysin, ornithin, arginin và acid glutamic Thử nghiệm VP (Voges -Proskauer) sau 24h âm tính, sau 48h có thể dương tính
2.2.2 Cấu trúc của vi khuẩn
Vi khuẩn E coli được phân loại thành nhiều serotype khác nhau dựa trên cấu trúc của các kháng nguyên O, K, H và F Các nhà khoa học đã xác định được 250 serotype O, 89 serotype K, 56 serotype H và một số serotype F thông qua phản ứng ngưng kết Để xác định đầy đủ serotype của một chủng E coli, cần phải kiểm tra cả ba loại kháng nguyên này.
Kháng nguyên O, hay còn gọi là kháng nguyên thân, là một yếu tố độc lực quan trọng nằm trong thành tế bào vi khuẩn, có mối liên hệ trực tiếp với hệ thống miễn dịch Khi kháng nguyên O tiếp xúc với kháng huyết thanh tương ứng, sẽ xảy ra phản ứng ngưng kết, dẫn đến sự hình thành những hạt nhỏ khó tan.
Kháng nguyên H (kháng nguyên lông - Hauch) là thành phần protein trong lông của vi khuẩn, có độ bền kém hơn kháng nguyên O Mặc dù không phải là yếu tố độc lực, kháng nguyên H vẫn có khả năng tạo miễn dịch mạnh và phản ứng miễn dịch xảy ra nhanh hơn so với kháng nguyên O Đặc biệt, kháng nguyên H của vi khuẩn E coli không tham gia vào quá trình bám dính, không có tính độc và ít được nghiên cứu trong đáp ứng miễn dịch phòng vệ, nhưng lại rất quan trọng trong việc xác định giống loài của vi khuẩn.
Kháng nguyên H (kháng nguyên lông - Hauch) là thành phần protein của vi khuẩn, có độ bền thấp hơn kháng nguyên O Mặc dù không phải là yếu tố độc lực, kháng nguyên H có khả năng tạo miễn dịch mạnh và phản ứng miễn dịch diễn ra nhanh hơn so với kháng nguyên O Đặc biệt, kháng nguyên H của vi khuẩn E coli không tham gia vào quá trình bám dính, không có tính độc và không quan trọng trong đáp ứng miễn dịch phòng vệ, nhưng lại rất hữu ích trong việc xác định giống loài của vi khuẩn.
Kháng nguyên K, hay còn gọi là kháng nguyên vỏ bọc (Capsular) và kháng nguyên bề mặt (OMP), vẫn còn gây tranh cãi về vai trò của nó trong độc lực vi khuẩn Một số ý kiến cho rằng kháng nguyên K không ảnh hưởng đến độc lực của E coli, vì độc lực của các chủng có và không có kháng nguyên K là tương đương Ngược lại, một số nghiên cứu khác cho rằng kháng nguyên K có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ vi khuẩn khỏi các yếu tố phòng vệ của vật chủ Tuy nhiên, phần lớn các ý kiến đều đồng thuận rằng kháng nguyên K có hai nhiệm vụ chính.
+ Hỗ trợ phản ứng ngưng kết của kháng nguyên O, nên thường ghi liền công thức serotype của vi khuẩn là Ox:Ky, ví dụ như O139: K88, O149: K88…
+ Tạo ra thành hàng rào bảo vệ cho vi khuẩn chống lại các tác động ngoại cảnh và hiện tượng thực bào, yếu tố phòng vệ của vật chủ.
E coli được phân loại thành nhiều nhóm dựa trên kháng nguyên O, và theo cấu trúc của các kháng nguyên O, K, H, chúng được chia thành nhiều type khác nhau Mỗi type E coli đều có thứ tự riêng biệt cho các yếu tố kháng nguyên O, H, K.
Kháng nguyên F, hay kháng nguyên Fimbriae, là yếu tố quan trọng giúp các chủng E coli gây bệnh bám vào bề mặt tế bào biểu mô ruột và lớp màng nhày Hầu hết các chủng E coli gây bệnh đều sản sinh ra một hoặc nhiều kháng nguyên bám dính, trong khi các chủng không gây bệnh thì không có loại kháng nguyên này Sự hiện diện của kháng nguyên bám dính không chỉ giúp vi khuẩn xâm nhập và gây bệnh mà còn chống lại khả năng đào thải của nhu động ruột.
Một số loại kháng nguyên bám dính của vi khuẩn E coli thuộc nhóm ETEC (Enteroxigenic E coli) gây bệnh chủ yếu cho lợn là F4(K88), F5(K99), F6(087P), F18 và F41.
2.2.3 Đặc tính nuôi cấy, sinh vật, hoá học Đặc tính nuôi cấy
Vi khuẩn E coli có khả năng phát triển mạnh mẽ trong môi trường nuôi cấy thông thường, và một số chủng của chúng có thể sinh trưởng trong môi trường tổng hợp Chính vì lý do này, E coli đã trở thành đối tượng nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực sinh vật học.
E coli là trực khuẩn hiếu khí tuỳ tiện, có thể sinh trưởng ở nhiệt độ từ 5- 40°C, nhiệt độ thích hợp nhất là 37°C pH thích hợp nhất là 7,2 - 7,4, phát triển được ở pH từ 5,5-8.
Sau 24 giờ nuôi cấy vi khuẩn ở 37°C trong môi trường thạch thường, các khuẩn lạc sẽ hình thành với đặc điểm tròn, ướt bóng, không trong suốt, có màu tro trắng nhạt, hơi lồi và đường kính từ 2-3mm Nếu thời gian nuôi kéo dài, khuẩn lạc sẽ chuyển sang màu nâu nhạt, phát triển rộng hơn, và có thể quan sát thấy cả khuẩn lạc dạng R (Rough) và M (Mucoid).
Sau 24 giờ nuôi cấy ở 37°C, vi khuẩn E coli phát triển mạnh mẽ, tạo ra môi trường nước thịt rất đục với cặn màu tro trắng nhạt lắng xuống đáy Đôi khi, có xuất hiện màng màu xám nhạt trên bề mặt môi trường, kèm theo mùi thối do sự sinh sản của vi khuẩn và sự sản sinh H₂S.
- Trên môi trường MacConkey: Sau 24 giờ nuôi cấy ở 37°C, khuẩn lạc có màu cánh sen, tròn nhỏ, hơi lôi, không nhây, rìa gọn, không làm chuyển màu môi trường.
Yếu tố độc lực
E coli is categorized into several groups, each producing different types of toxins The five main groups include STEC (Shiga toxin-producing E coli), VTEC (Verotoxigenic E coli), EHEC (Enterohaemorrhagic E coli), and EPEC (Enteropathogenic E coli).
(Enteropathogenic E coli), ETEC (Enterotoxigenic E coli), EAEC (Enteroaggregative E coli) và EIEC (Enterolinvasive E coli).
Hiện nay có khá nhiều thuật ngữ khác nhau để gọi tên cho nhóm E coli này. Tên gọi Verotoxipenic E coli (VTEC) được Konowalchuk và cộng tác viên
Vào năm 1977, nhóm vi khuẩn này được đặt tên là Enterohemorrhagic E Coli (EHEC) khi phát hiện khả năng sản xuất độc tố gây hại cho dòng tế bào Vero Tên gọi này phản ánh khả năng của chúng trong việc gây viêm kết tràng xuất huyết và hội chứng huyết niệu, đồng thời liên quan đến độc tố Shiga mà chúng sản xuất.
E coli (STEC) (trước đây gọi là Shiga-like toxin producing E coli - SLTEC) chỉ rõ khả năng sản sinh độc tố gây độc tế bào giống như độc Shiga.
STEC sản xuất độc tố Shiga-like toxin (Slt), hay còn gọi là Shiga toxin (Stx) hoặc Verotoxin (VT) Độc tố Stx được chia thành hai nhóm chính là Stx1 và Stx2, không phản ứng chéo với nhau Trong khi Stx1 có tính bảo tồn cao, Stx2 lại có sự thay đổi lớn về trình tự, tạo ra nhiều subtype như Stx2c, Stx2hb, Stx2e và Stx2g Một dòng STEC có khả năng sản sinh Stx1, Stx2 hoặc cả hai, thậm chí là nhiều dạng khác nhau của Stx2.
Hai độc tố Stx1 và Stx2 được cấu tạo từ 5 tiểu đơn vị B (7,7 kDa) và 1 tiểu đơn vị A (32 kDa), trong đó tiểu đơn vị A gồm peptide A1 (28 kDa) và peptide A2 (4 kDa) liên kết bằng cầu nối disulfur Peptide A1 có hoạt tính enzyme, trong khi peptide A2 giúp gắn tiểu đơn vị A vào tiểu đơn vị B Các tiểu đơn vị B kết hợp với receptor Gb3 (globotriaosylceramide) trên bề mặt tế bào eukaryote, với Stx2e có receptor là Gb4 Sau khi xâm nhập vào tế bào, tiểu đơn vị A tác động lên tiểu phần 60S của ribosome, trong đó peptide A1 hoạt động như một N-glycosidase, cắt một gốc adenin khỏi rRNA 28S, gây cản trở quá trình tổng hợp protein.
Stx không tổng hợp được protein, dẫn đến sự chết của các tế bào bị ảnh hưởng như tế bào nội mô thận, tế bào biểu mô ruột, và các tế bào có receptor Gb3 và Gb4 Sự độc hại của Stx và các yếu tố độc lực khác của STEC gây hư hại cho tế bào nhung mao ruột, gây ra triệu chứng tiêu chảy và viêm kết tràng xuất huyết (Haemorrhagic colitis).
- HC) Sự hư hại những tế bào thành mạch máu do Stx2e sẽ gây nên hiện tượng phù thủng ở heo.
Yếu tố bám đính của STEC/EHEC, đặc biệt là protein intimin có trọng lượng phân tử 94 - 97 kDa, đóng vai trò quan trọng trong việc định vị vi khuẩn ở ruột Intimin, được mã hóa bởi gen eae (E coli attaching and effacing), gây tổn thương dạng bám dính và phá hủy (attaching-and-effacing, A/E) ở ruột già bằng cách bám chặt vào tế bào biểu mô Gen eae cũng xuất hiện ở nhóm EPEC, và tổn thương kiểu A/E do gen này gây ra nằm trong vùng gây bệnh 35,5 kb, được gọi là locus of enterocyte effacement (LEE) Vùng LEE của STEC/EHEC chứa các gen mã hóa cho intimin và receptor của intimin.
Tir (receptor intimin chuyển vị) và các gen liên quan đóng vai trò quan trọng trong sự hình thành tổn thương A/E Vùng LEE không chỉ là điều kiện cần thiết mà còn là điều kiện đủ cho quá trình này Mặc dù không phải tất cả các STEC đều mang gen eae, nhưng tất cả các EHEC đều sở hữu gen này.
Yếu tố quan trọng liên quan đến độc lực của STEC là sự sản xuất enterohaemolysin (EHEC-Hly) và độc tố ruột chịu nhiệt EAST1 EHEC-Hly được mã hóa bởi gen trên plasmid 60 MDa (pO157), xuất hiện ở hầu hết các dòng O157:H7 và nhiều dòng STEC non-O157 Plasmid này chứa một operon với 4 khung đọc mở (ORF) là hlyCABD, trong đó hlyA là gen cấu trúc khởi đầu cho haemolysin Độc tố EAST1, lần đầu tiên được mô tả ở nhóm EAEC, cũng xuất hiện ở nhiều dòng STEC, mặc dù tầm quan trọng của nó đối với khả năng gây bệnh của STEC vẫn chưa được xác định, nhưng nó có thể liên quan đến một số trường hợp tiêu chảy không có máu ở những người nhiễm STEC.
Key virulence factors include the eae gene, which encodes the intimin protein necessary for A/E lesion formation, and a 50-70 MDa plasmid (EAF) that encodes BFP (bundle-forming pilus), PER (plasmid-encoded regulator), and Ler (LEE-encoded regulator) Secreted proteins such as Tir, EspA, EspB, EspD, EspF, EspG, and MAP (mitochondria-associated protein), along with EAST-1, have the ability to damage epithelial cells, while CDT (cytolethal distending toxin) contributes to pathogenicity.
Nhóm ETEC có hai nhóm quyết định độc lực chính là độc tố ruột (enterotoxin) và yếu tố định vị (colonization factor - CF).
Nhóm ETEC bao gồm các chủng E coli sản xuất ít nhất một trong hai loại độc tố đường ruột là ST (độc tố ruột chịu nhiệt) và LT (độc tố không chịu nhiệt) ETEC gây bệnh bằng cách bám vào bề mặt màng nhầy của ruột non và tiết ra độc tố, dẫn đến tình trạng tiết dịch gia tăng và gây tiêu chảy Độc tố LT của E coli có cấu trúc và chức năng tương tự như độc tố tả (cholera toxin - CT) do Vibrio cholerae tiết ra, với khoảng 80% trình tự acid amin giống nhau, cùng với các đặc tính tương đồng về receptor và hoạt tính enzym.
LT có hai serogroup chính là LT-I và LT-II, với LT-I được tiết bởi các dòng E coli gây bệnh ở người và động vật, trong khi LT-II chủ yếu xuất hiện ở E coli trên động vật và hiếm gặp ở người Hai serogroup này không có phản ứng chéo về mặt miễn dịch LT-I là một oligopeptide có trọng lượng khoảng 86 kDa, bao gồm một đơn vị A.
Độc tố LT gồm hai tiểu đơn vị, A (28 kDa) và B (5 tiểu đơn vị B 11,5 kDa), trong đó tiểu đơn vị A chứa peptide A1 và A2 liên kết bằng cầu nối disulfur, chịu trách nhiệm cho hoạt tính enzyme Các tiểu đơn vị B sắp xếp thành vòng, kết nối chắc chắn với ganglioside GM1 và liên kết lỏng với GD1b cùng một số glycoprotein ruột, hoạt động như các receptor của LT Hai loại LT-I, LTp (LTp-I) và LTh (LTh-I), có mối liên hệ gần gũi và khả năng phản ứng chéo một phần, trong đó LTp-I được phân lập từ heo và LTh-I từ người Gen mã hóa cho LT, elt hay lt-I, nằm trên plasmid có thể chứa gen mã hóa ST và/hoặc gen mã hóa kháng nguyên yếu tố định vị (CFA).
Sau khi độc tố xâm nhập vào tế bào, chúng di chuyển qua hệ thống Golgi đến enzym adenylate cyclase trên màng ngoài của tế bào biểu mô Peptide A1 thực hiện hoạt động ADP-ribosyltransferase, chuyển ADP-ribosyl từ NAD đến protein liên kết GTP (GS), làm kích hoạt adenylate cyclase và tăng cường AMP vòng (cAMP) trong tế bào Sự gia tăng cAMP kích hoạt enzyme protein kinase phụ thuộc cAMP (A kinase), dẫn đến phosphoryl hóa kênh chloride (Cl-) trên màng tế bào biểu mô Hệ quả là tế bào bên dưới tiết Cl- và ngăn cản hấp thụ NaCl, làm tăng hàm lượng ion trong lòng ruột và gây ra sự di chuyển thụ động của nước vào lòng ruột, dẫn đến tiêu chảy.
Sự gia tăng lượng cAMP trong tế bào là cơ chế truyền thống giải thích hiện tượng tiêu chảy do độc tố LT và CT, tuy nhiên, ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy phản ứng tăng tiết đối với những độc tố này có cơ chế phức tạp hơn Một trong những cơ chế đó liên quan đến prostaglandin E (PGE1 và PGE2) và yếu tố hoạt hóa tiểu cầu, với sự tổng hợp và phóng thích các chất từ acid arachidonic như prostaglandin và leukotriene, có khả năng kích thích vận chuyển điện giải và nhu động ruột Thêm vào đó, hệ thần kinh ruột (ENS) cũng đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa nhu động và tiết ion ở ruột Cuối cùng, CT và LT cũng gây ra phản ứng viêm ruột nhẹ, góp phần vào cơ chế gây tiêu chảy.
Nhóm LT-II tương tự như LT-I và CT với khoảng 55 - 57% ở tiểu đơn vị A, nhưng khác biệt ở tiểu đơn vị B LT-II tăng cường cAMP trong tế bào qua cơ chế giống LT-I, nhưng sử dụng GD1 làm receptor thay vì GM1 LT-II không liên quan đến bệnh ở người và động vật Độc tố chịu nhiệt (ST) có trọng lượng phân tử nhỏ và khả năng chịu nhiệt nhờ các cầu nối disulfur ST được chia thành hai nhóm: STa và STb, khác nhau về cấu trúc và cơ chế hoạt động Gen mã hóa cho cả hai nhóm chủ yếu nằm trên plasmid, với một số gen trên transposon STa (hay ST-l) được sản xuất bởi ETEC và một số vi khuẩn Gram âm như Yersinia enterocolitica và V cholerae non-O1, có trình tự acid amin giống 50% với độc tố EAST1 của EAEC Gần đây, một số dòng ETEC cũng được báo cáo sản sinh độc tố EAST1 bên cạnh STa, trong khi STb chỉ có ở ETEC.
Khả năng mẫn cảm với kháng sinh của vi khuẩn E coli
Trong điều trị bệnh đường ruột, nhiều loại kháng sinh được sử dụng, bao gồm cả việc trộn kháng sinh vào thức ăn với tỷ lệ thấp để phòng bệnh và kích thích tăng trưởng Tuy nhiên, việc này dẫn đến sự gia tăng khả năng kháng kháng sinh của vi khuẩn đường ruột, đặc biệt là vi khuẩn E coli, làm giảm hiệu quả điều trị Nghiêm trọng hơn, một số loại kháng sinh đã bị vô hiệu hóa hoàn toàn.
Khả năng kháng kháng sinh của vi khuẩn, đặc biệt là E coli, đang gia tăng nhanh chóng do sự hiện diện của gen kháng kháng sinh trong plasmid.
R (Resistance) Plasmid này có thể di truyền dọc và di truyền ngang cho tất cả quần thể vi khuẩn thích hợp
Nghiên cứu của Lê Văn Tạo (1993) đã chỉ ra rằng các chủng E coli phân lập từ bệnh phân trắng lợn con có khả năng kháng kháng sinh do nhận được gen kháng từ plasmid qua quá trình di truyền Điều này cho thấy việc nghiên cứu khả năng kháng kháng sinh của E coli không chỉ đơn thuần là lựa chọn kháng sinh phù hợp để điều trị mà còn là tìm hiểu các yếu tố gây bệnh của vi khuẩn này.
Nghiên cứu tính kháng kháng sinh của 106 chủng E coli được phân lập từ lợn con theo mẹ bị tiêu chảy tại một số tỉnh miền Bắc Việt Nam đã được thực hiện bởi Đỗ Ngọc Thúy và cộng sự.
Nghiên cứu năm 2002 cho thấy các chủng vi khuẩn có xu hướng kháng mạnh với nhiều loại kháng sinh thông thường, cụ thể là Amoxicillin (76,42%), Chloramphenicol (79,25%), Trimethroprim/Sulfamethoxazol (80,19%), Streptomycin (88,68%) và Tetracyclin (97,17%) Hiện tượng kháng thuốc với trên 3 loại kháng sinh rất phổ biến, chiếm tới 90,57%, trong đó kiểu kháng thuốc với Tetracyclin, Trimethroprim/Sulfamethoxazol, Streptomycin và Chloramphenicol có tỷ lệ cao nhất (76,24%) Để điều trị cho lợn con bị tiêu chảy, có thể sử dụng Amikacin, Apramycin hoặc Ceftiofur thay thế cho các kháng sinh trước đây.
Bùi Xuân Đồng (2002) đã thực hiện thử nghiệm kháng sinh đồ trên các chủng E coli được phân lập từ Hải Phòng, cho thấy các chủng này nhạy cảm với nhiều loại kháng sinh khác nhau.
Chloramphenicol, Norfloxacimn, Amprtcilin; còn với các chủng tại Tiền Giang thì Bùi Trưng Trực (2004) [60] cho rằng chúng vẫn mẫn cảm mạnh vớiNorfloxacin và Colistin.
Trong nghiên cứu về phòng và trị bệnh E coli dung huyết ở lợn con tại Thái Nguyên và Bắc Giang, Nguyễn Thị Kim Lan (2004) đã phát hiện rằng vi khuẩn E coli phân lập từ lợn bệnh có độ nhạy cao với kháng sinh Amikacin, nhạy kém hơn với Doxycycline, và hoàn toàn không nhạy cảm với Ampicilin và Cefuroxime.
Nghiên cứu của Trương Quang và cộng sự (2006) cho thấy rằng các chủng vi khuẩn E coli gây bệnh tiêu chảy ở bê, nghé có khả năng mẫn cảm với một số loại kháng sinh, trong đó Neomycin, Norfloxacin và Colistin cho thấy tác dụng điều trị hiệu quả.
Như vậy, có thể thấy, qua thời gian và ở các địa điểm khác nhau, tính kháng kháng sinh của vi khuẩn E coli gây bệnh cũng khác nhau.
2.5 BỆNH TIÊU CHẢY DO E COLI
Độc tố Shiga của E coli là loại độc tố nguy hiểm nhất đối với con người, gây hủy hoại các vi nhung mao hấp thu của tế bào biểu mô ruột Nó xâm nhập vào tế bào biểu mô đại tràng, ức chế quá trình tổng hợp protein, dẫn đến chết tế bào Hậu quả là viêm đại tràng xuất huyết, gây tiêu chảy có máu, và trong những trường hợp hoại tử nặng, có thể dẫn đến thủng ruột.
E coli thường trú trong ruột hoặc một số cơ quan khác hoặc hiện diện ngoài môi trường, vi khuẩn gây bệnh cho rất nhiều loài động vật kể cả người Đối với các dòng E coli gây bệnh tiêu chảy trên heo thường chỉ gây bệnh cho heo con ở giai đoạn phổ biến nhất là sau khi sinh và sau khi cai sữa. Đường lây lan
Bệnh lây chủ yếu qua đường tiêu hóa đo nhiễm vi khuẩn tứ môi trường ngoài hay từ cơ thể mẹ (núm vú, da ).
Cơ chế gây bệnh ở heo
Vi khuẩn E coli (ETEC) phát triển nhanh trong điều kiện thuận lợi, bám vào thành ruột và tiết độc tố gây tổn thương tế bào, dẫn đến bài tiết nước và ion Cl-, Na+, HCO3-, gây mất nước và điện giải Điều này ngăn cản sự hấp thu nước và ion từ ruột, làm gia tăng nhu động ruột và gây tiêu chảy Sự tổn thương này cũng giảm khả năng hấp thụ dinh dưỡng, khiến động vật mất nước, điện giải và dinh dưỡng, có thể dẫn đến hôn mê và tử vong.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh bệnh
Chỉ những dòng E coli gây bệnh được heo ăn vào với số lượng lớn, mới có thể gây bệnh.
Heo mới sinh cũng có thể bị nhiễm bệnh:
- Sữa đầu có chứa kháng thể đặc hiệu ngăn cản sự sinh sản của E coli trong ruột Heo con không được bú sữa đầu dễ bị bệnh -
- Nhiệt độ môi trường thấp (< 25°C) nhu động ruột giảm E coli không bị tốn khỏi ruột dễ gây tiêu chảy hoặc nhiệt độ môi trường lên xuống bất thường.
- Chuồng trại ắm ướt, không vệ sinh, gió lùa.
- Thay đổi thức ăn từ dễ tiêu sang thức ăn khó tiêu.
Tiêu chảy ở heo sơ sinh
Bệnh tiêu chảy ở heo con thường do vi khuẩn E coli nhóm K88, K99, 987P và F41 gây ra, có thể xảy ra 2-3 giờ sau khi sinh, với triệu chứng tiêu chảy xuất hiện trong vòng 12-24 giờ sau khi nhiễm bệnh Heo không được điều trị có nguy cơ tử vong trong 24-48 giờ sau khi bắt đầu tiêu chảy Heo con của nái hậu bị thường có triệu chứng nặng hơn so với nái rạ, và mức độ tiêu chảy có thể từ nhẹ đến nặng tùy thuộc vào sức đề kháng và số lượng mầm bệnh Phân của heo con có thể có màu trắng, vàng, với đốm nâu hoặc nước trong, và thường dính vào hậu môn, khiến hậu môn ẩm ướt và đỏ, trong khi đuôi ướt và mắt thụt sâu Da heo con thường khô, không đàn hồi và có thể tái xanh, với tỷ lệ chết cao từ 60-75%, thậm chí có thể lên đến 100% Một số trường hợp heo có thể ói và giảm thể trọng nghiêm trọng từ 30-40% Trong những trường hợp cấp tính, heo con có thể chết trước khi xuất hiện triệu chứng tiêu chảy, và khi mổ khám sẽ thấy lượng nước lớn trong lòng ruột.
Tiêu chảy ở heo con sau khi cai sữa
Bệnh tiêu chảy ở heo sơ sinh thường do vi khuẩn nhóm O139 gây ra, với triệu chứng tương tự nhưng ít nghiêm trọng hơn Mặc dù bệnh ít gây tử vong, nhưng tiêu chảy vẫn ảnh hưởng đến trọng lượng, làm chậm lớn và giảm khả năng chuyển hóa thức ăn của heo.
Xác gầy thường có dấu hiệu như mắt nước và mắt trùng sâu Dạ dày có thể giãn nở, chứa cục sữa đông hoặc thức ăn, trong khi ruột non phồng to và sung huyết Một số trường hợp có thể gặp viêm xuất huyết và sung huyết ở thành dạ dày và ruột non, cùng với sự hiện diện của nhiều dịch trong ruột.
Dựa vào triệu chứng, bệnh tích; heo thường tiêu chảy, pH phân có tính chất kiềm (các chất chứa ở kết tràng có pH= 8).
Cần phân biệt tiêu chảy do nguyên nhân khác như tiêu chảy do cần trùng, viêm dạ dày và ruột truyền nhiễm, bệnh do rotavirus và Clostridium perfringens để có biện pháp điều trị phù hợp.
Chẩn đoán vi khuẩn học
Bệnh phù do Escherichia coli
Bệnh phủ thủng ở heo con do vi khuẩn Escherichia coli thường xảy ra sau giai đoạn cai sữa, đặc biệt ở heo lứa Bệnh diễn biến nhanh chóng với các triệu chứng như không sốt, ứ nước dưới da, thanh mạc và các xoang, kèm theo thở gấp, đi loạng choạng, bại liệt và có thể dẫn đến chết nhanh.
Bệnh phù thủng gây ra do các chúng E coli dung huyết gồm nhiều Serotype khác nhau như O139:K12:H1; O141ab:H4; O149:K91:H10
Bệnh thường xảy ra phố biển ở heo con những ngày đầu sau khi sinh hoặc ở heo sau khi cai sữa. Đường lây lan
Bệnh lây lan chủ yếu qua đường tiêu hóa khi xâm nhập vào cơ thể heo, nhanh chóng phát triển và tạo ra một lượng lớn độc tố, dẫn đến tình trạng bệnh lý.
Sau khi cai sữa, số lượng E coli trong ruột cỏ tăng lên, đạt đỉnh khoảng 4 ngày sau đó Mặc dù có nhiều chủng E coli, phần lớn không gây bệnh, nhưng nếu có chủng gây phù thũng ở ruột, chúng sẽ phát triển nhanh chóng và trở thành vi khuẩn chủ yếu trong ruột non Để gây bệnh, vi khuẩn cần khả năng bám dính và tích tụ ở thành ruột non, đồng thời sản sinh ngoại độc tố Verotoxin (VTs), còn được gọi là shiga like toxin (SLT) do tương tự độc tố từ Shigella dysenteriae Độc tố này được hấp thu vào máu, gây tổn thương thành mạch, tăng huyết áp, dẫn đến tình trạng dịch thoát ra từ tĩnh mạch và tích tụ ở các cơ quan, đặc biệt là não, có thể gây hủy hoại tổ chức não hoặc dẫn đến tử vong.
Sự tích tụ vi khuẩn E coli trong ruột non phụ thuộc vào khả năng bám dính của chúng vào màng nhầy và sự phát triển nhanh chóng về số lượng Mức độ bám dính này quyết định liệu bệnh có xảy ra hay không.
E coli có thể gây bệnh được là nhờ nó có thể bám dinh lên mảng niêm mạc ruột nhờ các yếu tổ bảm dinh của màng lông Chúng được ký hiệu là F18ab, F18ac, F4ac Các yếu tố bám đính này là điều kiện cần để gây bệnh.
Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng sự mất cân bằng vi sinh vật trong dạ dày và ruột là nguyên nhân chính gây bệnh Ngoài ra, chế độ ăn uống không đủ dinh dưỡng cũng làm tăng nguy cơ mắc các bệnh liên quan.
Khi cho ăn với khẩu phần hạn chế và chế độ dinh dưỡng thấp chất xơ, số lượng vi khuẩn trong phân sẽ giảm và bệnh tật không xuất hiện Ngoài ra, trạng thái sinh lý của biểu mô non cũng có thể ảnh hưởng đến khả năng bám dính của vi khuẩn.
Heo thường chết đột ngột trước khi có triệu chứng lâm sàng.
Phẩn lớn heo biếng ăn, hoặc bỏ ăn, lừ đừ, bụng căng to, da bóng mượt khi chết 1-2 ngày.
Bệnh thường xuất hiện ở những heo con lớn nhất trong bầy và thường xảy ra rải rác Trong 1-2 ngày đầu, heo chỉ bị sốt nhẹ, sau đó nhiệt độ cơ thể trở lại bình thường Heo mắc bệnh có dấu hiệu mệt mỏi, biếng ăn và táo bón Các triệu chứng bao gồm phù thũng ở vùng đầu, mí mắt và cổ họng, da hồng, bụng căng to, thở gấp và khó khăn do dịch tràn vào phế nang hoặc tích nước ở xoang ngực và bụng, gây chèn ép phổi Tiếng kêu khàn do phù thanh quản, hai chân sau yếu và loạng choạng, thường ngồi như chó Một số trường hợp có triệu chứng thần kinh, heo ngã về một bên và chân bơi giống như bệnh dịch tả heo Heo có thể chết sau vài ngày.
Xoang ngực và 2 xoạng bụng có rất nhiều địch, không màu, tong suốt.
Phù thủng dưới da có thể thấy nhiều nơi đặc biệt là vùng đầu, vùng da bụng.
Niêm mạc dạ dày phủ thũng làm thành dạ dày rất dày, mặt cắt ứ nước trong suốt
Ruột phủ thũng, ứ nước làm thành ruột đày.
Hạch lâm ba (đặc biệt là hạch lâm ba màng treo ruột) phù thũng, sưng to, đôi khi có xuất huyết.
Cần chú ý đến tình trạng màu sắc sậm ở xoang ngực khi có tích nước quá nhiều, hoặc hiện tượng phù và mảng phối dày chứa dịch trong suốt Cơ tìm nhão có thể xuất hiện nhiều điểm xuất huyết Hiện tượng phù thũng cũng có thể xảy ra ở nhiều cơ quan khác như tim, bàng quang, túi mật và thận.
Thoái hóa mao mạch, tế bào nội mô sưng Não nhũn, tiểu động mạch, mao mạch bị tổn thương, phù thũng mạch máu ở não và tủy sống.
Bệnh thường xảy ra ở những heo con to khỏe trong đàn, với chỉ một số con mắc bệnh Bệnh phát triển mạnh sau khi heo cai sữa từ 1-2 tuần, và triệu chứng xuất hiện đột ngột Triệu chứng đáng chú ý bao gồm thủy thũng dưới da quanh mắt và xương trán, cùng với thủy thũng ở các xoang và các cơ quan nội tạng khi khám nghiệm.
Cần phân biệt với bệnh Aujeszky, bệnh tụ huyết trùng, bệnh do streptococcus.
Chẩn đoán ví khuẩn học
Phần lập vi khuẩn từ mẫu bệnh phẩm như ruột non hoặc hạch màng treo ruột giúp xác định yếu tố độc lực Việc xác định serotype của các vi khuẩn phân lập được là cần thiết để đánh giá mức độ độc lực của chúng.
Kỹ thuật PCR dùng để khuếch đại gene mã hóa kháng nguyên Stx2e kháng nguyên lông tơ F18 cho kết quả nhanh vả chính xác
Phòng bằng vaccine hay kháng huyết thanh
Chủng ngừa cho heo con bằng vaccine vô hoạt (Porcine Pili Shield) với 5 ml/con heo lúc 7-10 ngày tuổi, tái chủng với liễu 1ml/con lúc 3-4 tuần tuổi.
Cho heo uống hoặc tiêm kháng huyết thanh kháng E coli (KTE Hanvet) với liều 2ml/con trước khi cai sữa.
Cần tập ăn sớm cho heo con từ 7-10 ngày tuổi.
Để cai sữa heo con hiệu quả, nên thực hiện từ từ bằng cách giảm dần số lần bú trong ngày và tăng dần lượng thức ăn cho heo con Phương pháp này không chỉ giúp heo con thích nghi mà còn hạn chế nguy cơ mắc bệnh viêm vú ở heo mẹ.
Trong 2 tuần sau khi cai sữa cần giữ cho heo con ở chuồng cũ, chỉ nên di chuyển heo mẹ qua chuồng khác. Điều trị dự phòng bằng cách bỏ sung kháng sinh vào thức ăn của heo con, đặc biệt là heo con sau cái sữa, Cho ăn khẩu phần hạn chế, tăng chất xơ, giảm proteintrọng khẩu phần có tác dụng hạn chế bệnh thủy thũng cũng như tiêu chảy ở heo con sau cai sữa.
Tầng cường khả năng miễn dịch gián tiếp bằng cách bổ sung huyết tương khô vào khẩu phần ăn cũng có tác dụng hạn chế bệnh.
Sử dụng acid hữu cơ đề giảm độ pH trong thức ăn (pH = 5) cũng có hiểu quả cũng có hiệu quả phòng bệnh.
Khi cai sữa cố gắng hạn chế stress như xáo trộn, nhốt quá chật cũng có thể hạn chế được bệnh. ĐIỀU TRỊ
Bệnh gây chết nhanh ở heo cần được phát hiện và điều trị kịp thời để đạt hiệu quả cao Những con heo bị bệnh nên được cách ly, đồng thời cần tránh ánh sáng, tiếng ồn và các yếu tố kích thích khác nhằm giảm căng thẳng cho chúng.
Tiêm hoặc cho uống thuốc hạ huyết áp, lợi tiểu (Melperone, Trofurit,Furosemide, lasix).
Tiêm kháng sinh để điều trị E coli, có thể dùng colistin hoặc teramycin(Strepomycin, spectinomycin, enrofloxacin )
Khi heo bị bệnh, nên cho chúng nhịn ăn từ 1-2 ngày, chỉ cho uống nước và ăn rau tươi sạch Điều này giúp tăng nhu động ruột để đẩy vi khuẩn ra ngoài Ngoài ra, có thể cho heo uống glucose để cung cấp năng lượng trong thời gian nhịn ăn.
Cho uống hoặc tiêm MgSO4, để giải độc.
