CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1. Virut Rota Virut Rota (RV) là virut không màng, có vật liệu di truyền ARN kép, thuộc họ Reoviridae [17],[18],[78]. Họ này gồm có các nhóm: Reovirut, Coltivirut, Cypovirut, Fijivirut, Orbivirut, Phytoreovirut, Oryzavirut, Reovirut. RV gây bệnh ở động vật có vú, chim, bò sát.
Virut có hình khối tròn, đường kính trung bình từ 65-70 nm, giống như một cái bánh xe có các gai ngắn và một cái vành rất nhẵn do vậy có tên là RV [48]. RV được chia thành 7 nhóm; A, B, C, D, E, F và G, trong đó chỉ có nhóm A, B, C gây bệnh cho cả người và động vật [83]. Nhóm D, E, F, G chỉ thấy ở động vật. Nhóm A hay gặp nhất, gây ra hầu hết các vụ dịch tiêu chảy nặng ở trẻ em.
Nhóm B thường gây ra những vụ dịch tiêu chảy nặng trên người lớn ở Trung Quốc, còn nhóm C gây ra các trường hợp lẻ tẻ trong các vụ dịch tiêu chảy ở trẻ. VP6 là kháng nguyên quyết định nhóm và phân nhóm, I hoặc II [28],[29],[30]. Các týp huyết thanh và genotype. Týp huyết thanh của RV được đặc trưng bởi hai protein capsid lớp ngoài là VP4 và VP7, xác định bởi kỹ thuật trung hoà, sử dụng kháng huyết thanh tạo ra ở động vật [124].
Giống như virut cúm, phân loại RV dựa trên cùng một lúc VP4 (týp huyết thanh P) và VP7 (týp huyết thanh G). Ví dụ chủng Wa (G1P1A) phân lập từ người thuộc nhóm A, phân nhóm II, týp huyết thanh G1 và P1A, còn chủng DS-1 (G2P1B) thuộc nhóm A, phân nhóm I, týp huyết thanh G2 và P1B. Gần đây RV còn được phân loại dựa theo genotype. Đối VP7, týp huyết thanh G (phân loại bằng kỹ thuật trung hoà) và genotype G (xác định bằng RT-PCR) có mối liên quan chặt chẽ với 4 nhau, do vậy có thể sử dụng 2 thuật ngữ này tương đương [123],[138].
Có 14 týp huyết thanh G đã phân lập được. Tuy nhiên, đối với VP4, tồn tại song song 2 hệ phân loại theo týp huyết thanh (13 týp) và genotype (21 genotypes). Do 2 hệ phân loại này không trùng lặp, cả 2 thuật ngữ đều được sử dụng để miêu tả chủng RV; ví dụ chủng Wa được ký hiệu là P1A [8] trong đó P1A là týp huyết thanh 1A và [8] là genotype (số trong ngoặc đơn vuông). Tuy nhiên, việc tạo kháng thể chỉ kháng VP4 rất khó khăn (do tỷ lệ VP4 trong hạt virut nhỏ, 1.5% so với tỷ lệ VP7 30%), xu hướng phân loại RV hiện nay dựa trên genotype (xác định bằng RT-PCR) [1],[30].
14 genotype G đã được nhận dạng ở RV nhóm A. Các týp 1, 2, 3 và 4 là các genotype chiếm đa số còn lại các týp 5,6, 7, 8, 9, 10, 12 chiếm thiểu số trong các týp gây bệnh ở người. Có ít nhất 21 genotype P đã được phát hiện tại thời điểm của bài viết này (tương đương với 12 týp huyết thanh), 8 trong số đó phát hiện ở người là P1A [8], P1B [4], P2A [6], P3 [9], P4 [10], P5A [3], P8 [11], P11 [14]. Các chủng có sự kết hợp giữa G và P genotype bắt đầu xuất hiện với chiều hướng tăng.
Về mặt lý thuyết sẽ có rất nhiều chủng RV của người khác nhau bởi khả năng kết hợp của các genotype G (14 chủng) và P (21 chủng). Các kết hợp G và P thường gặp là G1P[8], G3P[8], G4P[8], G2P[4]. Đây là một thuận lợi cho mục đích phát triển vắc xin. Tuy nhiên, sự lưu hành của các chủng RV có khác nhau đáng kể ở các vùng khí hậu khác nhau, một số chủng không thông thường lại phân bố ở một vài quốc gia đang phát triển, týp huyết thanh G9[6] chiếm 9,5% tổng số các chủng RV ở Ấn Độ [15].
Ở Việt Nam theo nghiên cứu dịch tễ học phân tử RV trên trẻ em dưới 5 tuổi nhập viện do tiêu chảy từ năm 2000 - 2003 cho thấy chủng G1P [8] chiếm đa số. Ngoài ra có một tỷ lệ nhỏ các chủng G1P [4], G2P [4], G4P [8], G4P [6],… Tuy nhiên, từ năm 2006 đến nay, tỷ lệ lưu hành của chủng G1P[8] đã giảm dần, thay vào đó là sự lưu hành rộng rãi của chủng G3P [6] hoặc G3P[8] [6, 7, 8, 9, 10, 114]. 5 G1P8 G2P4 14% G3P8 G4P8 Hỗn hợp 14,3% C ác loại khác 53% 5,4% 10,7% Hình 1. Sự phân bố các chủng RV trên toàn cầu 1.
Hình thái Virut có hình khối tròn, đường kính trung bình từ 65-70 nm [1,2]. Giống hệt như một cái bánh xe có các gai ngắn và một cái vành rất nhẵn. Tên Rota virut từ tiếng La Tinh, “Rota” có nghĩa là bánh xe bắt đầu từ hình thái của nó [5,16]. Ảnh chụp RV dưới kính hiển vi điện tử [42] 1.
Cấu trúc Dưới kính hiển vi điện tử, virut Rota có dạng khối cầu 20 mặt, đường kính khoảng 75nm [14,101,120]. Chuỗi nucleocapsid của virut được tạo thành bởi ba vòng xoắn đồng tâm gồm 11 đoạn RNA kép. Hạt Rota virut có hai lớp 6 áo protein bao ngoài. Mỗi đoạn dsRNA mã hóa cho một protein cần thiết cho sự tồn tại và nhân lên của virut [121].
Capsid của RV có dạng đối xứng 20 mặt, 132 capsomer sắp xếp đối xứng xoắn [77,120]. - Lớp ngoài chứa protein cấu trúc VP4 và VP7 - Lớp trong chứa protein cấu trúc VP6 - Lớp lõi chứa protein cấu trúc VP1, VP2 và VP3. Trong đó VP2 là protein bao quanh RNA. Các nghiên cứu bằng kĩ thuật điện di miễn dịch và kính hiển vi điện tử đã khẳng định: Capsid trong mang kháng nguyên đặc hiệu nhóm.
Capsid ngoài mang kháng nguyên đặc hiệu týp [6, 14, 88, 100].3: Sơ đồ cấu trúc hạt virut Rota và các vùng mã hóa protein 7 Genome của Rota virut là RNA sợi đôi có 11 đoạn kí hiệu từ 1->11. Mỗi gen có trọng lượng phân tử từ 2x10 5 -> 2,2x10 6 (Dalton), mã hóa cho một protein cấu trúc hoặc không cấu trúc. Trừ gen 9 và gen 11, mỗi chuỗi mã hóa hóa cho hai phân tử protein. Trọng lượng 11 đoạn ước tính khoảng 10x10 6 đến 14x106 (Dalton) [41, 42].
Điện di trên gel acrylamit thấy 11 đoạn gen của Rota virut được chia ra làm 4 khu vực. Những gen này được đánh số theo thứ tự phân bố của chúng trên bản gel, chẳng hạn gen nào di chuyển chậm nhất được đánh số 1 [52]. Đối với Rota virut nhóm A: - 4 gen có kích thước lớn: 1,2,3,4 - 2 gen trung bình: 5,6 - 3 gen nhỏ: 7,8,9 - 2 gen nhỏ nhất: 10, 11 1. Protein cấu trúc Hạt virut chứa ít nhất 6 protein cấu trúc: - Các đoạn 1, 2, 3 và 6 mã hóa cho các protein VP1, VP2, VP3 và VP6.
- VP1 là enzym ARN polymerase nằm trong lõi hạt virut, tham gia vào quá trình phiên mã tạo ra các phân tử mARN và tạo ra các bản sao genom ARN cho các hạt virion mới. - VP2 là lớp lõi của hạt virion và liên kết với genom ARN. - VP3 là một phần của màng lõi trong của hạt virion và là enzyme Guanylyl transferase, có vai trò gắn mũ vào đầu 5’ trong quá trình cải biến sau phiên mã phân tử mARN, bảo vệ mARN khỏi sự phân huỷ của các nuclease [110,118]. - Ba protein mang tính đặc hiệu kháng nguyên của virut là VP4,VP6 và VP7.
8 - Đoạn gen 4 mã hóa cho protein capsit lớp ngoài VP4, là protein bề mặt hạt virut nhô ra như những cái gai, liên kết với các phân tử receptor bề mặt tế bào chủ để đưa toàn bộ genom virut vào tế bào. VP4 là một protein nhạy cảm với protease và định ra týp P của virut, là kháng nguyên trung hòa có tính ngưng kết hồng cầu. VP4 bị enzyme protease trong ruột phân hủy tách ra một cách đặc hiệu tạo thành VP5* và VP8* làm tăng hoạt tính gây nhiễm của virut vào tế bào chủ [42,88]. - Đoạn gen 9 mã hóa cho protein VP7.
VP7 có bản chất là glycoprotein là kháng nguyên trung hòa đặc hiệu cho týp huyết thanh và VP7 đinh ra týp G của virut [42, 47]. - VP6 là kháng nguyên chung cho dưới nhóm của RV. - Các gai VP4 nhô ra từ lớp vỏ VP6. Phần VP4 trải dài hướng vào trong và tương tác với VP7 và protein capsit trong VP6.
Sự tương tác VP4-VP7, VP4- VP6 bao hàm rằng VP4 có thể tham gia duy trì chính xác hình dạng giữa hai lớp trong và ngoài vỏ capsit cũng như phạm vi ảnh hưởng chức năng. VP7 là glycoprotein tạo ra lớp vỏ ngoài của virut bao gồm 780 phân tử, VP7 tương tác với phần chóp của VP6 [14]. Protein không cấu trúc - Các đoạn gen còn lại (5, 7, 8 hoặc 9 tùy chủng, 10 và 11) mã hóa cho các protein không cấu trúc lần lượt là: NSP1 (NS53), NP2 (NS35), NSP3 (NS34), NSP4 (NS28), NSP5 (NS26). - NSP1 tạo ra từ gen 5 là một protein không cấu trúc liên kết ARN.
- NSP2 là một protein liên kết ARN tích lũy trong thể vùi tế bào chất (viroplasms) cần thiết cho quá trình sao chép genom của virut [110,115,131]. Các gen và protein của RV [14] Trọng Đoạn lượng Vị trí trên hạt Protein Chức năng gen phân tử virut (Daltol) 1 VP1 Lõi trong ARN polymerase phụ thuộc 125.005 ARN 2 VP2 Lõi trong Kích thích tái tạo ARN của 102.431 virut 3 VP3 Lõi trong Enzyme Guanylyl 98.120 transferase gắn mũ ARN 4 VP4 86.782 Vỏ capsit ngoài Biệt hóa tế bào, tính độc 5 NSP1 Protein không Không có vai trò cho sinh 58.654 (NS53) cấu trúc trưởng virut 6 VP6 Vỏ trong capsit Cấu trúc và là kháng nguyên 44.600 cấu trúc virut và ngừng tổng hợp protein tế bào 8 NSP2 Protein không NTPase liên quan trong việc (NS35) 36.700 cấu trúc protein nhân lên của ARN cấu trúc 9 VP7 Vỏ capsit ngoài Cấu trúc và kháng nguyên 37.368 trung hòa 10 NSP4 Protein không 20.290 Độc tố ruột (NS28) cấu trúc 11 NSP5 Protein không 21.725 Độc tố ruột (NS26) cấu trúc 10 1. Khả năng gây bệnh RV là nguyên nhân hàng đầu gây viêm dạ dày ruột cấp dẫn đến tiêu chảy ở trẻ em dưới 5 tuổi, đặc biệt là trẻ từ 6 đến 24 tháng tuổi [4,8,9]. Trẻ sơ sinh hiếm khi bị bệnh, chủ yếu là nhiễm trùng không triệu chứng hoặc biểu hiện rất nhẹ.
Một nghiên cứu cho thấy chỉ 10 – 20% trẻ sơ sinh bị nhiễm RV có biểu hiện lâm sàng. Nhiễm trùng không triệu chứng ở trẻ sơ sinh có thể liên quan đến kháng thể từ mẹ truyền qua nhau thai cho con hoặc kháng thể và các yếu tố ức chế trysin trong sữa mẹ, enzym pancreatic, cytokine… Như vậy sữa mẹ không những chỉ phòng được nhiễm RV mà còn có thể phòng được bệnh tiêu chảy nặng [23,27].
