Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Vi khuẩn Pasteurella multocida 1. Phân loại vi khuẩn Theo phân loại của Bergey’s (1994), vi khuẩn P.
multocida thuộc bộ (order) Eubacteriales, họ (family) Parvobacteriaceae, tộc (tribe) Pasteurelliae, giống (genus) Pasteurella, loài (species) P. Hình thái, kích thước và đặc tính nuôi cấy Vi khuẩn Pasteurella multocida (P. multocida) là vi khuẩn có dạng cầu trực khuẩn nhỏ, gram âm, kích thước khoảng 0,25 - 0,4 × 0,4 - 1,5 µm, vi khuẩn có thể đứng riêng lẻ, thành đôi hoặc thành chuỗi, có giáp mô, không sinh nha bào, không có lông, không di động, bắt màu lưỡng cực. Khi nuôi cấy nhiều lần trong phòng thí nghiệm hoặc trên các môi trường nuôi cấy lâu ngày, với các điều kiện không thuận lợi vi khuẩn có khuynh hướng biến dạng, thay đổi hình thái từ trực khuẩn dài hơn cho tới dạng sợi mảnh De Alwis (1999).
multocida dễ dàng bắt màu với thuốc nhuộm fucxin hoặc xanh methylen. Tính chất bắt màu lưỡng cực của vi khuẩn P. multocida có thể thấy khi nhuộm bằng xanh methylen và chỉ thấy ở những tiêu bản làm từ máu động vật hay vi khuẩn phân lập từ con vật mới chết. Vi khuẩn nuôi cấy trong môi trường nhân tạo ít thấy tính chất này (Nguyễn Như Thanh, 2001).
Theo OIE (2012) sử dụng kỹ thuật nhuộm Leishman, nhuộm xanh metylen, hoặc kỹ thuật nhuộm Giemsa cho thấy vi khuẩn được nhuộm bắt màu lưỡng cực. multocida có thể nuôi cấy ở nhiều loại môi trường, môi trường nuôi cấy lỏng, đặc hoặc bán cố thể. Tùy vào mục đích nghiên cứu, người ta cho thêm vào môi trường các loại đường, axit amin và hóa chất khác nhau. Peter và cs (1996) sử dụng môi trường dinh dưỡng tối thiểu để nuôi cấy chủng sinh độc tố và không sinh độc tố của P.
Môi trường này gồm có 17 thành phần, trong LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 đó có cystein, glutamic axit, leucine, methionine, muối vô cơ, nicotinamide, pantothenate, thiamine. Kết quả 40/46 chủng đem thử (87%) mọc tốt trên môi trường này, sau 10 lần cấy chuyển vẫn giữ nguyên khả năng sinh độc tố hoặc không sinh độc tố như lúc đầu. Môi trường BHI và môi trường Hottinger cải tiến là những môi trường thích hợp để sản xuất kháng nguyên tụ huyết trùng theo phương pháp lên men (Đào Trọng Đạt, 1994). multocida có nhiều loại hình dạng khuẩn lạc, trên môi trường thạch huyết thanh P.
multocida có thể tạo thành 3 dạng khuẩn lạc: + Khuẩn lạc dạng S (Smooth): có rìa gọn, bóng láng, có dung quang mạnh và vi khuẩn có độc lực mạnh. + Khuẩn lạc dạng M (Mucoid): nhày, ướt, có kích thước lớn nhất, bề mặt khuẩn lạc ẩm ướt, có dung quang yếu, vi khuẩn có độc lực trung bình. + Khuẩn lạc R (Rough): có rìa xù xì, thường không có dung quang, vi khuẩn có độc lực yếu. Trên môi trường thạch thường: vi khuẩn hình thành khuẩn lạc dạng S, nhỏ long lanh như giọt sương, mặt khuẩn lạc vồng.
Nuôi cấy lâu, khuẩn lạc có màu trắng ngà dính vào môi trường. Trên môi trường thạch máu hay BHI có bổ sung máu: vi khuẩn phát triển mạnh, không gây dung huyết, kích thước khuẩn lạc lớn hơn trên môi trường thạch thường, có màu tro xám, hình giọt sương và có mùi tanh nước dãi khô rất đặc trưng. Đặc điểm này rất dễ nhận ra và được nhiều tác giả công nhận như một đặc điểm để chẩn đoán. Trên môi trường thạch có huyết thanh và huyết cầu tố: khuẩn lạc nhỏ, rìa gọn, có hiện tượng phát huỳnh quang khi xem khuẩn lạc bằng kính hiển vi có hai thị kính với độ phóng đại thấp và góc phản quang của ánh sáng đèn điện là 45o, thấy xung quanh mép khuẩn lạc có hiện tượng phát sắc cầu vồng.
Khuẩn lạc dạng S có dung quang màu xanh lơ, khuẩn lạc dang R có dung quang vàng, khuẩn lạc dạng M không có đặc điểm nói trên. Hiện tượng phát quang của khuẩn lạc P. multocida có LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 liên quan đến tính chất của một số hợp chất có khả năng hấp thụ những tia sáng nhất định có trong vi khuẩn (Heddleston, 1966). Theo De Alwis (1999), tuỳ theo độc lực của vi khuẩn mà màu sắc huỳnh quang của khuẩn lạc khác nhau: + Nếu vi khuẩn có độc lực cao: khuẩn lạc có màu xanh lơ, xanh lá mạ chiếm 2/3 diện tích khuẩn lạc về phía đèn, còn 1/3 diện tích khuẩn lạc là màu vàng kim loại, khuẩn lạc này gọi là Fg (Greenish Fluorescent).
+ Nếu vi khuẩn có độc lực vừa: khuẩn lạc màu xanh lơ ít hơn diện tích màu vàng da cam, khuẩn lạc loại này là Fo (Orange Fluorescent). + Nếu vi khuẩn có độc lực yếu: khuẩn lạc của chúng không có hiện tượng phát quang, khuẩn lạc loại này là Nt (Not Fluorescent). Khuẩn lạc nhỏ tròn trong. Theo đặc tính dung quang này còn có quan hệ chặt chẽ với sự tạo giáp mô của vi khuẩn P.
Dựa vào tính chất này, có thể chọn những chủng P. multocida có tính kháng nguyên và miễn dịch cao (Smith, 1990). Đặc tính sinh hóa P. multocida lên men các đường glucose, mannitol, saccarose, fructose, galactose, không lên men các loại đường lactose, mantose, arabinose.
Dương tính với phản ứng sinh Indol, oxidase, catalase. Phản ứng urease âm tính, không mọc trên môi trường MacConkey (Đặng Xuân Bình, 2010; Lê Văn Dương, 2013). Các yếu tố gây bệnh của vi khuẩn P. multocida * Kháng nguyên Kháng nguyên P.
multocida rất phức tạp và cấu trúc từng loại kháng nguyên cũng luôn thay đổi. Những nghiên cứu về cấu trúc, số lượng và sự phân bố kháng nguyên P. multocida rất quan trọng trong việc chế tạo vaccine. Cho đến nay, người ta đã xác định được kháng nguyên của P.
multocida có 3 loại là: Kháng nguyên vỏ K, kháng nguyên thân O, kháng nguyên màng ngoài OMP (outer membrane protein). - Kháng nguyên vỏ (K): chỉ có ở P. multocida tạo khuẩn lạc dạng S, không gặp ở vi khuẩn tạo khuẩn lạc dạng M và R. Kháng nguyên K bao bọc xung quanh thân vi khuẩn, giúp cho vi khuẩn chống lại hiện tượng thực bào và ngăn cản sự tiếp LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 xúc giữa kháng nguyên O và kháng thể O.
Thành phần và cấu trúc kháng nguyên K khá phức tạp, theo Price và Smith (1966) chúng gồm có 3 loại là α, β, γ. Kháng nguyên có cấu tạo dạng phức giữa protein và polysaccharide. Kháng nguyên protein của vỏ (giáp mô) có khả năng gây miễn dịch mạnh. Kháng nguyên protein đã được nhiều tác giả nghiên cứu và cho rằng nó rất thông dụng, được coi là yếu tố miễn dịch quan trọng.
- Kháng nguyên thân (O): vi khuẩn P. multocida có kháng nguyên thân là phức hợp protein - lipid - polysaccharide chiết xuất được nhờ acid trichoaxetic, dung dịch phenol và siêu âm. Phát hiện được bằng phản ứng kết tủa khuếch tán trong thạch. Các chủng vi khuẩn tụ huyết trùng có serotype khác nhau theo kháng nguyên O, chỉ có serotype B hầu như chỉ thuộc một nhóm kháng nguyên O.
Những chủng vi khuẩn tạo khuẩn lạc dạng S chuyển sang dạng R vẫn giữ được kháng nguyên O. Hiện nay, nhiều thực nghiệm xác nhận rằng, kháng nguyên O đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành miễn dịch bảo hộ gia súc chống bệnh (Phan Thanh Phượng, 1994). - Protein màng ngoài (Outer membrane proteins - OPM): kháng nguyên màng ngoài gồm 3 protein chính là 27kDa, 34kDa và 36kDa được tìm thấy ở hầu hết các chủng (không phụ thuộc vào type của chủng đó). Một trong những protein độc tính quan trọng của protein màng ngoài này là protein gắn huyết cầu tố (hemoglobin-binding protein), protein này có một receptor đặc hiệu trên màng hemoglobin.
Đoạn gen mã hóa hemoglobin binding protein (hgbA) đã được giải trình tự (Seleim, 2005). Ba loại protein màng ngoài đã được phát hiện ở các chủng gây viêm teo mũi được đặt tên là là OMP type I, OMP type II, và OMP type III. Kháng nguyên của P. multocida rất phức tạp, xét về quan hệ hoá học, các kháng nguyên protein và lipopolysaccharid của P.
multocida có vai trò chính trong quá trình hình thành miễn dịch bảo hộ gia súc chống bệnh và kháng nguyên là polysaccharid đóng vai trò hỗ trợ. * Giáp mô của vi khuẩn P. multocida LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 Giáp mô là lớp vỏ nhày bao bọc ngoài tế bào, được sinh ra ở điều kiện nhất định trong quá trình sinh trưởng. Giáp mô có tác dụng bảo vệ vi khuẩn chống lại sự thực bào và các tác động có hại của môi trường.
Giáp mô cũng là nơi dự trữ chất dinh dưỡng cho vi khuẩn, đồng thời là yếu tố độc lực của vi khuẩn, vi khuẩn có giáp mô thường có độc lực cao. Carter (1955) cho biết, khi nuôi cấy vi khuẩn ở 370C trong môi trường nhân tạo qua một đêm thấy vi khuẩn phát triển giáp mô đầy đủ, sau đó mất dần đi. Điều này chứng tỏ giáp mô chỉ tồn tại ở những vi khuẩn mới phân lập từ gia súc mắc bệnh hoặc nuôi cấy trong thời gian ngắn. Vi khuẩn phân lập được từ động vật mắc bệnh cấp tính đa số đều thấy có giáp mô và có độc lực, khi nuôi cấy những vi khuẩn này lâu trong môi trường nhân tạo, giáp mô của vi khuẩn sẽ mất và vi khuẩn không còn độc lực.
Nhưng nếu cấy những vi khuẩn đã mất giáp mô trên môi trường có thêm máu hoặc tiêm truyền qua động vật thì vi khuẩn có thể tái tạo lại giáp mô và thể hiện độc lực. Đặc tính kháng nguyên giáp mô của P. multocida xác định theo type huyết thanh A, B, D, E và F (Wilson và cs, 1992). Giáp mô của chủng type A được cấu tạo bởi axit hyaluronic và polysaccharide.
Axit hyaluronic không bị thực bào phát hiện do nó không cótính miễn dịch, nhưng khi tinh chế kháng nguyên K của P. multocida serotype A có một protein (300kDa) có thể ức chế đại thực bào của bò (Seleim, 1993). * Độc lực của vi khuẩn Độc lực của P. multocida được biết từ thời Pasteur, đầu thế kỷ 20, Baldrey đã nhắc đến ảnh hưởng của chất lọc canh trùng già trên thỏ và cho rằng vi khuẩn có độc tính của lipopolysaccharide.
Các nghiên cứu về độc lực của vi khuẩn P. multocida trên thế giới cho thấy độc lực của vi khuẩn này không ổn định, nó thay đổi tùy thuộc vào chủng vi khuẩn, loài vật mà nó ký sinh, cấy chuyển nhiều lầntrong môi trường nhân tạo độc lực của nó cũng yếu đi. Khả năng xâm nhập và nhân lên trong cơ thể vật chủ được tăng cường bởi sự hiện diện của kháng nguyên và polysaccharide đó là một trong những yếu tố độc lực quan trọng nhất đối với loài này (Wilkie và cs, 2012). LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 9 Độc lực của P.