Tổng quan nghiên cứu

Ngành chăn nuôi gia cầm giữ vị trí xung yếu trong nền nông nghiệp Việt Nam với quy mô tổng đàn cả nước năm 2016 đạt 361,7 triệu con và sản lượng thịt hơi xuất chuồng đạt 961,6 nghìn tấn. Tại huyện Bố Trạch, tỉnh Quảng Bình, chăn nuôi gia cầm là sinh kế quan trọng với tổng đàn xấp xỉ 800.000 con, đóng góp 21,8% vào cơ cấu giá trị sản xuất nông nghiệp của địa phương. Tuy nhiên, sự xuất hiện của các bệnh truyền nhiễm cấp tính, đặc biệt là cúm gia cầm độc lực cao do virus cúm type A gây ra, luôn là mối đe dọa nghiêm trọng. Lịch sử dịch tễ ghi nhận đợt dịch năm 2003 đã khiến 43,9 triệu con gia cầm bị tiêu hủy trên phạm vi 57 tỉnh thành, gây tổn thất kinh tế ước tính 250 triệu USD. Năm 2017, toàn quốc tiếp tục phát sinh 40 ổ dịch cúm A/H5 tại 31 huyện thuộc 21 tỉnh thành, buộc phải tiêu hủy trên 73.000 con gia cầm.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là giám sát thực trạng lưu hành của virus cúm gia cầm, khảo sát định lượng các yếu tố nguy cơ làm phát sinh và lây lan dịch bệnh trên đàn gà, vịt tại huyện Bố Trạch, đồng thời giải mã trình tự chuỗi gen Hemagglutinin của chủng virus cúm A/H5N6 phân lập trên thực địa. Đề tài được triển khai trong mốc thời gian từ tháng 8/2017 đến tháng 1/2018 kết hợp hồi cứu chuỗi số liệu dịch tễ giai đoạn 2012-2017 tại các xã trọng điểm của huyện Bố Trạch, các phân tích chuyên sâu được thực hiện tại Phân viện Thú y Miền Trung.

Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi xác định tỷ lệ lưu hành cúm A đạt 33,33%, tỷ lệ phân type A/H5N6 đạt 8,33%, xác lập chỉ số nguy cơ tương đối của hành vi không tiêm phòng đạt mức 2,510 và đăng ký thành công chuỗi gen H5 dài 1704 nucleotide mang mã số LC376799 trên Ngân hàng Gen Quốc tế. Những dữ liệu này là cơ sở khoa học để các cơ quan quản lý thú y xây dựng bản đồ dịch tễ và lựa chọn chủng vaccine phòng bệnh tương thích.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết virus học của họ Orthomyxoviridae và dịch tễ học bệnh truyền nhiễm thú y. Hệ gen của virus cúm A là acid ribonucleic sợi đơn âm gồm 8 phân đoạn riêng biệt mã hóa cho 11 protein cấu trúc và chức năng. Vỏ ngoài của hạt virus chứa hai loại kháng nguyên glycoprotein chủ đạo là Hemagglutinin có 16 phân type từ H1 đến H16 và Neuraminidase có 9 phân type từ N1 đến N9. Sự tổ hợp giữa hai kháng nguyên này có thể tạo ra hơn 254 biến chủng với độc lực khác biệt.

Lý thuyết biến dị di truyền giải thích sự tiến hóa của virus qua hai cơ chế chính: hiện tượng trôi dạt kháng nguyên do các đột biến điểm ngẫu nhiên tích lũy trong quá trình sao chép, và hiện tượng chuyển dịch kháng nguyên phát sinh khi hai chủng virus khác nhau cùng xâm nhiễm một tế bào và tái tổ hợp các phân đoạn gen. Về mặt dịch tễ học, nghiên cứu ứng dụng mô hình truyền nhiễm để phân tích ba mắt xích dịch tễ: nguồn truyền nhiễm gồm gia cầm và thủy cầm mang mầm bệnh, đường truyền lây trực tiếp qua khí dung hô hấp hoặc gián tiếp qua phân, chất thải, nước uống và động vật cảm nhiễm. Ngoài ra, mức độ nguy hiểm của mầm bệnh được đánh giá qua chỉ số độc lực truyền tĩnh mạch IVPI và đặc tính phân cắt của chuỗi amino acid trên phân tử Hemagglutinin.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu dịch tễ học được thu thập thông qua phương pháp điều tra hồi cứu trên cỡ mẫu 110 hộ chăn nuôi, được phân thành hai nhóm: 37 hộ có tiền sử xảy ra dịch cúm hoặc có mẫu dương tính giai đoạn 2012-2017 và 73 hộ đối chứng không có dịch. Kỹ thuật chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng được áp dụng trên 3 vùng sinh thái của huyện Bố Trạch: Khu vực I gồm các xã miền núi Sơn Trạch, Phúc Trạch với 30 phiếu trên tổng số 220 hộ; Khu vực II gồm các xã đồng bằng trung du Đồng Trạch, Hạ Trạch, Hoàn Trạch với 50 phiếu trên tổng số 374 hộ; Khu vực III gồm các xã ven biển Trung Trạch, Đại Trạch, Thanh Trạch với 30 phiếu trên tổng số 245 hộ.

Đối với dữ liệu sinh học phân tử, 36 mẫu dịch hầu họng trên đàn gia cầm sống được thu thập và bảo quản ở nhiệt độ âm sâu để tiến hành xét nghiệm. Phương pháp phân tích dịch tễ học sử dụng phần mềm SPSS 20 nhằm tính toán chỉ số nguy cơ tương đối RR và kiểm định giả thuyết thống kê với độ tin cậy 95%. Kỹ thuật Realtime RT-PCR sử dụng hệ thống mồi và mẫu dò TaqMan probe đặc hiệu được lựa chọn nhờ độ nhạy vượt trội, cho phép phát hiện sự hiện diện của gen M, H5, N1, N6 ngay ở chu kỳ ngưỡng Ct thấp. Đồng thời, phương pháp Sanger dideoxy sequencing tự động được ứng dụng để giải mã chính xác toàn bộ 1704 nucleotide của gen H5, phục vụ so sánh mức độ tương đồng di truyền.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích định lượng các yếu tố nguy cơ trên 110 phiếu điều tra đã xác định 4 nguyên nhân hàng đầu làm phát sinh dịch cúm gia cầm tại địa bàn. Yếu tố không tiêm phòng vaccine cúm gia cầm có mức độ nguy hiểm cao nhất với chỉ số nguy cơ tương đối RR = 2,510, nghĩa là đàn gia cầm không được tiêm phòng có nguy cơ nhiễm bệnh cao gấp 2,51 lần so với đàn được tiêm phòng đầy đủ (p < 0,05). Phương thức chăn nuôi thả rông làm tăng nguy cơ mắc bệnh với RR = 1,869, hành vi để gia cầm tiếp xúc với chim hoang dã có RR = 1,636, và việc không vệ sinh tiêu độc dụng cụ chuồng trại định kỳ có RR = 1,083.

Xét nghiệm 36 mẫu dịch hầu họng bằng Realtime RT-PCR ghi nhận 12 mẫu dương tính với virus cúm type A thông qua việc phát hiện gen M, chiếm tỷ lệ 33,33%. Trong đó, có 3 mẫu dương tính với phân type độc lực cao A/H5N6, đạt tỷ lệ 8,33%. Tỷ lệ lưu hành virus có sự biến động rõ rệt theo thời gian: tỷ lệ phát hiện gen M đạt mức thấp nhất là 0% vào tháng 8/2017 và tăng vọt lên mức cao nhất là 66,67% vào tháng 1/2018. Phân type A/H5N6 không xuất hiện trong các tháng 8, 9, 10 (tỷ lệ 0%), nhưng xuất hiện liên tục trong các tháng 11, 12 và tháng 1 với tỷ lệ ổn định 16,67% mỗi tháng.

Nghiên cứu đã giải mã thành công toàn bộ chuỗi gen H5 dài 1704 nucleotide của chủng virus A/Dk/Vietnam/QuangBinh/BT1113/2017(H5N6) phân lập từ vịt, được cấp mã số đăng ký quốc tế LC376799. Phân tích chuỗi amino acid tại vị trí phân cắt của phân tử HA cho thấy motif đặc trưng RERRRKR/GLF chứa nhiều amino acid kiềm, khẳng định đây là chủng virus cúm gia cầm thể độc lực cao. Mức độ tương đồng về chuỗi nucleotide và amino acid của gen H5 giữa chủng phân lập tại Bố Trạch với các chủng cúm A/H5N6 từng ghi nhận tại Việt Nam và một số quốc gia châu Á dao động từ 89% đến 99%.

Thảo luận kết quả

Sự gia tăng đột biến của tỷ lệ lưu hành virus cúm từ 0% trong tháng 8 lên 66,67% vào tháng 1 phản ánh rõ nét tính quy luật mùa vụ. Giai đoạn từ tháng 11 đến tháng 1 trùng với thời điểm mùa đông lạnh, độ ẩm không khí tăng cao và mưa lũ cục bộ, khiến sức đề kháng của gia cầm suy giảm. Đồng thời, đây là khoảng thời gian hoạt động vận chuyển, giết mổ và buôn bán gia cầm phục vụ dịp Tết gia tăng mạnh mẽ, tạo môi trường thuận lợi cho mầm bệnh phát tán diện rộng.

Tỷ lệ tiêm phòng thấp là nguyên nhân sâu xa dẫn đến các đợt bùng phát dịch bệnh. Khi chính sách hỗ trợ vaccine miễn phí từ các dự án quốc gia kết thúc vào cuối năm 2011, người dân phải tự chi trả chi phí tiêm phòng khiến tỷ lệ bao phủ vaccine giảm sút nghiêm trọng. Thói quen nuôi vịt thả đồng chạy đồng sau mùa gặt tại các xã ven biển và đồng bằng làm gia tăng tần suất tiếp xúc trực tiếp với các loài chim di cư mang mầm bệnh. Dữ liệu nghiên cứu có thể được trực quan hóa rất hiệu quả thông qua biểu đồ đường thể hiện xu hướng tăng dần của tỷ lệ dương tính gen M theo 6 tháng giám sát, kết hợp bản đồ dịch tễ GIS thể hiện sự tập trung của các ổ dịch dọc tuyến hành lang giao thông Quốc lộ 1A và các chợ đầu mối.

Đề xuất và khuyến nghị

Nâng cao tỷ lệ bao phủ vaccine phòng bệnh cúm gia cầm: Chi cục Chăn nuôi và Thú y tỉnh Quảng Bình cùng Ủy ban nhân dân huyện Bố Trạch cần chỉ đạo tổ chức tiêm phòng bắt buộc 2 đợt trong năm, phấn đấu đạt tỷ lệ miễn dịch bảo hộ trên 80% tổng đàn gia cầm. Thời gian tiêm phòng đợt 1 hoàn thành trước tháng 4 và đợt 2 hoàn thành dứt điểm trước tháng 10 hàng năm nhằm tạo hàng rào miễn dịch vững chắc trước khi bước vào mùa lạnh.

Chuyển đổi phương thức chăn nuôi sang an toàn sinh học: Các chủ trang trại và hộ chăn nuôi cần từng bước loại bỏ hình thức nuôi thả rông truyền thống, chuyển sang mô hình nuôi nhốt có kiểm soát. Chủ nuôi phải lắp đặt hệ thống lưới ngăn cách ly 100% không để gia cầm tiếp xúc với chim trời, đồng thời duy trì tần suất tiêu độc khử trùng chuồng trại bằng hóa chất chuyên dụng từ 1 đến 2 lần mỗi tuần.

Thiết lập hệ thống giám sát dịch tễ chủ động tại các khu vực nguy cơ cao: Trạm Chăn nuôi và Thú y huyện Bố Trạch cần chủ trì lấy mẫu giám sát định kỳ hàng tháng tại 100% các điểm giết mổ tập trung và các chợ buôn bán gia cầm lớn dọc trục đường Quốc lộ 1A. Hoạt động kiểm tra liên ngành cần được siết chặt trong khung thời gian cao điểm từ tháng 11 đến tháng 1 năm sau để ngăn ngừa nguồn lây từ gia cầm không rõ nguồn gốc.

Ứng dụng công nghệ GIS trong quản lý và cảnh báo dịch bệnh: Phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn huyện Bố Trạch cần triển khai ứng dụng phần mềm mã nguồn mở Quantum GIS để số hóa toàn bộ dữ liệu dịch tễ. Việc cập nhật biến động tổng đàn và định vị không gian các ổ dịch giúp cơ quan quản lý thiết lập ngay vùng đệm kiểm soát bán kính 3 km khi phát hiện ca bệnh đầu tiên, rút ngắn thời gian xử lý ổ dịch xuống dưới 24 giờ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Cơ quan quản lý nhà nước và cán bộ thú y địa phương: Chi cục Chăn nuôi và Thú y, Trạm Thú y cấp huyện có thể sử dụng các chỉ số nguy cơ định lượng như RR = 2,510 của việc không tiêm phòng và dữ liệu phân vùng sinh thái để hoạch định kế hoạch cấp phát vaccine, phân bổ ngân sách dự phòng và xây dựng kịch bản ứng phó dịch bệnh khẩn cấp.

Các nhà khoa học và viện nghiên cứu chuyên ngành thú y: Dữ liệu phân tử về đoạn gen H5 dài 1704 nucleotide mang mã số LC376799 cùng cấu trúc cleavage site RERRRKR/GLF cung cấp nguồn tư liệu học thuật giá trị để nghiên cứu phả hệ tiến hóa của virus cúm gia cầm, phục vụ phân tích dịch tễ học phân tử tại khu vực miền Trung.

Doanh nghiệp sản xuất vaccine và sinh phẩm chẩn đoán thú y: Các đơn vị nghiên cứu phát triển sản phẩm sinh học có thể dựa vào mức độ tương đồng di truyền từ 89% đến 99% của chủng A/H5N6 thực địa để đánh giá hiệu lực bảo hộ chéo của các dòng vaccine hiện hành, từ đó cải tiến kháng nguyên vaccine phù hợp với đặc tính biến chủng tại Việt Nam.

Chủ trang trại, gia trại và người chăn nuôi gia cầm quy mô lớn: Người chăn nuôi có thể tham khảo các bằng chứng khoa học về mối nguy từ việc nuôi thả rông và tiếp xúc chim hoang dã để chủ động đầu tư nâng cấp chuồng trại khép kín, tối ưu hóa quy trình vệ sinh phòng dịch nhằm bảo vệ an toàn đàn vật nuôi.

Câu hỏi thường gặp

Chủng virus cúm gia cầm nào được ghi nhận lưu hành trên địa bàn huyện Bố Trạch trong nghiên cứu? Nghiên cứu đã xác định sự hiện diện của virus cúm A với tỷ lệ dương tính 33,33% trên 36 mẫu dịch hầu họng. Trong đó, phân type độc lực cao A/H5N6 chiếm tỷ lệ 8,33%. Chủng phân lập mang mã gen LC376799 chứa chuỗi amino acid cắt đa kiềm RERRRKR/GLF có độc lực cao gây chết phôi nhanh.

Yếu tố nguy cơ nào làm gia tăng khả năng bùng phát dịch cúm gia cầm cao nhất tại địa phương? Yếu tố không tiêm phòng vaccine phòng bệnh cúm gia cầm có mức độ tác động mạnh nhất với chỉ số nguy cơ tương đối RR = 2,510. Kết quả này chứng minh các đàn gia cầm không được tiêm phòng có nguy cơ mắc bệnh cao gấp 2,51 lần so với đàn được tiêm phòng đầy đủ.

Thời điểm nào trong năm dịch cúm gia cầm có nguy cơ bùng phát mạnh nhất tại Quảng Bình? Nguy cơ bùng phát dịch đạt đỉnh điểm vào các tháng mùa đông lạnh, từ tháng 11 năm trước đến tháng 1 năm sau với tỷ lệ dương tính gen M lên tới 66,67% và phân type A/H5N6 đạt 16,67%, trong khi các tháng mùa hè như tháng 8 ghi nhận tỷ lệ 0%.

Đề tài đã ứng dụng những kỹ thuật sinh học phân tử hiện đại nào để định danh virus? Đề tài ứng dụng kỹ thuật Realtime RT-PCR sử dụng mẫu dò huỳnh quang TaqMan probe để phát hiện nhanh các gen M, H5, N1, N6, kết hợp phương pháp giải trình tự gen Sanger dideoxy sequencing tự động nhằm xác định trọn vẹn 1704 nucleotide của phân đoạn gen kháng nguyên HA.

Mức độ biến đổi di truyền của chủng virus A/H5N6 phân lập tại Bố Trạch có điểm gì đáng lưu ý? Chủng phân lập A/Dk/Vietnam/QuangBinh/BT1113/2017(H5N6) có độ tương đồng amino acid gen H5 đạt từ 89% đến 99% so với các chủng cúm H5N6 từng phân lập tại Việt Nam và một số nước châu Á, cho thấy sự bảo tồn các đặc tính độc lực cao của phân type này.

Kết luận

  • Giám sát dịch tễ xác định tỷ lệ lưu hành virus cúm type A đạt 33,33% và phân type cúm độc lực cao A/H5N6 đạt 8,33% trên đàn gia cầm tại huyện Bố Trạch.
  • Định lượng chính xác 4 yếu tố nguy cơ dịch tễ với chỉ số RR dao động từ 1,083 đến 2,510, trong đó việc không tiêm phòng vaccine là yếu tố chi phối lớn nhất.
  • Xác lập quy luật lưu hành theo mùa với tỷ lệ nhiễm đạt đỉnh 66,67% vào tháng 1 và hoàn toàn không phát hiện mầm bệnh trong tháng 8.
  • Giải mã thành công toàn bộ 1704 nucleotide gen H5 của chủng A/H5N6 mang mã số LC376799, phát hiện motif độc lực cao RERRRKR/GLF với độ tương đồng di truyền đạt từ 89% đến 99%.
  • Đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp kỹ thuật đồng bộ kết hợp tiêm phòng diện rộng, an toàn sinh học và ứng dụng công nghệ GIS trong quản lý dịch bệnh.

Đóng góp quan trọng nhất của luận văn là cung cấp cơ sở dữ liệu phân tử và dịch tễ học chuẩn xác về chủng virus cúm A/H5N6 độc lực cao tại vùng Bắc Trung Bộ. Bước tiếp theo trong giai đoạn tới là mở rộng quy mô giám sát phân tử trên toàn tỉnh và thử nghiệm hiệu lực bảo hộ của các dòng vaccine mới. Các cơ quan quản lý thú y và đơn vị nghiên cứu cần chủ động áp dụng kết quả luận văn vào công tác kiểm soát dịch tễ ngay hôm nay.