Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Giới thiệu chung về bệnh cúm gia cầm Bệnh cúm gia cầm hay bệnh cúm gà (Avian Influenza), là một bệnh truyền nhiễm gây ra bởi virus cúm type A thuộc họ Orthomyxoviridae với nhiều subtyp khác nhau trong đó (chủ yếu là loại H5, H7 và H9) gây nên có tốc độ lây lan nhanh với tỷ lệ chết cao trong đàn gia cầm nhiễm bệnh. Trong những năm gần đây, dịch cúm gia cầm chủng độc lực cao (HPAI – Highly Pathogenic Avian Influenza) xuất hiện và đã giết chết hàng chục triệu gia cầm trên thế giới, đồng thời khiến hàng tỷ gia cầm khác phải tiêu hủy bắt buộc để tránh lây lan, gây thiệt hại nghiêm trọng cho ngành chăn nuôi.
Tính nguy hiểm của bệnh còn thể hiện ở khả năng biến chủng của virus, gây bệnh cho cả con người và có thể thành đại dịch, vì thế bệnh cúm gia cầm đang ngày càng trở nên nguy hiểm hơn bao giờ hết (Alexander D. Lịch sử bệnh cúm gia cầm Năm 412 trước Công nguyên, Hippocrates đã mô tả về bệnh giống như bệnh cúm. Năm 1680, một vụ đại dịch cúm đã được mô tả kỹ và từ đó đến nay đã xảy ra 31 vụ đại dịch.Trong hơn 100 năm qua đã xảy ra 4 vụ đại dịch vào các năm 1889, 1918, 1957 và 1968. Năm 1878 ở Italia đã xảy ra một bệnh gây tỷ lệ tử vong rất cao ở đàn gia cầm, sau đã được đặt tên là bệnh dịch hạch gia cầm.
Đến năm 1901, Centanni và Savunozzi đã đề cập đến ổ dịch này được gây ra bởi virus qua lọc. Nhưng phải đến năm 1955 mới xác định được virus đã chính là virus cúm type A (H7N1 và H7N7) gây chết nhiều gà, gà tây và các loài gia cầm khác. Từ sau khi phát hiện ra virus cúm type A, các nhà khoa học đã tích cực nghiên cứu và nhận thấy virus cúm có nhiều ở loài chim hoang dã và gia cầm nuôi ở những vùng khác nhau trên thế giới và thấy rằng bệnh dịch nghiêm trọng nhất xảy ra đối với gia cầm là những chủng gây bệnh cao thuộc phân type H5 và H7, như ở Scotland năm 1959 là H5N1, ở Mỹ năm 1983 - 1984 là H5N2. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 Năm 1963, virus type A được phân lập từ gà tây ở Bắc Mỹ do lây từ loài thuỷ cầm di trú vào đàn gà.
Cuối thập kỷ 60, phân type H1N1 thấy ở lợn và thấy có liên quan đến những ổ dịch gà tây với biểu hiện đặc trưng là những triệu chứng ở đường hô hấp và giảm đẻ. Năm 1971, Beard đã mô tả khá kỹ virus gây bệnh và đặc điểm bệnh lý lâm sàng trong các ổ dịch cúm gà, gà tây khá lớn xảy ra ở Mỹ mà chủng gây bệnh là H7N1. Từ năm 1960 - 1979, bệnh được phát hiện ở Canada, Hồng Kông, Nhật Bản, các nước vùng Trung Cận Đông, các nước thuộc liên hiệp Anh và Liên Xô (Đào Yến Khanh, 2005). Sự lây nhiễm từ chim hoang sang gia cầm đã có bằng chứng trước năm 1970 nhưng chỉ được công nhận khi xác định được tỷ lệ nhiễm virus cúm cao ở một số loài thủy cầm di trú (Cục Thú y, 2004).
Tại Việt Nam, Nguyễn Ngọc Tiến (2013) cho biết, tình hình dịch cúm từ năm 2009 tới 2013 như sau: Năm 2009: Dịch cúm trên gia cầm phát ra tại 17 quốc gia và vùng lãnh thổ bao gồm: Afghanistan, Bangladesh, Camphuchia, Trung Quốc, Đức, Đặc khu hành chính Hồng Kông, Ấn Độ, Nhật Bản, Lào, Mông Cổ, Nepal, Nigeria, Nga, Tây Ban Nha, Thái Lan, Togo, Việt Nam. Năm 2010: Dịch cúm gia cầm phát ra tại 16 quốc gia và vùng lãnh thổ bao gồm: Bangladesh, Bhutan, Bungary, Camphuchia, Trung Quốc, Khu đặc hành chính Hồng Kông, Ấn Độ, Israel, Lào, Mông Cổ, Myanmar, Nepal, Rumani, Nga, Tây Ban Nha và Việt Nam. Năm 2011: Dịch cúm gia cầm phát tại 14 quốc gia và vùng lãnh thổ bao gồm: Bangladesh, Camphuchia, Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, Iral, Israel, Nhật Bản, Mông Cổ, Myanmar, Hàn Quốc, Khu đặc hành chính Hồng Kông và Việt Nam. Năm 2012 - 2013: Dịch cúm gia cầm đã xảy ra tại Ai Cập, Bangladesh, Nepal, Bhutan, Myanmar, Ấn Độ, Khu đặc hành chính Hồng Kông, Trung Quốc, Irael, Indonesia và Việt Nam.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Đặc điểm sinh học của virus cúm type A 1. Đặc điểm về hình thái, cấu trúc Virus cúm gia cầm thuộc họ Orthomyxoviridae, với bộ gen là ARN cực âm một sợi. Sợi ARN chia làm 8 mảnh và nối với nhau nhờ các protein có vỏ bọc.
Virus được bọc bên ngoài bằng các protein và có màng lipid ở ngoài cùng. Bề mặt ngoài màng phủ bằng 2 hệ thống protein có các phản ứng ngưng kết hồng cầu và phản ứng trung hoà được kết hợp với nhau một cách riêng biệt (Ito. Hạt virus (virion) có cấu trúc hình khối kéo dài, đường kính trung bình khoảng 80 - 120nm. Vỏ virus là những protein có nguồn gốc từ màng tế bào mà virus đã gây nhiễm, bao gồm một số protein được glycosyl hóa và một số protein dạng trần không được glycosyl hóa.
Protein bề mặt có cấu trúc từ các loại glycoprotein là các gai mấu có độ dài 10 - 14nm, đường kính 4 - 6nm. Khi nghiên cứu sâu hơn về cấu trúc hệ gene virus cúm type A, tất cả các thành viên của nhóm virus cúm A đều có hệ gene ARN một sợi, có độ dài 13.500 nucleotid chứa 8 phân đoạn kế tiếp nhau mang mật mã cho 10 loại protein khác nhau của virus, 8 phân đoạn của sợi ARN có thể tách và phân biệt rõ ràng nhờ phương pháp điện di (Muphy B. Đặc tính kháng nguyên của virus cúm type A Kháng nguyên của virus cúm diễn biến rất phức tạp do hiện tượng tái tổ hợp các thành phần và cấu trúc của chủng này với chủng khác hoặc biến đổi từ chủng vô độc thành chủng có độc lực cao hơn và gây bệnh. Sự đột biến của từng thành phần và loại kháng nguyên trong từng chủng virus cúm cũng góp phần tạo nên cấu trúc kháng nguyên mới, tạo các loại biến chủng mới với các đặc tính gây bệnh mới.
Các loại protein kháng nguyên: Protein nhân (NP), protein đệm (matrix protein - M1), protein bề mặt (HA), protein enzyme cắt thụ thể (NA) là những protein kháng nguyên được nghiên cứu nhiều nhất. Một trong những đặc tính kháng nguyên quan trọng của virus cúm là khả năng gây ngưng kết hồng cầu của nhiều loài động vật mà thực chất là sự kết hợp giữa mấu lồi kháng nguyên HA trên bề mặt của virus với thụ thể có trên bề mặt LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 hồng cầu làm cho hồng cầu ngưng kết với nhau tạo mạng ngưng kết qua các cầu nối virus. Từ đặc tính kháng nguyên này có thể sử dụng các phản ứng ngưng kết hồng cầu HA và phản ứng ngăn trở ngưng kết hồng cầu HI trong chẩn đoán cúm gia cầm. Thành phần hóa học và sức đề kháng của virus Bên cạnh các đặc tính về cấu trúc và đặc tính kháng nguyên, thành phần hóa học của virus cúm gia cầm cũng được nghiên cứu khá kỹ: ARN của virus chiếm 0,8 - 1,1%, protein chiếm 70 - 75%, lipid chiếm 220 - 24% và hydratcacbon chiếm 5 - 8% khối lượng của hạt virus.
Về sức đề kháng của virus, các kết quả khảo sát cho thấy rằng, nhìn chung virus có sức đề kháng tương đối yếu. Virus mất độc lực ở nhiệt độ 56 - 600C trong vài phút, ở nhiệt độ 400C virus tồn tại được 30 - 35 ngày, ở 200C tồn tại được 7 ngày. Tuy nhiên, virus tồn tại khá lâu trong các vật chất hữu cơ như phân gà ít nhất 3 tháng. Trong thức ăn, nước uống bị ô nhiễm virus có khả năng tồn tại hàng tuần.
Đây chính là nguồn bệnh nguy hiểm và tiềm tàng để làm lây lan dịch bệnh. Trong nước ao hồ virus vẫn có thể duy trì đặc tính gây bệnh tới 4 ngày ở nhiệt độ 220C và trên 30 ngày ở nhiệt độ 00C. Do cấu trúc vỏ ngoài của virus là lipid nên chúng mẫn cảm với các chất dung môi và chất tẩy rửa như formalin, axit, ete, β - propiolacton; sau khi tẩy vỏ, các hóa chất như phenolic, NH4+, axit loãng, natrihypochlorit và hydroxylanine có thể phá hủy virus cúm gia cầm. Người ta thường dùng các hóa chất này như các chất sát trùng hữu hiệu để tẩy uế chuồng trại, dụng cụ và các thiết bị chăn nuôi (Lê Văn Năm, 2004b).
Quá trình nhân lên của virus Virus xâm nhập vào tế bào nhờ chức năng của protein HA thông qua hiện tượng ẩm bào (endocytosis) qua cơ chế trung gian tiếp hợp thụ thể. Thụ thể đã liên kết tế bào của virus cúm có bản chất là acid dialic sẽ cắm sâu vào glycoprotein hay glycilipid của vỏ virus. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 Trong khoang ẩm bào, khi nồng độ pH được điều hòa giảm xuống mức thấp thì các enzyme peptidase và enzyme protease của tế bào tấn công và cắt rời protein HA trên màng virus, giải phóng nucleocasid. Các nucleocapsid đi vào trong nguyên sinh chất rồi vào trong nhân tế bào, chuẩn bị quá trình tổng hợp ARN là nguyên liệu cho hệ gene mới.
Ngay sau quá trình trên, hệ thống enzyme sao chép của virus lập tức tạo nên các ARN thông tin (mARN). Các phân đoạn ARN hệ gene được mã hóa ở 10 - 13 nucleotid đầu 5’ với nguyên liệu lấy từ ARN tế bào nhờ vào hoạt tính enzyme PB2 của virus. Quá trình tổng hợp mARN đặc hiệu của virus có thể kìm hãm bởi Actinomycine D hoặc các hợp chất Amatinin. Các mARN sau khi sao chép được chuyển hóa ra nguyên sinh chất, được ribosome trợ giúp tổng hợp nên protein cấu trúc và protein nguyên liệu.
Protein H, N, M2, ở lại nguyên sinh chất, được vận chuyển xuyên qua hệ thống võng mạc nội mô (RE) và hệ golgi sau đó được cắm lên màng tế bào nhiễm. Protein NS1, NP, M1 được vận chuyển vào nhân để bao bọc đệm lấy nguyên liệu ARN hệ gene mới được tổng hợp (Kawaoka Y. Từ sợi ARN âm đơn của virus ban đầu thông qua cơ chế bổ sung thì một đoạn ARN dương toàn vẹn được tạo thành. Sợi dương mới này lại làm khuôn để tổng hợp nên sợi ARN âm mới làm nguyên liệu.
Một số sợi âm ARN mới làm nguyên liệu để lắp ráp virion mới, một số khác làm khuôn để tổng hợp ARN theo cơ chế như với sợi ARN của virus đầu tiên.