Chương 1 TỔNG QUAN 1. Giới thiệu về bệnh do Rickettsiaceae 1. Lịch sử nghiên cứu và phân loại bệnh do Rickettsiaceae “Rickettsiaceae” là thuật ngữ chỉ một họ vi khuẩn Gram âm, ký sinh nội bào bắt buộc, thuộc bộ Rickettsials, lớp Alphaproteobacteria, ngành Proteobacteria, giới Bacteria. Thuật ngữ “Rickettsiae” dùng để chỉ tập hợp các vi khuẩn gây bệnh ở người thuộc họ Rickettsiaceae [1], [24].
Lịch sử nghiên cứu bệnh do Rickettsiaceae Các bệnh do Rickettsiaceae đã được biết đến từ khá sớm với những nghiên cứu về bệnh sốt mò (Scrub Typhus - ST). Lần đầu tiên thuật ngữ "tsutsugamushi" để mô tả bệnh sốt có liên quan đến mò ở khu vực Niigata ở Nhật Bản, xuất hiện vào năm 1810. Cho đến năm 1878, bệnh mới được biết đến rộng rãi qua thông báo của bác sỹ Theodor Pal với tên địa phương là "shima mushi". Trung gian truyền bệnh là mò Leptotrombidium đã được Brumpt phát hiện vào năm 1910.
Đến năm 1930, Nagoya đã xác định được căn nguyên gây sốt mò là Rickettsia orientalis hay còn gọi là Rickettsia tsutsugamushi – theo Daniel H Paris [25]. Cùng với các nghiên cứu về bệnh sốt mò, năm 1906, Howard Ricketts đã mô tả một vi sinh vật có liên quan với bệnh sốt đốm vùng núi (Rocky Mountain Spotted fever - RMSF) hay còn gọi là bệnh sởi đen; bệnh xuất hiện đầu tiên ở Idaho Valley của Mỹ năm 1896. Ông đã phát hiện ra rằng sinh vật này có vòng đời phức tạp gồm 2 vật chủ là ve và động vật có vú. Burt mô tả chi tiết hơn về căn nguyên của bệnh “sốt đốm vùng núi”.
Bệnh do một vi khuẩn ký sinh nội bào và ông đã đặt tên là Rickettsia rickettsii để tôn vinh Howard Ricketts - người đã phát hiện ra nó. luan an 4 Bên cạnh những nghiên cứu về bệnh sốt mò, sốt đốm vùng núi, năm 1909 Charles Nicolle cũng đã mô tả về bệnh sốt phát ban dịch tễ ở người (Epidemic Typhus), lây truyền qua chấy rận do căn nguyên là Rickettsia prowazekii. Năm 1921, Mooser đã mô tả bệnh sốt phát ban do bọ chét chuột (Murin Typhus) gây ra bởi R. Từ đó đến nay nhiều loài Rickettsia khác gây bệnh ở người lần lượt được phát hiện và mô tả [2], [9], [26].
Phân loại bệnh do Rickettsiaceae Bệnh do Rickettsiaceae thường có nhiều tên gọi, với nhiều cách phân loại khác nhau, thay đổi theo từng giai đoạn. Trước đây, Rickettsia được sử dụng như một thuật ngữ chung cho nhiều vi khuẩn không thể nhận dạng bằng các phương pháp nuôi cấy truyền thống. Hiện nay, với sự phát triển của kỹ thuật phân tử, sự hiểu biết về di truyền và kháng nguyên của vi sinh vật dẫn đến cách phân loại các loài trong họ Rickettsiaceae có sự thay đổi lớn [27], [28]. Những thay đổi này là cơ sở để loại ra một số vi sinh vật không phải Rickettsia (mặc dù trước đây chúng được mô tả giống Rickettsia) như Coxiella burnetii và Bartonella [9], [29].
Dựa trên sự khác biệt về di truyền trong trình tự gen 16 S rRNA, Rickettsia tsutsugamushi được xếp thành một chi mới là Orientia và được đổi tên là Orientia tsutsugamushi [30]. Bằng phương pháp giải trình tự gen 16S rRNA, Fournier và cộng sự đã đề xuất phân loại Rickettsiaceae ở mức độ chi, nhóm, loài [31]. Theo phân loại này, các loài Rickettsiaceae gây bệnh ở người được phân làm 2 chi (Orientia và Rickettsia) và 5 nhóm (theo Hình 1.1) [1], [9], bao gồm: - Nhóm sốt mò (Scrub Typhus Group - STG) gồm 2 loài gây bệnh cho người là O. chuto do ấu trùng mò Leptotrombidium truyền.
- Nhóm sốt phát ban (Typhus Group - TG) gồm 2 loài là R. prowazekii gây sốt phát ban do chấy rận truyền và R. typhi gây sốt phát ban do bọ chét chuột truyền. luan an 5 - Nhóm sốt đốm (Spotted Fever Group - SFG) gồm R.
rickettsii và hơn 25 loài khác gây bệnh do ve truyền rải rác ở khắp nơi trên thế giới [32]. - Nhóm cổ điển (Ancestral Group - AG) bao gồm R. bellii, gây bệnh do ve truyền. - Nhóm chuyển tiếp (Transitional Group - TRG) gồm R.
akari do mò truyền, R. australis do ve truyền và R. felis do bọ chét truyền [27], [28], [33]. Họ Rickettsiaceae Chi Rickettsia Orientia Nhóm Sportted Typhus Transitional Ancestral Scrub Typhus Fever Group Group Group Group Group Loài R.
Sơ đồ phân loại Rickettsiaceae [34] 1. Đặc điểm sinh học Rickettsiaceae 1. Hình thái và cấu trúc Các thành viên trong chi Rickettsia là các vi khuẩn Gram âm, có kích thước nhỏ với chiều dài khoảng 0,8 - 2,0 µm, chiều rộng khoảng 0,3 - 0,5 µm, không có lông, không di động, đa hình thái, hình dạng thay đổi qua các giai đoạn phát triển: cầu khuẩn đứng riêng rẽ hoặc thành từng đôi có khi xếp thành chuỗi ngắn hoặc từng đám trong hoặc ngoài tế bào. Rickettsia không bắt màu Gram, khi nhuộm bằng Giemsa vi khuẩn bắt màu tím hồng, luan an 6 bằng Macchiavello cho màu đỏ của fuschin trên nền xanh (trừ O.
tsutsugamushi bắt màu xanh). Hình ảnh Rickettsia trong tế bào (Nguồn: David H. Walker Didier Raoult, Infectious Diseases)[24] Tế bào chất của Rickettsia chứa ribosome, các sợi DNA và được bao bọc bởi cấu trúc của tế bào Gram âm điển hình với một lớp peptidoglycan và lipopolysaccharide ở màng ngoài, nhưng không có lông hoặc pili [1], [9]. Bộ gen của các loài thuộc Rickettsia là một DNA đơn dạng vòng, có kích thước lên đến 1,1-1,5 Mb, bao gồm 877 - 1500 gen tùy loài.
Điển hình như: - Bộ gen của R. prowazekii là một DNA dạng vòng, có kích thước 1,1 Mb, với tỷ lệ G + C trung bình là 29,1 mol% và 834 khung mở đọc (ORFs) và 33 gen mã hóa cho 32 loại isoreceptor khác nhau đã được xác định. - Bộ gen của R. typhi có kích thước 1,1 Mb, chứa 877 gen mã hóa cho 3 rRNAs, 33 tRNAs, 3 RNAs và 838 proteins ở 3 vùng khác nhau; hơn 40 pseudogenes cũng được tìm thấy, bao gồm hệ thống Cytochrome C oxydase.
- Bộ gen của R. rickettsii là một chromosom đơn dạng vòng, có kích thước 1,2 Mb với 1567 mã mở đọc [9], [35], [36]. Gen đầu tiên được sử dụng cho mục đích phát sinh loài là 16S rDNA [37]. Sau đó, nghiên cứu phát sinh loài dựa trên các trình tự gen khác bao gồm gltA (gen mã hóa luan an 7 tổng hợp citrate), gen mã hóa protein 17 kDa và nhóm gen kháng nguyên bề mặt tế bào (SCA): ompA, ompB, sca4, sca1 và sca2 [31], [38].
Phân tích phát sinh loài dựa trên trình tự gen mã hóa protein 17 kDa không cho nhiều giá trị ý nghĩa. Ngược lại, dựa trên trình tự gen gltA có thể xây dựng mối quan hệ phát sinh loài [31], [39]. tsutsugamushi là vi khuẩn Gram âm, hình cầu trực khuẩn có chiều rộng từ 0,3 - 0,5 µm và chiều dài từ 0,8 - 2,0 µm và cũng giống như các Rickettsia là không có lông hoặc pili [25]. Orientia không bắt màu Gram, khi nhuộm bằng Giemsa vi khuẩn bắt màu tím hồng, bằng Macchiavello vi khuẩn bắt màu xanh.
Cấu tạo vách tế bào và kháng nguyên của O. tsutsugamushi rất khác so với các loài Rickettsia khác là lớp màng ngoài dầy hơn màng trong; thiếu lớp peptidoglycan và lipopolysaccharide và không có protein màng ngoài đặc trưng của Rickettsia là rOmpA và rOmpB mà có protein màng ngoài đặc trưng là 56 kDa TSA. Bộ gen của O. tsutsugamushi có kích thước lớn nhất trong bộ Rickettsials, dao động từ 2,0 đến 2,7 Mb bao gồm 1967 trình tự mã hóa protein và khoảng 47% là các trình tự lặp lại [41].
tsutsugamushi chứa nhiều biến thể kháng nguyên hay kiểu gen như Karp (New Guinea), Gilliam (Ấn Độ), Kato (Nhật Bản), TA763 và TA686 (Thái Lan), Ikeda (Nhật Bản), Boryong (Hàn Quốc), UT76 và UT716 (Thái Lan), FPW1038 (Thái Lan) [40]. Sự thay đổi kháng nguyên này phụ thuộc phần lớn vào sự đa dạng của kháng nguyên đặc hiệu bề mặt 56 kDa TSA [41], [42]. Với một khung đọc mở (ORF) kích thước 1600 bp, 56 kDa TSA gồm có 516 - 541 amino axit và tham gia vào việc xâm nhập vào tế bào chủ thông qua sự kết hợp của fibronektyin. Có bốn domain biến thể trong vùng này, các domain biến thể I - IV, chịu trách nhiệm về mức độ biến đổi kháng nguyên lớn ở gen [43].
Khả năng đề kháng luan an 8 Rickettsiaceae là những vi khuẩn yếu, bị tiêu diệt nhanh chóng bởi sức nóng, độ ẩm, độ khô và các chất hóa học, bị bất hoạt ở nhiệt độ thường nhưng tồn tại tốt ở nhiệt độ thấp (- 250C đến - 700C) bằng phương pháp đông lạnh [44]. Độc tố của vi khuẩn Một số Rickettsiaceae sinh ra độc tố hòa tan trong môi trường lỏng nuôi cấy, đồng thời gây tan máu và hoại tử. Độc tố này yếu, gây tổn thương ở các cơ quan nhiễm trùng giống như dạng tổn thương của ngoại độc tố. Cấu tạo vỏ ngoài của vi khuẩn cũng có tính kháng nguyên, vỏ cũng có vai trò trong gây tan huyết.
Như vậy, hoạt tính gây tan huyết của Rickettsiaceae ngoài độc tố còn phụ thuộc vào cấu trúc gây tan huyết của vỏ và cả enzyme gây tan huyết của vi khuẩn. Độc tố gắn liền với thân của Rickettsiaceae, nếu đun ở nhiệt độ 600C trong thời gian 30 phút hoặc xử lý bằng formalin 0,37%, độc tố sẽ bị hủy nhưng vẫn giữ được tính kháng nguyên [44], [45]. Kháng nguyên và khả năng tạo miễn dịch Rickettsiaceae có hai loại kháng nguyên, một kháng nguyên hòa tan đặc hiệu của nhóm và một kháng nguyên chéo. - Kháng nguyên đặc hiệu bao gồm kháng nguyên không chịu nhiệt và kháng nguyên chịu nhiệt.
+ Kháng nguyên không chịu nhiệt: là kháng nguyên không hòa tan, bản chất là protein, đặc hiệu loài. + Kháng nguyên chịu nhiệt: là kháng nguyên hòa tan, có bản chất là polysaccharid, đặc hiệu nhóm. - Kháng nguyên không đặc hiệu: Bản chất là polysaccharid, kháng nguyên này có cấu trúc gần giống với kháng nguyên của Proteus vulgaris (chủng OX19, OX2, OXk). Vì vậy, kháng nguyên này được sử dụng trong phản ứng Weil - Felix để chẩn đoán huyết thanh, riêng R.
burnetii không có kháng nguyên này [42]. luan an 9 Khi nhiễm Rickettsiaceae hoặc sau khi tiêm vắc xin, cơ thể sẽ đáp ứng miễn dịch sinh kháng thể. Các loại kháng thể xuất hiện là kháng thể ngưng kết, kháng thể hòa tan đặc hiệu và có thể chống lại bệnh nhiễm trùng. Độc tố của Rickettsiae cũng có thể hình thành kháng thể hòa tan chống lại độc tố đó.
Trong thực tế, người ta thấy các nhiễm khuẩn Rickettsiaceae gây nên sốt phát ban có khả năng tạo ra miễn dịch mạnh mẽ, lâu dài và có thể hình thành miễn dịch chéo với các loài Rickettsiaceae khác. Những người đã một lần bị nhiễm Rickettsiaceae, lần sau có tiếp xúc với Rickettsiaceae cũng có thể không bị mắc bệnh [34], [44]. Các vector truyền bệnh Tất cả vi khuẩn thuộc họ Rickettsiaceae gây bệnh đều do trung gian truyền bệnh là động vật chân đốt.
