CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1: Vi khuẩn Clostridium botulinum và ngộ độc botulinum 1.1: Đặc điểm vi khuẩn Clostridium botulinum Clostridia bao gồm khoảng 180 loài, chi Clostridium là một trong những chi vi khuẩn lớn nhất [18]. Trong đó, Clostridium perfringens, gây ngộ độc thực phẩm, hoại tử khí và viêm hoại tử; Clostridium tetani gây bệnh uốn ván và Clostridium sordellii gây nhiễm trùng dẫn đến tử vong sau phá thai. Phổ biến hơn cả là Clostridium botulinum gây ngộ độc thịt [18,64]. Vi khuẩn thuộc chi Clostridium thường được định nghĩa là vi khuẩn kỵ khí bắt buộc, có quá trình trao đổi chất không phụ thuộc vào oxy và có thể bị tiêu diệt khi tiếp xúc với oxy hoặc hình thành bào tử kháng thuốc nảy mầm thành tế bào sinh dưỡng khi điều kiện trở nên thuận lợi.
Trong quá trình sinh trưởng sinh dưỡng, các loài clostridia sinh độc tố tạo ra độc tố. Do đó, mặc dù các bào tử clostridia thường được phân lập từ môi trường và các sản phẩm thực phẩm trong điều kiện kị khí trong khí quyển bình thường, sự nảy mầm của bào tử và sự phát triển sinh dưỡng và sự sản sinh độc tố của các loài sinh độc tố chỉ xảy ra khi không có oxy [13]. botulinum) là trực khuẩn kỵ khí tuyệt đối, có khả năng di động và sinh bào tử. Bào tử hình oval, ở gần đầu nên làm cho tế bào phồng lên.
Trên tiêu bản nhuộm gram, vi khuẩn bắt màu gram dương, có hình dạng thẳng hoặc hơi cong, kích thước chiều rộng 0,5 – 2 µm, chiều dài 1,6 – 22 µm, có nha bào ở gần tận cùng, thường đứng đơn và ít khi xuất hiện cặp đôi hoặc chuỗi ngắn [12]. Nội bào tử C.botulinum rất bền với áp lực môi trường như nhiệt độ và độ axit cao có thể trở nên hoạt hóa trong môi trường yếm khí hay độ axit thấp (pH > 4,6), độ ẩm cao và ở nhiệt độ từ 40˚F đến 250˚F (4˚C đến 121˚C) [64]. Trong điều kiện môi trường khắc nghiệt, bào tử cho phép vi khuẩn tồn tại trong một thời gian dài ở trạng thái không hoạt động cho đến khi gặp điều kiện thuận lợi hơn. botulinum sẽ không phát triển trong điều kiện axit (pH nhỏ hơn 4,6) do đó độc tố sẽ không được hình thành trong thực phẩm có tính axit (tuy nhiên, độ pH thấp sẽ không phân hủy bất kỳ độc tố nào được hình thành trước đó).
Trong thực phẩm có hàm lượng axit thấp, khi độ pH không đủ axit để ngăn cản sự phát triển của C. botulinum , tuy nhiên, độ pH dưới mức tối ưu có thể góp 1 phần vào hệ thống bảo quản dựa trên sự kết hợp của các yếu tố ức chế. Cạnh đó, các nội bào tử này rất bền với áp lực môi trường khác như nhiệt độ từ 4°C đến 121°C theo Sobel và cộng sự 2004 cụ thể nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển và sản sinh độc tố của các chủng phân giải protein là gần 35°C , đối với các chủng không phân giải protein là 26-28°C. Các loại B, E, F không phân giải protein có thể tạo độc tố ở nhiệt độ 3-4°C [15,64].1: Hình ảnh vi khuẩn C.
botulinum dưới kính hiển vi điện tử [81] 1.2: Phân loại vi khuẩn C.botulinum Dựa vào đặc điểm huyết thanh, độc tố thầ n kinh của C. botulinum đươc̣ chia thành 8 kiểu huyết thanh kí hiệu từ A đế n H có cấu trúc tương tự nhưng khác nhau về mặt kháng nguyên [47]. Các loại kháng nguyên của C. botulinum được xác định bằng cách trung hòa hoàn toàn độc tố của tạo ra bằng cách sử dụng kháng độc tố tương đồng.
Một số chủng tiết ra hai loại độc tố, tức là Ba, Ab, Bf và Af (chữ in hoa biểu thị loại độc tố chính). Nói chung, các kiểu huyết thanh A, B, E có liên quan đến các trường hợp ngộ độ lâm sàng ở người nhưng hiếm khi xảy ra kiểu huyết thanh F, trong số 8 kiểu huyết thanh thì A và B là độc nhất [78]. Dựa vào kiểu gen và kiểu hình C. botulinum được chia làm 4 nhóm riêng biệt đánh số từ I-IV [12] ( Hình 1.
botulinum nhóm I là nhóm phổ biến nhất, có khả năng phân giải protein, đường hóa và sản xuất BoNT loại A, B và F [12,47]. botulinum nhóm II không phân giải protein, có mô hình chuyển hóa carbohydrate khác với các nhóm không phân giải protein C, D và sản xuất BoNT loại B, E, F, bên cạnh đó C. botulinum nhóm II có mức độ phổ biến ít hơn so với C. Các chủng nhóm III sản xuất BoNT loại C và D không phân giải protein trên lòng trắng trứng đông tụ hoặc thịt và có một mô hình trao đổi chất chung khiến chúng khác biệt với các loại khác.
Trong đó độc tố loại C chủ yếu gây ngộ độc ở chim, độc tố D có thể gây ngộ độc ở các loài động vật khác nhau [69]. Các chủng nhóm IV cũng được xác định là Clostridium argentinense , tạo ra BoNT loại G, độc tố này thường không gây bệnh và Clostridium argentinense được báo cáo là ít phổ biến hơn cả trong 4 nhóm [12,69].2: Phân loại Clostridium botulinum [84] 4 1. Thực trạng ngộ độc 1.1: Trên thế giới Botulinum toxin là một chất độc thần kinh được sản xuất từ C. botulinum trong điều kiện yếm khí và là nguyên nhân gây ngộ độc thịt.
Trường hợp ngộ độc thịt đầu tiên được cho là xảy ra vào năm 1735. Tại Hoa Kỳ trong 5 năm từ 2011 đến 2015, trung bình có 162 trường hợp ngộ độc hàng năm được báo cáo. Tỷ lệ tương ứng của từng loại ngộ độc dao động từ 71% đến 88% đối với ngộ độc ở trẻ sơ sinh, 1% đến 20% đối với ngộ độc thực phẩm, 5% -10% đối với ngộ độc vết thương và 1% đến 4% đối với ngộ độc do nguyên nhân khác hoặc không rõ nguồn gốc. Ngoại trừ các đợt bùng phát lớn, hiếm gặp (ví dụ: đợt bùng phát ngộ độc thực phẩm ở Ohio vào tháng 4 năm 2015 chỉ chiếm 27 trường hợp), tổng số trường hợp ngộ độc thịt vẫn tương đối ổn định trong 10 năm qua.
Năm 2018, các sở y tế Hoa Kỳ đã báo cáo 242 trường hợp ngộ độc cho CDC. Trong số đó, 162 (67%) trẻ sơ sinh, 61 (25%) vết thương, 18 (7%) do thực phẩm và 1 (<1%) khác, được chẩn đoán là có khả năng bị xâm lấn đường ruột ở người trưởng thành. Bệnh ngộ độc ở trẻ sơ sinh loại Bf rất hiếm gặp; trước đó, chỉ có 13 trường hợp ở Hoa Kỳ được báo cáo (7 ở California, 5 ở Texas, 1 ở New Mexico) [15,16]. Số liệu của Nhật Bản từ năm 1976-2006 đã báo cáo 20 trường hợp bệnh ngộ độc thịt [75].
Ở miền bắc Thái Lan vụ dịch ngộ độc thịt xảy ra ngày 14/3/2006 là vụ lớn nhất cho đến nay với 209 người mắc bệnh [75]. Trong đó 42 người suy hô hấp và 25 người được chuyển về 9 bệnh viện hiện đại để điều trị. Trung Quốc cũng đã có những báo cáo ca bệnh ngộ độc thịt lẻ tẻ [77] 1.2: Thực trạng ngộ độc trong nước Tháng 8 năm 2020 trên phạm vi nhiều tỉnh thành trong cả nước đã có xuất hiện nhiều ca nghi ngờ bệnh ngộ độc thịt đến khám và điều trị tại các bệnh viện (bệnh viện Bạch Mai, bệnh viện bệnh Nhiệt đới thành phố Hồ Chí Minh, bệnh viện Chợ Rẫy, bệnh viện Đa khoa Vĩnh Đức ở Quảng Nam). Điển hình là chùm ca bệnh là 2 vợ chồng ăn pate Minh Chay, xuất hiện triệu chứng tăng tiết đờm dãi, khó nuốt, khó thở, tê yếu 2 tay, sụp mí mắt 2 bên, nhìn mờ và phải thở máy.
Tuy nhiên gần 2 tuần sau mẫu pate và mẫu phân bệnh nhân mới được gửi tới phòng Thí nghiệm Vi khuẩn Kỵ khí xét nghiệm (mẫu pate 5 dương tính với C. botulinum độc tố B và mẫu phân âm tính với C. Việt Nam hiện cũng chưa sẵn có thuốc điều trị đặc hiệu (kháng độc tố C. botulinum), bệnh nhân phải chờ nhập thuốc từ nước ngoài, nên bệnh tình càng trầm trọng.3: Độc tố botulinum Botulinum là một protein thuộc nhóm neurotoxin do vi khuẩn Clostridium botulinum tạo ra.
Có công thức phân tử là C6760 H10447N1743O2010S32, là chất độc gây chết người mạnh nhất từng được biết, với liều gây chết trung bình (LD50) ở người khoảng 1,3-2,1 ng/kg tiêm tĩnh mạch hoặc tiêm bắp và 10-13 ng/kg khi hít vào. Tất cả các chất độc thần kinh botulinum được sản xuất dưới dạng các chuỗi polypeptide đơn, hầu như không hoạt động với khối lượng phân tử khoảng 150 kDa với mức độ tương đồng trình tự axit amin cao giữa các chất độc các loại. Chuỗi polypeptide bao gồm chuỗi nặng (H) và chuỗi nhẹ (L) lần lượt vào khoảng 100 và 50 kDa, được liên kết với nhau bằng liên kết disulfua. Phức hợp chất độc thần kinh độc tố botulinum cũng được liên kết với nhiều loại protein không độc hại khác, cũng có thể có đặc tính ngưng kết hồng cầu [12].3: Mô hình chuỗi nặng và chuỗi nhẹ của độc tố botulinum [82] Sau khi xâm nhập vào cơ thể, chất độc thần kinh được hấp thụ vào máu và tuần hoàn bạch huyết, sau đó đưa chất độc đến các đầu dây thần kinh vận động, nơi nó ngăn chặn quá trình giải phóng chất dẫn truyền thần kinh.
Các triệu chứng lâm sàng điển hình của tất cả các dạng ngộ độc thịt bao gồm tê liệt cơ sọ, chẳng hạn như nhìn đôi và giãn đồng tử, nói lắp, khô miệng, khó nuốt và nói, liệt mặt. Khi bệnh tiến triển, tê liệt tay 6 chân và rối loạn chức năng hô hấp trở nên rõ ràng. Liệt cơ hô hấp có thể dẫn đến tử vong. Sự phục hồi xảy ra khi các đầu dây thần kinh tạm thời mọc lên khi hoạt động khớp thần kinh của dây thần kinh ban đầu tái sinh.
Thời gian phục hồi có thể kéo dài vài tuần đến vài tháng và phụ thuộc vào lượng độc tố ăn vào và ở mức độ thấp hơn là vào loại độc tố được đề cập. Độc tố loại A có xu hướng mạnh hơn loại B và E và gây bệnh lâu dài nhất [51, 21].4: Vi khuẩn Clostridium botulinum type E 1.1: Đặc điểm của Clostridium botulinum type E Clostridium botulinum type E là vi khuẩn gram dương kỵ khí hình que sinh bào tử. Do có đặc điểm kiểu hình, chẳng hạn như không có khả năng tiêu hóa casein, nên được phân vào C. botulinum nhóm II không phân giải protein.
Nhiệt độ tối thiểu để tăng trưởng và sản xuất độc tố đã được báo cáo là 3,3˚C. Tuy nhiên, trong một nghiên cứu gần đây, sự sinh trưởng và sản sinh độc tố được mô tả ở 3,0-3,2˚C. Khoảng nhiệt độ 25-37˚C là tối ưu cho sinh trưởng. Loại E chịu đựng nồng độ NaCl trong pha nước lên đến 5%, tương ứng với giá trị aW là 0,97.