Luận văn: Khả năng kháng khuẩn Moraxella của dịch lên men táo mèo

Luận văn thạc sĩ phân tích hoạt tính kháng khuẩn của dịch lên men táo mèo đối với vi khuẩn Moraxella catarrhalis gây viêm đường hô hấp trên.

• Tác giả: Dương Thị Phương
• Người hướng dẫn: PGS. Bùi Thị Việt Hà
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Vi sinh vật học
• Đề tài: Nghiên cứu khả năng phòng chống vi khuẩn Moraxella catarrhalis gây viêm đường hô hấp trên ở người của dịch lên men quả táo mèo Docynia
• Loại tài liệu: Luận văn Thạc sĩ Khoa học
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Táo mèo lên men Thành phần và công dụng kháng khuẩn

Táo mèo lên men là sản phẩm fermentation từ quả táo mèo (Docynia), một cây ăn quả có nguồn gốc từ Châu Á. Qua quá trình lên men vi khuẩn, táo mèo lên men tích tụ các chất kháng sinh tự nhiên và các hợp chất sinh học có giá trị cao. Nghiên cứu khoa học từ Đại học Quốc gia Hà Nội đã chứng minh rằng dịch lên men quả táo mèo có khả năng kháng khuẩn vượt trội đặc biệt là với vi khuẩn Moraxella catarrhalis – tác nhân chính gây viêm đường hô hấp trên ở người. Các thành phần hoạt chất trong táo mèo lên men bao gồm bacteriocin, enzyme ngoại bào và các polyphenol có tác dụng kháng khuẩn mạnh mẽ.

1.1. Quá trình lên men và hoạt tính sinh học

Quá trình lên men quả táo mèo diễn ra thông qua hoạt động của các chủng vi sinh vật có lợi, đặc biệt là các chủng vi khuẩn lactic acid. Trong quá trình này, các chất kháng sinh được tổng hợp và tiết ra vào dịch lên men. Các điều kiện nuôi cấy như pH, nhiệt độ, nguồn carbon và nitrogen ảnh hưởng đáng kể đến khả năng sinh trưởng và hoạt tính kháng khuẩn. Thời gian lên men tối ưu giúp maximize hoạt tính sinh học của sản phẩm.

1.2. Thành phần hóa học chủ yếu

Táo mèo lên men chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học như polyphenol, axit hữu cơ, vitamin và khoáng chất. Những thành phần này đóng vai trò quan trọng trong tác dụng kháng viêm đường hô hấp. Các phân đoạn chiết từ dịch lên men quả táo mèo thể hiện hoạt tính kháng khuẩn mạnh mẽ, có thể ức chế hoặc tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh.

II. Moraxella catarrhalis và bệnh viêm đường hô hấp trên

Moraxella catarrhalis là vi khuẩn gram âm, hiếu khí, gây viêm đường hô hấp trên là một trong những bệnh phổ biến ở người. Vi khuẩn này được xác định có tỷ lệ kháng kháng sinh cao, gây khó khăn cho việc điều trị. Bệnh viêm đường hô hấp do M. catarrhalis gây ra bao gồm viêm họng, viêm mũi, viêm tai giữa và có thể tiến triển thành các biến chứng nặng hơn. Nghiên cứu cho thấy rằng dịch lên men quả táo mèo có khả năng kháng Moraxella catarrhalis rất hiệu quả, mở ra hướng điều trị mới từ các sản phẩm tự nhiên.

2.1. Đặc điểm sinh học của M. catarrhalis

Moraxella catarrhalis là vi khuẩn gram âm, tính cầu khuẩn đôi, không chuyển động và không bao spore. Vi khuẩn này có khả năng sinh sản nhanh và tồn tại lâu dài trên mô nhày đường hô hấp. Đặc điểm sinh học này giúp nó gây bệnh viêm đường hô hấp kéo dài và kháng kháng sinh hiệu quả.

2.2. Tầm quan trọng của phòng chống M. catarrhalis

Việc phòng chống M. catarrhalis và bệnh viêm đường hô hấp cần giải pháp mới do tính kháng kháng sinh cao của vi khuẩn này. Táo mèo lên men với hoạt tính kháng khuẩn tự nhiên là giải pháp hứa hẹn, giúp ức chế hoặc tiêu diệt vi khuẩn mà không gây kháng thuốc như các kháng sinh tổng hợp.

III. Cơ chế kháng khuẩn của táo mèo lên men

Cơ chế kháng khuẩn của táo mèo lên men hoạt động thông qua nhiều con đường sinh hóa phức tạp. Chất kháng sinh tự nhiên từ quá trình lên men, đặc biệt là bacteriocin, có khả năng phá vỡ màng tế bào của vi khuẩn Moraxella catarrhalis. Ngoài ra, các enzyme ngoại bào và polyphenol trong dịch lên men ức chế hoạt động enzyme của vi khuẩn, cản trở quá trình sinh trưởng và nhân lên. Hoạt tính kháng viêm của táo mèo lên men cũng góp phần giảm viêm đường hô hấp thông qua việc ức chế các cytokine viêm. Các yếu tố như pH axit, acid hữu cơ tạo môi trường kháng khuẩn tự nhiên.

3.1. Vai trò của bacteriocin và chất kháng sinh

Bacteriocin là chất kháng sinh peptide được tổng hợp bởi vi sinh vật lactic acid trong quá trình lên men quả táo mèo. Các bacteriocin này có khả năng ức chế hoặc diệt vi khuẩn Moraxella catarrhalis bằng cách tạo lỗ trên màng tế bào. Hoạt tính kháng khuẩn của bacteriocin là cơ chế chủ yếu giúp táo mèo lên men chống viêm đường hô hấp.

3.2. Enzyme ngoại bào và polyphenol

Enzyme ngoại bào được tiết ra trong quá trình lên men có khả năng phân hủy thành phần tế bào của vi khuẩn. Polyphenol trong táo mèo ức chế hoạt động enzyme của M. catarrhalis, làm giảm khả năng tồn tại của vi khuẩn. Kết hợp cả hai thành phần, táo mèo lên men tạo ra tác dụng kháng khuẩn mạnh mẽ và bền vững chống viêm đường hô hấp.

IV. Ứng dụng lâm sàng và triển vọng phát triển

Kết quả nghiên cứu từ Đại học Quốc gia Hà Nội chứng minh rằng táo mèo lên men có hoạt tính kháng Moraxella catarrhalis đáng kể, mở ra ứng dụng lâm sàng mới cho điều trị viêm đường hô hấp. Sản phẩm này có thể được phát triển thành bổ sung dinh dưỡng hoặc thực phẩm chức năng an toàn, không gây kháng kháng sinh như các kháng sinh tổng hợp. Việc chuẩn hóa công thức lên men và tiêu chuẩn chất lượng là những bước tiếp theo cần thiết. Triển vọng phát triển táo mèo lên men rất lớn, đặc biệt trong lĩnh vực phòng chống bệnh đường hô hấp ở cộng đồng.

4.1. Ứng dụng trong phòng chống viêm đường hô hấp

Táo mèo lên men có thể được sử dụng như thực phẩm chức năng để phòng ngừa viêm đường hô hấp hoặc hỗ trợ điều trị viêm họng, viêm mũi. Hoạt tính kháng khuẩn của sản phẩm giúp ức chế M. catarrhalis mà không gây kháng kháng sinh. Đây là lựa chọn thay thế hiệu quả cho các kháng sinh tổng hợp trong quản lý bệnh hô hấp.

4.2. Hướng phát triển và chuẩn hóa sản phẩm

Để phát triển táo mèo lên men thành sản phẩm có giá trị thương mại, cần chuẩn hóa công thức lên men đảm bảo hoạt tính kháng khuẩn ổn định. Nghiên cứu lâm sàng trên người là bước quan trọng tiếp theo. Sự kết hợp giữa nghiên cứu khoa học và ứng dụng thực tiễn sẽ tạo ra giải pháp toàn diện cho phòng chống bệnh viêm đường hô hấp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Nhiễm khuẩn đƣờng hô hấp cấp là bệnh lý có tỷ lệ tử vong đứng đầu trong số 10 bệnh lý nhiễm khuẩn ở các nƣớc có thu nhập thấp. Chƣơng trình toàn cầu về phòng chống nhiễm khuẩn hô hấp cấp đã đƣợc WHO phát động, tại Việt Nam chƣơng trình này đã đƣợc triển khai từ năm 1984. Kiểm soát và phòng chống bệnh đƣợc ƣu tiên hàng đầu tại các nƣớc đang phát triển trong đó có Việt Nam, nhƣng đã và đang chịu tác động bất lợi của sự phát triển và lan truyền tình trạng kháng kháng sinh của vi khuẩn gây bệnh. Bệnh nhiễm khuẩn đƣờng hô hấp cấp gồm nhiễm khuẩn đƣờng hô hấp trên và nhiễm khuẩn đƣờng hô hấp dƣới.

Tỷ lệ mắc bệnh nhiễm khuẩn đƣờng hô hấp trên chiếm phần lớn so với các bệnh về hô hấp khác, là bệnh thƣờng gặp, mắc hàng năm, theo mùa nhƣng có thể gây nhiều biến chứng nặng nhƣ viêm tai giữa, viêm màng não, áp xe não, áp xe sau thành họng. Khi mắc viêm đƣờng hô hấp trên có thể lây nhiễm xuống đƣờng hô hấp dƣới gây viêm khí, phế quản và viêm phổi nặng.Có thể thấy bệnh gây ảnh hƣởng đáng kể đến sức khỏe đặc biệt với trẻ em, ngƣời già và gây thiệt hại kinh tế. Moraxella catarrhalis là căn nguyên gây ra phần lớn các trƣờng hợp mắc bệnh nhiễm khuẩn hô hấp, đặc biệt hiện nay đƣợc coi nhƣ tác nhân gây bệnh viêm tai giữa phổ biến thứ ba sau Streptococcus pneumoniae và Haemophilus influenzae. catarrhalis hiện đã kháng lại hầu hết các chất kháng sinh thuộc nhóm beta-lactam, chỉ còn nhạy cảm với cephalosporin thế hệ 2, 3 và ciprofloxacin thuộc họ quinolon.

Thực trạng kháng kháng sinh của M. catarrhalis nói riêng, các vi khuẩn gây bệnh truyền nhiễm nói chung đã và đang đem đến gánh nặng kinh tế, xã hội trong việc thay thế kháng sinh thế hệ cũ bằng kháng sinh thế hệ mới đắt tiền. Với sự phát triển của ngành công nghệ sinh học hiện đại đem lại một triển vọng lớn cho nền Y học khi tìm kiếm thêm những hợp chất tự nhiên hỗ trợ cho việc phòng và điều trị bệnh trên. Các hợp chất này góp phần giảm tác dụng phụ không mong muốn 1 của các hợp chất tổng hợp, giảm gánh nặng về mặt kinh tế cho ngƣời bệnh và xã hội.

Từ ngàn xƣa, ông cha ta đã lƣu truyền rất nhiều bài thuốc dân gian từ cây, cỏ chữa các bệnh đƣờng hô hấp và rất nhiều bệnh khác. Hiện nay táo mèo và các sản phẩm chế biến từ táo mèo đặc biệt là giấm táo mèo đƣợc lan truyền rộng rãi trong cộng đồng nhƣ một bài thuốc chống béo phì, tăng cƣờng miễn dịch, kháng khuẩn, giảm chứng suy hô hấp.Trên thế giới cây táo mèo phân bố tại Trung Quốc, Ấn Độ, Myanma, tại Việt Nam tập trung ở các tỉnh Yên Bái, Sơn La, Lào Cai, Lai Châu và Lâm Đồng. Năm 2010, nhóm tác giả đã có những nghiên cứu sơ bộ với kết quả khả quan về tác dụng kháng khuẩn của dịch lên men quả táo mèo đối với M. Catarrhalis- gây bệnh đƣờng hô hấp ở ngƣời.

Các nghiên cứu này, đã mở ra một hƣớng nghiên cứu mới cũng nhƣ định hƣớng ứng dụng của dịch lên men quả táo mèo trong việc hỗ trợ và nâng cao thể trạng cho con ngƣời. Với mục tiêu góp phần chứng minh và làm sáng tỏ vai trò chủ đạo của các tác nhân có trong dịch lên men quả táo mèo theo kinh nghiệm dân gian, đặc biệt là công dụng kháng vi khuẩn gây viêm đƣờng hô hấp trên đã kháng kháng sinh thông dụng, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng phòng chống vi khuẩn Moraxella catarrhalis gây viêm đƣờng hô hấp trên ở ngƣời của dịch lên men quả táo mèo Docynia” 1 Chƣơng1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. BỆNH NHIỄM KHUẨN HÔ HẤP Ở NGƢỜI Nhiễm khuẩn hô hấp là tình trạng một hoặc một số bộ phận thuộc bộ máy hô hấp bị viêm nhiễm do vi khuẩn hoặc virut gây ra. Về phƣơng diện lâm sàng, nhiễm khuẩn hô hấp gồm hai loại: nhiễm khuẩn hô hấp trên và nhiễm khuẩn hô hấp dƣới.

Nhiễm khuẩn hô hấp trên không phải là một bệnh lý riêng biệt mà gồm nhiều bệnh lý (các bệnh tai mũi họng) nhƣ: + Viêm mũi + Viêm họng + Viêm amidan + Viêm tai giữa + Viêm xoang. Bệnh nhiễm khuẩn hô hấp dƣới đƣợc coi là bệnh cảnh nặng nhƣng trên thực tế bệnh chiếm tỷ lệ thấp và không dễ mắc. Trong khi đó nhiễm khuẩn hô hấp trên là chứng bệnh thƣờng gặp hàng năm, mắc tái diễn theo mùa, tái mắc nhiều lần trong năm, dễ gây biến chứng nặng nề và chiếm tỷ lệ lớn so với các bệnh về hô hấp khác. Theo thống kê của các tổ chức y tế Hoa Kỳ, trung bình ngƣời trƣởng thành có thể bị viêm đƣờng hô hấp trên khoảng 2 - 4 lần mỗi năm và con số này cao hơn rất nhiều ở trẻ em, trong đó trẻ có thể nhiễm đến 10 lần.

Mỗi năm tại Hoa Kỳ, nhiễm khuẩn hô hấp trên gây giảm khả năng làm việc trong 170 triệu ngày, 23 triệu ngày trẻ phải nghỉ học, 18 triệu ngày phải nghỉ làm. Điều này cho thấy dù là loại bệnh đƣợc cho là tự khỏi nhƣng chúng đã gây ra những thiệt hại đáng kể không chỉ về sức khỏe mà còn cả về kinh tế xã hội. Đối tƣợng mắc bệnh chủ yếu là trẻ em. Ƣớc tính trên toàn cầu mỗi năm có khoảng trên 2 tỷ lƣợt trẻ bị bệnh nhiễm khuẩn hô hấp cấp, chiếm 15 -20% số tử vong trong độ tuổi dƣới 5.

Tại khu vực Đông Nam Á, trong đó có Việt Nam bệnh trên là nguyên nhân cao nhất (25%) gây tử vong ở trẻ, tiếp theo là tiêu chảy và sơ sinh kết hợp với các bệnh khác, còn lại là do các nguyên nhân khác [22]. Ở trẻ em 1 bệnh nhiễm khuẩn hô hấp trên gây biến chứng nặng viêm tai giữa (29 - 50%), viêm xoang (5 - 10%) [38]. Vi sinh vật gây bệnh thƣờng gặp là virut (chiếm 80%) và vi khuẩn (20%), cụ thể nhƣ sau: - Tác nhân virut gây bệnh gồm có: +) Rhinovirus là một picornavirut, phân lập đƣợc hơn 110 serotyp- thƣờng gặp hơn cả (khoảng 50%). +) Orthomyxovirus: gây bệnh cúm +) Paramyxovirus :virut hợp bào, quai bị.

+) Adenovirus, thƣờng là các typ 1, 2, 3, 5, 6. - Tác nhân vi khuẩn thƣờng gặp là Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae và Moraxella catarrhalis [24, 33,37]. Ngoài vi khuẩn trên còn có các vi khuẩn không điển hình nhƣ Mycoplasma pneumoniae, Chlamydia pneumoniae và Legionella pneumophila. Bệnh nhiễm khuẩn hô hấp trên gia tăng khi gặp các yếu tố thuận lợi nhƣ: + Theo lứa tuổi: chủ yếu ở trẻ em và ngƣời già + Sức đề kháng yếu của con ngƣời: sinh non, suy dinh dƣỡng,.

+ Điều kiện khí hậu, thời tiết: ở Việt Nam có khí hậu nóng ẩm tạo điều kiện thuận lợi cho các vi sinh vật gây bệnh đƣờng hô hấp nói riêng và các bệnh nhiễm khuẩn nói chung phát triển. Việt Nam đƣợc coi là một trong các quốc gia có tỷ lệ các bệnh nhiễm khuẩn cao nhất nên việc điều trị và phòng bệnh càng trở nên cần thiết. + Do ô nhiễm môi trƣờng sống, đời sống kinh tế xã hội kém. Moraxella catarrhalis VÀ BỆNH VIÊM ĐƢỜNG HÔ HẤP TRÊN 1.

Đặc điểm hình thái và nuôi cấy Moraxella catarrhalis lần đầu tiên đƣợc mô tả vào năm 1896, gọi là Micrococcus catarrhalis sau đó đổi thành Neisseria catarrhalis đến năm 1984 đổi là Moraxella (Branhamella) catarrhalis thuộc chi Moraxella, họ Moraxellaceae [27]. Đây là vi khuẩn Gram âm, hiếu khí, dạng song cầu khuẩn, sống cộng sinh tại đƣờng hô hấp trên, một số có pili hoặc lông nhung giúp cho chúng có thể bám vào ống hô hấp [38]. Không chỉ sống cộng sinh bình thƣờng trong hệ hô hấp mà M. catarrhalis còn là một trong những tác nhân gây bệnh quan trọng nhất đối với đƣờng hô hấp của con ngƣời [36].

Quá trình phân lập M. catarrhalis đƣợc tiến hành theo tiêu chuẩn WHO: Bệnh phẩm lấy từ vùng họng của bệnh nhân, tiến hành nhuộm Gram và cuối cùng đem nuôi cấy trong môi trƣờng thạch máu 5% hoặc thạch sôcola với điều kiện 370C + CO2 5% [38]. Vai trò của Moraxella catarrhalistrong bệnh nhiễm khuẩn hô hấp Nhiều nghiên cứu trên thế giới và trong nƣớc đã chỉ ra rằng M. catarrhalis là một trong những tác nhân gây bệnh quan trọng nhất đối với đƣờng hô hấp.

 Các nghiên cứu trên thế giới: Trên thế giới có nhiều nghiên cứu chỉ ra M. catarrhalis là nguyên nhân phổ biến gây bệnh viêm đƣờng hô hấp. catarrhalis là vi khuẩn cộng sinh phổ biến ở vòm họng của trẻ em [41], một nghiên cứu trên 120 trẻ sơ sinh đã cho thấy 66% trẻ một tuổi mang vi khuẩn, tăng lên đến 77,5% ở trẻ hai năm tuổi, điều này cho thấy trẻ em có nguy cơ cao bị các bệnh đƣờng hô hấp, đặc biệt là hô hấp trên [20]. Những nghiên cứu khác cũng cho thấy 48,9% gặp ở trẻ độ tuổi từ 3-12 [32] và 54% ở trẻ dƣới 4 tuổi [22].

Tuy nhiên ở ngƣời lớn tỷ lệ này thấp hơn với 1% trong 561 ca phụ nữ trong tuổi lao động nhập viện [32], 5,8% ở ngƣời lớn khỏe mạnh và tăng 1 đến 26,5% ở ngƣời có độ tuổi trên 60 [48] và tăng cao vào mùa đông. Timothy [47] đã đƣa ra các biểu hiện lâm sàng và dịch tễ học của M. catarrhalis, đặc biệt sự liên quan giữa bệnh viêm tai giữa ở trẻ em và bệnh COPD ở ngƣời lớn, hai căn bệnh truyền nhiễm phổ biến nhất gây ra bởi M. Viêm tai giữa là bệnh hay gặp nhất trong thời thơ ấu của con ngƣời và là lý do phổ biến nhất mà trẻ em đƣợc kê đơn kháng sinh, trung bình khoảng 80% trẻ em trong 3 năm đầu đời mắc bệnh.

catarrhalis chiếm 15-20% nguyên nhân gây các đợt bệnh viêm tai giữa cấp tính, rất nguy hiểm với trẻ em nếu không phát hiện và điều trị kịp thời. catarrhalis còn là nguyên nhân gây ra một loạt các bệnh về hô hấp khác nhƣ: viêm xoang cấp, viêm vòm họng, viêm phế quản mãn tính. Catlin [26] đã chỉ ra những bằng chứng cho thấy M. catarrhalis đã gây ra bệnh nhiễm trùng máu, viêm màng não, viêm nội tâm mạc.

Đặc biệt trong các báo cáo tổng hợp lại về các bệnh viêm phổi, viêm tai giữa và AIDS chỉ ra rằng M. catarrhalis là nguyên nhân thƣờng gặp gây ra nhiễm trùng máu [44]. Nhiễm trùng bệnh viện là vấn đề đang rất đƣợc quan tâm và M. catarrhalis đƣợc xác định là một trong những vi khuẩn bị lây truyền, nhất là ở những khu phòng quá tải bệnh nhân và trong những tháng mùa đông.