CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Vi khuẩn Salmonella spp. Nguồn gốc tên gọi Salmonella lấy theo tên của Salmon, một nhà bệnh học (pattho – logist) đầu tiên phân lập được Salmonella choleraesuis từ ruột heo. Trước thế kỷ 19, người ta lẫn lộn giữa trạng thái tri giác u ám (typhus) và sốt thương hàn (typhoid fever).
Mãi đến năm 1829 các bác sĩ người Pháp mới phân biệt được sốt thương hàn với nhiều bệnh gây sốt khác dựa vào các biểu hiện bệnh lý ở hệ bạch huyết trong ruột và lách. Họ cũng đã mô tả được điểm hồng (rose spots), biến chứng thủng ruột, xuất huyết trong bệnh thương hàn. Đến năm 1850, sự khác biệt về typhus và sốt thương hàn đã được Wiliam Jenner giải đáp: bệnh thương hàn có những bệnh lý ở màng Peyer, hạch màng treo và bệnh nhân đã bị một lần rồi thì có thể không bị bệnh lần thứ hai. Năm 1986, Wilson đề nghị dùng danh từ sốt do nhiễm trùng đường ruột (enteric fever) thay thế cho danh từ sốt thương hàn vì nhiễm trùng xảy ra chủ yếu ở ruột.
Tuy nhiên cho đến hôm nay danh từ này vẫn không thông dụng mặc dù tính chính xác cao. Năm 1873, Budd chứng minh được vai trò lây truyền bệnh thương hàn qua thức ăn và nước uống. Năm 1896, Gaffkey tìm thấy vi khuẩn thương hàn ở lách của bệnh nhân. Cùng năm này, Pfeiffer và Kalle chế tạo thành công thuốc chủng ngừa thương hàn từ vi khuẩn thương hàn bị giết chết bằng nhiệt độ.
Widal và cộng sự (1896) đã phát hiện được huyết thanh của bệnh nhân thương hàn khi khỏi bệnh có thể làm cho “vi khuẩn thương hàn dính chùm lại và không còn có khả năng di động nữa”. Ông dùng danh từ agglutinin để diễn tả hiện tượng vừa khảo sát được. Liên tiếp trong nhiều năm từ 1920 đến 1940, Kauffman và White đã nghiên cứu đáp ứng kháng thể với các thành phần kháng nguyên nằm ở bề mặt vi khuẩn, sau đó các ông đề nghị cách xếp loại vi khuẩn theo cấu tạo kháng nguyên. Từ đó bảng phân loại này giúp chúng ta phân biệt các serotypes khác nhau của vi khuẩn.
Năm 1948, Theodore Woodward và cộng sự công bố điều trị thành công một người Malaysia mắc bệnh thương hàn bằng chloromycetin (chloramphenicol) và từ đó mở ra thời kỳ sử dụng Kháng sinh trong bệnh thương hàn. Năm 1952, Zinder và Lederberg dùng Salmonella typhimurium và phát hiện được hiện tượng chuyển đổi di truyền (geneetic transduction). Tín hiệu di truyền được chuyển đổi từ tế bào này sang tế bào khác qua trung gian của thực khuẩn thể (bacteriophage P22). Từ kết quả nghiên cứu ban đầu này nhiều nhà di truyền học đã Luận văn Thạc sĩ 4 sử dụng Salmonella typhimurium, kế đến là Escherichia coli để thiết lập bản đồ di truyền của các nhiểm sắc thể (chromosomal map).
Năm 1973, Ames và cộng sự dùng Salmonella typhimurium để khảo sát hoạt tính đột biến (mutageneic activity) của vi khuẩn này với nhiều loại hóa chất khác nhau. Hiện tại sinh bệnh học của nhiễm trùng do Salmonella được khảo sát một cách rõ rệt trên thú vật và trên người, coi như đây là mô hình quan trọng để đánh giá sự tương tác giữa ký chủ và vi khuẩn gây bệnh [6]. Phân loại khoa học và phân bố Phân loại khoa học: - Giới: Bacteria - Ngành: Proteobacteria - Lớp: Gamma Proteobacteria - Bộ: Enterobacteriales - Họ: Enterobacteriaceae - Chi: Salmonella - Loài: Salmonella sp. dưới kính hiển vi điện tử Luận văn Thạc sĩ 5 Salmonella hiện diện nhiều nơi trong thiên nhiên, có thể tìm thấy trong đường tiêu hóa của nhiều loài thú khác nhau như loài có xương sống, loài bò sát, loài chim, loài côn trùng,… Chúng có thể sống cộng sinh, cũng có thể gây bệnh dưới nhiều dạng khác nhau [6].
Đặc điểm hình thái Salmonella là một loại trực khuẩn gram âm, có lông tơ, di động, không tạo nha bào, có kích thước khoảng 2 - 3 x 0,4 - 0,6 μm, thuộc họ Enterobacteriaceae. Tất cả các loại Salmonella (trừ Salmonella gallinarium và Salmonella pullorum) đều có thể di động được bằng lông tơ [6]. Đặc điểm nuôi cấy và đặc điểm sinh hóa Các thử nghiệm sinh hóa chính cần thực hiện cho Salmonella là lên men glucose, lactose, saccharose, H2S, ure, indol, VP, ODC, LDC, sử dụng mannitol, sorbitol. Các chủng Salmonella cho các kết quả thử nghiệm sinh hóa như sau: Thử nghiệm sinh H2S (TSI hay KIA): Salmonella chỉ lên men được đường glucose trong các môi trường trên vì thế phần nghiêng của môi trường có màu đỏ, phần sâu có màu vàng.
Đa số các dòng Salmonella đều có khả năng sinh H2S nên có xuất hiện các vệt màu đen trong môi trường này. Có thể thấy hiện tượng sinh hơi qua hiện tượng làm vỡ thạch môi trường hoặc môi trường bị đẩy lên trên tạo ra một khoảng không bên dưới đáy ống nghiệm. Thử nghiệm LDC (+): sau khi nuôi cấy môi trường chuyển thành kiềm, màu môi trường được chuyển thành màu như ban đầu (màu tím hay xanh). Thử nghiệm ure (-): Salmonella không phân giải ure nên không làm thay đổi pH môi trường, sau khi nuôi cấy môi trường vẫn giữ nguyên màu vàng cam.
Lên men mannitol, sorbitol (+): môi trường sau nuôi cấy bị acid hóa và chuyển thành màu vàng. Thử nghiệm Indol và VP (-): Salmonella không sinh men Tryptophanase do đó không sử dụng Tryptophane làm chất dinh dưỡng và Salmonella không sử dụng đường glucose để biến thành các chất trung gian là acetyl methyl carbinol hay acetoin là những chất trung gian trong quá trình lên men đường glucose do đó phản ứng VP âm tính [3]. Luận văn Thạc sĩ 6 Tốt nhất nên dùng môi trường chọn lọc riêng cho Salmonella như thạch bismuth sulfite, tetrathionate broth, selenite F broth,… Sau khi phân lập được vi khuẩn trên các môi trường cấy, cấy vi khuẩn vào môi trường TSI (triple sugar iron) và các ống thạch có chứa lysine iron (phát hiện hiện tượng decarboxylation hoặc deamination của lysine và sản xuất hydrogene sulfide). Hiện nay trên thị trường có nhiều kít thử về phản ứng sinh hóa khác nhau để xác định khá dễ dàng sự hiện diện của Salmonella [6].
Đặc điểm cấu trúc kháng nguyên Salmonella có ba kháng nguyên bề mặt (kháng nguyên thân O, kháng nguyên lông tơ H và kháng nguyên Vi mang độc lực). Mỗi loại kháng nguyên tạo ra các đáp ứng chuyên biệt với từng loại serotype huyết thanh. Các kháng nguyên bề mặt này có thể tiếp cận được với các loại kháng thể mỗi khi vi khuẩn bị xử lý theo nhiều kiểu khác nhau. Sau khi xử lý bằng formaldehyde, kháng thể đối với kháng nguyên H có thể làm kết cụm vi khuẩn.
Trái lại, khi xử lý bằng nhiệt độ, acetone, acid, kháng nguyên H bị tiêu hủy, kháng nguyên O sẽ làm kết cụm vi khuẩn. Đối với Salmonella typhi và Salmonella paratyphi C, kháng nguyên Vi có thể ức chế sự kết cụm của kháng nguyên O khi chúng hiện diện quá nhiều. Kháng nguyên Vi là một loại homopolymer của N-acetyl-galactosaminouronic acid, giống với kháng nguyên của Citrobacter freundii, một tác nhân có liên quan mật thiết với các loại nhiễm trùng cơ hội. Kaufman và White dùng hiện tượng hấp thu chéo (cross-absorption) và phản ứng chéo giữa các loại kháng huyết thanh của kháng nguyên O và H để xếp loại Salmonella.
Dựa vào sự thay đổi cấu tạo kháng nguyên mà người ta xác định những serotype huyết thanh khác nhau. Từ đó thực hiện được bảng xếp loại với hơn 2.100 serotype huyết thanh khác nhau, hầu hết lấy tên của thành phố nơi chúng được phát hiện. Phần lớn sự thay đổi xảy ra ở kháng nguyên O, cấu tạo nên chuỗi oligosaccharide, rồi liên kết với lipid A tạo nên lipopolysaccharide (LPS). Hầu hết các serotypes của Salmonella đều có chung cấu tạo LPS.
Một số serotype của Salmonella có thể gây ra các hội chứng bệnh lý khác nhau. Hiện nay đa số phòng xét nghiệm dùng phản ứng kết cụm xác định kháng Luận văn Thạc sĩ 7 nguyên O, xếp chúng vào các nhóm huyết thanh khác nhau như A, B, C1, C2, D, E. Tuy nhiên cách tốt nhất vẫn là phân định các serotype dựa vào sự hiện diện của tất cả kháng nguyên bề mặt vi khuẩn. Cách xếp nhóm (sero-grouping) rất lợi ích trong các nghiên cứu dịch tễ học, tuy nhiên việc này chỉ giúp ta xác nhận vi khuẩn gây bệnh là Salmonella, nhưng nó không thể giúp ta xác định vi khuẩn này có gây ra thương hàn hay không? Thí dụ như Salmonella nhóm B bao gồm Salmonella paratyphi và Salmonella typhimurium nhưng Salmonella paratyphi gây thương hàn, còn Salmonella typhimurium lại gây viêm dạ dày ruột.
Tương tự như Salmonella nhóm D có 3 loại chính là Salmonella typhi gây bệnh thương hàn, Salmonella enteritidis gây viêm dạ dày ruột, còn Salmonella dublin lại gây nhiễm trùng huyết… Các dòng vi khuẩn có thể phân biệt bằng xác định loại thực khuẩn thể (bacteriophage typing) hoặc dấu vân tay DNA (DNA finger-printing). Các kỹ thuật này thường được áp dụng trong các nghiên cứu dịch tễ học, nhất là trong nghiên cứu tính kháng thuốc của Salmonella [6]. Các thử nghiệm kháng nguyên cần được thực hiện song song với mẫu chứng bằng dung dịch nước muối sinh lý để loại trừ khả năng chủng tự ngưng kết. Hai loại kháng huyết thanh đa giá cần dùng là Salmonella polyvalent O và Salmonella polyvalent H.
Phân loại Salmonella spp. Trước năm 1983 người ta đã tìm được nhiều chủng loại Salmonella với nhiều tên gọi khác nhau. Sau này, nhờ vào tiến bộ khoa học, nhất là phát hiện DNA của chúng rất giống nhau, nên người ta xếp chúng vào một chủng duy nhất, gọi là Salmonella enterrica hoặc Salmonella choleraesuis. Trong nhóm này, dựa vào cấu tạo DNA và các đặc điểm sinh hóa học, chúng ta có thể chia chúng làm bảy nhóm nhỏ: Salmonella enterica, Salmonella salamae, Salmonella arizonae, Salmonella diarizonae, Salmonella houtenae, Salmonella bongori, Salmonella indica.
Các nhóm nhỏ serotypes gây bệnh cho người, nhóm IIIa và IIIb, trước đây gọi là Arizonae, hiếm khi gây bệnh cho người. Từ nhiều năm qua, xếp loại các serotypes Luận văn Thạc sĩ 8 (còn gọi là loài: species) dựa vào cấu tạo kháng nguyên, đặc điểm sinh hóa và thay đổi ký chủ sau đó được ứng dụng một cách rộng rãi. Cách gọi này về phương diện danh từ không hoàn toàn đúng vì khiến người ta nhầm lẫn giữa serotypes với species. Về phương diện từ kháng nguyên chúng ta thường dùng Salmonella choleraesuis (group I) serotype choleraesuis và Salmonella chole-raesuis (group I) serotype Typhi.
Dựa vào các biểu hiện lâm sàng trên người bị nhiễm trùng, hiện nay chúng ta có thể chia làm hai nhóm chính: Salmonella typhi, Salmonella paratyphi A, B, C gây bệnh thương hàn và phó thường hàn (gọi chung một tên là bệnh thương hàn) với sốt kéo dài và một ít dấu hiệu ở đường tiêu hóa. Tất cả các loại serotypes còn lại gây nhiễm trùng huyết, viêm dạ dày, ruột, viêm màng não, viêm khớp… thường được xác định bằng sự hiện diện của vi khuẩn trong phân và/hoặc trong máu [6].