Escherichioses (chi Escherichia, E. coli)

Đại diện chính của chi Escherichia - E. coli - lần đầu tiên được phát hiện vào năm 1885 bởi T. Escherich, sau đó chi vi khuẩn này được đặt tên theo ông. Các đặc điểm chính của chi này: peritrichous (hoặc không di động), lên men lactose với sự hình thành axit và khí (hoặc lactose âm tính), không phát triển trên môi trường đói với citrate, phản ứng Voges-Proskauer là âm tính, thử nghiệm MR là dương tính, không có phenylalanine deaminase, không phát triển trên môi trường có KCN, hàm lượng G + C trong DNA là 50-51 mol%.

Chi Escherichia bao gồm ít nhất 7 loài; đặc biệt quan trọng trong y học là loài E. coli, đặc biệt là các biến thể gây bệnh cho người. Chúng được chia thành 2 nhóm chính: nhóm gây bệnh ngoài ruột và nhóm gây bệnh đường ruột cấp tính (AID). Các đại diện của nhóm đầu tiên được chia thành ba nhóm bệnh lý:

1. viêm màng não (MENEC - viêm màng não do E. coli);
2. nhiễm trùng máu (SEPEC - nhiễm trùng huyết E. coli) và
3. gây bệnh đường tiết niệu (UPEC - E. coli gây bệnh đường tiết niệu).

Đổi lại, các biến thể E. coli gây nhiễm trùng đường hô hấp cấp tính ban đầu được chia thành 4 loại sau: E. coli sinh độc tố ruột (ETEC); E. coli xâm nhập ruột (EIEC); E. coli gây bệnh đường ruột (EPEC) và E. coli gây xuất huyết ruột (EHEC). Sau đó, hai loại nữa được xác định: E. coli kết tụ ruột (EAEC) và E. coli kết tụ khuếch tán (DAEC).

Ngoài ra, E. coli còn được sử dụng trong các tiêu chuẩn quốc tế như một chỉ số về mức độ ô nhiễm phân trong nước, đặc biệt là nước uống và thực phẩm.

Chủng chuẩn của E. coli (E. coli K-12) được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm ở nhiều quốc gia trên thế giới để nghiên cứu di truyền của vi khuẩn.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Hình thái học

E. coli là vi khuẩn kỵ khí tùy ý, phát triển tốt trên môi trường dinh dưỡng thông thường - các khuẩn lạc trên thạch tròn, lồi, trong suốt. Phát triển trên môi trường nuôi cấy ở dạng đục khuếch tán. Nhiệt độ tối ưu để phát triển là 37 °C, phát triển trong phạm vi từ 10 đến 45 °C, độ pH tối ưu là 7,2-7,5. Trên tất cả các môi trường chẩn đoán phân biệt, các khuẩn lạc E. coli phân hủy lactose có màu giống màu của chất chỉ thị (trên môi trường Endo - đỏ thẫm với ánh kim loại).

Tính chất sinh hóa

Trong hầu hết các trường hợp, E. coli có khả năng lên men các carbohydrate sau để tạo thành axit và khí: glucose, lactose, mannitol, arabinose, galactose, đôi khi sucrose và một số carbohydrate khác; tạo thành indole; thường không tạo thành H2S _; khử nitrat thành nitrit, không hóa lỏng gelatin, không phát triển trên môi trường đói với citrate, cho phản ứng dương tính với MR và phản ứng âm tính với Voges-Proskauer. Bằng những dấu hiệu này, có thể dễ dàng phân biệt với các tác nhân gây bệnh của một số bệnh (kiết lỵ, sốt thương hàn, bệnh thương hàn, v.v.). Tuy nhiên, E. coli gây bệnh rất thường không khác với các loại không gây bệnh về đặc tính nuôi cấy hoặc sinh hóa.

[ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ]

Các yếu tố gây bệnh của E. coli

Khả năng gây ra nhiều bệnh khác nhau của vi khuẩn E. coli là do sự hiện diện của các yếu tố gây bệnh sau:

Các yếu tố bám dính và xâm chiếm. Chúng cần thiết cho sự bám dính vào các tế bào mô và sự xâm chiếm của chúng. Ba biến thể của yếu tố xâm chiếm đã được phát hiện: a) CFA/I-CFA/VI (yếu tố xâm chiếm) - chúng có cấu trúc dạng tua; b) EAF (yếu tố bám dính E. coli gây bệnh đường ruột) - intimin - một protein màng ngoài, được mã hóa bởi gen eaeA. Được tìm thấy trong 4 và EHEC, nó được phát hiện bởi khả năng bám dính của vi khuẩn vào các tế bào Hep-2; c) Adhesion Henle-407 - các cấu trúc dạng tua, được phát hiện bởi khả năng bám dính của vi khuẩn vào các tế bào Henle-407. Tất cả chúng đều được mã hóa bởi các gen plasmid. Ngoài chúng, các yếu tố xâm chiếm khác đã được mô tả, trong đó cũng có thể bao gồm lipopolysaccharides của vi khuẩn.

Các yếu tố xâm lược. Với sự trợ giúp của chúng, EIEC và EHEC, ví dụ, xâm nhập vào các tế bào biểu mô ruột, nhân lên trong chúng và gây ra sự phá hủy của chúng. Vai trò của các yếu tố xâm lược được thực hiện bởi các protein của màng ngoài.

Ngoại độc tố. Người ta phát hiện vi khuẩn E. coli gây bệnh có chứa ngoại độc tố gây tổn thương màng tế bào (tan máu), ức chế tổng hợp protein (độc tố Shiga) và kích hoạt các chất truyền tin thứ cấp (chất truyền tin - giao tiếp) - độc tố CNF, ST, CT, CLTD, EAST.

Hemolysin được sản xuất bởi nhiều tác nhân gây bệnh, bao gồm E. coli. Hemolysin là một độc tố tạo lỗ. Đầu tiên, nó liên kết với màng tế bào đích và sau đó tạo thành một lỗ trong đó, qua đó các phân tử nhỏ và ion đi vào và thoát ra, dẫn đến chết tế bào và tan hồng cầu.

Độc tố Shiga (STX) lần đầu tiên được phát hiện ở Shigella dysenteriae, và sau đó một độc tố tương tự (độc tố giống Shiga) được tìm thấy ở EHEC. Độc tố (N-glycosidase) ngăn chặn quá trình tổng hợp protein bằng cách tương tác với rRNA 28S, dẫn đến chết tế bào (cytotoxin). Có hai loại độc tố giống Shiga: STX-1 và STX-2. STX-1 gần như giống hệt với độc tố Shiga về đặc tính kháng nguyên, trong khi STX-2 khác với độc tố Shiga về đặc tính kháng nguyên và không giống như STX-1, STX-2 không bị trung hòa bởi huyết thanh kháng thể đối với nó. Quá trình tổng hợp độc tố tế bào STX-1 và STX-2 được kiểm soát ở E. coli bởi các gen của các prophages chuyển đổi vừa phải 9331 (STX-1) và 933W (STX-2).

• Độc tố L (độc tố không chịu nhiệt) là một ADP-ribosyltransferase; bằng cách liên kết với protein G, nó gây tiêu chảy.
• Độc tố ST (độc tố chịu nhiệt), tương tác với thụ thể guanylate cyclase, kích thích hoạt động của thụ thể này và gây tiêu chảy.
• CNF (yếu tố hoại tử tế bào độc) là một protein deamidase gây tổn thương cái gọi là protein RhoG. Độc tố này được tìm thấy trong UPEC, gây ra nhiễm trùng đường tiết niệu.
• Độc tố CLTD là độc tố phân hủy tế bào. Cơ chế hoạt động chưa được hiểu rõ.
• Độc tố EAST là độc tố chịu nhiệt của vi khuẩn E. coli kết tụ đường ruột (EAEC), có thể tương tự như độc tố chịu nhiệt (ST).

Nội độc tố là lipopolysaccharides. Chúng quyết định tính đặc hiệu kháng nguyên của vi khuẩn (được xác định bởi chuỗi bên lặp lại của đường) và hình dạng của các khuẩn lạc (mất chuỗi bên dẫn đến sự chuyển đổi các khuẩn lạc S thành các khuẩn lạc R).

Do đó, các yếu tố gây bệnh của E. coli không chỉ được kiểm soát bởi các gen nhiễm sắc thể của tế bào chủ mà còn bởi các gen được đưa vào bởi plasmid hoặc phage chuyển đổi ôn hòa. Tất cả điều này chỉ ra khả năng xuất hiện các biến thể gây bệnh của E. coli do sự lan truyền của plasmid và phage ôn hòa giữa chúng. Dưới đây là mô tả ngắn gọn về 4 loại E. coli gây nhiễm trùng đường hô hấp cấp tính; thông tin về các loại DAEC và EAEC mới được xác định không có trong các nguồn mà chúng tôi có.

ETEC bao gồm 17 nhóm huyết thanh. Các yếu tố bám dính và xâm chiếm của cấu trúc fimbrial của loại CFA và enterotoxin (LT hoặc ST, hoặc cả hai) được mã hóa bởi cùng một plasmid. Chúng xâm chiếm nhung mao mà không làm hỏng chúng. Enterotoxin gây ra sự vi phạm quá trình chuyển hóa nước-muối. Vị trí của quá trình này là ruột non. Liều gây nhiễm là 108-1010 tế bào. Bệnh tiến triển như tiêu chảy giống bệnh tả. Loại dịch bệnh là do nước, ít gặp hơn là do thực phẩm. Trẻ em từ 1 đến 3 tuổi và người lớn bị ảnh hưởng.

EIEC bao gồm 9 nhóm huyết thanh, khả năng gây bệnh liên quan đến khả năng xâm nhập vào các tế bào biểu mô của niêm mạc ruột và nhân lên bên trong chúng, gây ra sự phá hủy của chúng. Các đặc tính này được mã hóa, ngoài các gen nhiễm sắc thể, bởi các gen plasmid (140 MD). Plasmid mã hóa quá trình tổng hợp các protein của màng ngoài, quyết định sự xâm nhập. Cả bản thân plasmid và các protein mà nó mã hóa đều liên quan đến các protein của tác nhân gây bệnh lỵ, điều này giải thích sự giống nhau của EIEC với shigella. Liều gây nhiễm là 10s tế bào. Khu trú của quá trình này là hồi tràng dưới và ruột già. Bệnh tiến triển như bệnh lỵ: ban đầu là tiêu chảy phân nước, sau đó là hội chứng đại tràng. Trẻ em 1,5-2 tuổi, thanh thiếu niên và người lớn bị bệnh. Loại bùng phát - thức ăn, nước uống.

Dịch tễ học

E. coli là đại diện của hệ vi sinh vật bình thường trong đường ruột của tất cả các loài động vật có vú, chim, bò sát và cá. Do đó, để làm rõ câu hỏi về các biến thể nào của E. coli và tại sao gây ra bệnh escherichiosis, cần phải nghiên cứu cấu trúc kháng nguyên, phát triển phân loại huyết thanh học cần thiết để xác định các biến thể huyết thanh gây bệnh và tìm ra các yếu tố gây bệnh mà chúng sở hữu, tức là tại sao chúng có khả năng gây ra các dạng bệnh escherichiosis khác nhau.

E. coli có 171 biến thể kháng nguyên O (01-0171), 57 biến thể kháng nguyên H (H1-H57) và 90 biến thể kháng nguyên K bề mặt (vỏ). Tuy nhiên, trên thực tế có 164 nhóm kháng nguyên O và 55 biến thể huyết thanh kháng nguyên H, vì một số nhóm huyết thanh 0:H trước đó đã bị loại khỏi loài E. coli, nhưng số thứ tự của kháng nguyên O và H vẫn không thay đổi. Các đặc điểm kháng nguyên của E. coli gây tiêu chảy bao gồm số lượng kháng nguyên O và H, ví dụ: 055:116; 0157:H7; kháng nguyên O chỉ ra thuộc về một nhóm huyết thanh nhất định và kháng nguyên H là biến thể huyết thanh của nó. Ngoài ra, một nghiên cứu sâu hơn về kháng nguyên O và H đã tiết lộ cái gọi là kháng nguyên yếu tố O và H, tức là các biến thể phụ kháng nguyên của chúng, chẳng hạn như H2a, H2b, H2c hoặc O20, O20a, O20ab, v.v. Tổng cộng, danh sách E. coli gây tiêu chảy bao gồm 43 nhóm huyết thanh O và 57 biến thể huyết thanh OH. Danh sách này liên tục được bổ sung các biến thể huyết thanh mới.

[ 12 ], [ 13 ], [ 14 ]

Triệu chứng

Nhóm này bao gồm 9 huyết thanh nhóm 1 và bốn huyết thanh nhóm 2. Huyết thanh nhóm 1 có plasmid (60 MDa) kiểm soát quá trình tổng hợp yếu tố bám dính và xâm chiếm của loại EAF. Nó được biểu thị bằng một protein nằm ở màng ngoài và được phát hiện bằng khả năng vi khuẩn bám vào tế bào HEp-2. Protein có mw là 94 kDa. Huyết thanh nhóm 2 không có plasmid này; tính gây bệnh của chúng là do một số yếu tố khác. Một số chủng của cả hai nhóm đã được phát hiện có khả năng tổng hợp STX. 4 xâm chiếm màng tế bào của ruột non, gây tổn thương bề mặt biểu mô với sự hình thành các vết xói mòn và viêm vừa phải. Liều gây nhiễm là 105-10 ¹² tế bào. Quá trình này diễn ra ở ruột non. Bệnh đặc trưng bởi tiêu chảy phân nước và mất nước nghiêm trọng. Trẻ em trong năm đầu đời thường bị bệnh. Phương pháp lây nhiễm là tiếp xúc trong gia đình, ít gặp hơn là qua thực phẩm.

Nhóm huyết thanh EIEC và 4 là nguyên nhân phổ biến nhất gây ra các đợt bùng phát dịch bệnh trong bệnh viện.

EHEC sản sinh ra độc tố tế bào STX-1 và STX-2. Chúng gây ra viêm đại tràng xuất huyết ở người với các biến chứng nghiêm trọng như tan máu do urê huyết và xuất huyết giảm tiểu cầu huyết khối. Các độc tố này phá hủy các tế bào nội mô của các mạch máu nhỏ. Sự hình thành cục máu đông và lắng đọng fibrin dẫn đến suy giảm lưu lượng máu, chảy máu, thiếu máu cục bộ và hoại tử ở thành tế bào. Hội chứng tan máu do urê huyết có thể gây tử vong. EHEC được biểu hiện bằng nhiều huyết thanh (-150), nhưng vai trò dịch tễ học chính do E. coli 0157-H7 và đột biến roi của nó là E. coli 0157:NM đảm nhiệm, vì chỉ chúng sản sinh ra STX. Các chủng vi khuẩn này chỉ có thể tiết ra một trong hai loại độc tố tế bào hoặc cả hai cùng lúc. Người ta tin rằng vật chủ tự nhiên của các huyết thanh EHEC, bao gồm E. coli 0157:H7, là gia súc và cừu. Đường lây nhiễm phổ biến nhất là thực phẩm (thịt, đặc biệt là thịt băm; sữa). E. coli 0157:H7 có khả năng kháng các yếu tố bất lợi một cách bất thường. Điều này góp phần vào sự sống sót và sinh sản của nó trong nhiều sản phẩm khác nhau. Nhiễm trùng có thể xảy ra thông qua tiếp xúc với các vật dụng gia đình. Bệnh khởi phát cấp tính: co thắt ruột xảy ra, sau đó là tiêu chảy, ban đầu là tiêu chảy phân nước, sau đó là tiêu chảy ra máu. Trẻ em và người lớn bị bệnh. Người bệnh có thể lây nhiễm.

Chẩn đoán phòng thí nghiệm

Nó dựa trên việc phân lập một nền văn hóa tinh khiết của tác nhân gây bệnh và xác định nó, cũng như trên việc thử nghiệm độc tố bằng PCR. Tác nhân gây bệnh escherichiosis được xác định bằng cách sử dụng một bộ huyết thanh OK đa giá và một bộ huyết thanh hấp phụ chỉ chứa kháng thể với một số kháng nguyên nhất định. Có thể sử dụng xét nghiệm kết mạc giác mạc để xác định EIEC. Một số đại diện của EIEC không di động và không lên men lactose và salicin. Việc xác định E. coli 0157:H7 được tạo điều kiện thuận lợi do nó không có khả năng lên men sorbitol (Môi trường Endo có sorbitol được sử dụng thay cho lactose). Nhưng tốt nhất là sử dụng hệ thống xét nghiệm PCR để xác định và phân biệt các tác nhân gây bệnh OKZ (tất cả các loại). Nếu cần, độ nhạy cảm của các tác nhân gây bệnh được phân lập với kháng sinh sẽ được xác định.

Điều trị E. coli

Sử dụng nhiều loại kháng sinh khác nhau. Dung dịch muối uống được sử dụng để phục hồi quá trình chuyển hóa nước-muối bị rối loạn. Chúng được sản xuất trong túi cellophane dưới dạng bột chứa NaCl - 3,5 g; NaHC03 - 2,5 g; KCl - 1,5 g và glucose - 20,0 g và hòa tan trong 1 lít nước.