เนื้อหาดูได้ที่:
Escherichia coli ถูกประเมินค่าต่ำมาเป็นเวลานาน โดยปกติถือว่าเป็นเชื้อที่อยู่ในสิ่งแวดล้อมและเป็นเชื้อฉวยโอกาสในสัตว์ที่มีภูมิคุ้มกันบกพร่อง หรือเป็นปัจจัยซับซ้อนในกรณีติดเชื้อไวรัสในสัตว์ปีก
- อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ได้มีการพิจารณาว่าเป็น เชื้อก่อโรคหลักที่ก่อให้เกิดความสูญเสียมูลค่าหลายล้านดอลลาร์ทั่วโลก แม้ว่าจะยากต่อการประเมินผลกระทบที่แท้จริง
ผลกระทบทางเศรษฐกิจเกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตที่ลดลงและการถูกยึดในโรงงานแปรรูปไก่เนื้อการได้ผลผลิตที่ต่ำจากแม่ไก่ไข่รวมถึงอัตราการตายที่เพิ่มขึ้น แม้ในสภาพการเลี้ยงที่ไม่เหมาะสมการติดเชื้อ E. coli ก็ส่งผลกระทบต่อสวัสดิภาพของสัตว์ปีก
Escherichia coli ถูกค้นพบในปี ค.ศ. 1886 โดย Theodor Escherich ซึ่งพบจุลชีพนี้ในอุจจาระของเด็ก นับแต่นั้นมา จึงถือว่าเป็นสิ่งมีชีวิตปกติที่อาศัยอยู่ในลำไส้ของสัตว์ต่างๆ และมนุษย์และมีบทบาทสำคัญมากในการย่อยและควบคุมจุลินทรีย์ในลำไส้
แบคทีเรียชนิดนี้อยู่ในวงศ์ เอนเทอโรแบคทีเรียเซียซี เป็นแบคทีเรียแกรมลบ, เป็นแบคทีเรียที่ไม่ต้องการออกซิเจน, สามารถเจริญเติบโตได้ที่อุณหภูมิระหว่าง 15°Cถึง 45°C, ไม่สร้างสปอร์, สามารถเคลื่อนไหวได้หรือเคลื่อนไหวไม่ได้ และโดยปกติเป็นแบคทีเรียที่หมักแลคโตส, อย่างไรก็ตามมีสายพันธุ์ที่ไม่สามารถใช้สารตั้งต้นนี้ได้.
จุลชีพชนิดนี้ถูกจัดแบ่งออกเป็น 3 กลุ่มหลัก ได้แก่
- สายพันธุ์ที่อยู่ร่วม (Commensal)
- สายพันธุ์ก่อโรคในลำไส้ (InPEC) หรือสายพันธุ์ก่ออาการท้องเสีย
- สายพันธุ์ก่อโรคนอกลำไส้ (ExPEC) ขึ้นอยู่กับศักยภาพในการก่อโรค
กลุ่มหลังประกอบด้วย สายพันธุ์ที่ทำให้เกิดโรคทางเดินปัสสาวะ (UPEC), สายพันธุ์ที่ทำให้เกิดเยื่อหุ้มสมองอักเสบจากแบคทีเรีย (BMEC) และสายพันธุ์ที่ทำให้เกิดการติดเชื้อในนกซึ่งรู้จักกันว่าเป็นเชื้อก่อโรคในนก (APEC)
การบ่งชี้ทางชีวเคมี
โดยทั่วไป การระบุชนิดในห้องปฏิบัติการจะอาศัยคุณสมบัติทางชีวเคมี (รูปที่ 1) เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ที่ซับซ้อนอย่างไรก็ตาม ด้วยความหลากหลายของแบคทีเรียชนิดนี้ การทราบเพียงความรุนแรงของสายพันธุ์ที่กล่าวถึงยังไม่เพียงพอและไม่สามารถแยกแยะระหว่างชนิดก่อโรคได้
- ดังนั้น จึงจำเป็นต้องใช้วิธีการอื่นเพื่อชี้แจงว่าสายพันธุ์ใดมีความสามารถในการก่อโรคและก่อให้เกิดปัญหาการติดเชื้อในฝูงสัตว์หรือไม่
การจำแนกซีโรไทป์
การจำแนกซีโรไทป์ถูกนำมาใช้เป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์มากสำหรับวัตถุประสงค์ทางระบาดวิทยา ในกรณีของแบคทีเรียชนิดนี้ จะใช้รูป
แบบ Kauffman-White ซึ่งคล้ายกับ Salmonella ซึ่งอาศัยการระบุแอนติเจนโซมาติก “O” แคปซูล“K” และแฟลกเจลลา “H”
ในกรณีของ E. coli มีการระบุแอนติเจนโซมาติก 197 ชนิด แคปซูลาร์ 80 ชนิดและแฟลเจลลาร์ 60 ชนิด
- เมื่อกล่าวถึงเฉพาะ แอนติเจนของเซลล์ เท่านั้น จะเรียกว่า เซโรกรุ๊ปและ
- เมื่อทั้งสอง แอนติเจนโซมาติกและแฟลกเจลลา มีการกล่าวถึงแล้วจึงเรียกว่า ซีโรไทป์
ในกรณีของ แอนติเจน “O” ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของไลโปโพลีแซ็กคาไรด์ (LPS) ที่เป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอกของแบคทีเรียแก
รมลบ ซึ่งประกอบด้วยลิพิด A แกนใน แกนนอกและสายข้างที่เป็นหน่วยโพลีแซ็กคาไรด์ซ้ำ ๆซึ่งมีน้ำตาล 2 ถึง 5 หน่วย
ดังที่เห็นได้ชัด ความหลากหลายของแอนติเจน “O” ช่วยให้แบคทีเรียมีข้อได้เปรียบในการอยู่รอดในแหล่งเฉพาะ ที่จริงแล้วถือเป็น ปัจจัยความรุนแรงที่สำคัญมาก ไม่เพียงแต่สำหรับสายพันธุ์ APEC เท่านั้น แต่ยังรวมถึงสายพันธุ์ ExPEC ด้วย
- เนื่องจากป้องกันการจับกันของแอนติบอดีของโฮสต์กับแอนติเจนที่ตั้งอยู่ในโครงสร้างภายในของแบคทีเรีย จึงทราบกันดีว่าสามารถป้องกันการจับกันของฟาจกับโปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์ได้ และยังแสดงให้เห็นอีกด้วยว่าแอนติเจนนี้มีความสามารถในการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ของไลโซไซม์
ในทางกลับกัน แอนติเจน “O” เป็นแอนติเจนที่มีภูมิคุ้มกันสูง และเป็นแอนติเจนหลักที่ก่อให้เกิดการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน ซึ่งถือเป็นความท้าทายครั้งยิ่งใหญ่ในการผลิตวัคซีนเพราะดังที่ได้กล่าวไปแล้ว แอนติเจนอย่างน้อย 197 ชนิดได้รับการยอมรับและระหว่างแอนติเจนส่วนใหญ่นั้นไม่มีการป้องกันแบบไขว้กัน
- จนกระทั่งไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการยอมรับว่าซีโรไทป์ที่พบบ่อยที่สุดในสายพันธุ์ APEC คือO1, O2 และ O78
- อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีการวิเคราะห์สายพันธุ์ต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการติดเชื้อในสัตว์ปีกเพิ่มมากขึ้น จึงสรุปได้ว่าซีโรไทป์จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ เวลาที่แยกเชื้อชนิดของนก และสถานที่ติดเชื้อ
แม้ว่า การจำแนกซีโรไทป์จะมีประโยชน์มากในการเชื่อมโยงซีโรไทป์บางชนิดกับการระบาดของโรคบางชนิด รวมถึงการระบุทางชีวเคมี แต่ก็ไม่ได้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับความรุนแรงของสายพันธุ์ที่แยกได้
- ด้วยเหตุนี้ จึงมีการใช้วิธีการต่างๆ เช่น วิธีทางโมเลกุล เพื่อกำหนดความรุนแรงของสายพันธุ์ที่กำหนด
สายพันธุ์ที่แยกได้และจำแนกซีโรไทป์
ในเม็กซิโก มีการศึกษาหลายฉบับที่ทำการจำแนกซีโรไทป์ของสายพันธุ์ที่แยกได้ระหว่างปี 1997 ถึง 2019 ซึ่งได้มาจากพ่อแม่พันธุ์ไก่เนื้อ พ่อแม่
พันธุ์ไก่ไข่ โรงฟัก ไก่เนื้อ ซากไก่ในโรงงานแปรรูปและจุดจำหน่าย ไก่ไข่ ไก่พื้นเมือง และนกกระทา รวมทั้งสิ้น 1235 สายพันธุ์ที่ถูกจำแนกซีโรไทป์ ซึ่งแสดงใน รูปที่ 2
โดยรวมแล้วมีการระบุซีโรกรุ๊ปที่แตกต่างกันทั้งหมด 131 กลุ่ม โดย 30 กลุ่มระบุได้เพียงสายพันธุ์เดียว ในขณะที่สายพันธุ์ที่พบมากที่สุดคือสายพันธุ์ที่ไม่สามารถระบุชนิดได้ รองลงมาคือสายพันธุ์ O25, O8, สายพันธุ์ที่ยังไม่ระบุชนิด O2 และ O82 ดังที่แสดงใน ตารางที่ 1
- จะเห็นได้ว่า ซีโรกรุ๊ปส่วนใหญ่ที่พบไม่ใช่กลุ่มที่รายงานโดยทั่วไปว่าเป็นลักษณะเฉพาะ ของสายพันธุ์ APEC
นอกจากนี้ เราได้เปรียบเทียบซีโรกรุ๊ปที่พบได้บ่อยที่สุดในตัวอย่างที่เรามีจำนวนมากที่สุด ดังแสดงในตารางที่ 2
- ในกรณีนี้ ท่านจะเห็นว่า O19 และ O84 พบได้บ่อยในไก่เนื้อและซากไก่เนื้อ ทั้งที่จุดจำหน่ายและในโรงงานแปรรูป
- ขณะที่ ในกรณีของสายพันธุ์ O82 และO153 พบได้ทั้งในซากสัตว์ปีกและแม่ไก่ไข่;
- สุดท้าย พบซีโรกรุ๊ปที่พบได้ทั่วไปในไก่ซากสัตว์ปีก และแม่ไก่ เช่น O2, O8,O25 และ O103ซึ่งอาจถือเป็นตัวเลือกสำรับการพัฒนาสารกระตุ้นภูมิคุ้มกันเพื่อป้องกันโรคโคลิแบซิลโลซิสในสัตว์ปีก
การมีส่วนร่วมของ APEC ในโรคนอกลำไส้
สายพันธุ์ APEC มีส่วนเกี่ยวข้องกับโรคนอกลำไส้ที่หลากหลายในสัตว์ปีกชนิดต่าง ๆตั้งแต่การติดเชื้อเฉพาะที่ เช่น:
- ออมฟาไลติส การติดเชื้อถุงไข่ เซลลูไลติส กลุ่มอาการหัวบวม ท้องเสียการติดเชื้อทางเพศสัมพันธ์ ซัลพิงไจติส ซัลพิงโอเพอริโทไนติสและเพอริ
โทไนติส อัณฑะอักเสบ และเอพิไดดิไมติส; - การติดเชื้อในระบบต่าง ๆ เช่น โคลิเซพติเซเมียที่มีต้นกำเนิดจากทางเดินหายใจ ทางเดินอาหาร ทารกแรกเกิด หรือภาวะแทรกซ้อน
จากการติดเชื้อเหล่านี้ เช่น เยื่อหุ้มสมองอักเสบ พาโนฟทัลไมติส กระดูกอักเสบ สปอนไดไลติส ข้ออักเสบ ไซโนไวติส และซัลพิงไจติส เป็นต้น
ความหลากหลายนี้เองที่ทำให้เกิดข้อสงสัยว่า กลุ่ม APECสามารถถือเป็นพาโธไทป์เดียวหรือไม่ หรือมีซับพาโธไทป์ที่รับผิดชอบต่อกลุ่มอาการต่าง ๆ และดังนั้นจึงมียีนก่อโรคเฉพาะที่ทำให้เกิดอาการทางคลินิกที่เกิดจากE. coliในสัตว์ปีก
เส้นทางการเข้าสู่ร่างกายของ APEC
หนึ่งในเส้นทางหลักที่ APEC เข้าสู่ร่างกายคือ ผ่านทางเดินหายใจโดยการสูดฝุ่นที่ปนเปื้อน ซึ่งการยึดเกาะกับหลอดลมเป็นขั้นตอนเริ่มต้นที่สำคัญในการก่อให้เกิดภาวะโลหิตเป็นพิษในภายหลัง โครงสร้างสำคัญในกระบวนการนี้คือฟิมเบรียชนิดที่ 1 ซึ่งจับกับหมู่ D-mannose ของเซลล์เยื่อบุหลอดลมและคอหอยผ่านโปรตีนยึดเกาะ FimH
เป็นที่ทราบกันดีว่า แบคทีเรียที่แยกได้จากหลอดลม ปอด และถุงลม ซึ่งสามารถอาศัยอยู่ได้ จะแสดงลักษณะของฟีบริยาชนิดที่ 1 อยู่บ่อยครั้ง ในขณะที่แบคทีเรีย ที่สามารถอาศัยอยู่ในเนื้อเยื่อภายในหรือ ทำให้เกิดภาวะติดเชื้อในกระแสเลือดจะไม่แสดงลักษณะดังกล่าว
ในทางตรงกันข้าม สายพันธุ์ที่ทำให้เกิดการติดเชื้อในถุงลม ปอด หรืออวัยวะภายในจะแสดง fimbria ชนิด P ซึ่งอะดีซิน PapG จะจับกับไกลโคลิปิดกาลาไบโอสโปรตีนยึดเกาะนี้มีแอลลีล 3 ชนิด โดยส่วนใหญ่สายพันธุ์ APEC จะมี PapGII
- อย่างไรก็ตาม ในการศึกษาที่ตรวจพบยีนที่แตกต่างกันใน 30 สายพันธุ์อี.โคไล แยกจากไก่ไข่ที่มีเยื่อบุช่องท้องอักเสบ ในเขตลอส อัลโตส เด ฮาลิสโก มีเพียง 1 รายเท่านั้นที่เป็นบวกสำหรับยีนนี้ ในขณะที่ 100% เป็นบวกสำหรับ FimH
ปัจจัยสำคัญอื่น ๆ สำหรับความรุนแรงของ E. COLI
ปัจจัยสำคัญอื่น ๆ สำหรับความรุนแรงของ E.coli ได้แก่ ระบบการรับธาตุเหล็กผ่านไซเดอโรฟอร์ โดยมีรายงานว่า 40% ของสายพันธุ์ APEC มีระบบแอโรแบคติน ขณะที่พบเพียง 30% ในสายพันธุ์ที่แยกได้จากสัตว์ปีกที่มีสุขภาพดี
- ปัจจัยก่อโรคเหล่านี้ถูกควบคุมโดยระบบการสื่อสารของแบคทีเรีย(quorum sensing) ผ่านออโตอินดิวเซอร์ ซึ่งออโตอินดิวเซอร์ 2 (AI-2)พบได้อย่างแพร่หลายในแบคทีเรียหลายชนิดและมีบทบาทสำคัญในการอยู่รอดและการสร้างไบโอฟิล์ม
- มีตัวรับ AI-2 อยู่สองชนิด คือ LuxP และ LsrB ซึ่งทั้งสองชนิดสามารถจับกับ AI-2 ได้แม้ว่าจะมีโครงสร้างที่แตกต่างกัน; เมื่อไม่นานมานี้ Zu และคณะ(2009) แสดงให้เห็นว่าการลบโอเปอรอน lrs ซึ่งประกอบด้วยยีน 8 ตัว รวมถึง lrsB ทำให้ความรุนแรงของ
เชื้อลดลง 294 เท่าในสายพันธุ์ APEC โดยปริมาณแบคทีเรียในเลือด ตับม้าม ไต ต่ำกว่าสายพันธุ์ปกติอย่างมีนัยสำคัญ
แม้จะมีปัจจัยต่าง ๆ ที่ได้กล่าวถึงในสายพันธุ์ APEC ในปี 2008 หลังจากวิเคราะห์ยีนก่อโรคจำนวนมาก ได้สรุปว่าสายพันธุ์ที่มีความรุนแรงส่วนใหญ่จะมีอย่างน้อยสามในห้ายีนที่สามารถตรวจพบได้ด้วยการทดสอบ multiplex PCR ที่เรียกว่าpentaplex ดังแสดงในตารางที่ 3
อย่างไรก็ตาม เป็นที่น่าสังเกตว่าในห้องทดลองของเรา เราพบสายพันธุ์ที่แสดงให้เห็นถึงความรุนแรงในสัตว์ปีก และในการทดสอบความร้ายแรงของตัวอ่อนที่ไม่พบเชื้อเหล่านี้ ซึ่งตอกย้ำแนวคิดเรื่องการมีอยู่ของเชื้อซับพาโธไทป์
ตัวอย่างหนึ่งของเรื่องนี้พบได้ในการศึกษาของ Maturana และคณะ ซึ่งสังเกตว่า สายพันธุ์ที่แยกได้จากกลุ่มอาการที่แตกต่างกันมีลักษณะบางอย่างที่เหมือนกันแต่แตกต่างจากสายพันธุ์ที่พบในกลุ่มอาการอื่น ๆ ซึ่งบ่งชี้ว่า APEC ไม่ใช่ชนิดพยาธิสภาพที่เป็นเนื้อเดียวกัน
ข้อค้นพบเหล่านี้ทำให้ หลายกลุ่มทั่วโลกได้ศึกษาสายพันธุ์ APEC ซึ่งจะนำไปสู่ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับกลไกความรุนแรงและการเกิดโรคของสายพันธุ์ APEC อย่างแน่นอน และส่งผลให้สามารถออกแบบกลยุทธ์ที่ดียิ่งขึ้นในการควบคุมผลกระทบต่อสุขภาพของฝูงสัตว์ปีกและผลกระทบทางเศรษฐกิจต่อผู้ผลิตสัตว์ปีก
