Nội dung có ở:
Escherichia coli từ lâu bị đánh giá thấp, thường được coi là tác nhân cơ hội trong các động vật suy giảm miễn dịch hoặc là tác nhân làm trầm trọng thêm các bệnh do virus ở gia cầm.
- Tuy nhiên, vài năm trở lại đây, nó được coi là một tác nhân chính gây thiệt hại hàng triệu đô la trên toàn cầu, dù vẫn khó đánh giá chính xác tác động thực sự của nó.
Escherichia coli được Theodor Escherich phát hiện vào năm 1886, khi ông tìm thấy vi khuẩn này trong phân của trẻ em. Kể từ đó, E. coli được coi là cư dân bình thường của hệ vi sinh đường ruột ở nhiều loài động vật và con người, đóng vai trò quan trọng trong tiêu hóa và điều hòa hệ vi sinh đường ruột.
Vi khuẩn này thuộc họ Enterobacteriaceae, là vi khuẩn gram âm, kỵ khí tùy nghi; phát triển ở nhiệt độ từ 15°C đến 45°C, không tạo bào tử, có thể di động hoặc không, và thường lên men lactose, mặc dù có những chủng không sử dụng được chất nền này.
Vi khuẩn này được phân thành ba nhóm chính:
- Các chủng cộng sinh.
- Các chủng gây bệnh đường ruột (InPEC) hoặc gây tiêu chảy
- Các chủng gây bệnh ngoài đường ruột (ExPEC), tùy thuộc vào khả năng gây bệnh của chúng.
Nhóm sau bao gồm các chủng gây bệnh đường tiết niệu (UPEC), gây viêm màng não do vi khuẩn (BMEC), và các chủng gây bệnh ở chim được gọi là vi khuẩn gây bệnh ở gia cầm (APEC).
XÁC ĐỊNH SINH HÓA
Theo truyền thống, việc xác định E. coli trong phòng thí nghiệm dựa trên các đặc tính sinh hóa của nó (Hình 1) vì không cần thiết bị hiện đại, tuy nhiên, do đa dạng của vi khuẩn này, việc chỉ dựa vào đặc tính sinh hóa không đủ để biết được mức độ độc lực của chủng cũng như không thể phân biệt các kiểu gây bệnh khác nhau.
- Do đó, cần áp dụng các phương pháp khác để xác định liệu một chủng cụ thể có khả năng gây bệnh cho đàn hay không.
XÁC ĐỊNH KIỂU HUYẾT THANH
Xác định kiểu huyết thanh đã được sử dụng như một công cụ rất hữu ích trong các nghiên cứu dịch tễ học. Đối với vi khuẩn này, sơ đồ Kauffman-White được áp dụng, tương tự như đối với Salmonella, dựa trên việc xác định kháng nguyên somatic “O”, kháng nguyên vỏ ‘K’ và kháng nguyên lông roi “H”.
Đối vớiE. coli, đã xác định được 197 kháng nguyên somatic, 80 kháng nguyên vỏ và 60 kháng nguyên lông roi.
- Khi chỉ đề cập đến kháng nguyên somatic, nó được gọi là một nhóm huyết thanh, và
- Khi nhắc đến cả kháng nguyên somatic và kháng nguyên lông roi, nó được gọi là kiểu huyết thanh (serotype).
Đối với kháng nguyên “O”, nó là một phần của lipopolysaccharide (LPS) thuộc màng ngoài của vi khuẩn gram âm, bao gồm lipid A, lõi trong, lõi ngoài và các chuỗi bên là các đơn vị polysaccharide lặp lại chứa từ 2 đến 5 gốc đường.
Như đã thấy, sự đa dạng lớn của kháng nguyên “O” mang lại lợi thế cho vi khuẩn tồn tại trong các môi trường đặc thù, thực tế, nó được coi là một yếu tố độc lực rất quan trọng, không chỉ đối với các chủng APEC mà còn với các chủng ExPEC.
- Vì nó ngăn cản kháng thể của vật chủ liên kết với các kháng nguyên nằm ở các cấu trúc bên trong vi khuẩn, nó cũng được biết đến với khả năng ngăn cản sự liên kết của phage với protein màng; thậm chí đã được chứng minh rằng kháng nguyên này có thể ức chế hoạt động enzym của lysozyme.
Mặt khác, kháng nguyên “O” có khả năng gây miễn dịch cao và là kháng nguyên chính mà hệ miễn dịch phản ứng, điều này tạo ra thách thức lớn trong sản xuất vắc-xin, bởi như đã đề cập, có ít nhất 197 kháng nguyên được nhận diện và hầu hết chúng không có khả năng bảo vệ chéo lẫn nhau.
- Cho đến vài năm trước, người ta nhận thấy các kiểu huyết thanh phổ biến nhất trong các chủng APEC là O1, O2 và O78.
- Tuy nhiên, khi nhiều chủng liên quan đến các ca nhiễm ở gia cầm được phân tích, người ta nhận thấy kiểu huyết thanh thay đổi tùy theo khu vực địa lý, thời gian phân lập, loại gia cầm và vị trí nhiễm bệnh.
Mặc dù xác định kiểu huyết thanh có thể rất hữu ích để liên hệ một số kiểu huyết thanh với các đợt bùng phát dịch, cũng giống như xác định sinh hóa, nó không cung cấp thông tin về mức độ độc lực của các chủng phân lập được.
- Vì lý do này, nhiều phương pháp, bao gồm phương pháp phân tử, đã được sử dụng để xác định mức độ độc lực của một chủng cụ thể.
CÁC CHỦNG PHÂN LẬP ĐÃ XÁC ĐỊNH KIỂU HUYẾT THANH
Tại Mexico, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện, trong đó các chủng phân lập từ năm 1997 đến 2019 đã được xác định kiểu huyết thanh. Các chủng này được lấy từ gà bố mẹ thịt, gà bố mẹ đẻ, trại giống, gà thịt, xác gà tại nhà máy chế biến và các điểm bán, gà đẻ, gia cầm nuôi tại nhà và chim cút; tổng cộng 1.235 chủng vi khuẩn đã được phân loại huyết thanh, được thể hiện trong Hình 2.
Tổng cộng, 131 nhóm huyết thanh khác nhau được nhận diện, trong đó 30 nhóm chỉ có một chủng, trong khi các chủng phổ biến nhất là các chủng không xác định kiểu, tiếp theo là các chủng O25, O8, chủng thô, O2 và O82,1 như được trình bày trong Bảng 1.
- Có thể thấy rằng hầu hết các nhóm huyết thanh tìm thấy không phải là những nhóm thường được báo cáo là đặc trưng của các chủng APEC.
Ngoài ra, chúng tôi đã so sánh các nhóm huyết thanh xuất hiện phổ biến nhất trong các mẫu mà chúng tôi có số lượng nhiều nhất, như được thể hiện trong Bảng 2.
- Trong bảng này, có thể thấy rằng O19 và O84 phổ biến ở gà thịt và xác gà thịt cả tại điểm bán lẻ và nhà máy chế biến;
- Trong khi đó, đối với các chủng O82 và O153, chúng xuất hiện ở cả xác gà và gà đẻ;
- Cuối cùng, các nhóm huyết thanh phổ biến ở gà, xác gà và gà đẻ như O2, O8, O25 và O103, có thể được xem là ứng viên cho việc phát triển các immunogen nhằm phòng ngừa bệnh colibacillosis ở gia cầm.
SỰ THAM GIA CỦA APEC TRONG CÁC BỆNH NGOÀI ĐƯỜNG RUỘT
Các chủng APEC đã được liên quan đến nhiều loại bệnh ngoài đường ruột ở các loài chim khác nhau, từ các nhiễm trùng cục bộ, như:
- Viêm rốn, nhiễm túi noãn hoàng, viêm mô, hội chứng đầu sưng, tiêu chảy, nhiễm trùng đường sinh dục, viêm vòi trứng, viêm màng bụng vòi trứng, viêm màng bụng, viêm tinh hoàn và viêm mào tinh hoàn;
- Các nhiễm trùng toàn thân như colisepticemia xuất phát từ đường hô hấp, đường ruột, sơ sinh hoặc di chứng của các nhiễm trùng này như viêm màng não, viêm toàn bộ mắt, viêm xương, viêm cột sống, viêm khớp, viêm màng khớp và viêm vòi trứng, v.v.
Sự đa dạng này đặt ra câu hỏi liệu nhóm APEC có thể thực sự được coi là một pathotype duy nhất hay có các subpathotype chịu trách nhiệm cho các hội chứng khác nhau và do đó sở hữu các gen độc lực đặc hiệu gây ra các biểu hiện lâm sàng do E. coli ở gia cầm.
CON ĐƯỜNG XÂM NHẬP CỦA APEC
Một trong những con đường xâm nhập chính của APEC là qua đường hô hấp bằng cách hít phải bụi nhiễm khuẩn, trong đó sự bám vào khí quản là bước khởi đầu quan trọng gây septicemia sau đó; một cấu trúc quan trọng trong quá trình này là fimbria loại 1, liên kết với các gốc D-mannose của tế bào biểu mô khí quản và hầu thông qua adhesin FimH. Được biết, các chủng vi khuẩn cư trú ở khí quản, phổi và túi khí thường biểu hiện fimbria loại 1, trong khi những chủng có khả năng xâm chiếm các mô nội tạng hoặc gây septicemia thì không.
Ngược lại, các chủng gây nhiễm ở túi khí, phổi hoặc cơ quan nội tạng biểu hiện fimbria loại P, với adhesin PapG liên kết với glycolipid galabiose; Adhesin này có ba biến thể alen, trong đó hầu hết các chủng APEC được báo cáo sở hữu PapGII.
- Tuy nhiên, trong một nghiên cứu phát hiện các gen khác nhau ở 30 chủng E. coli phân lập từ gà đẻ bị viêm màng tại khu vực Los Altos de Jalisco, chỉ một chủng dương tính với gen này, trong khi 100% dương tính với FimH.
CÁC YẾU TỐ QUAN TRỌNG KHÁC ĐỐI VỚI ĐỘ ĐỘC LỰC CỦA E. COLI
Các yếu tố quan trọng khác ảnh hưởng đến độc lực của E. coli là hệ thống thu nhận sắt thông qua siderophores; đã có báo cáo cho thấy 40% chủng APEC sở hữu hệ thống aerobactin, trong khi hệ thống này chỉ được tìm thấy ở 30% chủng được phân lập từ gia khỏe mạnh.
- Các yếu tố độc lực này được điều chỉnh bởi hệ thống giao tiếp vi khuẩn (quorum sensing) thông qua các autoinducer, trong đó autoinducer 2 (AI-2) phổ biến ở nhiều loại vi khuẩn và đóng vai trò quan trọng trong khả năng sống sót và hình thành biofilm.
- Có hai loại thụ thể AI-2, LuxP và LsrB, cả hai đều có thể liên kết với AI-2 mặc dù cấu trúc khác nhau; gần đây Zu và cộng sự (2009) chứng minh rằng việc loại bỏ operon lrs, gồm 8 gen, bao gồm lrsB, làm giảm độc lực 294 lần ở các chủng APEC khi số lượng vi khuẩn trong máu, gan, lách, thận thấp hơn đáng kể so với chủng hoang dại.
Mặc dù đã mô tả nhiều yếu tố ở các chủng APEC, Johnson và cộng sự, (2008), sau khi phân tích số lượng đáng kể gen độc lực, kết luận rằng hầu hết các chủng độc lực sở hữu ít nhất ba trong năm gen có thể được nhận diện bằng xét nghiệm PCR đa mục tiêu gọi là pentaplex,như thể hiện trong Bảng 3.
Tuy nhiên, đáng lưu ý là trong phòng thí nghiệm của chúng tôi, đã tìm thấy các chủng thể hiện độc lực trên chim và thử nghiệm gây chết phôi nhưng không có các gen này, củng cố giả thuyết về sự tồn tại của các subpathotype.
Một ví dụ trong nghiên cứu của Maturana và cộng sự, quan sát rằng các chủng phân lập từ các hội chứng khác nhau có một số đặc điểm chung với nhau nhưng khác với các chủng trong hội chứng khác, gợi ý rằng APEC không phải là một pathotype đồng nhất.
Các phát hiện này đã dẫn đến nhiều nhóm nghiên cứu trên toàn thế giới tiến hành nghiên cứu các chủng APEC, điều này chắc chắn sẽ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế độc lực và cơ chế gây bệnh của các chủng APEC, và do đó, trong việc thiết kế các chiến lược hiệu quả hơn để kiểm soát tác động đến sức khỏe của đàn gia cầm và tác động kinh tế đối với các nhà sản xuất gia cầm.
