Đại cương vi sinh y học - bệnh viện 103

1.Đại cương vi sinh vật y học

1.1. Khái niệm

–Vi sinh vật y học là môn học NC về các vi sinh vật  gây bệnh cho người.

– VSV trong tự nhiên có số lượng rất lớn, đa số không gây bệnh, thậm chí một số còn có lợi cho người và môi trường:

• VSV hoại sinh: chu trình C và N.
• VSV cố định đạm: làm giàu dinh dưỡng cho đất.
• VSV lên men: rượu, bia, chế biến thức ăn .
• VSV sống cộng sinh, ký sinh trên người: giúp tổng hợp một số vitamin và ngăn cản VSV gây bệnh xâm nhập.

– Một số ít gây bệnh cho người  ® Đối tượng nghiên cứu của y học.

1.2. Lịch sử phát triển và vai trò vi sinh vật trong y học

–Quá khứ: Loài người trải qua nhiều vụ dịch – không biết nguyên nhân

–  Về sau phát hiện ra tính chất lây lan thành dịch bệnh.

–  Antoni Van Leuwenhoek: KHV – Lần đầu tiên thấy hình thể những sinh vật nhỏ bé trong nước. Khái niệm VSV lần đầu xuất hiện nhưng không được quan tâm, loài người khi đó cho rằng VSV không có vai trò gì.

– Louis Pasteur (1822-1895): Sáng lập chuyên ngành VSV và MD học

Chứng minh VSV là nguyên nhân bệnh truyền nhiễm (Thí nghiệm 30/4/1878 tại Viện Hàn lâm khoa học Pari trên 2 lô cừu, một lô gây nhiễm canh khuẩn nhiệt thán đắp trên da đã chà xát gây xước và lô đối chứng đắp nước muối sinh lý, kết quả lô thí nghiệm đắp canh khuẩn bị bệnh). Thí nghiệm này mở đường cho nhiều phát hiện ra căn nguyên khác gây bệnh truyền nhiễm. Quan niệm của loài người về VSV thay đổi và trở nên sợ hãi chúng.

1.3. Các kỹ thuật cơ bản dùng trong nghiên cứu và chẩn đoán vi sinh y học

1.3.1 Kỹ thuật hiển vi

– Kính hiển vi quang học (độ phóng đại 1000 X) hoặc

–KHV điện tử (độ phóng đại  hàng trăm ngàn lần) để quan sát hình thể, cấu trúc vi khuẩn, virus.

–  Đơn giản, nhanh

–  Không phân biệt được tác nhân gây bệnh và không gây bệnh

1.3.2 Kỹ thuật nuôi cấy

– Cơ bản nhất, là tiêu chuẩn ”vàng” trong chẩn đoán VSV gây bệnh: Định danh chính xác + kháng sinh đồ

–  Dùng để chẩn đoán xác định loài VK, VR; nghiên cứu các đặc điểm sinh lý, sinh hoá, sản xuất vacxin và thử thuốc điều trị.

–  Nuôi VK thường được được tiến hành trên các môi trường nhân tạo thông thường (thạch dinh dưỡng, các môi trường dinh dưỡng lỏng)

–  Nuôi virus thường được tiến hành trên các tế bào sống (phôi gà, động vật, tế bào nuôi trong ống nghiệm).

– Khó khăn: phức tạp – thời gian lâu – một số VSV chưa nuôi được trên MT nhân tạo.

1.3.3 Kỹ thuật miễn dịch

– Dựa trên nguyên lý sự kết hợp đặc hiệu giữa KN – KT tương ứng: Ngưng kết, trung hoà, kháng thể huỳnh quang, MD enzym, MD phóng xạ….

• Ưu: đơn giản, nhanh
• Nhược: Một số VSV không tạo được MD chẩn đoán – Giai đọan cửa sổ – nồng độ KN, KT thấp – KT giả, tự miễn.

– Tuỳ theo loại kỹ thuật và hoàn cảnh cụ thể vận dụng.

1.3.4 Kỹ thuật gây bệnh thực nghiệm cho động vật

–  Giá trị cao trong phát hiện khả năng gây bệnh của VSV (hay dùng với VSV mới phát hiện)

–  Chăm nuôi phức tạp, đặc biệt với mầm bệnh nguy hiểm.

–   Một số VSV chỉ thích nghi ở người hoặc ĐV

–   Động vật hay được dùng là chuột, thỏ, khỉ, vượn.

1.3.5 Kỹ thuật sinh học phân tử (kỹ thuật mới – bổ sung gần đây)

–   Phát hiện ở mức độ gen và biểu hiện gen của VSV, phổ biến là kỹ thuật PCR (Polymerase chain reaction).

–   Độ nhậy và đặc  hiệu cao nhất hiện nay.

–   Cần trang thiết bị hiện đại, cơ sở hạ tầng đồng bộ và con người đào tạo cơ bản.

2. Đại cương về vi khuẩn

2.1. Kích thước

–  Vi khuẩn có kích thước rất nhỏ chỉ quan sát được bằng kính hiển vi

– Đơn vị đo VK là micromet: Phần lớn các VK có kích thước là 1 micromet.

–  Kích thước VK có thể thay đổi theo tuổi và môi trường dinh dưỡng.

2.2 Hình thể

VK có nhiều hình đa dạng nhưng có thể xếp thành 3 loại hình cơ bản: hình cầu, hình trực (thẳng) và hình cong.

–  Hình cầu còn gọi là cầu khuẩn.

–  Hình thẳng: gọi là trực khuẩn.

–   Hình cong:

• Phẩy khuẩn: hình cong ngắn (1/4 vòng tròn).
• Xoắn khuẩn: có nhiều vòng xoắn dày hoặc thưa.

* Lưu ý: Chỉ có giá trị định hướng cho công tác chẩn đoán, phân loại vi khuẩn. Đôi khi có giá trị chẩn đoán cao nếu kết hợp vị trí lấy bệnh phẩm và lâm sàng (Ví dụ như vi khuẩn giang mai tại vết săng, vi khuẩn lậu ở niệu đạo).

2.3 Cấu trúc tế bào vi khuẩn

Vi khuẩn có cấu trúc một tế bào tiền nhân bao gồm 2 phần:

2.3.1. Cấu trúc cơ bản:

Nhân:

– Chưa có màng nhân

–  Là 1 phân tử ADN hình sợi, uốn vòng kín, tạo nên TNS duy nhất của tế bào VK. Chứa các thông tin di truyền thiết yếu của vi khuẩn

• Bào tương:
• Bào tương ở trạng thái gel, chứa nước, các chất hoà tan và hạt vùi và Ribosom.

–  Các chất hoà tan: protit, lipit, gluxit, muối khoáng, sắc tố, ARN thông tin, ARN vận chuyển, một số men (enzym).

–  Hạt vùi: Là các không bào chứa lipit, glucogen , các hạt volutin, các plasmit (là các nhiễm sắc thể ngoài nhân).

–   Là nơi diễn ra các hoạt động chuyển hóa của tế bào VK.

Màng bào tương: Bọc bên ngoài bào tương.

–  Là màng thẩm thấu chọn lọc có các enzym làm nhiệm vụ điều khiển quá trình trao đổi chất giữa vi khuẩn và môi trường.

–   Nó còn là nơi chứa nhiều hệ thống enzym quan trọng (enzym hô hấp) và tham gia quá trình sinh tổng hợp protein và quá trình phân chia tế bào.

Vách (thành) tế bào.

– Bọc ngoài màng bào tương

–Là bộ khung tạo hình dạng tế bào VK

–  Được cấu tạo gồm nhiều lớp glycopeptit (peptidoglycan hay murein.

–  Một số trường hợp ngoại lệ không có vách tế bào hoàn chỉnh như họ Mycoplasma…

2.3.2. Các cấu trúc phụ.

Ngoài 3 thành phần cấu trúc cơ bản trên, một số giống vi khuẩn còn có các phần cấu trúc phụ như: vỏ, lông, pili, bào tử..

Vỏ: một số vi khuẩn tiết ra chất polisaccarit bao bọc bên ngoài thành tế bào, giúp VK lẩn tránh kẻ thù, là một yếu tố độc lực của vi khuẩn và mang tính chất kháng nguyên mạnh.

Lông: Một số giống vi khuẩn có lông, là những sợi rất nhỏ và dài (10-20m) bắt nguồn từ bào tương và xuyên qua thành tế bào, giúp VK để di động.

Pili: ở một số loài gram (-) mặt ngoài có những sợi ngắn và nhỏ hơn lông gọi là pili. Có 2 loại: pili giới tính để chuyển ADN từ VK này sang VK khác và pili bám giúp VK bám vào các bề mặt.

Bào tử: Trong một số trường hợp bất lợi về điều kiện sống một số loài vi khuẩn có khả năng hình thành bào tử (còn gọi là nha bào) để có sức chống đỡ cao hơn. Bào tử có các đặc điểm: thành dày cấu tạo gồm nhiều chất canxi dipicolinat,  tỷ lệ nước tự do rất thấp. Bào tử có khả năng chịu đựng cao với hoá chất và nhiệt độ nên diệt bào tử khó hơn nhiều so với diệt vi khuẩn ở thể sinh dưỡng.

2.4 Sinh lý vi khuẩn

2.4.1. Dinh dưỡng:

– K cần lượng thức ăn rất lớn (gấp nhiều lần trọng lượng của VK)

– Sự trao đổi chất diễn ra qua toàn bộ bề mặt TB VK

– Quá trình trao đổi chất được thực hiện nhờ hệ thống enzyme, gồm

• Enzyme ngoại bào
• Enzyme nội bào

2.4.2. Chuyển hoá : gồm 2 quá trình

– Phân giải: VK tiết enzyme ra ngoài môi trường để phân giải thức ăn, quá trình này tạo ra những chất trung gian và những sản phẩm riêng biệt với từng loại VK, ứng dụng trong chẩn đoán VK.

– Tổng hợp: các chất cần thiết cho TB VK từ những thức ăn hấp thu được. Ngoài ra VK còn tổng hợp nên một số sản phẩm đặc biệt liên quan đến y học :

+  Độc tố    + Kháng sinh                 +Vitamin

+  Sắc tố, giúp VK trong quá trình hô hấp

2.4.3. Nhiệt độ:

Mỗi loài VK cần khoảng nhiệt độ thích hợp để phát triển, gồm 3 nhóm,

– Nhóm ưa lạnh: 10 đến – 5oC

–Nhóm ưa ấm: 20 – 45oC

– Nhóm ưa nhiệt: 45 – 80oC

2.4.4. pH: Hầu hết các VK gây bệnh phát triển trong khoảng pH 4-9 (chủ yếu 7 – 7,6)

2.4.5. Hô hấp

Như mọi TB sinh vật, hô hấp của VK là một chuỗi phản ứng hóa-khử nhằm tạo ra năng lượng cần thiết cho VK hoạt động. Cơ chất sử dụng có thể là vô cơ hoặc hữu cơ. Đa số VK gây bệnh sử dụng cơ chất hữu cơ và đường glucose. Tuỳ theo cách VK sử dụng oxi mà chia làm các nhóm:

– Ưa khí tuyệt đối: Cần oxi để oxi hóa cơ chất tạo năng lượng

–kỵ khí tuyệt đối: Chuyển hóa bằng con đường yếm khí, bị chết khi tiếp xúc oxi vì gián đoạn chuyển hóa khi có oxi

– Tuỳ ngộ: Khi gặp oxi thì chúng oxi hóa cơ chất tạo năng lượng, không có oxi thì chúng chuyển sang con đường chuyển hóa yếm khí, có số lượng đông đảo nhất trong các nhóm vi khuẩn.

–  Vi hiếu khí: chỉ phát triển ở điều kiện nồng độ oxi thấp (5% O2, 10% CO2, 85% N2)

2.4.6. Sự phát triển của VK

2.4.6.1 Cách nhân lên:

–         Chia đôi theo kiểu trực phân: là chủ yếu

–                   Thể L: phình to rồi vỡ thành nhiều mảnh, mỗi mảnh phát triển thành một vi khuẩn riêng biệt khi gặp điều kiện thuận lợi (hiếm)

2.4.6.2. Tốc độ nhân lên

–         Trung bình : 20 – 30 phút / lần

–         Nhanh : Vi khuẩn tả 5 – 7 phút/lần

–         Chậm : VK lao 18h/ lần

2.4.6.3. Sự phát triển trong môi trường lỏng: đục, cặn lắng, váng, vẩn lơ lửng

Gồm 4 giai đoạn:

Ứng dụng:

Khi vi khuẩn xâm nhập gây hại nên can thiệp sớm, ngay trong giai đoạn vi khuẩn đang thích ứng với môi trường chưa sinh sản. Ví dụ: cần phải bố trí trạm cấp cứu hoả tuyến sao cho có thể băng bó và xử trí sớm vết thương trong 5 – 6 giờ đầu.

Muốn nghiên cứu những tính chất điển hình của vi khuẩn, cần lấy vi khuẩn nuôi ở giai đoạn tăng mạnh. Muốn thu nhiều vi khuẩn làm vắc xin, kháng nguyên, lấy ở giai đoạn tối đa.

2.5. Xếp loại và đặt tên vi khuẩn

• Đơn vị phân loại VK cơ bản là loài (Species): Các VK trong cùng một loài có cùng một nguồn gốc, cùng kiểu gen, cùng tính chất sinh học và di truyền được.
• Trên loài là Chi (genus): Những loài có chung một số tính chất cơ bản được xếp thành một Chi.
• Trên Chi là họ, nhiều họ thành một bộ.
• Dưới loài là típ (type) hoặc là chủng (souche).
• Viết tên VK đầy đủ gồm: tên chi viết hoa – cách một ký tự – tên loài không viết hoa.
• VD:   Staphylococcus aureus
• Khi lặp lại nhiều trong một bài có thể viết tắt: viết chữ cái đầu tên Chi và viết hoa, đặt dấu chấm sau tên Chi, cách một ký tự viết tên loài không viết hoa

Nguồn: Bệnh viện 103