CN Lê Văn Liêm - Khoa Vi sinh

Hiện nay bệnh nhiễm trùng đang là vấn đề nổi cộm của y tế thế giới, nhất là ở các nước đang phát triển. Bên cạnh những bệnh nhiễm trùng có từ trước đây như các bệnh dịch tả, dịch hạch, thương hàn, lỵ, sốt xuất huyết, sốt rét, viêm gan...gần đây còn xuất hiện thêm một số bệnh nhiễm trùng mới như HIV/AIDS, Ebola, SARS.

Ở Việt Nam, hàng năm, 1/3 tổng số bệnh nhân vào viện là do bị nhiễm trùng. Đây là nguyên nhân gây tử vong cho nhiều trẻ em và người già. Có nhiều loại bệnh nhiễm trùng, nhưng thường gặp nhất là các bệnh viêm nhiễm đường hô hấp, tiêu chảy, viêm đường tiết niệu và nhiễm khuẩn máu...Hiểu được các yếu tố gây nhiễm trùng của các vi sinh vật là cần thiết để có thể phòng chống các bệnh nhiễm vi sinh vật có hiệu quả.

Nhiễm trùng là sự xâm nhập và sinh sản trong các mô của các VSV gây bệnh dẫn tới sự xuất hiện hoặc không xuất hiện bệnh nhiễm trùng.

Những vi sinh vật ký sinh trong cơ thể nhưng không xâm nhập vào mô thì không gọi là nhiễm trùng. Trong số những vi sinh vật ký sinh này, phần lớn là không gây bệnh, nhưng khi gặp điều kiện sống thuận lợi (như sự đề kháng của cơ thể suy giảm ví dụ trong bệnh AIDS) chúng có thể gây bệnh. Chúng được coi là vi sinh vật gây bệnh cơ hội. Nhiễm trùng cơ hội gặp không ít trong bệnh viện, với các bệnh nhân và nhân viên y tế, nhưng chủ yếu với bệnh nhân, vì khả năng đề kháng của họ suy yếu. Một số VSV ký sinh này cần thiết cho cơ thể, người ta gọi chúng là các VSV cộng sinh.

Các hình thái nhiễm trùng

Tùy vào mức độ nhiễm trùng, người ta chia thành các hình thái sau đây:

Bệnh nhiễm trùng: Vi sinh vật  gây ra các rối loạn cơ chế điều hòa của cơ thể, dẫn đến xuất hiện các dấu hiệu nhiễm trùng rõ rệt (như sốt, đau) và tìm thấy các VSV gây bệnh trong các bệnh phẩm.    Bệnh nhiễm trùng lại chia thành hai loại:

- Bệnh nhiễm trùng cấp tính: triệu chứng bệnh thường rõ rệt và thường bệnh tồn tại trong một thời gian ngắn, sau đó bệnh nhân khỏi hoặc tử vong.

- Bệnh nhiễm trùng mạn tính: bệnh kéo dài, triệu chứng không dữ dội. Loại nhiễm trùng này do các vi sinh vật ký sinh bên trong tế bào (như bệnh lao, phong, giang mai...)

Nhiễm trùng thể ẩn: Người bị nhiễm trùng không có dấu hiệu lâm sàng. Người ta thường không tìm thấy VSV bên trong bệnh phẩm, nhưng có thể có những thay đổi về công thức máu. Nhiễm trùng thể ẩn gặp nhiều hơn các bệnh nhiễm trùng. Hình thái nhiễm trùng này không nguy hiểm cho bệnh nhân, nhưng có thể là nguồn lây bệnh.

Nhiễm trùng tiềm tàng: Vi sinh vật gây bệnh tồn tại ở một số cơ quan nào đó của cơ thể. Một ví dụ khá điển hình là trong thời niên thiếu, gần 100% trẻ em bị thủy đậu do virus Herpes. Tuy thủy đậu đã khỏi nhưng virus này vẫn cư trú ở hạch thần kinh giao cảm, khi bị suy giảm miễn dịch (như HIV/AIDS...) thủy đậu –Zona lại xuất hiện.

Nhiễm trùng chậm: Loại nhiễm trùng này là do một số virus. Thời gian ủ bệnh của chúng thường rất dài. Điển hình là nhóm Lentivirus mà thành viên tiêu biểu là HIV, thời gian  ử bệnh kéo dài 7-10 năm.

Các mức độ của sự nhiễm trùng trên phụ thuộc vào sự tương quan giữa khả năng gây bệnh, số lượng của vi sinh vật và đường xâm nhập của chúng vào cơ thể, đối lại với khả năng đề kháng của cơ thể.

Độc lực của vi sinh vật

Độc lực là mức độ của khả năng gây bệnh của vi sinh vật.

Khi nói tới độc lực của vi sinh vật phải đề cập tới đối tượng cụ thể mà VSV đó gây bệnh. Nhiều VSV chỉ gây bệnh cho một loại động thực vật nào đó. Đa số các VSV gây bệnh cho người không gây bệnh cho động vật và ngược lại. Tuy nhiên, cũng có một vài VSV gây bệnh cho cả hai (ví dụ như các vi khuẩn: dịch hạch, than, Brucella...) nhưng mức độ nặng nhẹ không giống nhau.

Để đo độc lực người ta thường dùng một số đơn vị, như MLD (minimal lethal dose- liều chết tối thiểu) và LD50 (50 percent lethal dose-liều chết 50%). Hai loại đơn vị này được định nghĩa cụ thể cho từng loại VSV hoặc độc tố của chúng.

Các yếu tố độc lực của vi sinh vật

Sự bám vào tế bào: Bám vào tế bào là điều kiện đầu tiên để VSV có thể xâm nhập vào mô và gây nhiễm trùng. Sự bám ( hay là sự hấp thu) trên bề mặt tế bào cảm thụ đặc hiệu của virus đã được biết đến từ rất lâu và đây là bước đầu tiên của sự nhân lên virus trong tế bào. Ngược lại vi khuẩn được phát hiện trước virus hơn một thế kỷ, nhưng sự bám của chúng mới được nghiên cứu vài thập kỷ vừa qua.

Một ví dụ rất điển hình của sự bám đặc hiệu vi khuẩn vào tế bào là ở Streptococus salivarius, nó định cư chủ yếu ở lưỡi và rất ít ở bề mặt răng, còn Streptococcus pyogenes thì định cư chủ yếu ở họng miệng và là tác nhân chính gây viêm họng. Các thành phần bề mặt của vi khuẩn tham gia bám đặc hiệu là:

- Pili: thường có ở các vi khuẩn Gram âm, nó là các sợi lông bé và ngắn. Một số trong loại này có chức năng bám, nhờ vào các chuỗi amino acid đặc hiệu bám trên bề mặt các tế bào eucaryote, procaryote, ví dụ vi khuẩn lậu và nhiều vi khuẩn đường tiêu hóa.

- Fimbriae: loại này có hình dạng như pili, nhưng bé hơn. Thường có ở vi khuẩn Gram dương (như S.pyogenes) và có thể ở một số vi khuẩn Gram âm. Chúng tham gia vào việc bám vào bề mặt tế bào.

Cấu trúc của vi khuẩn

- Polysaccharid bề mặt: Ở một số chủng vi khuẩn đường ruột nhất định, đặc biệt là S.mutant chất glucan không hòa tan trong nước, bám xung quanh tế bào và bám dính vào bề mặt răng, gây nên sâu răng.

- Các phân tử (cấu trúc) bám khác: ở một số loại vi khuẩn, đặc biệt là ở mycoplasma và một số xoắn khuẩn, hình như để bám vào tế bào biểu mô bởi phần cuối cùng của phần màng đặc biệt. Mycoplasma không có vách tế bào, nó đã bám bởi protein bề mặt của màng vi khuẩn vào acid sialic của receptor tế bào chủ.

Yếu tố bám và độc lực:  Rõ ràng rằng sự bám là một yếu tố tạo nên khả năng của vi sinh vật gây nhiễm trùng tế bào chủ và là một yếu tố độc lực. Tuy nhiên không hoàn toàn như vậy, vì một số vi khuẩn không có độc lực vẫn có khả năng bám và ngược lại một số vi khuẩn độc lực, yếu tố bám không tương quan với độc lực. Người ta không ngạc nhiên, bởi vì độc lực là tập hợp của nhiều yếu tố và yếu tố bám chỉ là một điều kiện đầu tiên cho cả vi sinh vật gây bệnh và vi sinh vật ký sinh. Và do có vấn đề này nên các vi sinh vật ký sinh đã góp phần cạnh tranh với vi sinh vật độc lực về receptor tế bào, góp phần bảo vệ cơ thể.

Sự xâm nhập và sinh sản của vi sinh vật: Xâm nhập và sinh sản là các yếu tố quyết định của sự nhiễm trùng. Vì không có sự xâm nhập và sinh sản thì không có nhiễm trùng. Virus và các vi khuẩn ký sinh nội bào bắt buộc thì chỉ gây bệnh được khi sinh sản bên trong tế bào. Còn nhiều vi khuẩn, dù không ký sinh nội bào bắt buộc, nhưng để gây nhiễm trùng chúng cũng phải xâm nhập vào mô. Salmonella bắt đầu xâm nhập bằng cách dính chặt vào diềm bàn chải ruột và các vi nhung mao bắt đầu thoái hóa. Khi vi khuẩn này xâm nhập vào tế bào, Sự thoái hóa xảy ra nhiều hơn và tạo thành những không bào chứa đựng một hoặc nhiều vi khuẩn.

Ngược lại với sự chui vào trong tế bào chủ của các vi khuẩn đã nêu trên, các vi khuẩn gây bệnh bằng ngoại độc tố như vi khuẩn tả, vi khuẩn ho gà, ETEC (Enterotoxigenic E.coli) đã không xâm nhập vào tế bào. Chúng làm tổn hại màng tế bào, sinh sản trên màng nhầy niêm mạc, sản xuất và tiết ra ngoại độc tố, các ngoại độc tố này thấm vào các tế bào và gây ra những tác dụng đặc hiệu nghiêm trọng cho cơ thể.

Khả năng sinh sản trong tế bào góp phần tạo nên độc lực cho vi sinh vật. Hình như là khả năng sinh sản này được xác định bởi nhu cầu dinh dưỡng và sự thích ứng với môi trường của vi khuẩn để phục vụ cho dinh dưỡng. Ví dụ Chlammydia psittaci ký sinh nội bào bắt buộc đã cạnh tranh với tế bào chủ về isoleucin ở trong tế bào, khi acid amino này quá ít, vi khuẩn không thể sinh sản. Cũng tương tự, các VSV yêu cầu ion kim loại cho sự thay đổi của các hoạt động sinh lý, nhu cầu ion kim loại là đặc biệt quan trọng.

Độc tố: Độc tố là những chất độc của vi sinh vật để gây bệnh. Nó gồm hai loại là nội và ngoại độc tố.

* Nội độc tố là những chất độc gắn ở vách  vi khuẩn Gram âm, bản chất hóa học là lipopolysaccharid (LPS), thường có ở các vi khuẩn Gram âm như Salmonella, Shigella… Nội độc tố chịu được nhiệt độ sôi và không bị phân hủy bởi protease; tính kháng nguyên yếu và không sản xuất được thành vacxin.

* Ngoại độc tố là những chất độc do vi khuẩn tiết ra môi trường: bản chất hóa học là protein nên không chịu được nhiệt độ sôi và protease; tính kháng nguyên tốt và có thể sản xuất thành vacxin; có độc lực rất cao (cao hơn nội độc tố). Ngoại độc tố có thể do cả vi khuẩn Gram dương (bạch hầu, uốn ván, hoại thư) và vi khuân Gram âm ( ho gà , tả, ETEC của E.coli ) tạo ra.

Một số enzym ngoại bào

Vi khuẩn có hai loại enzym ngoại bào. Một loại dùng cho phân cắt các phân tử có trọng lượng lớn để giúp cho vi khuẩn có thể hấp thu được. Loại khác là những enzym ngoại bào có vai trò độc lực và có liên quan đến khả năng gây bệnh. Nhưng bản thân chúng rất ít độc tính. Vai trò gây bệnh được biết rõ với hyaluronidase, còn các loại khác chưa được chứng minh đầy đủ.

-Hyaluronidase: enzym này được coi là yếu tố xâm nhập. Nó phân hủy acid hyaluronic của tổ chức liên kết để cho vi khuẩn xâm nhập sâu hơn vào mô. Nhiều vi khuẩn Gram dương sản xuất enzym này. Với vi khuẩn hoại thư ( C.perfringens ) khi dùng kháng thể chống enzym này thì nó không thể lan rộng  được.

-Coagulase: enzym này có tụ cầu vàng và một số vi khuản khác. Nó hoạt hóa plasma của máu biến thành fbrin lắng đọng xung quanh vi khuẩn và những nơi tổn thương do vi khuẩn gây ra. Nhờ vậy đã ngăn cản được thực bào và tác dụng của kháng thể và kháng sinh. Coagulase dương tính để phân biệt tụ cầu vàng và tụ cầu da.

-Fibrinolysin ( còn gọi streptokinase ): tụ cầu vàng và liên cầu có sản xuất enzym này. Nó hoạt hóa plasminogen thành plasmin dẫn tới làm tan tơ huyết. Do vậy đã làm tăng sư lan tràn của của vi khuẩn.

Hemolysin: nhiều vi khuẩn Gram dương và âm có enzym này.Ở vi khuẩn Gram âm, plasmid mang thông tin di truyền cho enzym này. Nó có ý nghĩa trong chẩn đoán VSV. Streptolysin của vi khuẩn liên cầu thuộc loại này. Hiệu giá kháng thể kháng streptolysin O ( được xác định bằng phản ứng ASLO ) là một tiêu chuẩn dùng để chẩn đoán thấp và viêm cầu thận cấp ).

Một số kháng nguyên bề mặt có tác dụng chống thực bào

- Kháng nguyên vỏ: vỏ của một số vi khuẩn ( như phế cầu, Hemophilus influenzae, liên cầu, dịch hạch…) có tác dụng chống lại sự thực bào bằng cách bão hòa sự opsonin hóa nên đã giúp cho vi khuẩn tồn tại và gây bệnh. Nhưng vỏ của của một số vi khuẩn đường ruột như Klebsiella và E.coli đã không có tác dụng này. Vi khuẩn dịch hạch có hai protein bề mặt là V và W đã đóng vai trò gây bệnh quan trọng. Hai kháng nguyên này gần như là vỏ của vi khuẩn.

- Kháng nguyên bề mặt: vi khuẩn thương hàn có kháng nguyên Vi ( viết tắt chữ virulence ) là yếu tố chống thực bào, giúp cho vi khuẩn thương hàn phát triển bên trong tế bào bạch cầu. Vi khuẩn lao có cấu trúc lớp vách đặc biệt ( bao gồm nhiều yếu tố sợi và sáp ), tạo nên sự đề kháng cao với thực bào. Do vậy vi khuẩn lao có thể sinh sản trong các tế bào thực bào và gây bệnh.

Độc lực của virus

Độc lực của virus là tập hợp của nhiều yếu tố giúp cho virus nhân lên nhanh và gây tổn hại tế bào. Cũng giống như với vi khuẩn, độc lực của virus bao gồm các yếu tố bám, xâm nhập và nhân lên gây hủy hoại tế bào dẫn đến biểu hiện của các bệnh nhiễm virus. Ngoài ra, virus gây bệnh là do tổn hại tế bào do virus bám và trong quá trình nhân lên của nó, nên độc lực của virus còn bao gồm cá yếu tố sau:

-Virus bám trên màng tế bào cảm thụ, làm ảnh hưởng đến chức năng của màng này và đã gây ra sự suy thoái chức năng tế bào. Tuy tế bào chưa thoái hóa, nhưng chức năng không còn như cũ. Vấn đề này đẫ được chứng minh ở các tế bào TCD­4 bị nhiễm HIV.

-Virus ngăn cản sự sinh tổng hợp các đại phân tử của tế bào để phục vụ cho sự nhân lên của nó

-Virus làm thay đổi tính thấm của lysosom tế bào và có thể dẫn tới sự giải phóng các enzym.

-Các tiểu thể của virus trong tế bào đã phá hủy cấu trúc và chức năng của tế bào, gây chết tế bào.

-Virus gây ra biến dạng nhiễm sắc thể.

-Virus gây ung thư bướu, gây ra chuyển dạng tế bào, gây loạn sản tế bào do mất sự kiểm soát kháng nguyên bề mặt.

Sự né tránh đáp ứng miễn dịch

Sự phát triển có tính chất biến hóa của vi sinh vật đã xuất hiện các vi sinh vật chống lại hệ thống bảo vệ của cơ thể, nói đúng hơn là cơ thể đã để lọt lưới các biến chủng vi sinh vật né tránh được hệ thống phòng ngự của cơ thể. Và do vậy chúng tồn tại để gây bệnh.

-Sự ẩn dật của vi sinh vật: vi sinh vật chui vào tế bào để tránh tác dụng của kháng thể và kháng sinh. Vi khuẩn lao, vi khuẩn hủi ký sinh bên trong tế bào, một số virus chui vào tế bào và gắn AND của chúng vào nhiễm sắc thể.

-Vi khuẩn tiết ra các yếu tố ngăn cản hệ thống bảo vệ của cơ thể. Tụ cầu vàng tiết ra protein A bao xung quanh tế bào vi khuẩn, ngăn cản  tác dụng của kháng thể IgG. Do protein A gắn với phần Fc của IgG. Phế cầu và não mô cầu tiết ra protease thủy phân IgA, một kháng thể quan trọng trong cơ thể ngăn cản vi sinh vật xâm nhập vào niêm mạc.

-Sự thay đổi kháng nguyên của vi sinh vật, điển hình như virus cúm và HIV đã hạn chế tác dụng của miễn dịch đặc hiệu

-Các vi sinh vật đã tấn công hệ thống miễn dịch . Vi dụ các virus sởi và HIV đã đánh vào các tế bào hệ miễn dịch dẫn tới suy giảm miễn dịch. Điển hình là HIV xâm nhập và phá hủy các tế bào lympho TCD4 và đại thực bào.

Nhiều virus, trước đây chỉ gây bệnh cho động vật, đã biến dị, trở nên gây bệnh cho cả người, một số đã gây thành dịch nguy hiểm như: HIV, SARS, cúm gia cầm…

Độc lực vủa vi sinh vật bao gồm nhiều yếu tố. Mỗi vi sinh vật có một số yếu tố độc lực quyết định. Cơ chế gây bệnh của vi sinh vật là phụ thuộc vào yếu tố độc lực. Vì vậy, nắm được các yếu tố độc lực của mỗi vi sinh vật sẽ giúp ta hiểu được các biện pháp phòng chống vi sinh vật.

Nguồn: Vi sinh vật học, Gs Ts Lê Huy Chính, NXBYH 2009