Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Đánh giá sự lưu hành và tính kháng kháng sinh của vi khuẩn đường ruột Enterobacteriaceae trong rau ăn sống tại một số quận nội thành Hà Nội

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:104

Thêm vào BST

Báo xấu

30
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài đã xác định được tỷ lệ nhiễm vi khuẩn đường ruột Enterobacteriaceae trong rau ăn sống (Nhóm Enterobacteriaceae lên men glucose, nhóm Enterobacteriaceae lên men lactose – Coliform- và Escherichia coli), và xác định tính kháng kháng sinh cephalosporin của các chủng vi khuẩn đã thu thập. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Đánh giá sự lưu hành và tính kháng kháng sinh của vi khuẩn đường ruột Enterobacteriaceae trong rau ăn sống tại một số quận nội thành Hà Nội

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ‫־־־־־־־־־־־־־־־־־־־־־־‬ Tạ Thị Yến ĐÁNH GIÁ SỰ LƯU HÀNH VÀ TÍNH KHÁNG KHÁNG SINH CỦA VI KHUẨN ĐƯỜNG RUỘT ENTEROBACTERIACEAE TRONG RAU ĂN SỐNG TẠI MỘT SỐ QUẬN NỘI THÀNH HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ: SINH HỌC Hà Nội – 2019
BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ‫־־־־־־־־־־־־־־־־־־־־־־‬ Tạ Thị Yến ĐÁNH GIÁ SỰ LƯU HÀNH VÀ TÍNH KHÁNG KHÁNG SINH CỦA VI KHUẨN ĐƯỜNG RUỘT ENTEROBACTERIACEAE TRONG RAU ĂN SỐNG TẠI MỘT SỐ QUẬN NỘI THÀNH HÀ NỘI Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 8 42 01 14 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Hướng dẫn 1: PGS.TS. Chu Hoàng Hà Hướng dẫn 2: PGS.TS. Lê Thị Hồng Hảo Hà Nội - 2019
Lời cam đoan Luận văn này là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Chu Hoàng Hà và PGS.TS. Lê Thị Hồng Hảo. Các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn này hoàn toàn trung thực. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này. Học viên Tạ Thị Yến
Lời cảm ơn Luận văn thạc sĩ được thực hiện tại Viện Kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm quốc gia dưới sự dẫn dắt của: PGS.TS. Chu Hoàng Hà – Viện trưởng Viện Công nghệ Sinh học, Học viện Khoa học và Công nghệ PGS.TS. Lê Thị Hồng Hảo – Viện trưởng Viện Kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm quốc gia. Tôi xin bày tỏ sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Chu Hoàng Hà và PGS.TS. Lê Thị Hồng Hảo đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn thạc sĩ. Xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các đồng nghiệp trong khoa Vi sinh vật – Viện Kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm quốc gia đã giúp đỡ, hỗ trợ tôi trong khoảng thời gian thực hiện luận văn. Qua đây, tôi xin gửi lời cảm ơn đến các giảng viên của Học Viện Khoa học và Công nghệ – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm cho tôi trong suốt quá trình học tập tại học viện. Cuối cùng, tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến gia đình thân yêu của tôi, cảm ơn bạn bè những người đã luôn sát cánh bên tôi, chia sẻ và tạo động lực cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Người viết Tạ Thị Yến
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt Chữ viết Tiếng Anh đầy đủ Tiếng Việt đầy đủ tắt ADN Deoxyribonucleic acid axit Deoxyribonucleic Plasmid-mediated AmpC β- AmpC Enzym β-lactamase AmpC lactamases Kháng sinh cephalosporin thế CXM cefuroxime hệ 2, cefuroxime Kháng sinh cephalosporin thế CTX cefotaxime hệ 3, cefotaxime Kháng sinh cephalosporin thế CAZ ceftazidime hệ 3, ceftazidime Kháng sinh cephalosporin thế CRO ceftriaxone hệ 3, ceftriaxzone ceftazidime kết hợp axit CAL ceftazidime + clavulanic acid clavulanic cefotaxime kết hợp axit CTL cefotaxime + clavulanic acid clavulanic CAC ceftazidime + cloxacillin ceftazidime kết hợp cloxacillin CTC cefotaxime + cloxacillin cefotaxime kết hợp cloxacillin Clinical Laboratory Standard Viện Tiêu chuẩn thử nghiệm CLSI Institute lâm sàng Hoa Kỳ Ethylenediaminetetraacetic Axit EDTA acid Ethylenediaminetetraacetic ESBL Extended spectrum beta- β-lactamase phổ rộng lactamase Extended spectrum ESC cephalosporin phổ rộng Cephalosporin European Committee on Ủy ban châu Âu về thử nghiệm EUCAST Antimicrobial Susceptibility độ nhạy cảm với kháng sinh Testing
Kháng sinh Cephalosporin thế FOX Cefoxitin hệ 2, cefoxitin United States Department of Agriculture Tổ chức an toàn và kiểm tra FSIS thực phẩm của bộ Nông nghiệp Food Safety and Inspection Mỹ Service International Standard ISO Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế Organisation Kháng sinh Cephalosprorin thế KZ Cefazolin hệ 1, cefazoline Omp Outer membrane porin Porin màng ngoài OmpA Outer membrane protein A protein A màng ngoài vi khuẩn PAI Pathogenicity island Vùng gây bệnh Vi khuẩn lây nhiễm đường tiết UTI Urinary tract infection niệu WHO World Health Organization Tổ chức y tế thế giới
Danh mục các bảng Bảng biểu Nội dung Trang Sự phân bố của họ vi khuẩn đường ruột Bảng 1.1 9 Enterobacteriaceae Bảng 1.2 Các thế hệ cephalosporin 14 Bảng 2.1 Kháng sinh và điểm đọc kháng sinh đồ 40 Bảng 2.2 Vi khuẩn sinh enzym ESBL 41 Bảng 2.3 Vi khuẩn sinh enzym AmpC β-lactamase 42 Bảng 2.4 Xác định vi khuẩn sinh enzym Carbapenemase 42 Bảng 2.5 Trình tự mồi của gen mã hóa enzym β-lactamase 44 Mật độ vi sinh vật log CFU/g theo loại hình kinh Bảng 3.1 51 doanh Bảng 3.2 Tỉ lệ kháng kháng sinh Cephalosporin 56 Bảng 3.3 Vi khuẩn Enterobacteriaceae sinh enzym ESBL và 62 AmpC β-lactamase Bảng 3.4 Vi khuẩn Enterobacteriaceae sinh enzym β-lactamase 66 Vi khuẩn Enterobacteriaceae mang gen kháng kháng Bảng 3.5 73 sinh
Danh mục các hình vẽ, đồ thị Hình Nội dung Trang Phân nhóm trong họ vi khuẩn đường ruột Hình 1.1. 8 Enterobacteriaceae Các bệnh do vi khuẩn Enterobacteriaceae gây ra trên Hình 1.2. 10 người Hình 1.3 Lịch sử ra đời các loại kháng sinh 12 Nhân tố liên quan đến khả năng kháng kháng sinh của Hình 1.4 15 vi khuẩn Hình 1.5 Cơ chế trao đổi vật chất di truyền giữa vi sinh vật 16 Hình 1.6 Các cơ chế kháng thuốc phổ biến của vi khuẩn 17 Hình 1.7 Cơ chế tác động lên tế bào của kháng sinh 18 Con đường lây nhiễm và phát tán mầm bệnh ra cộng Hình 1.8 19 đồng Hình 1.9 Các nhóm enzym β-lactamase 24 Hình 1.10 Con đường lây truyền Enterobacteriaceae lên người 29 Hình 2.1 Địa điểm lấy mẫu tại một số Quận nội thành Hà Nội 36 Hình 2.2 Rau ăn sống được bày bán tại các chợ và siêu thị 36 Nguyên lý cơ bản định danh vi khuẩn bằng hệ thống Hình 2.3 43 VITEK MS Tỉ lệ nhiễm vi khuẩn Enterobacteriaceae trung bình Hình 3.1 51 trong rau ăn sống Hình 3.2 Kháng sinh đồ trên chủng vi khuẩn đối chiếu 53 Vi khuẩn Enterobacteriaceae kháng với cephalosporin Hình 3.3 53-54 thế hệ 1, 2 Vi khuẩn Enterobacteriaceae kháng Cephalosporin thế Hình 3.4 54 hệ 1, 2 và 3 Hình 3.5 Khuẩn lạc phân lập trên môi trường Macconkey 57 Vi khuẩn Enterobacteriaceae sinh enzym β-lactam Hình 3.6 58 phổ rộng
Vi khuẩn Enterobacteriaceae sinh enzym AmpC β- Hình 3.7 59 lactamase Vi khuẩn Enterobacteriaceae sinh enzym ESBL và Hình 3.8 60 AmpC β-lactamase Hình 3.9 Vi khuẩn Enterobacteriaceae sinh enzym β-lactamase 65 Định danh Leclercia adecaboxylata bằng kỹ thuật Hình 3.10 65 MALDI TOF Sản phẩm khuếch đại gen được sử dụng để giải trình Hình 3.11 68 tự Kết quả so sánh sản phẩm khuếch đại gen bla TEM với Hình 3.12 69 dữ liệu ngân hàng gen Kết quả so sánh sản phẩm khuếch đại gen bla OXA Hình 3.13 69 với dữ liệu ngân hàng gen Kết quả so sánh sản phẩm khuếch đại gen bla CTX-M Hình 3.14 69 với dữ liệu ngân hàng gen Kết quả so sánh sản phẩm khuếch đại gen bla DHA Hình 3.15 70 với dữ liệu ngân hàng gen Kết quả so sánh sản phẩm khuếch đại gen bla CMY Hình 3.16 70 với dữ liệu ngân hàng gen Hình 3.17 Đoạn khuếch đại gen bla TEM 71 Hình 3.18 Đoạn khuếch đại gen bla OXA 71 Hình 3.19 Đoạn khuếch đại gen bla CTX-M 72 Hình 3.20 Đoạn khuếch đại gen bla DHA 72 Hình 3.21 Đoạn khuếch đại gen bla CMY 72
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................... 7 1.1. HỌ VI KHUẨN ĐƯỜNG RUỘT ENTEROBACTERIACEAE .............. 7 1.1.1. Enterobacteriaceae ........................................................................... 7 1.1.2. Sự phân bố của Enterobacteriaceae ................................................. 8 1.1.3. Khả năng gây bệnh của Enterobacteriaceae .................................... 9 1.1.3.1. Viêm màng não và viêm nhiễm hệ Thần kinh.......................... 10 1.1.3.2. Nhiễm trùng đường tiết niệu..................................................... 10 1.1.3.4. Gây bệnh đường ruột ................................................................ 11 1.2. KHÁNG SINH ...................................................................................... 12 1.2.1. Lịch sử ra đời kháng sinh................................................................ 12 1.2.1.1. Cephalosporin ........................................................................... 13 1.2.1.2. Các kháng sinh β-lactam khác .................................................. 14 1.2.2. Cơ chế kháng kháng sinh ................................................................ 14 1.2.2.1. Kháng kháng sinh ..................................................................... 14 1.2.2.2. Cơ chế kháng kháng sinh của vi khuẩn .................................... 18 1.2.3. Hiện tượng kháng cephalosporine ở vi khuẩn gram âm ................. 22 1.2.4. Enzym β-lactamase ......................................................................... 23 1.2.4.1. Enzym β-lactamase phổ rộng ................................................... 25 1.2.4.2. β-lactamase AmpC ................................................................... 27 1.2.4.3. Carbapenemase ......................................................................... 28 1.3. THỰC PHẨM – NGUỒN CHỨA ENTEROBACTERIACEAE ........... 29 1.3.1. Rau ăn sống – vật chủ chứa Enterobacteriaceae ........................... 30 1.3.2. Tình hình nhiễm Enterobacteriaceae trong rau trên thế giới ......... 32 1.3.3. Tình hình nhiễm Enterobacteriaceae trong rau tại Việt Nam ........ 34 CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 36 2.1. THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ............ 36 1
2.2. NGUYÊN VẬT LIỆU .......................................................................... 37 2.2.1. Dụng cụ ........................................................................................... 37 2.2.2. Thiết bị ............................................................................................ 37 2.2.3. Hóa chất .......................................................................................... 38 2.2.4. Chủng chuẩn ................................................................................... 38 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................ 38 2.3.1. Chuẩn bị và xử lý mẫu .................................................................... 38 2.3.2. Phương pháp định lượng Enterobacteriaceae ................................ 39 2.3.3. Phương pháp khoanh giấy kháng sinh ............................................ 39 2.3.3.1. Thử tính kháng kháng sinh β-lactam ........................................ 39 2.3.3.2. Xác định vi khuẩn Enterobacteriaceae sinh enzym β-lactamase ................................................................................................................ 40 2.3.4. Kỹ thuật MALDI – TOF định danh vi sinh vật .............................. 43 2.3.5. Phương pháp xác định gen kháng kháng sinh ................................ 44 2.4. CHỦNG ĐỐI CHỨNG ......................................................................... 45 2.6. XỬ LÝ KẾT QUẢ ................................................................................ 46 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 47 3.1. ĐÁNH GIÁ SỰ LƯU HÀNH VI KHUẨN ENTEROBACTERIACEAE TRONG RAU SỐNG................................................................................... 47 3.1.1. Đánh giá tỉ lệ nhiễm vi khuẩn Enterobacteriaceae trong rau sống 47 3.1.2. Đánh giá mật độ nhiễm Enterobacteriaceae theo loại hình kinh doanh ......................................................................................................... 49 3.2. ĐÁNH GIÁ TÍNH KHÁNG KHÁNG SINH CEPHALOSPORIN VÀ KHẢ NĂNG SINH ENZYM β-LACTAMASE CỦA VI KHUẨN ENTEROBACTERIACEAE .......................................................................... 52 3.2.1. Đánh giá khả năng kháng kháng sinh cephalosporin ..................... 52 3.2.2. Đánh giá sự lưu hành vi khuẩn Enterobacteriaceae sinh enzym β- lactamase ................................................................................................... 57 3.3. ĐỊNH DANH VI KHUẨN ENTEROBACTERIACEAE SINH ENZYM β-LACTAMASE VÀ XÁC ĐỊNH GEN KHÁNG KHÁNG SINH ............ 64 2
3.3.1. Định danh vi khuẩn Enterobacteriaceae sinh enzym β-lactamase 64 3.3.2 Xác định gen mã hóa enzym β-lactamase ....................................... 67 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ...................................................... 75 4.1. KẾT LUẬN ........................................................................................... 75 4.2. KIẾN NGHỊ .......................................................................................... 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 76 3
MỞ ĐẦU Enterobacteriaceae là vi khuẩn gây bệnh đường ruột phổ biến trên toàn thế giới. Bệnh lây truyền qua thực phẩm gây ra bởi Enterobacteriaceae đang là mối quan tâm của cộng đồng toàn cầu. Hầu hết các vụ bùng phát dịch Enterobacteriaceae trên người có liên quan đến việc tiêu thụ sản phẩm thực phẩm mang nguồn bệnh [1]. Hai vấn đề chính trong dịch tễ về vi khuẩn Enterobacteriaceae tại các nước phát triển và đang phát triển trong nửa sau của thế kỷ 20 là sự bùng phát của các ca bệnh do Enterobacteriaceae lây truyền qua thực phẩm lên người và các loài vi khuẩn thuộc họ Enterobacteriaceae kháng nhiều kháng sinh. Trong thế kỷ 21, tình trạng kháng kháng sinh đã trở nên được quan tâm trên toàn cầu với sự kháng carbapenem và cephalosporin thế hệ 3 của các vi khuẩn Enterobacteriaceae [2]. Sự gia tăng về mức độ kháng kháng sinh của Enterobacteriaceae là một vấn đề quan ngại trên toàn cầu trong những thập kỷ gần đây bởi sự lạm dụng kháng sinh trong điều trị trên người và trong chăn nuôi. Sự cùng tồn tại của nhiều loài vi khuẩn trong đường ruột của động vật và con người đã tạo điều kiện cho việc truyền gen kháng kháng sinh giữa các loài vi khuẩn với nhau. Bên cạnh đó con đường đi của chuỗi thức ăn cũng góp phần làm gia tăng tỉ lệ vi khuẩn kháng kháng sinh lên người [3]. Cũng như một số nước trên toàn thế giới, Việt Nam đang phải đối mặt với khó khăn trong quá trình điều trị do sự gia tăng tính kháng kháng sinh của vi khuẩn gây bệnh. Thực tế cho thấy hiện tượng dễ dàng mua bán kháng sinh cho điều trị bệnh ở người và sử dụng trong chăn nuôi tại Việt Nam mà không cần đơn của thầy thuốc là một trong những nguyên nhân chính thúc đẩy tình trạng kháng kháng sinh [4]. Rau là nguồn thực phẩm phổ biến trong cuộc sống hằng ngày của người Việt Nam. Theo báo cáo của Ngân hàng thế giới vào năm 2017, tỉ lệ tiêu thụ rau tại Việt Nam là 0,4 kg rau mỗi ngày trên người và tỉ lệ tiêu thụ rau tại Hà Nội là 2,800 tấn mỗi ngày. Năng suất sản xuất rau tại Hà Nội là 600,000 tấn mỗi năm và trung bình là 1,644 tấn mỗi ngày. Với sức tiêu thụ khoảng 1 triệu tấn mỗi năm, Hà Nội phải sử dụng nguồn cung từ các tỉnh thành thuộc đồng 4
bằng sông Hồng như Vĩnh Phúc, Hưng Yên, Hải Dương, Bắc Ninh, Hòa Bình [5]. Từ đó cho thấy rau là nguồn tiêu thụ chính cho nhu cầu ăn uống hằng ngày của người dân Hà Nội. Cũng như các loại thực phẩm khác, rau ăn sống là nguồn chứa vi sinh vật gây bệnh, và khả năng lây truyền vi khuẩn kháng lên người. Tuy nhiên cho đến nay có rất ít báo cáo đã công bố về tình trạng vi khuẩn Enterobacteriaceae trong rau ăn sống chứa các gen mã hóa enzym β-lactamase có khả năng kháng kháng sinh β-lactam. Đặc biệt hơn, tại Việt Nam chưa có công bố nào về tình trạng kháng kháng sinh của các vi khuẩn Enterobacteriaceae trong rau ăn sống được bán tại các quán ăn. Để có những bằng chứng cụ thể về thực trạng ô nhiễm và kháng kháng sinh của Enterobacteriaceae trong rau ăn sống, chúng tôi quyết định tiến hành thực hiện luận văn “Đánh giá sự lưu hành và tính kháng kháng sinh của vi khuẩn đường ruột Enterobacteriaceae trong rau ăn sống tại một số quận nội thành Hà Nội” Mục đích 1. Xác định được tỷ lệ nhiễm vi khuẩn đường ruột Enterobacteriaceae trong rau ăn sống (Nhóm Enterobacteriaceae lên men glucose, nhóm Enterobacteriaceae lên men lactose – Coliform- và Escherichia coli), và xác định tính kháng kháng sinh cephalosporin của các chủng vi khuẩn đã thu thập; 2. Xác định loài vi khuẩn đường ruột Enterobacteriaceae sinh enzym β- lactamase phổ rộng, AmpC β-lactamase và carbapenemase và gen mã hóa enzym β-lactamase trong các vi khuẩn Enterobacteriaceae sinh enzym β-lactamase đã thu thập. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu được thực hiện trên sản phẩm thực phẩm là rau ăn sống thu thập tại các loại hình kinh doanh là chợ, siêu thị và các quán ăn có phục vụ rau ăn sống. 5
Ý nghĩa khoa học Luận văn đã cung cấp thêm số liệu về sự lưu hành và tính kháng kháng sinh của vi khuẩn đường ruột Enterobacteriaceae trong rau ăn sống tại ba loại hình kinh doanh là chợ, siêu thị và quán ăn có phục vụ rau sống. Luận văn là bước khởi đầu cho các nghiên cứu về thực trạng kháng kháng sinh của vi khuẩn hiện diện trong thực phẩm. Ý nghĩa thực tiễn Luận văn cung cấp bằng chứng thực nghiệm về tính kháng kháng sinh của vi khuẩn đường ruột Enterobacteriacea trong rau ăn sống, qua đó cho thấy thực tiễn hiện diện của các vi khuẩn kháng kháng sinh trong thực phẩm đang được tiêu thụ tại chợ, siêu thị và quán ăn. 6
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. HỌ VI KHUẨN ĐƯỜNG RUỘT ENTEROBACTERIACEAE 1.1.1. Enterobacteriaceae Họ vi khuẩn đường ruột Enterobacteriaceae bao gồm một nhóm lớn các vi khuẩn gram âm không tạo bào tử, thường có độ dài 1-5 μm, sinh trưởng trong điều kiện kị khí và hiếm khí tùy ý (ngoại trừ Saccharobacter fermentans và một số loài thuộc chi Yersinia và Erwinia) và có khả năng di chuyển bằng long, ngoại trừ chi Shigella và Tatumella. Một đặc điểm chung của Enterobacteriaceae, giúp phân biệt với các vi khuẩn khác là thiếu cytochrome C oxidase dẫn đến tạo phản ứng âm tính với oxidase, trừ Plesiomonas spp. Enterobacteriaceae lên men nhiều loại carbohydrate, trong đó khả năng sản xuất axit và sinh khí từ quá trình lên men glucose D là một đặc tính chẩn đoán quan trọng và thường được sử dụng là cơ sở để phát hiện và định lượng Enterobacteriaceae. Một số thành viên của Enterobacteriaceae (ví dụ Enterobacter spp., Escherichia coli, Citrobacter spp.và Klebsiella spp.) có thể được phát hiện và định lượng dựa trên khả năng lên men lactose nhanh chóng (thường trong vòng 24-48 giờ) tạo ra axít và sinh khí. Nhóm vi khuẩn này được gọi chung là vi khuẩn Coliform và thường được sử dụng như là các vi sinh vật chỉ điểm nhiễm phân bởi ngành công nghiệp thực phẩm và nước bởi vì môi trường sống bình thường của Coliform là đường tiêu hóa của động vật có vú [6]. Tên gọi họ vi khuẩn đường ruột Enterobacteriaceae lần đầu tiên được đề xuất bởi Rahn vào năm 1937, với chi Escherichia. Sơ đồ phân loại của họ vi khuẩn đường ruột Enterobacteriaceae phức tạp và nhanh chóng thay đổi khi áp dụng các kỹ thuật tiên tiến xác định loài vi khuẩn dựa trên trình tự axit nucleic. Số lượng chi và loài Enterobacteriaceae đã tăng từ 12 chi và 36 loài năm 1974 lên ít nhất 34 chi, 149 loài và 21 phân loài trong năm 2006 [7]. Năm 2011, họ vi khuẩn đường ruột đã tăng lên ít nhất 48 chi, 219 loài và 41 loài phụ. Theo cơ sở dữ liệu phân loại của Thư viện Y khoa Quốc gia Hoa Kỳ vào năm 2015 thì có 63 chi đã được xác định với hơn 210 loài [1], tuy nhiên họ vi khuẩn đường ruột Enterobacteriaceae có ý nghĩa lâm sàng chỉ bao gồm 20-25 loài, và 7
các loài khác thì không thường gặp. Số lượng các chi và loài có thể được tăng lên theo thời gian dựa trên các số liệu chưa được công bố [7]. Enterobacteriaceae được xem là các vi khuẩn chỉ điểm vệ sinh cung cấp các bằng chứng về vệ sinh an toàn thực phẩm trong chuỗi thức ăn cũng như trong ngành công nghiệp thực phẩm. Vi khuẩn thuộc họ đường ruột Enterobacteriaceae được chia thành 3 nhóm, trong đó chủ yếu là nhóm vi khuẩn không lên men đường lactose bao gồm một số chi như Proteus, Cronobacter, Shigella; nhóm lên men lactose chậm hoặc do đột biến; nhóm còn lại thường được phát hiện bởi khả năng lên men lactose nhanh chóng và gọi là nhóm Coliform bao gồm các chi: Escherichia, Enterobacter, Klebsia, Serratia, Citrobacter (xem Hình 1.1) [6]. Lên men lactose h h hó Lên men lactose chậm hoặc do biến đổi Không lên menlactose Hình 1.1. Phân nhóm trong họ vi khuẩn đường ruột Enterobacteriaceae [6] 1.1.2. Sự phân bố của Enterobacteriaceae Các thành viên của họ vi khuẩn đường ruột Enterobacteriaceae được phân bố rộng rãi trong tự nhiên và môi trường. Một số loài là mầm bệnh ở người và động vật, trong khi một số loài khác gây bệnh cho cây cối và côn trùng. Môi 8
trường sống tự nhiên của một số chi thuộc họ Enterobacteriaceae và có nguồn gốc phân lập từ môi trường tự nhiên, thực phẩm và con người được đưa ra trong Bảng 1.1. Do sự phân bố rộng rãi của họ vi khuẩn Enterobacteriaceae do đó không thể tránh khỏi một số thành viên của họ Enterobacteriaceae sẽ xâm nhập vào chuỗi thức ăn, gây ra sự hư hỏng thực phẩm và mang mầm bệnh [8]. Bảng 1.1 Sự phân bố của họ vi khuẩn đường ruột Enterobacteriaceae [8] Chi Sự phân bố và vị trí phân lập Phân người, mẫu bệnh phẩm, nước thải, đất, nước, thực Citrobacter phẩm Phân bố rộng rãi trong tự nhiên, đất, nước ngọt (sông, suối), Enterobacter rau, nước thải, phân người, mẫu bệnh phẩm và đường hô hấp Đường tiêu hóa của người và động vật máu nóng nước, thực Escherichia phẩm và đất thông qua sự nhiễm phân) Đường tiêu hóa và đường hô hấp ở người và các động vật Klebsiella khác, phân, đất, nước, hoa quả và rau, ngũ cốc và các mẫu bệnh phẩm ở người Đường tiêu hóa ở người và động vật, đất, nguồn nước ô Proteus nhiễm Salmonella Người và động vật, thực phẩm, nước, môi trường Mẫu bệnh phẩm, khu vực sản xuất, đất, nước, môi trường, Serratia đường tiêu hóa của động vật có móng Shigella Đường tiêu hóa của người và linh trưởng Phân bố rộng rãi ở người và động vật, thực phẩm, đất và Yersinia nước Leclercia Thực phẩm, nước, máu 1.1.3. Khả năng gây bệnh của Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae gây ra các bệnh liên quan đến đường tiêu hóa và nhiễm trùng đường tiết niệu, nhiễm khuẩn huyết,viêm phổi, nhiễm trùng vùng bụng hoặc vùng chậu, nhiễm trùng nơi phẫu thuật, viêm màng não và các áp xe khác nhau bao gồm nhiễm khuẩn vết thương (xem Hình 1.2) [1]. 9
Hình 1.2. Các bệnh do vi khuẩn Enterobacteriaceae gây ra trên người [1] 1.1.3.1. Viêm màng não và viêm nhiễm hệ Thần kinh Một số loài E. coli có thể gây viêm màng não liên quan đến gram âm (viêm màng não sơ sinh E. coli) ở trẻ sơ sinh với tỷ lệ tử vong có thể lên đến 40%, và những người sống sót thường bị di chứng thần kinh. Sự sống sót của vi khuẩn trong máu được tạo điều kiện bởi một màng bao axit polysialic antiphagocytic và protein A màng ngoài vi khuẩn (OmpA). Trong hệ thống thần kinh trung ương, vi khuẩn có thể gây ra phù nề, viêm và tổn thương thần kinh [1]. 1.1.3.2. Nhiễm trùng đường tiết niệu Nhóm vi khuẩn gây nhiễm trùng đường tiết niệu (UTI) là một trong những loài vi khuẩn phổ biến nhất gây nhiễm trùng ở người, gây các triệu chứng bệnh nghiêm trọng và tốn kém về kinh tế cho việc chữa trị. Escherichia coli gây nhiễm trùng đường tiết niệu (UPEC) chiếm khoảng 80% các ca UTIs, gây viêm bàng quang ở bàng quang và viêm thận thận cấp tính ở thận [1]. 10
Loài Enterobacteriaceae phổ biến khác có liên quan đến UTIs là Klebsiella pneumoniae. Loài này gây nhiễm trên các nhóm bệnh nhân đặc trưng, như bệnh nhân đái tháo đường hoặc bàng quang rối loạn chức năng và ống thông tiểu. K. pneumoniae, một tác nhân gây bệnh phổ biến trên các bệnh nhân do nhiễm trùng bệnh viện, có một số yếu tố quyết định độc lực, bao gồm khả năng bám dính, hoạt tính phân giải ure và các hệ thống bất hoạt sắt [1]. 1.1.3.3. Nhiễm khuẩn huyết Nhiễm khuẩn huyết là một biến chứng chính của nhiễm trùng Enterobacteriaceae vì nó có thể dẫn đến nhiễm trùng huyết nặng với suy nội tạng cấp tính và sốc nhiễm trùng. Trong những năm gần đây, bệnh nhiễm khuẩn E. coli đã tăng lên và ở Anh, loài này hiện chiếm hơn 30% bệnh nhiễm khuẩn huyết ở những người trên 75 tuổi [1]. Cũng có sự gia tăng đáng kể về nhiễm khuẩn huyết do các mầm bệnh gram âm khác gây ra như Leclercia adecarboxylata. L. adecarboxylata ngoài gây nhiễm khuẩn huyết có thể gây nhiễm trùng vết thương, đặc biệt trên các bệnh nhân mắc các bệnh nguyên phát như ung thư, bệnh bạch cầu, suy thận và xơ gan [9]. Nguồn chủ yếu của nhiễm khuẩn huyết là các vi khuẩn gây bệnh đường tiết niệu. Các nguồn lây nhiễm máu cổ điển khác bao gồm đường tiêu hóa, liên quan đến cả mầm bệnh đường ruột cụ thể và vi khuẩn đường ruột cơ hội, có thể chuyển từ lòng ruột sang máu trong vật chủ với các tình trạng tiềm ẩn (ví dụ như khối u rắn tiêu hóa, viêm túi mật hoặc điều trị ức chế miễn dịch) [1]. 1.1.3.4. Gây bệnh đường ruột Các mầm bệnh gây bệnh đường ruột quan trọng nhất là Salmonella enterica, một số phân typ thuộc loài E. coli, Shigella và Yersinia. Mặc dù các Enterobacteriaceae khác đôi khi có liên quan đến nhiễm trùng đường tiêu hóa, nhưng ý nghĩa lâm sàng đôi khi gây tranh cãi (ví dụ đối với Plesiomonas shigelloides hoặc Klebsiella pneumoniae liên quan đến tiêu chảy) [1]. 11