SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI KHUẨN
Đa số vi khuẩn phát triển được trong môi trường nuôi cấy nhân tạo pha chế sẵn từ chất chiết xuất của các mô động vật và thực vật, các chất này cung cấp tiền chất dinh dưỡng và vitamin. Một số vi khuẩn như Mycobacterium leprae (gây bệnh phong) và Treponema pallidum (gây bệnh giang mai) vẫn không thể phát triển được từ môi trường nhân tạo trong phòng thí nghiệm (in-vitro), các vi khuẩn khác như Chlamydia spp. và Rickettsia spp. chỉ có thể nhân lên bên trong tế bào ký chủ và do vậy, môi trường nuôi cấy vi khuẩn phát triển là trong mô tế bào.
Trong những điều kiện thích hợp về chất dinh dưỡng, nhiệt độ và khí trường, một số tế bào vi khuẩn sẽ tăng kích thước và sau đó phân chia bằng sự sinh sản phân đôi thành hai tế bào mới giống nhau. Hai tế bào này có khả năng phát triển và phân chia với tốc độ tương tự như tế bào ban đầu khi có nguồn chất dinh dưỡng ồn định. Thời gian cần cho số lượng vi khuẩn trong một canh cấy tăng lên hai lần gọi là thời gian thế hệ, thời gian này có thể thay đổi ở những loài vi khuẩn khác nhau. Ví dụ, vi khuẩn E. coli có thời gian thế hệ là 20 phút trong những điều kiện phát triển thích hợp, trái lại, vi khuẩn M. tuberculosis (vi khuẩn lao) lại có thời gian thế hệ là khoảng 20 giờ.
Nhu cầu của vi khuẩn khi phát triển
Các vi khuẩn gây bệnh đều cần carbon, nitrogen, nước, muối vô cơ và một nguồn năng lượng để phát triển nhưng các loại vi khuẩn khác nhau có nhu cầu khác nhau về pH, nhiệt độ, chất khí và cả về nguồn năng lượng, nitrogen và carbon để tồn tại. Một sổ vi khuẩn cần yếu tố phát triển đặc biệt như acid amin và vitamin. Việc lựa chọn các môi trường trong chẩn đoán vi sinh học và sử dụng các thử nghiệm định danh vi khuẩn cần dựa trên nhu cầu phát triển cụ thể của từng loại vi khuẩn gây bệnh.
Nguồn carbon và nitrogen
Dựa vào loại hợp chất sử dụng làm nguồn carbon, vi khuẩn được phân thành hai nhóm chính:
- Vi khuẩn tự dưỡng dùng carbon vô cơ từ carbon dioxide và nitrogen từ ammonia, nitrites và nitrates. Nhóm vi khuẩn này ít có vai trò gây bệnh.
- Vi khuẩn dị dưỡng cần hợp chất hữu cơ như một nguồn năng lượng carbon chủ yếu. Đây là nhóm vi khuẩn gây bệnh chủ yếu.
Điều kiện khí trường
- Carbon dioxide (CO2). Vi khuẩn cần CO2 đề phát triển, nguồn khí CO2 được cung cấp từ không khí hoặc từ chính quá trinh phát triển của vi khuẩn. Tuy nhiên, có một số vi khuẩn cần thêm lượng CO2 mới phát triển tối ưu, ví dụ: vi khuẩn Neisseria meningitidis, Campylobacter jejuni.
- Oxygen (O2).Dựa trên nhu cầu sử dụng O2, có thể xếp vi khuẩn thành 4 nhóm:
- Vi khuẩn hiếu khí tuyệt đối (obligate aerobes):chi phát triển khi có O2, ví dụ: vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa.
- Vi khuẩn vi hiếu khí (microaerophilic bacteria):phát triển tốt nhất khi có nồng độ O2 thấp, ví dụ: vi khuẩn Campylobacter jejuni.
- Vi khuẩn kỵ khí tuyệt đối (obligate anaerobes):chi phát triển được trong môi trường không có O2, ví dụ, vi khuẩn Clostridium
- Vi khuẩn kỵ khí tùy nghi (facultative anaerobes):phát triển được khi có hoặc không có O2, ví dụ: vi khuẩn Escherichia
Nhiệt độ
Vi khuẩn gây bệnh thường phát triển tốt nhất ở 37°C. Một số vi khuẩn cần nhiệt độ cao hơn cho sự phát triển tối ưu, ví dụ: 42°C cho vi khuẩn Campylobacter jejuni. Các vi khuẩn trong thực phẩm phát triển được ờ nhiệt độ thấp (0-4°C), ví dụ: vi khuẩn Listeria monocytogenes phát triển chậm ở 4°C và gây dịch ngộ độc thức ăn do sử dụng các sản phẩm đông lạnh khác nhau. Sự phát triển bình thường của vi khuẩn được thể hiện qua đường biểu diễn với bốn giai đoạn liên tục, đó là:
- Giai đoạn thích ứng (lag phase): là thời gian giữa lúc cấy vi khuẩn vào môi trường và lúc vi khuẩn bắt đầu phát triển;
- Giai đoạn tăng theo hàm số mũ (log phase): môi trường đục, số lượng vi khuẩn tăng lên theo mức lùy thừa, nồng độ vi khuẩn khoảng 1 X 106 tế bào/ml;
- Giai đoạn dừng tối đa (stationary phase): mức độ phát triển chậm lại khi chất dinh dưỡng cạn kiệt, tích tụ các sản phẩm thải loại, mức độ phân chia tế bào tương đương với mức độ chết; tổng số vi khuẩn sống có thề đếm được tương đối hằng định;
- Giai đoạn suy tàn (decline): mức độ phân chia vi khuẩn chậm hơn mức độ chết, tổng số vi khuẩn sổng giảm dần.
Môi trường dinh dưỡng (nutrient medium)
Nhiều vi khuẩn sẽ phát triển trong hoặc trên các môi trường dinh dường đơn thuần, ví dụ, môi trường thạch dinh dưỡng hay canh thang dinh dưỡng chứa “peptone” (polypeptides và amino acids từ thịt) và “nước cốt thịt” (meat extract) là phần hợp thành do thịt chứa vitamin và muối khoáng hòa tan trong nước.
Môi trường phong phú (enrichment medium)
Trong môi trường này có thêm nhừng chất dinh dưỡng thích hợp để phân lập các vi khuẩn khó mọc (fastidious) và cần những điều kiện đặc biệt để phát triển. Ví dụ, thạch chứa máu toàn phần (thạch máu) hoặc thạch chứa máu ly giải (thạch chocolate).
Môi trường chọn lọc (selective medium)
Các môi trường chọn lọc tạo thuận lợi cho sự phát triển một số vi khuẩn nhất định trong khi ức chế vi khuẩn không mong muốn khác. Ví dụ: thạch muối mannitol – là môi trường có nồng độ muối NaCl cao để phát hiện vi khuẩn staphylococci, thạch MacConkey – là môi trường chứa muối mật và chi các vi khuẩn dung nạp mật mới phát triển được. Ngoài ra, còn có thể thêm vào môi trường kháng sinh thích họp để một số vi khuẩn phát triển được nhưng lại ức chế hoặc tiêu diệt những vi khuẩn khác.
pH
Đa số vi khuẩn gây bệnh phát triển tốt nhất ở pH kiềm nhẹ (pH 7,2-7,6) tuy có một số ngoại lệ. Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus ở âm đạo phát triển thích hợp hơn ở môi trường acid (pH 4,0), tạo acid lactic, duy trì tính acid ở chất tiết âm đạo, ngăn cản sự phát triển của nhiều vi khuẩn gây bệnh khác. Vi khuẩn Vibrio cholerae, gây bệnh tả, lại phát triển tối ưu ở môi trường kiềm (pH 8,5), đây là cơ sở để nuôi cấy vi khuẩn tả trong môi trường thích hợp (môi trường peptone kiềm).
Sự phát triển của vi khuấn trong môi trường lỏng
Cấy vi khuẩn vào môi trường lỏng thích hợp, sau đó theo dõi được quá trình sinh sản của chúng bằng cách xác định tổng số vi khuẩn sống có thề đếm được tại những khoảng thời gian
Sự phát triển của vi khuẩn trong môi trường đặc
Làm đặc môi trường lỏng có chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của vi khuẩn bằng cách cho thạch (agar) vào môi trường. Thạch là một loại polysaccharides được chiết xuầt từ rong biển. Đun nóng môi trường để khử trùng và làm tan thạch. Khi nhiệt độ xuống tới 40°c, môi trường sẽ đặc quánh (gel), cứng và trong suôt. Môi trường đặc được đê trong các hộp Petri (hộp thạch). Khi trải trên bề mặt hộp thạch, vi khuân mọc tạo thành khuân lạc (colony). Mồi khuẩn lạc có hàng triệu tế bào vi khuẩn, bắt nguồn từ một tế bào vi khuẩn đơn lẻ hoặc từ một đám tế bào vi khuẩn ban đầu. Hình thái khuẩn lạc đặc trưng cho từng loài vi khuẩn và có ý nghĩa trong việc định danh vi khuẩn.
Sự phát triển của vi khuẩn trong môi trường của phòng thí nghiệm (in vitro)
Để nuôi cấỵ vi khuẩn in vitro, các nhà vi sinh học phải xác định được nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn đề chọn lựa môi trường nuôi cấy vi khuẩn thích hợp. Các phòng xét nghiệm vi sinh có thể sử dụng các loại môi trường lỏng và đặc khác nhau nhưng đều thuộc những nhóm môi trường dưới đây:
Môi trường phân biệt (differential medium)
Sừ dụng môi trường này để phân lập và định danh các tác nhân gây bệnh đặc biệt. Thường dựa trên cơ sờ phản ứng lên men đường tạo acid và làm đổi màu chat chi thị pH. Ví dụ, thạch MacConkey có đường lactose và chất chỉ thị pH là đỏ trung tính. Ở môi trường này, các vi khuẩn lên men lactose được (như Escherichia coli) sẽ tạo acid, khuẩn lạc có màu hồng, trong khi các vi khuẩn không lên men lactose (như Salmonella spp.) không tạo acid, khuẩn lạc sẽ có màu vàng nhạt. Môi trường phân biệt cũnẹ có thể chứa tác nhân chọn lọc như kháng sinh hoặc các chất như muối mật và crystal violet đê ức chế sự phát triển của các vi khuẩn Gram dương. Do đó, thạch MacConkey vừa là môi trường chọn lọc, vừa là môi trường phân biệt.
Trên cơ sở biết được nhu cầu dinh dưỡng và những điều kiện nuôi cấy thích hợp cho từng loại vi khuẩn gây bệnh, phòng xét nghiệm vi sinh có thể xét nghiệm để định danh vi khuẩn gây bệnh từ bệnh phẩm, sau đó thực hiện kháng sinh đồ, chọn lựa kháng sinh thích hợp để điều trị hiệu quả các bệnh nhiễm khuẩn.
Các bước thực hiện
- Chẩn đoán bệnh nhiễm khuẩn trên lâm sàng dựa vào: bệnh sử, vị trí nhiễm khuẩn, biểu hiện bệnh lý.
- Lấy bệnh phẩm tại các vị tri thích hợp với từng bệnh lý.
- Chuyên chở sớm, đúng cách đến phòng xét nghiệm vi sinh.
- Tại phòng xét nghiệm vi sinh:
+ Soi tươi hoặc nhuộm trực tiếp mẫu bệnh phẩm (nhuộm Gram, nhuộm kháng acid, …) để định danh sơ bộ vi khuẩn gây bệnh.
+ Cấy vi khuẩn vào môi trường nuôi cấy thích họp,
+ Thực hiện kháng sinh đồ: chọn loại kháng sinh và kỹ thuật thực hiện phù hợp với từng loại vi khuẩn phân lập được.
PHÂN LOẠI VI KHUẨN (CLASSIFICATION OF BACTERIA)
DANH PHÁP VÀ NGUYÊN TẮC PHÂN LOẠI VI KHUẨN
Phân loại rất cần thiết cho việc nghiên cứu vi khuẩn gây bệnh ở nguời. Tên vi khuẩn được đặt theo hệ thống tên kép của giống và loài, viết hoa tên giống, sau đó là tên loài không viết hoa, ví dụ, Escherichia coli hoặc Staphylococcus aureus. Tên vi khuẩn thường được viết tắt, ví dụ, E. coli hoặc s. aureus. Cả hai tên xác định loài của một vi khuẩn, được in nghiêng hoặc được gạch dưới.
Cần chú ý một số vấn đề trong danh pháp. Trước hết là việc sử dụng thuật ngữ thay thế trong một số trường hợp: vi khuẩn Streptococcus pneumoniae được qui ước là pneumococcus, Neisseria meningitidis – meningococcus, Neisseria gonorrhoeae – gonococcus. Đôi khi, các thuật ngừ tập hợp được sử dụng, ví dụ, “coliform” có thể là E. coli hoặc hoặc một trực khuẩn Gram âm đường ruột khác, “staphylococci coagulase âm” là staphylococci khác với s. aureus.
PHÂN LOẠI VI KHUẨN
Trên phương diện sinh học, việc phân loại vi sinh vật gặp nhiều khó khăn do thế giới vi sinh vật rất đa dạng, phong phú.
Đối với vi khuẩn gây bệnh ở người, chủ yếu sử dụng các đơn vị phân loại là:
Họ (family) -> Tộc (tribe) -> Giống (genus)-> Loài (species)-> Dạng (type)-> Chủng (strain).
Có thể chia các vi khuẩn gây bệnh thành năm nhóm chính dựa vào hình dạng và tính chât nhuộm của chúng. Các loại dạng vi khuẩn cơ bản là cầu khuẩn, trực khuẩn, xoắn khuẩn và hỉnh dạng khác. Mỗi dạng lại được phân chia tiếp theo tính chất nhuộm, chủ yếu là nhuộm Gram và nhuộm kháng acid (acid-fast stain). Trước hết, vi khuẩn được phân chia thành Gram dương và Gram âm. Các đặc tính khác là khả năng phát triển trong môi trường có hay không có O2, tạo bào tử và di động làm tiêu chí để phân thành các nhóm tiếp theo.
Năm nhóm vi khuẩn gây bệnh chù yếu:
- Cầu khuẩn, trực khuẩn Gram dương và các vi khuẩn nhánh: có nhiều loại vi khuẩn gây bệnh khác nhau.
- Cầu khuẩn, trực khuẩn Gram âm và các vi khuẩn có hình dạng tương tự: có nhiều loại vi khuẩn gây bệnh khác nhau.
- Xoắn khuẩn: vi khuẩn gây bệnh là Borrelia, Treponema pallidum, Leptospira.
- Vi khuẩn kháng acid: vi khuẩn gây bệnh là Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium leprae, Mycobacterium không điển hình.
- Vi khuẩn có vách tế bào khiếm khuyết: có các vi khuẩn Mycoplasma (không có vách tế bào), vi khuẩn dạng L, protoplasts.
Copy ghi nguồn: https://tapchiyhocvietnam.com/
