1. Đặc điểm nguồn gốc và tên gọi của vi khuẩn lao

Lao là một trong những bệnh được biết từ lâu đời nhất ảnh hưởng đến con người. Mặc dù M. tuberculosis ước tính đã tồn tại 15,300 - 20,400 năm, nhưng căn cứ vào tính đa dạng nucleotide hiến khi mất và khả năng đột biến, người ta thừa nhận chúng là loài tiến triển khác đi rất nhiều từ dạng nguyên thuỷ nhưng vẫn thuộc giống (genus) Mycobacterium. Đa số vi sinh vật thuộc giống tự nhiên này sống trong đất và nước, tại thời điểm nào đó dưới áp lực của môi trường, một vài loài trong chúng nổi trội lên và xuất hiện ở động vật, trong đó có M. bovis. Tiến hoá tiếp theo của Mycobacterium là người bị nhiễm M. bovis, chúng xuất hiện cùng với việc thuần hoá động vật có móng sừng (như loài bò) kết hợp với tập tục di cư của người dân. Ở thời điểm này, M. tuberculosis gây bệnh cho người. Trong khoảng 100 - 150 năm gần đây M. tuberculosis đã dần phát triển trong hầu hết các khu vực trên trái đất.

M. tuberculosis complex:

Nguyên nhân chính gây bệnh lao ở người chủ yếu là loài M. tuberculosis, (gọi tắt BK-Koch bacillus), được Rober Koch phân lập năm 1882. Đây là loài đại diện của giống Mycobacterium. Tên tubercle bacillus  được đặt cho 2 loài: M. tuberculosis và M. bovis. Chúng khác hẳn với các loài mycobacteria khác do có tính kháng acide mạnh nhất sau khi nhuộm mầu. Tên gọi M. tubercle và M. tuberculosis là các cách gọi đặc biệt nhưng thực ra chúng đồng nghĩa. M. tuberculosis complex bao gồm 5 loài: (1) M. tuberculosis là mầm gây bệnh cho người hay gặp nhất, do Zopf 1883; Lehmann và Neumann 1896 đặt tên; (2) M. bovis có thể lây truyền bệnh từ bò sang người do sử dụng sữa bò mắc lao chưa tiệt khuẩn. Nó cũng có thể lây truyền từ người bệnh sang người lành; (3) M. microti phân lập từ chuột đồng (Microtus agrestis) bởi Wells (1937) và được Reed (1959) đặt danh pháp, có độc lực rất thấp đối với chuột lang và người; (4) M. africanum là một loài được cho là trung gian giữa M. tuberculosis và M. bovis, thỉnh thoảng xuất hiện ở Châu Phi và thường có kháng tự nhiên với thioacetazone; (5) M. canettii là một loài mới được bổ xung vào từ năm 1997, chúng gây bệnh ở chuột đồng, chuột trù và chuột rừng. Các loài lao trên có tên chung là tuberculous mycobacteria và được gọi là “tuberculosis complex”, bởi vì trong genom của chúng cùng có chung một hay nhiều đoạn gen IS 6110 đặc thù mà các loài vi khuẩn lao khác không có. Đây là nhóm gây bệnh quan trọng nhất trong giống Mycobacterium.

Vi khuẩn lao do Robert Koch phát hiện (1882), vì vậy còn được gọi là Bacilie de Koch (viết tắt là BK). Ngày nay, căn cứ vào đặc điểm kháng acid, người ta gọi chúng là vi khuẩn kháng cồn toan, viết tắt là AFB (Acid fast Bacilli). Trên tiêu bản nhuộm Ziehl – Neelsen, vi khuẩn lao không bị cồn và axit làm mất màu đỏ của fucsin.

2. Hình thể, cấu tạo và kích thước

2.1. hình thể và kích thước

Vi khuẩn lao nhìn thấy trên vi trường bắt mầu đỏ trên nền hơi xanh của tiêu bản không có lông, hai đầu tròn, thân có hạt, hình que cong, nhỏ, đứng thành từng đám, hay từng đôi song song hay hình chữ V hay riêng rẽ. Chúng có chiều dài từ 3 đến 5 m, rộng 0,3 – 0,5 m,

Hình ảnh vi khuẩn lao chụp qua kính hiển vi điện tử

2.2. Cấu tạo vách tế bào của vi khuẩn lao

Hình ảnh vách tế bào vi khuẩn lao

(1).            Lớp lipid bên ngoài

(2).            Lớp acide mycolic

(3).            Lớp polysacharide (arabinogalactan)

(4).            Lớp peptidoglycan

(5).            Lớp màng plasma

(6).            Lớp lipoarabinomannan (LAM)

(7).            Lớp phosphatidylinositol mannoside

(8).            Lớp khung vách tế bào

Cấu trúc vách tế bào và acide mycolic đem lại nhiều chức năng cho vi khuẩn lao, giúp vi khuẩn có sức chịu đựng cao, làm tăng kháng thuốc do làm hư hại các hoá chất, khử nước và ngăn chặn hiệu quả hoạt động của kháng sinh. Nó làm cho vi khuẩn phát triển được bên trong đại thực bào và ẩn tránh hệ thống miễn dịch của chủ thể.

3. Một số đặc điểm sinh học của vi khuẩn lao

3.1. Vi khuẩn lao có khả năng tồn tại lâu ở môi trường bên ngoài

Ở điều kiện tự nhiên, vi khuẩn có thể tồn tại 3 – 4 tháng. Trong phòng thí nghiệm người ta có thể bảo quản vi khuẩn trong nhiều năm. Trong đờm của bệnh nhân lao ở phòng tối, ẩm sau 3 tháng vi khuẩn vẫn tồn tại và giữ được độc lực. Dưới ánh nắng mặt trời vi khuẩn bị chết sau 1,5 giờ. Ở  42⁰C vi khuẩn ngừng phát triển và chết sau 10 phút ở 80⁰C; với cồn 90⁰ vi khuẩn  tồn tại được ba phút, trong acid phenic 5% vi khuẩn chỉ sống được một phút.

3.2. Vi khuẩn lao là loại vi khuẩn hiếu khí

Khi phát triển vi khuẩn cần đủ oxy, vì vậy giải thích tại sao lao phổi là thể bệnh gặp nhiều nhất và số lượng vi khuẩn nhiều nhất trong các hang lao có phế quản thông.

3.3. Vi khuẩn lao sinh sản chậm

Trong điều kiện bình thường, trung bình 20 – 24 giờ/1lần, nhưng có khi hàng tháng, thậm chí “nằm vùng” ở tổn thương rất lâu (Persister), khi gặp điều kiện thuận lợi chúng có thể tái triển lại.

3.4. Vi khuẩn lao có nhiều quần thể chuyển hoá khác nhau ở tổn thương

            Có những quần thể vi khuẩn phát triển mạnh, nằm ngoài tế bào (Nhóm A ): có những quần thể vi khuẩn phát triển chậm, từng đợt (Nhóm B); có những vi khuẩn nằm trong tế bào (Nhóm C). Những quần thể vi khuẩn này chịu tác dụng khác nhau tuỳ từng thuốc chống lao.

3.5. Các chất liên quan đến tính độc của vi khuẩn lao

Mặc dù đã biết vi khuẩn lao hàng trăm năm, nhưng tính chất gây độc của M. tuberculosis còn nhiều điều chưa được sáng tỏ, chúng không có các độc tố chủ yếu gây bệnh như nhiều vi khuẩn khác. Nhiều chất từ M. tuberculosis đã được chứng minh là tham gia vào độc tính vi khuẩn, nhưng không thật sự có yếu tố nào là chủ yếu hay quyết định.

4. Đặc điểm nhuộm soi kính hiển vi và nuôi cấy vi khuẩn lao

4.1. Đặc điểm nhuộm soi kính vi khuẩn lao

Vi khuẩn lao rất khó phát hiện bằng các thuốc nhuộm thông thường sử dụng cho các vi khuẩn khác. Với phương pháp nhuộm nóng đặc biệt Ziehl-Neelsen thuốc nhuộm fuchsin mới có thể thấm qua được vách sáp dầy khi bị đốt nóng, lúc đó chúng bắt mầu đỏ fuchsin và chống lại được sự tẩy mầu bởi cồn hay acide nên gọi tên là AFB (acide - fast bacilli). Xét nghiệm này đánh giá được mật độ vi khuẩn nhiều hay ít, tuy nhiên mật độ vi khuẩn trong 1 ml đờm phải có từ 5,000 - 10,000 AFB thì mới nhận định được. Vi khuẩn lao nhìn thấy trên vi trường bắt mầu đỏ trên nền hơi xanh của tiêu bản, hình que cong, nhỏ, đứng thành từng đám, hay từng đôi song song hay hình chữ V hay riêng rẽ. Để thấy được hình ảnh này phải soi bằng vật kính dầu có độ phóng đại 1000. Thời gian để một kỹ thuật viên nhận định kết quả một mẫu đọc ít nhất là 10 - 15 phút. Sự giảm số lượng vi khuẩn có ý nghĩa là điều trị hiệu quả. Kết quả quan sát nhận định theo các mức độ sau:          

(...)      Không có AFB/100 vi trường

(+)       1 - 9 AFB/100 vi trường. Ghi kết quả số AFB

(++)    10 - 99 AFB/100 vi trường

(+++)  1 - 10 AFB/ 1 vi trường (chỉ cần đọc 50 vi trường)

(++++)           > 10 AFB/1 vi trường (chỉ cần đọc 20 vi trường)

4.2. Đặc điểm nuôi cấy của vi khuẩn lao

Nuôi cấy là phương pháp chẩn đoán chính xác để xác định có vi khuẩn lao ở trong đờm của người nghi lao. Đây là một xét nghiệm có độ đặc hiệu rất cao, vì mỗi một vi khuẩn lao sẽ mọc thành một khuẩn lạc dễ quan sát bằng mắt thường. Nuôi cấy phát hiện dễ, sớm trước cả giai đoạn lây và phát hiện tăng hơn 30 - 50% các trường hợp so với phương pháp soi kính. Nuôi cấy rất hữu ích và có hiệu quả trong việc chẩn đoán thất bại khi kết thúc điều trị. Nuôi cấy cũng cung cấp vật liệu cho các thử nghiệm định danh và thực hiện kháng sinh đồ.

Tuỳ thuộc vào phương pháp khử nhiễm khuẩn và loại môi trường nuôi cấy, chỉ cần vài đến 10 vi khuẩn là có thể phát hiện được vi khuẩn lao. Tuy nhiên không thể sử dụng các kỹ thuật nuôi cấy vi khuẩn thông thường để phân lập vi khuẩn lao từ bệnh phẩm lâm sàng, vì vi khuẩn lao có thời gian sản sinh rất chậm (tạo ra thế hệ sau mất 18 - 24 giờ), và cực kỳ chậm in vitro, trong khi những vi khuẩn khác thường có chu kỳ sinh sản khoảng vài phút (ví dụ E.coli chỉ mất 20 phút). Chúng không mọc ở bệnh phẩm cũng như môi trường hoá chất đơn giản. Vi khuẩn lao chỉ nhân lên được ở trong môi trường nuôi cấy đặc biệt chứa đầy đủ đường, đạm, dưỡng khí, các loại muối, các vitamin, pH từ 6,8 đến 7,2 và nhiệt độ từ 37⁰C - 38⁰C. Những vi khuẩn mới phân lập từ bệnh phẩm của bệnh nhân có khả năng tự tổng hợp các chất kém hơn các vi khuẩn đã được nuôi cấy nhiều lần ở phòng xét nghiệm vì những vi khuẩn này đã thích ứng với điều kiện đầy đủ các chất dinh dưỡng trong cơ thể.

Trước khi nuôi cấy bệnh phẩm trên môi trường đặc Lowenstein-Jensen, bệnh phẩm cần phải khử nhiễm khuẩn, ly tâm và trung hoà acide. Những bệnh phẩm vô khuẩn như (mô tổn thương trong khi phẫu thuật, dịch não tuỷ, dịch khớp) thì nên cấy trực tiếp vào môi trường. Các tub nuôi cấy được để trong tủ ấm 37^oC thời gian từ 4 - 12 tuần. Khuẩn lạc có thể nhìn thấy rõ ít nhất sau 3 tuần nuôi cấy. Kết quả dương tính khi thấy vi khuẩn lao (bao gồm cả M. tuberculosis) mọc thành khuẩn lạc nổi trên bề mặt môi trường, khuẩn lạc có thể rộng, tròn, nhẵn sau đó sần sùi như hoa súp lơ, màu kem và rất khó tan trong nước. Kết quả âm tính nếu sau 8 tuần nuôi cấy không thấy có khuẩn lạc mọc.

5. Vi khuẩn lao kháng thuốc

5.1. Các định nghĩa kháng thuốc

Kháng thuốc là khả năng sống sót và sinh sản của các chủng vi khuẩn lao sau khi đã tiếp xúc với thuốc ở nồng độ có thể tiêu diệt hoặc ức chế vi khuẩn, chúng sinh sản và chuyển tiếp được đặc tính đó cho thế hệ sau.

Theo TCYTTG 1997: kháng thuốc là hiện tượng giảm độ nhạy cảm với thuốc chữa lao in vitro của M. tuberculosis với nồng độ vừa đủ hợp lí của một vài chủng kiểm tra so với chủng hoang dại chưa tiếp xúc với thuốc chữa lao bao giờ.

Bệnh lao kháng thuốc là trường hợp bệnh nhân lao phổi mang vi khuẩn lao kháng với một hoặc nhiều loại thuốc chống lao.

Kháng thuốc tiên phát (primary resistance): là những chủng M. tuberculosiskháng thuốc xuất hiện ở bệnh nhân không có tiền sử điều trị thuốc lao (hoặc thời gian điều trị ít hơn một tháng).

Kháng thuốc mắc phải (acquired resistance): là những chủng M. tuberculosiskháng thuốc xuất hiện ở bệnh nhân có tiền sử đã điều trị thuốc lao với thời gian từ một tháng hoặc hơn.

Kháng đa thuốc (multidrug resistance): Là hiện tượng vi khuẩn lao kháng đồng thời tối thiểu hai thuốc INH và RMP. Đây là 2 thuốc có hiệu lực tiêu diệt vi khuẩn lao mạnh nhất trong số các thuốc chống lao hiện nay.

Kháng đa thuốc mở rộng (Extensively drug resistance - KĐTMR): là các trường hợp BLKĐT có kháng với bất kỳ thuốc fluoroquinolone nào (dạng thuốc tiêm hay uống) và kháng ít nhất một trong 3 thuốc hàng hai có thể tiêm được (capreomycin, kanamycin, và amikacin).

Cơ chế kháng thuốc của vi khuẩn lao

Kháng thuốc có thể là một đặc tính của một loài nguyên vẹn hoặc do đột biến gen mắc phải hoặc do vận chuyển gen. Gen kháng thuốc nằm trên nhiễm sắc thể của vi khuẩn và di truyền cho thế hệ sau. Hiện nay người ta đã xác định được bản đồ gen và nhiều mã gen kháng thuốc của vi khuẩn lao Gen kháng thuốc mã hoá thông tin từ đó vi sinh vật sử dụng để chống lại hiệu lực ức chế đặc hiệu của kháng sinh theo các cơ chế sau đây.

- Làm giảm tính thấm của màng nguyên tương.

- Làm thay đổi đích tác động.

- Tạo ra các isoenzym không có ái lực với kháng sinh nên bỏ qua tác động của kháng sinh.

- Tạo ra enzym: các enzym do gen đề kháng tạo ra có thể biến đổi hoặc phá huỷ cấu trúc hoá học của phân tử kháng sinh.

Một số gen kháng thuốc:

- Vi khuẩn kháng Rifampicin đột biến ở gien rpo B mã hoá tổng hợp ARN -    Polymerase

- Vi khuẩn kháng Isoniazid đột biến ở gien Kat G, Inh A, ahp C.

- Vi khuẩn kháng Streptomycin và các amynoglycozid: đột biến ở gien rrS, rpsL hoặc cả hai gien này.

- Vi khuẩn kháng Pyrazinamid: đột biến ở gien pnc A

TVM xin chào chủ nhà!