Sinh học phẩy khuẩn tả (trang 2)
Mời bạn đọc phần 1 trước khi xem trang này.
Mục lục
Bộ gene vi khuẩn và các yếu tố quyết định độc lực[sửa]
Sản sinh độc tố của phẩy khuẩn tả được quyết định ở một số mức độ. Cơ chế điều hoà biểu hiện gene mã hoá độc tố và gene quyết định tổng hợp các yếu tố "roi" (hay lông vi khuẩn) được nghiên cứu chi tiết (ở mức sao mã).
Độc tố đường ruột của vi khuẩn là sản phẩn của ctx gene . ctxA mã hoá cấu phần A, ctxB mã hoá cấu phần B. Thông tin của các gene này được chuyển về cùng một mRNA sau khi sao mã (chúng là thành phần của một operon). mRNA này có hai vị trí kết hợp với ribosome ở phía đầu 5' các đoạn gene tương ứng. Vị trí kết hợp ribosome của cấu phần B có khả năng hoạt động mạnh hơn ít nhất 7 lần so với vị trí kết hợp ribosom của A chính vì thế mà lượng sản phẩm của quá trình dịch mã (các protein) của B sẽ gấp vài lần potein của A. Tỷ lệ protein A và B đảm bảo độc lực của vi khuẩn là 1A:5B. Sau khi được tổng hợp, protein A và B kết hợp với nhau tại vị trí giữa màng tế bào và màng ngoài của ribosom. Lượng protein B còn dư sẽ được tiết ra khỏi tế bào. Tuy nhiên thành phần A phải được kết hợp với 5B để được vận chuyển ra ngoài tế bào. Thành phần A nguyên vẹn (chưa kết hợp với B) sẽ ở trạng thái bất hoạt và được giữ lại bằng cách hình thành hai phần A1 và A2 nối với nhau bằng liên kết disulfide. Khi độc tố vi khuẩn kết hợp với GM1 receptor của tế bào vật chủ, thành phần A1 được giải phóng (bằng cách cắt liên kết disulfide) và xâm nhập vào tế bào. Cơ chế xâm nhập của A1 chưa được biết rõ. Có giả thiết cho rằng 5 đơn vị cấu phần B (5B) tạo thành một khe trên màng tế bào để giúp A1 xâm nhập.
Quá trình sao mã của ctxAB được điều hoà bởi nhiểu yếu tố bao gồm cả các tín hiệu môi trường trong đó vi khuẩn đang tồn tại như nhiệt độ, pH, tính thẩm thấu, các amino acid. Một số gene khác của phẩy khuẩn cũng được điều hoà theo cơ chế tương tự như các gene trong tcp operon. tcp được cho là quyết định quá trình tổng hợp "roi" hay "lông" của vi khuẩn. Chính vì vậy mà cả ctx và tcp đều chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường.
Các protein đã được xác định liên quan đến quá trình điều hoà các gene nói trên bao gồm ToxR, ToxS và ToxT. ToxR là một protein màng với 2/3 amino acid nằm trong tế bào chất. Tổ hợp hai protein ToxR (ToxR dimer) kết hợp với vùng khởi sự của ctxAB và hoạt hoá quá trình sao mã. ToxS protein được cho là có chức năng đáp ứng với các tín hiệu môi trường, làm thay đổi hình thái và có thể thay đổi quá trình bắt cặp của ToxR qua đó xúc tiến sao mã. ToxS đóng vai tró như bộ phận cảm biến, phosphoryl hoá và chuyển ToxR sang trạng thái kết hợp với DNA. ToxT là protein trong tế bào chất có chức năng hoạt hoá tcp opeon dẫn đến tổng hợ thành phần của tcp pili. Biểu hiện của ToxT chịu ảnh hưởng của ToxR.
Vì vậy, ToxR là một protein điều hoà thực hiện chức năng "khơi mào" hệ thống điều khiển. ToxR cũng được cho là tương tác với ToxS để thực hiện chức năng nhận biết các thay đổi của yếu tố môi trường và chuyển các tín hiệu (ở mức phân tử) đến nhiễm sắc thể dẫn đến quá trình sao mã của các gene giúp vi khuẩn gắn kết với màng tế bào và sản xuất độc tố. Hoàn toàn có lý do để cho rằng môi trường dạ dày-ruột (nhiệt độ 37 độ, pH thấp, tính thấm cao v.v.) không tương tự như các điều kiện trong môi trường tồn tại tự nhiên của phẩy khuẩn (môi trường nước) có thể trở thành yếu tố tác động, kích kích sản sinh độc tố và gây nhiễm. Tuy nhiên, vẫn có bằng chứng thực nghiệm mâu thuẫn với giả thuyết này dẫn đến một số suy luận về chức năng (mang tính sinh thái) của độc tố vi khuẩn trong quá trình xâm nhiễm và gây bệnh ở người.
Miễn dịch đối với bệnh[sửa]
Phạm vi phản ứng hay mức độ phản ứng của cơ thể khi bị nhiễm phẩy khuẩn tả rất khác nhau dẫn đến những biểu hiện đa dạng của triệu chứng bệnh (không biểu hiện, biểu hiện ỉa chạy nhẹ, ỉa chảy nặng, ỉa chảy trầm trọng có khi dẫn đến tử vong nếu không được điều trị kịp thời). Nguyên nhân dẫn đến sự đa dạng này vẫn chưa được biết rõ. Có ý kiến cho rằng sự khác nhau về thụ quan tiếp nhận độc tố đường ruột của mỗi người quyết định mức độ phản ứng. Tuy nhiên, giả thuyết này cũng chưa được chứng minh. Tại những vùng đã từng có dịch tả trầm trọng, tỷ lệ bệnh ở trẻ em cao hơn người lớn chứng tỏ yếu tố miễn dịch đòng vai trò quan trọng.
Sau khi bị nhiễm vi khuẩn có thể phát hiện kháng thể kháng độc tố, kháng kháng nguyên vỏ (O), kháng nguyên lông (H) trong máu. Tiêm vaccin (có các thành phần kháng nguyên) dẫn đến làm tăng lượng kháng thể. Kháng thể chống lại kháng nguyên O sẽ hòa tan tế bào vi khuẩn với sự hiện hiện của bổ thể và các thành phần khác trong huyết thanh. Lượng kháng thể cao nhất sau 8-10 ngày phát bệnh, giảm dần và trở về trạng thái ban đầu sau khoảng 2-7 tháng. Sự hiện diện của kháng thể trong máu liên quan đến khả năng đề kháng của cơ thể đối với vi khuẩn nhưng có thể không phải là yếu tố quyết định. Vai trò của kháng thể sau khi bị nhiễm vi khuẩn vẫn chưa được làm rõ.
Sau khi bị nhiễm, cơ thể sản sinh kháng thể trung hòa độc tố nhưng không có mối liên hệ giữa hàm lượng kháng thể kháng độc tố với tỷ lệ mắc bệnh trong những khu vực có bệnh lưu hành.
Người ta cho rằng hệ thống phòng thủ thuộc đường tiêu hóa của cơ thể đóng vai trò quan trọng. Phản ứng phòng thủ cục bộ do các kháng thể được tiết trên bề mặt niêm mạc ruột. Hơn nữa, đối với trẻ em bú sữa mẹ, khả năng nhiễm bệnh cũng thấp hơn, có lẽ do được bảo vệ bởi kháng thể có trong sữa mẹ.
Các globulin miễn dịch (IgA, IgG, IgM) có thể được phát hiện tại lớp niêm mạc ruột và được cho là có nhiệm vụ thực hiện chức năng chống lại kháng nguyên vi khuẩn cả trong trường hợp không có mặt bổ thể. Kháng thể chống lại kháng nguyên lông có tác dụng làm mất khả năng chuyển động của vi khuẩn. Kháng thể chống kháng nguyên lông hoặc kháng nguyên vỏ vi khuẩn có khả năng làm đông vón và làm mất khả năng di động. Kháng thể chống độc tố phản ứng với độc tố vi khuản trên bề mặt các tế bào biểu mô, khóa và bất hoạt độc tố. Kháng thể chống kháng nguyên lông hay chống các thành phần lớp vỏ vi khuẩn có khả năng vô hiệu hóa quá trình kết dính của vi khuẩn vào các tế bào biểu mô thành ruột (một quá trình có tính đặc hiệu cao).
Vaccin phòng bệnh[sửa]
Vào những năng 60, vaccin phòng bệnh tả được sản xuất sử dụng tế bào vi khuẩn nguyên vẹn. Khả năng bảo hộ tốt nhất của vaccin đạt tới 90% và giảm dần trong vòng một năm. Vaccin từ vỏ vi khuẩn với các týp huyết thanh khác nhau cũng đã ra đời. Độc tố của vi khuẩn có thể được vô hoạt khi sử dụng formalin hoặc glutaraldehyde nhưng khẳ năng bảo hộ thấp. Các loại vaccin mới có khả năng bảo hộ cao và ít ảnh hưởng phụ hơn cũng đã được sản xuất. Vaccin từ chủng Bengal (chủng gây bệnh tại lục địa Ấn độ và đông nam á) cũng đã ra đời giúp cho việc phòng bệnh có tính đặc hiệu hơn.
