Giáo trình Vi sinh vật – Ký sinh trùng

Nội dung text: Giáo trình Vi sinh vật – Ký sinh trùng

1. TRƯỜNG TRUNG HỌC Y TẾ LÀO CAI BS, CK1. NGUYỄN QUANG TĨNH BÀI GIẢNG Vi sinh vật – Ký sinh trùng TÀI LIỆU ĐÀO TẠO Y SỸ, ĐIỀU DƯỠNG TRUNG CẤP (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Lào Cai, năm 2017
2. Lời nói đầu Để thống nhất nội dung giảng dạy trong Nhà trường, đáp ứng nhu cầu tài liệu học tập và tham khảo cho giáo viên và học sinh, Trường Trung học Y tế Lào Cai tổ chức biên soạn và biên tập giáo trình và bài giảng các môn học sử dụng trong đào tạo các đối tượng học sinh trong Nhà trường. Căn cứ chương trình môn Vi sinh – Ký sinh trùng trong chương trình đào tạo trung cấp Y sỹ và Điều dưỡng do Trường Trung học Y tế Lào Cai ban hành năm 2017 trên cơ sở Chương trình khung ngành Y sỹ và Điều dưỡng của Bộ Giáo dục và Đào tạo, Trường THYT Lào Cai tiến hành biên soạn, biên tập giáo trình Vi sinh – Ký sinh trùng. Giáo trình này là tài liệu chính thức dùng giảng dạy, nghiên cứu, học tập của ngành Y sỹ và Điều dưỡng trung cấp của Trường. Giáo trình được biên tập và biên soạn dựa trên các giáo trình vi sinh, ký sinh vật y học của Trường THYT Lào Cai, Bộ Y tế và một số trường Đại học, Cao đẳng Y tế, sự tham gia đóng góp ý kiến của các giáo viên trong Trường và các cơ sở y tế tuyến tỉnh trên địa bàn tỉnh Lào Cai. Giáo trình được tái bản lần thứ hai co chỉnh sửa, bổ sung song không tránh khỏi còn thiếu sót và hạn chế nhất định. Trong quá trình sử dụng rất mong nhận được ý kiến góp ý của các bạn đồng nghiệp và học sinh để tập giáo trình ngày càng hoàn chỉnh. TÁC GIẢ BS, CK1. Nguyễn Quang Tĩnh 2
3. ĐẠI CƯƠNG VI SINH VẬT Y HỌC MỤC TIÊU HỌC TẬP Sau khi học, học sinh có khả năng: 1. Nêu được khái niệm vi sinh vật và vi sinh học. 2. Trình bày được sơ lược lịch sử phát triển ngành vi sinh học và những vấn đề hiện nay của vi sinh vật y học. 3. Trình bày được các yếu tố ảnh hưởng tới sự tồn tại và phát triển của vi sinh vật. 4. Trình bày được sự tương tác giữa vi sinh vật và cơ thể. NỘI DUNG 1. Khái niệm Vi sinh học là khoa học nghiên cứu hình thái, cấu tạo, sinh lý và hoạt động của các vi sinh vật để phục vụ con người. Vi sinh vật là các sinh vật nhỏ bé mắt thường không thấy và chỉ được phát hiện bằng kính hiển vi. Muốn đo kích thước của vi sinh vật, người ta sử dụng các đơn vị sau: Micromet ( m micrometre) = 10-6m Nanomet (nm, nanometre) = 10-9m Angstrom = 10-10m Các nhóm vi sinh vật chính gồm: Vi khuẩn; nấm; một số nguyên sinh động vật và virus. 2. Sơ lược lịch sử phát triển vi sinh học Sự phát hiện vi sinh vật gắn liền với sự phát minh kính hiển vi. Anton Van Leeuwenhoek (1632 - 1723), người Hà Lan, là người đầu tiên ở thế kỷ 17 nhìn thấy vi sinh vật nhờ những kính hiển vi độ phóng đại 270 - 300 lần mà ông đã chế tạo (1676). Tuy nhiên từ cổ xưa, mặc dù không rõ sự tồn tại của vi sinh vật, loài người cũng đã biết không ít về những quy luật tác dụng của vi sinh vật và áp dụng nó trong đời sống hàng ngày như ủ rượu, làm dấm, làm tương... Louis Pasteur (1822 - 1895) đã khám phá vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên và từ đó lập ra nền tảng cho môn vi sinh học. Pasteur đã chứng minh rằng sự lên men, sự thối rữa và các bệnh truyền nhiễm luôn luôn do vi sinh vật gây nên. Ông đưa ra những phương pháp khử trùng thực phẩm, khử trùng các dụng cụ mổ xẻ. 4
4. Robert Koch (1843-1910) đã tìm ra: - Cách dùng thuốc nhuộm để phát hiện vi sinh vật. - Cách dùng môi trường đặc để phân lập vi khuẩn. - Tìm ra trực khuẩn lao, trực khuẩn than, phẩy khuẩn tả. Nhờ công lao của L.Pasteur, R.Koch và nhiều nhà bác học khác, phần lớn các vi khuẩn gây bệnh ở người và động vật đều được khám phá ở đầu thế kỷ 20. Lúc bấy giờ vi sinh học đã trở thành một khoa học ứng dụng quan trọng trong lĩnh vực y học, nông nghiệp và công nghiệp. Trong lâm sàng, khoa lây đã thành lập để tiếp nhận bệnh nhân nhiễm trùng, khoa ngoại đã sử dụng phương pháp phẫu thuật sát trùng, tiền đề của phương pháp phẫu thuật vô trùng ngày nay. Vào đầu thế kỷ XX người ta đã tìm ra virus và phagiơ mở rộng thêm phạm vi nghiên cứu vi sinh vật. Năm 1939 phát minh ra kính hiển vi điện tử đã giúp cho sự nghiên cứu nhiều thể của vi khuẩn và nhìn thấy virus cũng như nghiên cứu sâu hơn về bản chất của nó. Trong những thập kỷ gần đây từ một khoa học ứng dụng, vi sinh vật học đã trở thành một khoa học cơ bản làm phát sinh một ngành khoa học mới: sinh học phân tử và dưới phân tử cùng với các ngành khoa học khác tạo nên một cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật hiện đại. Nhờ những hiểu biết về di truyền học hiện đại mà mô hình nghiên cứu là E.coli, Watson và Crick đã phát hiện mẫu cấu trúc của ADN và cơ chế sao chép bán bảo tồn làm cơ sở cho sự hình thành sinh học phân tử và dưới phân tử. Những phát hiện kỳ diệu về cơ cấu của mã di truyền và các cấu trúc khác của tế bào sống được sử dụng làm cơ sở cho sự phát triển công nghiệp sinh học, ngành công nghiệp cho phép con người can thiệp vào quá trình hình thành và phát triển của sinh vật để phục vụ lợi ích của con người. Gần đây những kỹ thuật tổng hợp gen, tháo ghép gen làm cho công nghệ sinh học trở thành một lực lượng sản xuất mũi nhọn của nền kinh tế thế giới. Trong lĩnh vực y học những kỹ thuật trên có nhiều triển vọng giải quyết các bệnh di truyền, phòng chống các bệnh nhiễm trùng, bệnh ung thư. 3. Những vấn đề hiện nay của vi sinh vật y học Trong y học, vi sinh vật là căn nguyên của các bệnh nhiễm trùng. Vì vậy khi xét về tầm quan trọng hiện nay của vi sinh vật y học phải đề cập tới tình hình các bệnh nhiễm trùng. Từ ngàn xưa bệnh nhiễm trùng là một tai họa cho nhân loại. Bệnh 5
5. đậu mùa, bệnh dịch hạch, bệnh dịch tả... đã giết chết hàng triệu người, tàn phá nhiều làng mạc, thành phố. Từ khi vi sinh vật học trưởng thành cho đến nay con người đã có khả năng dần dần chế ngự được bệnh nhiễm trùng. Nhưng con đường chế ngự để tiến tới xóa bỏ bệnh nhiễm trùng là con đường khó khăn và lâu dài. Thành tựu đầu tiên xảy ra vào năm 1891 lúc Von Behring đã cứu sống một em bé nhờ huyết thanh kháng bạch hầu, mở đầu thời kỳ huyết thanh liệu pháp. Thực tế cho thấy huyết thanh liệu pháp có những mặt hạn chế và chỉ hữu hiệu đối với những bệnh nhiễm độc tố vi khuẩn như bạch hầu, uốn ván, hoại thư sinh hơi.v.v... Thành tựu thứ hai là công lao của Domagk phát minh sulfonamit năm 1935. Nhưng dần dần vũ khí sulfonamit tỏ ra yếu kém không đủ khả năng điều trị phần lớn các bệnh nhiễm trùng thường gặp. Năm 1940 Fleming, Florey và Chain phát minh penicillin và đưa vào điều trị mở đầu thời đại kháng sinh. Trong suốt hai thập kỷ, nhiều kháng sinh hữu hiệu đã được phát minh và người ta có thể chế ngự một cách hữu hiệu các bệnh nhiễm trùng. Nhưng thời gian cho thấy bệnh nhiễm trùng vẫn còn lâu mới giải quyết xong vì các vi khuẩn kháng thuốc đã được quan sát trong các loài vi khuẩn. May mắn là các kháng sinh hữu hiệu mới khám phá đã giữ không cho các vi khuẩn kháng thuốc phát triển ở quy mô quá lớn không chế ngự được. Đầu thập kỷ 80 thế kỷ XX, thực tế cho thấy các vi khuẩn kháng thuốc xuất hiện ngày càng nhiều nhưng các kháng sinh hữu hiệu mới khám phá trở nên hiếm dần. Trừ những kháng sinh thuộc nhóm quinolon, những kháng sinh được gọi là mới chỉ là sự sắp xếp lại hay là sự thay đổi cấu trúc phân tử của những kháng sinh đã khám phá từ trước bằng kỹ thuật bán tổng hợp hoặc tổng hợp. Hiện nay, phần lớn các bệnh nhiễm trùng đã được chế ngự một cách hữu hiệu, các vụ dịch được dập tắt nhanh chóng nhưng vẫn cần nghiên cứu nhiều để chế ngự các vi khuẩn kháng thuốc và tìm các thuốc hữu hiệu để điều trị các bệnh virus. Hướng giải quyết bệnh nhiễm trùng hiện nay có thể là sử dụng đồng thời ba biện pháp sau: - Thực hiện một chiến lược kháng sinh để hạn chế các vi khuẩn kháng thuốc. - Tiếp tục tìm kiếm các kháng sinh hữu hiệu mới để điều trị bệnh vi khuẩn và phát minh các thuốc kháng virus hữu hiệu. - Điều chế các vaccine hữu hiệu bằng các kỹ thuật hiện đại để phòng ngừa các bệnh nhiễm trùng, dần dần tiến đến xóa bỏ chúng. 6
6. 4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tồn tại và phát triển của vi sinh vật Sự tồn tại và phát triển của vi sinh vật chịu ảnh hưởng trực tiếp của các nhân tố của môi trường xung quanh như nhiệt độ, ánh sáng, hóa chất, các bức xạ, pH...Các nhân tố này có thể chia làm 3 nhóm lớn: các nhân tố vật lý, các nhân tố hóa học và các nhân tố sinh học. Hiểu được ảnh hưởng của các nhân tố này đối với sự phát triển của vi sinh vật để ứng dụng trong công tác tiệt trùng, khử trùng các dụng cụ y tế, dược phẩm, tẩy uế môi trường, phòng mổ, phòng bệnh nhân, nghiên cứu vi sinh vật... 4.1. Các tác nhân vật lý Vi sinh vật chịu ảnh hưởng của các yếu tố vật lý, yếu tố này có thể có tác dụng kích thích hay ức chế sự phát triển của vi sinh vật và tiêu diệt vi sinh vật như: - Tần số rung động của môi trường. - Các chất hấp phụ: Than họat, gel albumin, màng lọc sứ... - pH - Áp suất - Nhiệt độ - Bức xạ - Siêu âm - Tia laser 4.2. Chất hóa học Các hóa chất ở trong môi trường có ảnh hưởng hoặc kích thích hoặc ức chế sự phát triển của vi khuẩn. Các hóa chất có tác dụng kích thích sự phát triển vi khuẩn được ứng dụng ở trong nuôi cấy vi khuẩn... Các hóa chất có tác dụng ức chế hoặc tiêu diệt vi khuẩn được sử dụng làm chất tẩy uế, chất khử khuẩn hoặc sát khuẩn tùy theo mục đích sử dụng và nồng độ sử dụng. Cơ chế tác động của các hóa chất đối với tế bào vi khuẩn: - Phá hủy màng tế bào: do ion hóa, thay đổi sức căng bề mặt, làm tan màng lipit che chở vi khuẩn... - Biến đổi chức năng của protein và các axit nucleic... - Tác động hóa học làm giải phóng oxy phân tử, clo... có tác dụng giết chết vi khuẩn. Các yếu tố ảnh hưởng đến tác dụng của các chất tẩy uế và sát khuẩn: - Nồng độ của hóa chất: nồng độ càng cao thì tác dụng càng mạnh. 7
7. - Thời gian tiếp xúc: tiếp xúc càng lâu thì tác dụng càng mạnh. - Thành phần của môi trường xung quanh: do các chất hữu cơ có tác dụng bảo vệ vi khuẩn hoặc tác dụng với hóa chất làm giảm hiệu lực. - Mật độ vi sinh vật tại nơi khử trùng. - Khả năng đề kháng của vi sinh vật (virus có lớp vỏ lipit sẽ nhạy cảm với chất hoà tan lipit như cồn, phenol hơn là những virus không có vỏ). 4.3. Tác nhân sinh học Trong quá trình tồn tại của vi sinh vật nếu chúng phải sống trong điều kiện có vi sinh vật khác thì chúng có thể bị cạnh tranh sinh tồn, bị tiêu diệt hoặc song song tồn tại. Chất đối kháng (Bacterioxin): Nhiều loại vi khuẩn khi phát triển thì tổng hợp các chất đối kháng có tác dụng ức chế các vi khuẩn cùng loài hoặc các loài lân cận. Ví dụ: Colixin của E.coli, Staphylococxin của Tụ cầu...Chúng có bản chất protein hoặc phức hợp gluxit-lipit-protein, có tác động đặc hiệu với các vi khuẩn nhạy cảm. Phage: Là virus của vi khuẩn, phage xâm nhập các vi khuẩn đặc hiệu, nhân lên và phá vỡ tế bào vi khuẩn. Phage cũng có thể cùng tồn tại và nhân lên với vi khuẩn ở trạng thái ôn hòa. Interferon: Là chất do tế bào sản sinh ra khi bị virus xâm nhập, có bản chất glycoprotein, có tác dụng ức chế sự nhân lên của virus. Chất kích thích: Một số vi khuẩn khi phát triển sản sinh ra một chất làm thuận lợi cho vi khuẩn khác phát triển. Ví dụ như Hemophilus mọc tốt xung quanh khuẩn lạc Tụ cầu (do tụ cầu sinh ra yếu tố V cần thiết cho Hemophilus phát triển)... 5. Sự tương tác giữa vi sinh vật và cơ thể Vi sinh vật phân bố khắp nơi trong tự nhiên. Người ta thấy chúng ở trong đất, trong nước, trong không khí, trên cây cỏ, trong thức ăn, trên nhiều dụng cụ khác nhau và trên cơ thể người và động vật. Mối quan hệ giữa vi sinh vật và môi trường ngoại cảnh là rất chặt chẽ gọi là sinh thái học. Đó là mối quan hệ thích ứng, có nghĩa là vi sinh vật có khả năng thích ứng để tồn tại trong điều kiện ngoại cảnh nhất định. Cơ thể con người là môi trường sống thích hợp cho nhiều vi sinh vật, môi trường này có nhiệt độ, độ ẩm và thức ăn thích hợp cho chúng phát triển được. Nhiều vi khuẩn cư trú trên bề mặt của cơ thể con người mà không gây hại cho cơ thể vật chủ, chúng sống cộng sinh 8
8. bình thường với cơ thể vật chủ và tạo nên thành phần khuẩn chí của cơ thể, tuy nhiên những vi khuẩn chí này sẽ trở thành tác nhân gây bệnh khi vượt qua rào cản của cơ thể xâm nhập vào trong cơ thể vật chủ. Khi vi sinh vật gây bệnh xâm nhập vào cơ thể vật chủ, trong những điều kiện tự nhiên và xã hội nhất định và gây nên một quá trình phản ứng tương tác phức tạp gọi là nhiễm trùng. Trong quá trình này vi sinh vật là nguyên nhân, cơ thể con người là đối tượng cảm thụ. Hoàn cảnh khách quan ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến sự nhiễm trùng. Khi vi sinh vật chưa xâm nhập vào cơ thể thì yếu tố hoàn cảnh có ảnh hưởng trực tiếp đến con người và vi sinh vật gây bệnh tạo điều kiện thuận lợi hoặc không thuận lợi cho quá trình nhiễm khuẩn. Khi vi sinh vật đã xâm nhập vào cơ thể thì hoàn cảnh chỉ tác động vào con người và có ảnh hưởng đến vi sinh vật. Quá trình nhiễm trùng đưa đến tổn thương tổ chức hoặc cơ quan của cơ thể vật chủ, làm rối lọan cơ chế điều hòa thần kinh, miễn dịch và làm xuất hiện những triệu chứng rõ của chứng bệnh. Đó là những bệnh nhiễm trùng thể lâm sàng. Độ trầm trọng của các triệu chứng bệnh phụ thuộc vào cơ quan bị ảnh hưởng và mức độ tổn thương của cơ quan do sự nhiễm trùng. Ở người khoẻ mạnh bình thường, đa số trường hợp nhiễm trùng chỉ gây nên tổn thương tổ chức không đáng kể và về mặt lâm sàng không có những biểu hiện rõ ràng của chứng bệnh đó là nhiễm trùng thể ẩn. Nhiễm trùng không triệu chứng làm cho cơ thể vật chủ có được tính miễn dịch với tác nhân nhiễm trùng, giúp cho cơ thể loại bỏ hiệu quả sự nhiễm trùng do vi sinh vật đó vào lần sau. Về phương tiện dịch tễ học, các nhiễm trùng thể ẩn rất nguy hiểm vì đó là nguồn lây lan mầm bệnh mà không biết. Trong các vụ dịch như dịch tả, dịch bại liệt, viên gan tỷ lệ bệnh nhiễm trùng thể ẩn rất cao so với thể lâm sàng. Diển biến của một bệnh nhiễm trùng thường qua bốn giai đọan: Ủ bệnh, khởi phát, toàn phát và hồi phục. Phần lớn bệnh nhiễm trùng sau khi hồi phục cơ thể được miễn dịch trong một thời gian dài tùy theo từng bệnh. Bệnh nhiễm trùng có thể biểu hiện tại chổ hoặc toàn thân, cấp tính hay mãn tính. Lúc vi sinh vật gây bệnh trực tiếp truyền từ người này sang người khác, gây nên những quá trình nhiễm trùng mới thì chúng làm phát sinh bệnh truyền nhiễm. Bệnh truyền nhiễm có thể tản phát hay phát triển thành dịch địa phương hoặc thành đại dịch. 9
9. Khả năng gây bệnh của vi sinh vật phụ thuộc vào độc lực, số lượng vi sinh vật xâm nhập và đường xâm nhập. Độc lực vi sinh vật là khả năng gây bệnh mạnh hay yếu của một loài vi sinh vật. Để đánh giá độc lực của một chủng vi khuẩn, người ta dùng liều gây chết 50 (LD 50). LD 50 là liều lượng vi sinh vật hoặc độc tố của chúng làm chết 50% quần thể súc vật thí nghiệm trong một khoảng thời gian nhất định. Khả năng Xâm nhiễm là khả năng đi vào bên trong tổ chức của cơ thể vật chủ, nhân lên ở đó rồi lan tràn sang các vùng khác. Khả năng sinh độc tố: Độc tố được tạo thành trong quá trình chuyển hóa của vi khuẩn. Người ta chia độc tố của vi khuẩn thành ngoại độc tố và nội độc tố. Ngoại độc tố: Do một số vi khuẩn gram dương và vi khuẩn gram âm tạo thành và phân tiết ra môi trường xung quanh. Ngoại độc tố khi được xử lý bằng focmol hoặc bằng nhiệt độ sau một thời gian thì mất tính độc mà vẫn giữ hoàn toàn tính chất kháng nguyên, chế phẩm này được gọi là giải độc tố dùng để làm vacxin phòng bệnh đặc hiệu. Nội độc tố: Độc tố này liên hệ chặt chẽ với vách tế bào vi khuẩn gram âm, nó không khuyếch tán ra môi trường bên ngoài, chỉ khi nào vi khuẩn chết, tế bào bị phá hủy thì nội độc tố mới được phóng thích ra bên ngoài. Độc lực của virus: Khác với vi khuẩn, virus là tác nhân xâm nhập nội bào bắt buộc. Các virus mới hình thành trong tế bào vật chủ sẽ phá vỡ tế bào để phóng thích các virus mới ra môi trường và tiếp tục chu kỳ nhân lên ở các tế bào kế cận. Như vậy tính chất gây bệnh của virus liên hệ đến phá vỡ quần thể tế bào bị xâm nhiễm và thay đổi hình thái, cấu trúc, làm cho tế bào mất chức năng. Số lượng vi sinh vật: Cơ thể con người có những cơ chế bảo vệ hữu hiệu. Vi sinh vật chỉ gây bệnh lúc số lượng xâm nhập đạt một mức nào đó. Nếu số lượng ít quá thì vi sinh vật dễ dàng bị cơ thể vật chủ loại bỏ. Thí nghiệm ở những người tình nguyện cho thấy số lượng Salmonella typhi nuốt vào ruột để có thể gây bệnh vào khoảng 106. Đường xâm nhập cũng ảnh hưởng đến khả năng gây bệnh nhiễm trùng. Vi sinh vật chỉ gây bệnh lúc chúng xâm nhập cơ thể qua đường thích hợp: Vi khuẩn thương hàn qua đường miệng, lậu cầu qua đường sinh dục, trực khuẩn uốn ván qua đường vết thương, viêm gan virus A, virus bại liệt qua đường miệng 10