Nghiên cứu chế tạo kháng thể qua lòng đỏ trứng gà để phòng chống tiêu chảy và sưng phù đầu do E. coli ở lợn

Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh
MỞ ĐẦU
Theo số liệu từ Tổng cục Thống kê năm 2008, cả nước có 26,7 triệu con lợn,
sản lượng thịt lợn hơi đạt 2.771.000 tấn, chiếm tỷ lệ 73,9% tổng sản lượng thịt gia
súc, gia cầm [20]. Ngành chăn nuôi lợn ở nước ta đã khẳng định được tầm quan trọng
và đòi hỏi sự phát triển mạnh mẽ trong tương lai. Xuất phát từ nhu cầu ấy, Bộ Nông
nghiệp và Phát triển Nông thôn đã đề ra kế hoạch đến năm 2010 phải đạt bình quân
đầu người 35 kg thịt lợn hơi. Cả nước sẽ có 30 triệu con lợn với chất lượng đàn lợn
thịt có tỷ lệ nạc cao đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước và xuất khẩu [20].
Tuy nhiên, việc phát triển đàn lợn cũng làm xuất hiện các loại bệnh, ảnh hưởng
không nhỏ tới năng suất và hiệu quả chăn nuôi. Trở ngại lớn nhất hiện nay, đặc biệt
trong các cơ sở chăn nuôi lợn sinh sản là bệnh tiêu chảy ở lợn từ sơ sinh đến 21 ngày
tuổi và phù đầu ở lợn từ 22 đến 60 ngày tuổi. Bệnh không chỉ phổ biến ở nước ta mà còn
xuất hiện khắp thế giới, gây thiệt hại kinh tế lớn cho ngành chăn nuôi lợn sinh sản.
Bệnh xuất hiện lúc ồ ạt, lúc lẻ tẻ tùy thuộc vào thời tiết, khí hậu, điều kiện chăm sóc,
quản lý. Tỷ lệ lợn mắc bệnh cao, từ 70 - 85%, có những nơi 100%, tỷ lệ chết tới 18 -
20% [3]. Đặc biệt, tại các trại chăn nuôi lợn tập trung, bệnh càng gây thiệt hại đáng kể
[21].
Để chống lại bệnh do E. coli, các nhà chăn nuôi đã sử dụng nhiều phương
thuốc, từ cổ truyền đông y đến các liệu pháp kháng sinh hiện đại, kể cả các phương
pháp hoá sinh hay dinh dưỡng kỹ thuật cao, nhưng cũng chỉ khống chế được một
phần. Ở Việt Nam nhiều biện pháp áp dụng đã mang lại kết quả, trong đó tác dụng
cao nhất là dùng thuốc kháng sinh. Mấy thập kỷ qua, thuốc kháng sinh đã giảm bớt
đáng kể tổn thất do dịch bệnh. Tuy nhiên, các nhà khoa học trong nước khẳng định
E. coli đã kháng thuốc với tỷ lệ cao và kháng nhiều loại thuốc kháng sinh khác nhau
[8], [19]. Bên cạnh đó mặt trái của thuốc kháng sinh ngày càng lộ rõ, việc dùng thuốc
kháng sinh kéo dài đã tiêu diệt cả vi khuẩn có lợi trong đường ruột. Hậu quả là lợn
con còi cọc, chậm lớn, lông xù, thịt lợn bị tồn dư kháng sinh, ảnh hưởng xấu đến sức
khoẻ cộng đồng và giảm giá trị thịt lợn xuất khẩu.
1
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh

Xu hướng dùng các chế phẩm sinh học trong chăn nuôi là liệu pháp đúng đắn
mà thế giới đang yêu cầu và phát triển. Không chỉ giới hạn trong mục đích phòng trị
bệnh, nâng cao năng suất chăn nuôi, việc sử dụng chế phẩm sinh học còn có ý nghĩa
quan trọng đối với môi trường và sức khoẻ cộng đồng vì nó tạo ra một nền sản xuất
thực phẩm an toàn, đảm bảo sự ổn định trạng thái cân bằng của môi trường sinh thái.
Muốn đạt được yêu cầu đó, việc nghiên cứu chế tạo các chế phẩm sinh học an
toàn để phòng và chữa bệnh cho vật nuôi đang đòi hỏi cấp bách. Dựa trên cơ sở miễn
dịch học và phản ứng kháng nguyên - kháng thể người ta đã sản xuất được nhiều loại
kháng thể đặc hiệu từ huyết thanh động vật để chữa bệnh, nhưng giá thành cao, khi
dùng dễ gây phản ứng huyết thanh nên ít được sử dụng rộng rãi.
Gần đây người ta phát hiện ra rằng, khi gà được tiêm kháng nguyên, kháng thể
ở máu được truyền sang lòng đỏ trứng tới 80%, đặc biệt là thành phần IgG. Kháng thể
đặc hiệu chế từ lòng đỏ trứng gà được miễn dịch sẽ có nhiều ưu thế hơn hẳn so với
kháng thể đặc hiệu chế từ huyết thanh động vật, vì khi ứng dụng vào sản xuất nó có
thể sản xuất với số lượng lớn, giá thành sản xuất thấp, không phải giết động vật và khi
dùng không xảy ra phản ứng phụ. Cho đến nay đã có nhiều công trình ở các nước
như: Đức, Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc công bố về việc chế tạo và sử dụng kháng thể ở
lòng đỏ để điều trị và phòng nhiều bệnh vật nuôi có hiệu quả cao. Qua gà, người ta đã
thu được nhiều loại kháng thể chống lại các vi rút, vi khuẩn, độc tố, nọc rắn, các hoá
chất... để dùng cho các xét nghiệm chẩn đoán y học [36].
Để có thể sớm tạo ra một loại thuốc phòng và chữa trị hiệu quả, an toàn bệnh
tiêu chảy và sưng phù đầu do E. coli gây ra ở lợn, chúng tôi tiến hành đề tài: "Nghiên
cứu chế tạo kháng thể qua lòng đỏ trứng gà để phòng chống tiêu chảy và sưng phù
đầu do E. coli ở lợn", với hai mục tiêu sau:
 Phân lập, tuyển chọn và xác định các chủng E. coli gây bệnh điển hình có độc
lực, có tính kháng nguyên mạnh để làm giống.
 Nghiên cứu sản xuất chế phẩm sinh học đặc hiệu – kháng thể phòng và chữa
bệnh tiêu chảy và sưng phù đầu của lợn do E. coli.
2
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh

Chương 1: TỔNG QUAN
1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ E. coli GÂY BỆNH TIÊU CHẢY VÀ PHÙ ĐẦU Ở
LỢN
1.1.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
Hiện tượng vi khuẩn Escherichia coli (E. coli) gây bệnh tiêu chảy và phù đầu ở
lợn con đã có từ rất lâu và ngày càng phổ biến ở các trại chăn nuôi tập trung và trong
nông hộ. Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, bệnh tiêu chảy và phù
đầu ở lợn con đã được khống chế phần nào, nhưng việc loại trừ nó trong chăn nuôi thì
hầu hết các nhà nghiên cứu đều cho rằng còn rất nhiều khó khăn không những ở nước
ta mà còn ở cả các nước có trình độ khoa học tiên tiến trên thế giới [2], [5], [9]. Chính
vì vậy mà nhiều nhà khoa học vẫn quan tâm nghiên cứu.
Cù Hữu Phú và cs [13] đã phân lập được 60 chủng vi khuẩn E. coli ở lợn mắc
bệnh tiêu chảy từ 35 ngày đến 4 tháng tuổi, trong đó có 42 chủng gây dung huyết.
Lý Liên Khai [9] khi phân lập E. coli từ phân lợn con bị tiêu chảy và phân lợn
con khỏe mạnh đã cho biết: Các chủng E. coli mang K88, K99 và 987P là nguyên
nhân chính gây tiêu chảy cho lợn con từ 1 đến 2 tuần tuổi. Vi khuẩn E. coli thường
xuyên cư trú trong ruột lợn và chúng chỉ gây bệnh khi gặp điều kiện thuận lợi như: tác
động stress làm giảm sức đề kháng của lợn, làm tăng số lượng vi khuẩn và sinh độc
tố.
Nguyễn Khả Ngự và cs [12] xác định khả năng dung huyết và kháng thuốc
kháng sinh của vi khuẩn E. coli phân lập từ lợn con trước và sau cai sữa bị phù đầu ở
đồng bằng sông Cửu Long. Với 21 chủng vi khuẩn E. coli phân lập từ lợn chết, tác giả
cho biết 100% số chủng ngưng kết với kháng huyết thanh K88, 40% gây dung huyết
mạnh, các chủng này đều có khả năng kháng nhiều loại thuốc kháng sinh thông
thường. Cũng nghiên cứu về khả năng kháng thuốc kháng sinh của vi khuẩn E. coli gây
tiêu chảy trên lợn, Bùi Thị Tho và cs [8] sau khi kiểm tra khả năng kháng thuốc kháng
sinh của 183 chủng E. coli phân lập từ phân của lợn con bị phân trắng, đã nhận định: tính
3
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh
kháng thuốc của E. coli ở mỗi cơ sở có sự khác biệt rõ rệt tùy theo quá trình sử dụng và

có sự khác biệt về chủng E. coli gây bệnh ở các lứa tuổi lợn khác nhau. Các chủng E. coli
tạo khuẩn lạc dạng nhám có tính kháng thuốc cao hơn các chủng tạo khuẩn lạc trơn. Qua
20 năm kiểm tra tính kháng thuốc kháng sinh của E. coli phân lập từ lợn con bị bệnh
phân trắng, các tác giả nhận thấy tính kháng thuốc của chúng đối với một số thuốc
kháng sinh thường dùng tăng lên rất nhanh. Tỷ lệ các chủng kháng nhiều loại thuốc
kháng sinh cũng phát triển nhanh, một số chủng đã kháng với hầu hết các loại thuốc
thường dùng [8].
Đỗ Ngọc Thúy và cs [19] cho biết tỷ lệ kháng kháng sinh của 106 chủng
E. coli được phân lập từ lợn con theo mẹ bị tiêu chảy có xu hướng kháng mạnh với
các loại thuốc kháng sinh thường dùng để điều trị bệnh như amoxicillin,
cloramphenicol, streptomycin.
Đỗ Trung Cứ và cs [4] khi sử dụng chế phẩm Biosubtyl để phòng bệnh tiêu
chảy cho lợn con đã làm giảm được 42% số lợn tiêu chảy ở lợn con giai đoạn từ 1 đến
60 ngày tuổi.
1.1.2. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài
Cox và cs [34] cho rằng, E. coli cộng sinh có mặt thường trực trong đường ruột
của người và động vật, trong quá trình sống vi khuẩn có khả năng tiếp nhận các yếu tố
gây bệnh như yếu tố bám dính (K88, K99), yếu tố dung huyết (Hly), yếu tố cạnh tranh
(Colv), yếu tố kháng thuốc kháng sinh và độc tố đường ruột. Các yếu tố gây bệnh này
không được di truyền qua ADN của nhiễm sắc thể mà được di truyền qua ADN nằm trên
plasmid. Những yếu tố gây bệnh này giúp cho E coli bám dính vào tế bào nhung mao
ruột non, xâm nhập vào thành ruột, phát triển với số lượng lớn. Sau đó vi khuẩn thực hiện
quá trình gây bệnh bằng cách sản sinh độc tố, gây triệu chứng tiêu chảy, phá hủy tế bào
niêm mạc ruột và tế bào nhung mao ruột non.
Fairbrother và cs [37] khi nghiên cứu các yếu tố gây bệnh ở từng chủng E. coli
phân lập được từ các thể bệnh khác nhau, đã đặt tên vi khuẩn theo những yếu tố gây
bệnh mà chúng có khả năng sinh ra như: Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC),
Enteropathogenic Escherichia coli (EPEC), Verotoxigenic Escherichia coli (VTEC) và
Adherencia Enteropathogenic Escherichia coli (AEEC).
4

Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh
E. coli gây bệnh tiêu chảy và phù đầu ở lợn con có mặt ở hầu hết các nước trên
thế giới nên đã có nhiều tác giả nghiên cứu về chúng. Simon và cs [62] đã làm rõ vai
trò của ba loại kháng nguyên bám dính K88 trong E. coli là K88ab, K88ac và K88ad
và cho biết: các chủng E. coli sản sinh độc tố đường ruột (ETEC) mang những kháng
nguyên bám dính này đều gây tiêu chảy nặng dẫn đến tử vong ở một số lợn con. Sự
cảm nhiễm bệnh tiêu chảy và phù đầu ở lợn con có liên quan mật thiết đến khả năng
bám dính của E. coli.
Smith thông báo có hai loại độc tố là thành phần chính của Enterotoxin được tìm
thấy ở các chủng E. coli gây bệnh tiêu chảy. Sự khác biệt của hai loại độc tố này nằm ở
khả năng chịu nhiệt. Độc tố chịu nhiệt (Heat stable toxin -ST) chịu được nhiệt độ 100
0
C
trong 15 phút, độc tố không chịu nhiệt (Heat labile toxin -LT) bị bất hoạt ở 60
0
C trong
vòng 15 phút [63].
Cùng với việc phân lập và nghiên cứu các yếu tố gây bệnh của E. coli, việc
nghiên cứu và sản xuất các chế phẩm phòng bệnh tiêu chảy ở lợn cũng đã được các
nhà khoa học trên thế giới đặc biệt quan tâm.
1.2. VI KHUẨN Escherichia coli
Trực khuẩn ruột già Escherichia coli thuộc họ Enterobacteriaceae. Trong các vi
khuẩn đường ruột, E. coli là loài phổ biến nhất. E. coli còn có tên là Bacterium coli
commune, Bacillus coli communis do Escherich phân lập năm 1885 từ phân trẻ em.
E. coli thường xuất hiện rất sớm ở đường ruột người và động vật, ngay sau khi
đẻ hai giờ và tồn tại cho đến khi vật chủ chết. Chúng thường định cư ở phần sau của
ruột, ít khi gặp ở dạ dày hay ruột non. Trong nhiều trường hợp còn tìm thấy chúng ở
niêm mạc của nhiều bộ phận khác trong cơ thể.
Từ đường tiêu hóa, E. coli được thải theo phân ra môi trường ngoài. Việc tìm
chỉ số E. coli ở môi trường giúp đánh giá môi trường đó tốt hay xấu về mặt vệ sinh [6],

[18]. Ở điều kiện bình thường, các chủng E. coli không gây bệnh, khi các điều kiện
chăm sóc, nuôi dưỡng, vệ sinh thú y kém, điều kiện ngoại cảnh bất lợi dẫn đến sức
chống đỡ của con vật suy giảm thì E. coli trở nên độc và có khả năng gây bệnh [18].
5
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh
1.2.1. Đặc tính sinh vật hóa học của E. coli
1.2.1.1. Đặc tính hình thái
E. coli là trực khuẩn ngắn, hai đầu tròn, kích thước 2-3 x 0,6 µm. Trên tiêu bản
nhuộm Gram, vi khuẩn bắt màu Gram âm, có thể bắt màu đều hoặc sẫm ở hai đầu,
đứng tụ lại thành từng đám, đôi khi xếp 2 - 3 vi khuẩn thành một chuỗi dài. Trong môi
trường nuôi cấy lâu ngày có khi thấy những trực khuẩn dài 4 - 8 µm. E. coli di động
nhờ có lông ở xung quanh thân, nhưng khi nuôi cấy trong điều kiện bất lợi sẽ mất
lông, không di động. Vi khuẩn không sinh bào tử, nếu lấy vi khuẩn từ khuẩn lạc nhày
để nhuộm có thể thấy màng giáp, còn khi soi tươi sẽ không thấy được [39]. Dưới kính
hiển vi điện tử, còn phát hiện được các pili, yếu tố bám dính của E. coli [18].
1.2.1.2. Đặc tính nuôi cấy
E. coli là trực khuẩn hiếu khí và yếm khí tùy tiện, có thể sinh trưởng ở nhiệt độ
từ 5 - 40
0
C, nhiệt độ thích hợp là 37
0
C, pH thích hợp là 7,2 - 7,4, nhưng có thể phát triển
được ở pH từ 5,5 – 8,0 [18].
E. coli phát triển dễ dàng trên các môi trường nuôi cấy thông thường, một số
chủng có thể phát triển được ở môi trường tổng hợp đơn giản [13].
- Trên môi trường thạch thường: Sau khi nuôi cấy 37
0
C/24 giờ, E. coli hình thành
khuẩn lạc tròn ướt, bóng láng, màu tro nhạt, hơi lồi, đường kính 2-3 mm. Có thể quan
sát thấy cả những khuẩn lạc dạng nhày (mucous) và dạng nhám (rough).

- Trong môi trường nước thịt: Sau khi nuôi cấy 37
0
C/24 giờ, E. coli phát triển rất
nhanh, môi trường rất đục, có cặn màu tro trắng nhạt lắng xuống đáy, đôi khi hình
thành màng mỏng xám nhạt trên bề mặt môi trường, môi trường có mùi phân thối.
- Trên môi trường thạch máu: Sau 24 giờ nuôi cấy ở 37
0
C hình thành khuẩn lạc to,
ướt, lồi, viền không gọn, màu sáng, kích thước từ 1 -2 mm. Có khi gây dung huyết.
- Trên môi trường thạch Mac Conkey: Sau khi nuôi cấy 24 giờ ở 37
0
C hình thành
khuẩn lạc màu đỏ cánh sen, tròn nhỏ, hơi lồi, không nhày, rìa gọn, không làm chuyển
màu môi trường.
6
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh
- Trên môi trường Endo: Vi khuẩn hình thành khuẩn lạc màu đỏ mận chín, có ánh
kim hoặc không có ánh kim.
- Trên môi trường EMB (Eosin Methyl Blue): Hình thành khuẩn lạc màu tím đen có
ánh kim.
Không mọc trên các môi trường lục Malachite và Miiller Kauffmann. Bị ức
chế khi nuôi trong các môi trường Wilson Blair.
1.2.1.3. Đặc tính hóa sinh
- Lên men sinh hơi các loại đường:
E. coli có khả năng lên men sinh hơi các loại đường glucose, fructose,
galactose, lactose, maniton, mannit, levulose, xylose, không lên men andonit và
innozit, lên men không ổn định các loại đường dulciton, saccarose, salixin [18].
E. coli lên men sinh hơi nhanh đường lactose, còn Salmonella spp thì không có
đặc tính này, đây là đặc điểm quan trọng để phân biệt E. coli với Salmonella spp.
- Các phản ứng khác:

Sữa Đông sau 24 giờ đến 72 giờ ở 37
0
C
Genlatin Không tan chảy
Indol +
Catalase +
Oxidase -
Urease -
Di động +
MR +
VP -
H
2
S -
1.2.1.4. Sức đề kháng
E. coli có sức đề kháng yếu, bị diệt ở nhiệt độ 55
0
C trong 1 giờ hoặc 60
0
C
trong 30 phút, đun sôi 100
0
C thì chết ngay. Những chủng E. coli trong phân có xu
hướng đề kháng với nhiệt cao hơn những chủng phân lập ở môi trường bên ngoài. Ở
7
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh
môi trường bên ngoài các chủng E. coli gây bệnh có thể tồn tại đến 4 tháng. Các chất
sát trùng như axit phenic 3%, clorua thủy ngân (HgCl
2
) 0,1%, formol 0,2% có thể diệt

E. coli sau 5 phút. E. coli đề kháng với điều kiện khô và hun khói [18] .
1.2.2. Cấu trúc kháng nguyên của vi khuẩn E. coli
E. coli được chia thành các nhóm huyết thanh (serogroup) và kiểu huyết thanh
(serotype) khác nhau dựa theo cấu trúc kháng nguyên O, K, H và F. Theo phản ứng
ngưng kết có 250 kiểu kháng nguyên O, 89 kháng nguyên K, 56 kháng nguyên H và một
số kháng nguyên F [17], [25].
1.2.2.1. Kháng nguyên O (Kháng nguyên thân - Ohne Hauch)
Kháng nguyên O của E. coli có bản chất lipopolysaccharide, rất độc. Chỉ cần
1/20 mg kháng nguyên O đủ giết chết chuột bạch sau 24 giờ. Kháng nguyên O được
coi như một yếu tố độc lực có thể tìm thấy ở thành tế bào vi khuẩn.
Cấu trúc phân tử polysaccharide của kháng nguyên O gồm hai phần: phần
polysaccharide nằm ngoài chứa nhóm hydro có chức năng tạo ra tính đặc trưng về
serogroup. Phần polysaccharide ở bên trong không chứa nhóm hydro có chức năng
phân biệt giữa các dạng khuẩn lạc: dạng S (Smooth), dạng R (Rough), dạng M
(Mucous). Khi làm mất dần từng đơn vị đường của các chuỗi polisaccharide hoặc làm
thay đổi vị trí ở các đơn vị này sẽ dẫn đến thay đổi độc lực của các vi khuẩn.
Kháng nguyên O chịu được nhiệt, không bị phá hủy khi đun nóng ở 100
0
C trong
2 giờ. Dưới tác động của cồn, axít HCl nồng độ 1N vi khuẩn chịu được trong 20 giờ,
nhưng lại bị phá hủy bởi formol 0,5%.
Kháng nguyên O được cấu trúc bởi các phân tử lớn, thành phần các phân tử
gồm có:
+ Polyosit: tạo ra tính đặc hiệu của kháng nguyên.
+ Protein: làm cho phức hợp có tính kháng nguyên.
+ Lipit: kết hợp với polyosit và là cơ sở của độc tính.
Tất cả kháng nguyên O đều cư trú ở bề mặt, do đó nó liên hệ trực tiếp với hệ
thống miễn dịch. Khi kháng nguyên O gặp kháng huyết thanh tương ứng sẽ xảy ra
8
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh

phản ứng ngưng kết. Phản ứng ngưng kết kháng nguyên O tạo thành những hạt nhỏ,
khi lắc rất khó tan.
1.2.2.2. Kháng nguyên H (kháng nguyên lông - Hauch)
Kháng nguyên H là thành phần lông của vi khuẩn, có bản chất protein, rất kém
bền vững so với kháng nguyên O. Kháng nguyên H không chịu nhiệt, bị phá hủy ở
60
0
C trong 1 giờ. Bị cồn 50% và các enzym phân giải protein phá hủy. Kháng nguyên
H tồn tại được khi xử lý bằng formol 0,5%.
Kháng nguyên H khi gặp kháng thể H tương ứng sẽ tạo ra hiện tượng ngưng
kết H, trong đó các vi khuẩn được ngưng kết lại với nhau nhờ các lông vì các kháng
thể H khi cố định trên lông sẽ là cầu nối với các lông bên cạnh. Phản ứng xảy ra
nhanh hơn so với kháng nguyên O và các hạt ngưng kết cũng lớn hơn, giống như
những cụm bông rất dễ tan khi lắc vì lông của vi khuẩn rất nhỏ và dễ đứt. Vi khuẩn di
động khi tiếp xúc với kháng thể H tương ứng sẽ trở thành không di động.
Kháng nguyên H của E. coli không có tính độc và cũng không có ý nghĩa trong
đáp ứng miễn dịch phòng vệ nên ít được quan tâm nghiên cứu, nhưng nó có ý nghĩa rất
lớn trong việc xác định tên vi khuẩn [51]. Các nhà khoa học đã dùng những chủng
E. coli có lông và không có lông của cùng một serogroup O để gây cảm nhiễm cho
chuột bằng đường miệng với lượng vi khuẩn bằng nhau. Kết quả cho thấy khả năng
gây bệnh cho chuột thí nghiệm hoàn toàn giống nhau.
Kháng nguyên H bảo vệ cho vi khuẩn khỏi bị tiêu diệt trong tế bào đại thực
bào, từ đó giúp vi khuẩn sống lâu và tồn tại lâu hơn trong đại thực bào.
1.2.2.3. Kháng nguyên K (Kháng nguyên vỏ - Capsular)
Kháng nguyên K còn được gọi là kháng nguyên vỏ (Capsular), chúng bao
quanh tế bào vi khuẩn và có bản chất hóa học là polysaccharide. Kháng nguyên này
ngăn cản sự ngưng kết của vi khuẩn trong huyết thanh "O" tương ứng. Khi đun nóng
100 - 121
0
C kháng nguyên sẽ mất tác dụng ngăn cản. Vai trò của kháng nguyên K

chưa được thống nhất lắm. Có nhiều ý kiến cho rằng, nó không có ý nghĩa về độc lực
của vi khuẩn, vì thấy độc lực của chủng E. coli có kháng nguyên K cũng giống độc
lực của chủng không có kháng nguyên K [33]. Có ý kiến khác cho rằng, nó có ý nghĩa
9
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh
về độc lực vì nó tham gia bảo vệ vi khuẩn trước những yếu tố phòng vệ của vật chủ
[47]. Tuy vậy, phần lớn các ý kiến đều thống nhất kháng nguyên K có hai nhiệm vụ
sau:
- Hỗ trợ trong phản ứng ngưng kết của kháng nguyên O nên thường ghi liền công thức
serotype của vi khuẩn là Ox: Ky như E. coli O139: K88, O149: K88...
- Tạo ra hàng rào bảo vệ cho cho vi khuẩn chống lại tác động của ngoại cảnh và hiện
tượng thực bào, yếu tố phòng vệ của vật chủ.
1.2.2.4. Kháng nguyên F (Kháng nguyên Fimbriae- Kháng nguyên bám dính)
Hầu hết các chủng E. coli gây bệnh đều sản sinh ra một hoặc nhiều kháng
nguyên bám dính. Các chủng không gây bệnh không có kháng nguyên bám dính. Kháng
nguyên bám dính giúp vi khuẩn bám vào các thụ thể đặc hiệu trên bề mặt tế bào biểu mô
ruột và trên lớp màng nhày, giúp vi khuẩn chống lại khả năng đào thải của nhu động
ruột. Kháng nguyên bám dính của E. coli nằm trên cấu trúc pili (fimbriae), một cấu
trúc ngắn thẳng, xuất phát từ một đĩa gốc trong màng nguyên sinh chất của tế bào vi
khuẩn. Fimbriae có bản chất là protein mọc trên bề mặt tế bào vi khuẩn với số lượng
từ 10 - 40 fimbriae trên một tế bào vi khuẩn. Quan sát dưới kính hiển vi điện tử,
chúng giống như một chiếc áo lông bao bọc xung quanh vi khuẩn. Fimbriae của vi
E. coli khác lông ở chỗ cứng hơn, không lượn sóng và không liên quan đến chuyển
động. Kháng nguyên bám dính được phân loại bởi phản ứng huyết thanh, thụ thể đặc
hiệu hoặc bằng khả năng ngưng kết với hồng cầu của các loài động vật khác nhau và
bằng phản ứng PCR [17], [51]. Kháng nguyên có chức năng bám dính đặc trưng của ETEC
(Enterotoxigenic E. coli) gây bệnh cho lợn chủ yếu là F4 (K88); F6 (987P); F107 và đôi
khi có cả F5 (K99). Kháng nguyên có chức năng bám dính của ETEC gây tiêu chảy
nguyên phát ở trâu bò là F5 (K99) đôi khi thấy cả F4 (K88) với tỷ lệ ít hơn. E. coli gây
bệnh cho trẻ em thường có kháng nguyên bám dính F41 [51], [67].

1.3. CÁC YẾU TỐ GÂY BỆNH CỦA E. coli
1.3.1. Yếu tố bám dính của E. coli
Để gây bệnh, các chủng ETEC phải bám dính được lên tế bào biểu mô của ruột
non. Quá trình bám dính được thực hiện qua ba giai đoạn: hấp thụ, gắn kết và bám dính.
10
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh
Hai quá trình trước được thực hiện nhờ các tác động vật lý, hóa học, bước bám dính được
thực hiện bởi các sợi bám dính chuyên biệt (pili) trên bề mặt vi khuẩn đảm nhiệm, đó là
quá trình liên kết giữa kháng nguyên tại yếu tố bám dính với các receptor tương ứng trên
bề mặt của các tế bào biểu mô. Hầu hết các chủng ETEC đều có các yếu tố bám dính bao
gồm: K88 (F4), K99 (F5), 987P (F6), F17, F18, F41, F42 và F165. Fimbriae là sự tập hợp
của các đơn vị protein nhỏ, được sắp xếp thành những sợi dây nhỏ gắn vào tế bào và có
tính miễn dịch cao. Các sợi bám dính và độc tố đường ruột của các chủng ETEC nhìn
chung được di truyền bởi plasmid ngoại trừ F41 và F17 [51], [61], [67].
Về mặt hình thái học, những sợi fimbriae này là những phần protein gắn vào, có
đoạn thẳng, có đoạn hơi cong hoặc xoắn, có nguồn gốc từ màng ngoài của các tế bào vi
khuẩn. Chúng có khối lượng phân tử khác nhau, từ 15 - 25 KDa [51], [61]. Mặc dù các
thuật ngữ fimbriae và pili trước kia được sử dụng như những từ đồng nghĩa, nhưng ngày
nay thuật ngữ fimbriae được dùng để chỉ nhóm protein bề mặt gắn vào màng tế bào, trái
lại pili lại dùng để chỉ một đặc tính hình thái chuyên biệt của fimbriae. Pili có cấu trúc
cứng có đường kính từ 7 - 8 nm và có một lỗ ở trục (nhóm 1), trái lại fimbriae thì khá
mảnh và linh hoạt với đường kính không ổn định từ 2 - 4 nm (nhóm 2). Có thể thấy rõ là
F1 và F6 thuộc vào nhóm 1 có cấu trúc giống như pili, trái lại F4 và F5 thuộc nhóm thứ 2
có cấu trúc giống fimbriae [51]. Nhìn chung, các fimbriae bao gồm các đơn vị cấu trúc
nhỏ được điều khiển và tập hợp dưới sự hoạt động của các gen cấu trúc, được gọi là
sợi bám dính.
ETEC gây bệnh tiêu chảy cho lợn thường mang các yếu tố bám dính sau đây:
- F4 (K88)
F4 hay còn gọi là K88 đầu tiên được mô tả bởi Orskov và cs (1961), là một kháng
nguyên không chịu nhiệt, không được sản sinh ở nhiệt độ 18

0
C. Theo nghiên cứu trước
kia của Kauffman (1947) thì kháng nguyên bề mặt này được cho là kháng nguyên vỏ (K)
có bản chất là polysacharide vì thế chúng được cho là K88. Các nghiên cứu sau này đã
chỉ ra rằng K88 không phải là polysacharide mà có bản chất là protein, nó không phải
là kháng nguyên vỏ như đã được xác nhận trước đây mà là fimbriae hay pili. Tuy
nhiên, thuật ngữ này vẫn được dùng cho đến năm 1983 khi Orskov đề nghị sử dụng
kháng nguyên F (fimbriae) thay cho kháng nguyên K (capsular). Bằng việc sử dụng các
11
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh
kháng huyết thanh đặc hiệu, Orskov và cs (1964) đã phân biệt được hai loại khác nhau
của F4 là F4ab và F4ac. Vào năm 1979, loại thứ 3 được phát hiện bởi Guinee và Jansen
được đặt tên là F4ad [17]. Rõ ràng là sợi F4 có chứa một vùng cố định hình thành loại "a"
và các vùng khác nhau, hình thành loại "b", "c", "d". Về mặt hình thái, F4 có các cấu trúc
khác nhau, từ mảnh, linh hoạt và kéo dài cho tới dạng cứng. Sự khác nhau này phần lớn
phụ thuộc vào môi trường nuôi cấy [61].
Thành phần chính của F4 đã được mô tả đầu tiên bởi Mooi và cs [54]. Phân
tích F4 tinh khiết trong hỗn dịch gel dodecyl sulfate polyacrylamide cho thấy một dải
protein đơn lẻ với khối lượng phân tử từ 23.500 đến 26.000 Da, tuỳ thuộc vào các loại
F4 phân lập được [54]. F4 có hàng trăm các đơn vị protein nhỏ giống nhau, các đơn vị
này tạo thành sợi fimbriae.
Sợi F4

giúp cho vi khuẩn bám được vào thụ thể tương ứng của nó trên tế bào
biểu mô của lông nhung ruột non từ đó vi khuẩn có thể xâm nhập, cố định và phát
triển được ở thành ruột non.
- F5 (K99)
F5 trước kia được cho là kháng nguyên bám dính của E. coli chỉ gây bệnh ở bê,
nghé và cừu. Tuy nhiên, hiện nay chúng cũng được tìm thấy với tỷ lệ thấp ở các chủng
ETEC phân lập từ lợn tiêu chảy [46]. Sự sản sinh F5 phụ thuộc vào nhiều yếu tố của

vi khuẩn như tốc độ sinh trưởng, pha sinh trưởng, nhiệt độ và alanine trong môi trường
[51]. Các gen mã hóa cho sự tổng hợp K99 nằm trong ADN của plasmid. Plasmid này
có khối lượng phân tử là 87,8 KDa [46].
- F6 (987P)
F6 nằm trong số các fimbriae phát hiện thường xuyên nhất, nó được sản xuất
bởi ETEC ở lợn. Fimbriae này đóng vai trò quan trọng trong việc gây bệnh của ETEC
nhờ việc gắn kết vi khuẩn với các tế bào biểu mô ruột và cải thiện sự bám dính ở
màng nhầy để đưa lượng độc tố đường ruột tối đa đến vật chủ [49].
Cấu trúc F6 bao gồm sự sắp xếp xoắn ốc của 3 protein: đơn vị chính FaeA, đơn
vị phụ FaeF và FaeG nằm ở đỉnh và các vị trí khác nhau dọc theo sợi fimbriae. Các
protein này có vai trò gắn kết F6 với thụ thể glycoprotein [34], [35]. F6

của ETEC ở
12
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh
lợn có thể giúp vi khuẩn bám vào cả các thụ thể được cấu tạo bởi glycoprotein và
glycolipid trên riềm bàn chải của các tế bào biểu mô ruột lợn [34].
- F41
Những nghiên cứu đầu tiên về K99 cho rằng, đây là kháng nguyên gồm 1 đơn
vị, nhưng gần đây khi điện phân thấy rằng nó có 2 đơn vị nhỏ, 1 đi về cực dương và 1 đi
về cực âm. Đơn vị đi về cực dương được cho là 1 fimbriae riêng biệt có tên là F41.
Khối lượng phân tử của F41 là 30,5 KDa [33].
Các đặc điểm của F41 được thể hiện khác nhau phụ thuộc vào thành phần của
môi trường nuôi cấy. F41 nguyên thể có cấu trúc sợi với đường kính là 3,2 nm [47].
Ox và cs đã nghiên cứu trong phòng thí nghiệm về khả năng mẫn cảm và sức
đề kháng của lợn đối với E. coli có mang F41. Kết quả cho thấy các chủng có F41
bám vào lông nhung (với số lượng thấp) của 23 trong số 30 lợn được kiểm tra ở độ
tuổi 4 đến 5 tuần. Ngoài ra, những lợn lớn tuổi hơn có sức đề kháng cao hơn với sự
bám dính của các chủng E. coli có F41 do các thụ thể tương ứng với F41 bị giảm đi.
- F17

F17 chủ yếu được phát hiện ở chủng E. coli gây tiêu chảy hay nhiễm trùng máu
trên bò. Một vài nghiên cứu cũng cho thấy sự xuất hiện của F17 ở các chủng E. coli phân
lập từ bò tiêu chảy ở Pháp và Bỉ (chiếm tới 46%) [57]. Các chủng E. coli có F17 được
phân lập từ các chất trong ruột bò cũng được gọi là chủng ETEC, khi F41, F5 hoặc cả hai
cùng xuất hiện ở trên bề mặt tế bào vi khuẩn. F17

cũng được tìm thấy ở các chủng E. coli
gây tiêu chảy ở lợn [57].
- F18
F18 không làm ngưng kết hồng cầu, sản sinh rất ít khi vi khuẩn được nuôi cấy
trong các môi trường thông thường [51]. F18 được chia làm hai loại là F18ab và F18ac
[67]. Các nghiên cứu cho thấy rằng F18ab và F18ac khác nhau về mặt sinh học. F18ab
ít thấy thể hiện ở trong điều kiện thực tế và trong phòng thí nghiệm. Chúng thường
thấy cùng với việc sản xuất SLT-2e ở các chủng VTEC, trong khi F18ac thể hiện rất
rõ ở cả trong thực tế và trong phòng thí nghiệm, chúng mang các đặc tính của các
chủng ETEC.
13
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh
Một đặc điểm đáng chú ý ở F18ac là chúng không bám vào riềm bàn chải của
lợn sơ sinh trong điều kiện thực tế và trong phòng thí nghiệm [67], cũng không tập trung
ở lớp màng nhầy ruột của lợn con mới sinh. Điều này ngược với F5 và F6, chúng bám
vào các tế bào biểu mô ruột. Khả năng bám này ở lợn con nhiều hơn so với lợn lớn.
Lý do xác đáng để giải thích về việc tăng sự mẫn cảm với bám dính của F18ab và
F18ac theo tuổi của lợn vẫn chưa được làm rõ, nhưng có thể là do sự tăng dần các thụ
thể đặc hiệu ở lông nhung ruột của lợn từ sơ sinh đến 21 ngày tuổi. Sự thiếu hụt các thụ
thể của F18ab và F18ac ở lợn sơ sinh có thể

giải thích cho lý do vì sao chỉ thấy các
chủng VTEC và ETEC ở lợn cai sữa [61], [61].
1.3.2. Yếu tố xâm nhập của E. coli

Yếu tố xâm nhập của E. coli là một khái niệm đựơc dùng để chỉ quá trình chưa
được hiểu rõ, nhờ quá trình này mà E. coli qua được hàng rào bảo vệ của lớp nhầy
trên bề mặt niêm mạc để xâm nhập vào tế bào biểu mô, đồng thời sinh sản và phát
triển trong lớp tế bào này. Trong khi đó những vi khuẩn khác không có khả năng xâm
nhập, không thể qua được hàng rào bảo vệ của lớp màng nhầy hoặc khi qua được
hàng rào này sẽ bị bắt bởi đại thực bào của tổ chức hạ niêm mạc [2], [6].
1.3.3. Vai trò gây bệnh của các loại kháng nguyên
Theo ý kiến của nhiều tác giả, mặc dù E. coli có nhiều loại kháng nguyên,
trong đó có loại tạo miễn dịch phòng vệ cho vật chủ, có loại không tạo miễn dịch
phòng vệ cho vật chủ nhưng đều tham gia vào quá trình gây bệnh bằng cách tạo điều
kiện cho vi khuẩn xâm nhập vào tế bào vật chủ và tham gia vào quá trình kháng lại
các yếu tố phòng vệ tự nhiên của vật chủ. Các kháng nguyên tham gia quá trình trên
phải kể đến là kháng nguyên O, kháng nguyên K và kháng nguyên F [17].
1.3.4. Yếu tố dung huyết (Hly) của E. coli
Khi E. coli phát triển trong tổ chức cơ quan, sắt được cung cấp phụ thuộc vào
chất siderofor do vi khuẩn sản sinh ra. Chất này có khả năng phân hủy sắt liên kết
trong tổ chức vật chủ thông qua sự phá vỡ hồng cầu giải phóng sắt dưới dạng hợp
chất HEM để vi khuẩn sử dụng. Sự phân hủy hồng cầu chủ yếu là do enzum
heamolyzin của vi khuẩn tiết ra vì thế có thể coi nó là một yếu tố độc lực gây bệnh
của vi khuẩn [16]. Khả năng dung huyết là yếu tố độc lực quan trọng của E. coli gây
14
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh
bệnh đường tiết niệu. E. coli phân lập từ cơ quan cảm nhiễm ngoài đường ruột thường
có khả năng dung huyết cao hơn nhiều so với E. coli phân lập từ phân.
Có 4 kiểu dung huyết của E. coli: α-haemolysin, β-haemolysin, γ-haemolysin, ε-
haemolysin nhưng quan trọng nhất là kiểu α-haemolysin và β-haemolysin [16], [63].
Heamolyzin do E. coli sinh ra có thể gây chết chuột, phôi trứng, tế bào phôi gà, tế
bào thận chuột và gây hoại tử da thỏ. Khối lượng phân tử của heamolyzin khoảng
300.000 Da, được cấu tạo chủ yếu từ protein, ngoài ra còn có hydratcacbon [63].
Theo Smith [63] E. coli gây bệnh cho lợn có khả năng sản sinh heamolyzin,

thường thấy chủ yếu ở các serotgroup O như: O8, O138, O141, O147. Đa số E. coli gây
bệnh đường ruột cho lợn con theo mẹ đều gây dung huyết, đặc tính này không bền vững
khi nuôi cấy nhiều đời qua môi trường nhân tạo.
1.3.5. Yếu tố kháng khuẩn Colicin V của E. coli (ColV)
Trong quá trình phát triển và cư trú ở đường ruột, E. coli phát triển và tồn tại
cộng sinh với nhiều loại vi khuẩn đường ruột khác: Salmonella spp, Staphylococcus
spp, Clostridium, Vibrio cholera. Để tạo điều kiện cho quá trình phát triển của mình và
trở thành vi khuẩn chiếm ưu thế trong đường ruột, E. coli sản sinh ra chất kháng khuẩn
có khả năng ức chế hoặc tiêu diệt các loại vi khuẩn khác, được gọi là ColV. Vì vậy,
yếu tố này cũng được coi là yếu tố độc lực của E. coli gây bệnh [5].
Khả năng sản sinh Colv của E. coli được di truyền qua plasmid, ColV plasmid
được tìm thấy không chỉ ở E. coli gây bệnh mà còn tìm thấy ở các loại vi khuẩn
đường ruột khác. Yếu tố ColV lần đầu tiên được tìm thấy năm 1936, nhưng ColV
plasmid thì mới phân lập được trong thời gian gần đây. Người ta cho rằng việc di truyền
ColV thường gắn liền với việc di truyền serotype O18:K9:H7. Nhiều tác giả cho ColV
là một chất kháng sinh có hiệu quả, có thể tác dụng với tất cả các loại vi khuẩn đường
ruột trừ vi khuẩn sinh ra nó. Họ mong muốn rằng trong thời gian tới ColV được sử
dụng rộng rãi như một chất kháng sinh để ức chế hay tiêu diệt các loại vi khuẩn
đường ruột khác.
1.3.6. Tính kháng thuốc kháng sinh của E. coli
15
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh
Để điều trị bệnh đường ruột người ta sử dụng nhiều loại thuốc kháng sinh,
ngoài ra còn trộn chúng vào thức ăn với tỷ lệ thấp để phòng bệnh và kích thích tăng
trọng. Vì vậy, khả năng kháng thuốc kháng sinh của vi khuẩn đường ruột nói chung
và E. coli nói riêng đang ngày một tăng làm cho hiệu quả điều trị giảm, thậm chí
nhiều loại thuốc kháng sinh còn bị vô hiệu hóa hoàn toàn. Phạm Khắc Hiếu và cs [8]
đã tìm thấy chủng E. coli kháng lại 11 loại kháng sinh đồng thời chứng minh khả
năng di truyền tính kháng thuốc giữa E. coli và Salmonella spp qua plasmid.
Sở dĩ khả năng kháng thuốc kháng sinh của vi khuẩn nói chung và E. coli nói

riêng tăng nhanh, lan rộng vì gen sản sinh yếu tố kháng thuốc kháng sinh nằm trong
plasmid R (Resistance). Plasmid này có thể di truyền dọc và di truyền ngang cho tất
cả quần thể vi khuẩn thích hợp [19]. Với những ý nghĩa trên, ngày nay việc nghiên
cứu khả năng kháng thuốc kháng sinh của vi khuẩn không còn đơn thuần là việc lựa
chọn thuốc kháng sinh mẫn cảm để điều trị bệnh do E. coli gây ra mà là nghiên cứu
một yếu tố gây bệnh của vi khuẩn này.
1.3.7. Độc tố của E. coli
E. coli bám dính, xâm nhập vào niêm mạc ruột và sản sinh ra các loại độc tố
đường ruột. Các độc tố này làm thay đổi quá trình trao đổi nước và điện giải ở ruột
non và dẫn tới tiêu chảy do dịch tiết ra quá nhiều ở ruột non, không được hấp thu lại ở
ruột già [5], [9]. Sự sản sinh độc tố được xem là một yếu quan trọng của E. coli. Độc
tố và yếu tố bám dính được coi là những yếu tố độc lực vô cùng quan trọng đã và
đang được nhiều tác giả quan tâm và đề cập đến trong các nghiên cứu về E. coli.
E. coli sản sinh nhiều loại độc tố: enterotoxin, verotoxin, neurotoxin. Mỗi loại
độc tố gắn với một thể bệnh mà chúng gây ra.
- Nhóm độc tố đường ruột (Enterotoxin)
Fairbrother và cs [37] cho biết độc tố đường ruột do E. coli tạo ra (ETEC) gây
tiêu chảy trầm trọng cho lợn sơ sinh từ 1 - 4 ngày tuổi. E. coli xâm nhập vào tế bào
biểu mô ruột bằng một hoặc nhiều yếu tố bám dính F4 (K88), F5 (K99), F6 (987P) và
F41 rồi xâm nhập vào thành ruột. Tại đó chúng sản sinh ra độc tố đường ruột gồm hai
loại:
16
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh
+ Độc tố chịu nhiệt (Heat stable toxin - ST)
Độc tố này chịu được nhiệt độ 100
0
C trong 15 phút. Độc tố ST được chia thành
hai nhóm STa và STb dựa trên đặc tính sinh học và khả năng hòa tan trong methanol.
STa là một protein không có tính kháng nguyên, có phân tử lượng gần 2.000
Da, STa kích thích sản sinh cGMP mức cao trong tế bào, ngăn trở hệ thống chuyển

Na
+
và Cl
-
, làm giảm khả năng hấp thu chất điện giải và nước ở ruột. STa thường thấy
ở ETEC gây bệnh ở lợn dưới hai tuần tuổi và ở lợn lớn [39].
STb là một protein có tính kháng nguyên yếu, có phân tử lượng gần 5.000 Da,
STb kích thích tiết dịch độc lập ở ruột, phương thức tác dụng của nó chưa được hiểu
rõ. STb hoạt động ở ruột non lợn, nhưng không hoạt động ở ruột non chuột, bê và bị
vô hoạt bởi trypsin. STb được tìm thấy ở 75% các chủng E. coli phân lập từ lợn con,
33% phân lập từ lợn lớn [39].
Vai trò của STb trong tiêu chảy chưa được biết đến, mặc dù ETEC sản sinh
STb có thể kích thích gây tiêu chảy và làm teo lông nhung ruột ở lợn con trong điều kiện
thực nghiệm [52].
Cả STa và STb đều có vai trò quan trọng trong việc gây tiêu chảy của các
chủng E. coli gây bệnh ở bê, nghé, dê, cừu, lợn con và trẻ sơ sinh.
+ Độc tố không chịu nhiệt (Heat labile toxin - LT):
Độc tố này bị bất hoạt ở nhiệt độ 60
0
C trong vòng 15 phút. LT là độc tố phức
tạp có khối lượng phân tử cao, gồm 5 nhóm trong đó nhóm B có thể gắn với thụ thể
trên bề mặt tế bào biểu mô, còn nhóm A có hoạt tính sinh học cao. Nhóm A kích thích
sản sinh cAMP ở mức cao trong tế bào, dẫn đến tăng tiết Cl
-
, Na
+
, HCO
3
-
và nước vào

trong ruột [56]. Sự tiết nước quá mức sẽ dẫn đến sự mất nước nặng và rối loạn trao
đổi chất, có thể dẫn đến chết gia súc.
LT cũng có hai nhóm phụ LT1 và LT2, chỉ có LT1 bị trung hòa bởi
anticholerae toxin. LT được sinh ra bởi các chủng E. coli ở lợn thuộc nhóm phụ LT1,
còn LT2 được sinh ra bởi ETEC phân lập từ lợn và người. LT là một trong những yếu
tố quan trọng gây triệu chứng tiêu chảy [64]. Cả hai loại độc tố ST và LT đều bền
vững ở nhiệt độ âm, thậm chí cả ở nhiệt độ âm 20
0
C.
17
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh
Cơ chế tác động gây tiêu chảy của LT: tiểu phần B của phân tử LT gắn lên các
thụ thể đặc hiệu trên bề mặt màng tế bào biểu mô nhung mao ruột non, đoạn A
1
được
vận chuyển vào màng tế bào. Tại đây đoạn A
1
tương tác với hệ thống enzym
adenylate cyclase. Enzym này có ít nhất ba thành phần: phần thứ nhất đảm bảo chức
năng chuyển ATP thành cAMP, phần thứ hai thực hiện chức năng enzym điều khiển
GTP, phần thứ ba là thụ thể cho hormone. Trong điều kiện bình thường hệ thống trên
hoạt động khi hormone gắn lên các thụ thể của hệ thống này, do vậy GTP được nối
với điểm hoạt động của protein điều khiển adenylate cyclase, làm thành tổ hợp GTP
và protein điều khiển. Khi GTP chuyển thành GDP bởi enzym GDP-ase, hệ thống này
ở trạng thái không hoạt động. Đoạn A
1
của LT là một adenylase diphosphate
tranferase, chuyển ADP ribosom từ nicotinamide dinucleotile (NDA) đến protein điều
khiển. ADP-ribosom vừa được chuyển đến ức chế GTP-ase dẫn đến mất chức năng
kiểm soát hệ thống trên. Hiện tượng trên làm cho hệ thống adenylate cyclase thường

xuyên hoạt động, gây tăng cAMP hơn mức bình thường dẫn đến bài xuất các ion Na
+
,
Cl
+
và nước từ tế bào vào xoang ruột gây hiện tượng tiêu chảy [64].
- Nhóm độc tố tế bào (Shiga /Verotoxin)
Năm 1977, Konowalchuck và cs [50] đã phát hiện một loại độc tố hoạt động
trong môi trường nuôi cấy tế bào Vero (do đó được đặt tên là độc tố tế bào Vero),
được sinh ra bởi E. coli gây bệnh tiêu chảy ở người, tiêu chảy và bệnh phù đầu ở lợn
con. Tác động gây bệnh ở tế bào của độc tố Vero rất khác so với tác động của độc tố
đường ruột không chịu nhiệt cổ điển thuộc nhóm E. coli gây bệnh đường ruột (ETEC).
Cũng trong năm đó, Konowalchuck và cs tìm thấy một số chủng E. coli, bao gồm cả
chủng H30 ở người, có độc tố tế bào trong môi trường nuôi cấy tế bào Hela. Độc tố tế
bào này được trung hòa bởi kháng thể đặc hiệu cho độc tố Shiga (Stx) của vi khuẩn
gây bệnh lỵ, do đó nó còn được gọi là độc tố giống như Shiga (SLT).
Sự phát hiện của các nhóm nghiên cứu khác nhau về các loại độc tố tế bào này
đã đưa ra nhiều thuật ngữ tương đồng. Thuật ngữ độc tố Vero (VTs) hay độc tố giống
như Shiga (SLTs) được sử dụng trong nhiều năm bởi các nhà nghiên cứu ở Canada và
Anh, nhưng nhóm nghiên cứu ở Mỹ lại thường dùng thuật ngữ E. coli sản sinh độc tố
18
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh
Vero (VTEC) hay vi khuẩn E. coli sản sinh độc tố giống như Shiga, mặc dù chúng là
những từ để chỉ một khái niệm như nhau.
Stx được sản sinh bởi E. coli bao gồm 2 nhóm: Stx1 là nhóm độc tố giống như
Stx của vi khuẩn gây bệnh lỵ và Stx2 là nhóm độc tố có liên hệ với Stx. Loại Stx1
được sản sinh từ chủng E. coli H19, H30, và 933 [31], [41]. Các loại độc tố khác nhau
trong nhóm Stx1 chỉ khác nhau ở một axit amin và không gây khác biệt ở tính độc tố
hay tính kháng nguyên. Stx2 được sản sinh bởi E. coli chủng 933 và E32511 [41],
[51]. Độc tố Stx2e được sản sinh bởi E. coli chủng E57, S1191 và 412, độc tố này xuất

hiện ở bệnh phù đầu của lợn sau cai sữa [51]. Các loại độc tố khác của Stx2 cũng được
mô tả bởi Konowalchuck và cs [50] khi phát hiện ở chủng E. coli H.I.8 trên người. Nó có
mối liên hệ gần với Stx2e hơn Stx2 và được đặt tên là Stx2ev sau loại gây bệnh phù
đầu (Stx2va), hay (Stx2vh) sau loại gây bệnh ở người.
Stx có cấu trúc đơn vị nhỏ A-B bao gồm một đơn vị A có kích thước khoảng
33 KDa và 5 đơn vị B, mỗi đơn vị có kích thước 7,5 KDa. Đơn vị A là phần hoạt hóa
của độc tố, còn các đơn vị B gắn kết độc tố với thụ thể ở màng tế bào. Sự chuyên hóa
của thụ thể dựa trên một vài axit amin ở đơn vị B [50].
- Độc tố Stx2e (Vt2e)
Độc tố Shiga ở lợn là một loại trong nhóm độc tố Stx2 với một số khác biệt
trong đặc tính sinh học. Stx1 và Stx2 gây độc cho các tế bào Hela. Stx2e kém độc hơn
so với các loại độc tố Stx2 khác. Stx2e độc hơn đối với tế bào Vero, từ 10-100 lần so
với tế bào Hela. Các quan sát này có liên quan tới lượng thụ thể chuyên biệt có mặt
trên các loại tế bào [50].
Stx2e được mô tả là độc tố trong nhóm đồng hợp và với rất ít ngoại lệ là đặc
hiệu trên lợn [55]. Ngoài Stx2e, các độc tố Stx khác (Stx1, Stx2) hiếm khi được phát
hiện ở các chủng E. coli gây bệnh phù đầu [41].
Stx2e đóng vai trò quan trọng trong nguyên nhân gây bệnh và sự xuất hiện các
triệu chứng của bệnh phù đầu. Sau khi tụ đám và phát triển ở ruột, E. coli sinh độc tố
Shiga (STEC) sản sinh ra Stx2e, độc tố này đi qua tế bào biểu mô ruột vào máu. Từ
đó Stx2e gắn kết với các thụ thể có mặt ở các tế bào màng trong của động mạch, các
tiểu động mạch ở các mô và cơ quan khác nhau gây ra các tổn thương vi thể. Đó cũng là
19
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh
cơ sở của những tổn thương đại thể và triệu chứng lâm sàng. Triệu chứng cũng có thể
thấy khi tiêm tĩnh mạch độc tố Stx2e tinh lọc [41]. E. coli sinh độc tố Shiga (STEC)
cũng gây ra bệnh tiêu chảy cho lợn sau cai sữa, nhưng Stx2e không có vai trò trong
việc xuất hiện tiêu chảy, đó là do các độc tố đường ruột cổ điển (STEC/ETEC) [31].
1.4. BỆNH TIÊU CHẢY VÀ PHÙ ĐẦU Ở LỢN DO E. coli GÂY RA
1.4.1. Bệnh tiêu chảy do E. coli ở lợn

Bệnh tiêu chảy ở lợn con đã trở thành một bệnh gây thiệt hại lớn về mặt kinh tế.
Nó có thể chia làm ba loại bệnh viêm ruột chính như: tiêu chảy ở lợn sơ sinh (một vài
ngày đầu sau khi sinh), tiêu chảy ở lợn con theo mẹ (từ tuần đầu cho đến lúc cai sữa) và
tiêu chảy ở lợn sau cai sữa. Có nhiều nguyên nhân gây bệnh tiêu chảy ở lợn con bao
gồm: virut gây viêm dạ dày ruột (Transmissible gastroenteritis virut-TGE), Rotavirut,
Coccidia. Trong đó, E. coli là nguyên nhân quan trọng nhất trong bệnh tiêu chảy của
lợn mới sinh và sau cai sữa [2], [6]. E. coli gây bệnh thường có khả năng sản sinh một
hay nhiều yếu tố gây bệnh, ở những chủng E. coli không gây bệnh không tìm thấy
những yếu tố này.
1.4.1.1. Mầm bệnh
Tiêu chảy ở lợn con do E. coli thường thấy ở lợn từ sơ sinh đến 21 ngày tuổi. Các
chủng gây bệnh đều sản sinh độc tố đường ruột nên được gọi là ETEC (Enterotoxigenic
E. coli). ETEC bám vào màng nhày ruột non của lợn con bằng một hay nhiều kháng
nguyên bám dính F4 (K88), F5 (K99), F6 (987P) hoặc F41. Chúng phát triển ở tế bào
biểu mô ruột non và sản xuất một hay nhiều loại độc tố đường ruột: STa (ST1), STb
(ST2) hoặc LT. Nhiều tác giả cho rằng hầu hết các chủng ETEC gây bệnh tiêu chảy ở
lợn con thuộc nhóm O149, O8, O147, O157 và sản sinh độc tố LT và STb [27], [40].
Ngoài ra, còn có các chủng ETEC thuộc các nhóm O8, O9, O64, O101 ngày càng tăng
lên. Các chủng này có F5, F6

hoặc F41 và chủ yếu sản sinh độc tố STa, ít thấy sản
sinh STb. Những chủng ETEC này gây bệnh chủ yếu ở lợn từ sơ sinh đến 6 ngày tuổi,
ít thấy ở lợn lớn hơn. Trái lại ETEC có F4

thường phân lập được ở lợn từ sơ sinh đến
cai sữa.
20
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh
1.4.1.2. Dịch tễ học
Sự xuất hiện của bệnh tiêu chảy do E. coli phụ thuộc vào sự tương tác giữa vi

khuẩn gây bệnh với điều kiện môi trường và các yếu tố từ bản thân vật chủ. Chỉ có
E. coli mang các yếu tố gây bệnh tăng sinh với số lượng lớn thì mới gây tiêu chảy.
Lợn con khi mới sinh, trước khi bú mẹ đã tiếp xúc với môi trường bị ô nhiễm nặng ở
chuồng đẻ, da của lợn mẹ và hệ vi sinh vật trong phân lợn mẹ. Do vậy, trong điều
kiện vệ sinh kém hay trong chuồng đẻ dùng liên tục không có thời gian sát trùng và
để trống chuồng thì sự lây nhiễm E. coli gây bệnh ở môi trường cao, khả năng bội
nhiễm cao dẫn đến xuất hiện dịch tiêu chảy do E. coli ở lợn con. Sữa đầu có chứa
kháng thể đặc hiệu IgA có thể ngăn ngừa sự bám dính của E. coli trong đường ruột
của lợn con. Nếu lợn mẹ không tiếp xúc với E. coli gây bệnh trong môi trường,
kháng thể đặc hiệu không có trong sữa đầu, lợn con sẽ rất mẫn cảm với mầm bệnh
[11], [21].
1.4.1.3. Triệu chứng
Sự lây nhiễm E. coli thường gây ra tiêu chảy ở mức độ nặng nhẹ khác nhau
phụ thuộc vào các yếu tố gây bệnh của E. coli, tuổi và khả năng miễn dịch của lợn
con.
Trong trường hợp nặng, triệu chứng lâm sàng là mất nước, rối loạn trao đổi
chất và chết. Trong vài trường hợp, đặc biệt là ở lợn con, sự lây nhiễm rất nhanh và
lợn chết trước khi xuất hiện tiêu chảy.
Triệu chứng tiêu chảy ở lợn con có thể quan sát thấy đầu tiên lúc 2 - 3 giờ sau
khi sinh và có thể thấy ở một vài lợn con hay toàn ổ. Lợn con của những lợn nái hậu
bị thường có tỷ lệ nhiễm bệnh tiêu chảy cao hơn so với những lợn con của lợn nái đẻ
ở những lứa sau. Phần lớn lợn con trong chuồng đều bị nhiễm bệnh và tỷ lệ chết rất
cao trong vài ngày đầu sau khi sinh. Tiêu chảy có thể ở mức độ nhẹ, lợn không có
biểu hiện mất nước hoặc tiêu chảy nặng với phân toàn nước. Phân lợn có màu khác
nhau từ trắng sang nâu, phân có thể chảy tự do từ hậu môn xuống sàn và chỉ phát hiện
thấy khi quan sát gần. Trong những ổ dịch nặng, một số lợn có thể nôn. Khối lượng
cơ thể bị giảm sút 30 - 40% do mất nước. Cơ bụng hóp lại, lợn gầy, suy kiệt và xiêu
vẹo, mắt trũng sâu, da tái xám và nhợt nhạt. Sự mất nước và giảm khối lượng cơ thể
21
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh

làm cho lợn bị suy sụp nhanh, những lợn con này thường chết. Trong trường hợp mãn
tính hay bệnh ít nghiêm trọng, da quanh hậu môn và vùng háng có thể đỏ lên do tiếp
xúc với phân kiềm tính, lợn ít bị mất nước và nếu được điều trị tích cực có thể khỏi
bệnh.
1.4.1.4. Phòng bệnh
Phòng bệnh tiêu chảy cho lợn con nên tập trung vào việc giảm số mầm bệnh
E. coli trong môi trường bằng vệ sinh tốt, duy trì các điều kiện môi trường thích hợp
và tạo miễn dịch ổn định.
Một điều quan trọng là lợn được nuôi trong môi trường có nhiệt độ ổn định ở
32 - 34
0
C đối với lợn con theo mẹ, 30 - 32
0
C đối với lợn con cai sữa, lợn con được
nuôi trong môi trường thông thoáng, không có rác bẩn, nền chuồng có độ dẫn nhiệt
thấp. Lợn nái nên nuôi ở môi trường 22
0
C, vì vậy trong chuồng lợn đẻ cần có ổ có
nhiệt độ cao hơn cho lợn con [11].
Độ ẩm trong chuồng nuôi cũng ảnh hưởng không nhỏ tới bệnh tiêu chảy ở lợn
con. Độ ẩm càng cao thì lợn con mắc tiêu chảy càng nhiều. Độ ẩm thích hợp cho lợn
con được khuyến cáo là 70 - 85% [21].
Thiết kế chuồng đẻ cũng rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến vị trí thải phân
của lợn nái. Khi chuồng quá dài, phân rải rác trong diện tích chuồng do đó làm tăng
khả năng ô nhiễm. Tốt nhất là dùng cũi đẻ có thể điều chỉnh được, ngắn cho lợn cái
hậu bị, dài hơn cho lợn nái. Chuồng đẻ thường cao trên mặt đất, nền chuồng bằng sàn
nhựa để hổng có lỗ cho phân rơi xuống. Nuôi trong những ổ đẻ như vậy lợn con ít tiêu
chảy hơn những ổ đẻ có nền chuồng bằng xi măng. Chuồng đẻ nên được rửa sạch và
sát trùng giữa các lứa đẻ. Một hệ thống chuồng đẻ cùng vào cùng ra và được sát trùng
toàn bộ chuồng đẻ giữa các đợt sẽ làm giảm mật độ của E. coli ở môi trường [22].

Khẩu phần ăn cho lợn có thể được điều chỉnh để làm giảm sự phát triển của
E. coli trong ruột [66].
- Phòng bệnh bằng miễn dịch
Khả năng miễn dịch chống bệnh tiêu chảy ở lợn con trước tiên được cung cấp
thông qua sữa đầu của con mẹ, sau đó là sự đáp ứng miễn dịch tại ruột non. Những
22
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh
kháng thể đặc hiệu trong sữa đầu hoặc ở niêm mạc ruột ngăn cản sự bám dính của vi
khuẩn vào các thụ thể trên tế bào biểu mô ruột non và trung hòa hoạt động của độc tố
đường ruột, độc tố tế bào của E. coli. Sữa đầu của lợn nái có chứa hàm lượng kháng
thể IgG cao và nó giảm rất nhanh trong quá trình tiết sữa, sau đó IgA trở thành
globulin miễn dịch chính [1]. IgA bảo vệ ruột chống lại sự xâm nhập của E. coli. Hầu
hết IgA, IgM và IgG trong sữa của lợn nái được sản xuất trong tuyến vú. Lợn con mới
sinh bắt đầu tổng hợp kháng thể đặc hiệu và phát triển hệ miễn dịch ở ruột non trong
tuần đầu tiên sau khi sinh [1], [30]. Trước hết IgM thịnh hành ở 2 - 3 tuần đầu, sau đó
nó được thay thế bởi IgA, đây là một kháng thể quan trọng nhất ở trong ruột non. Do
vậy, trong tuần đầu tiên sau khi sinh thì sữa đầu là nguồn miễn dịch bảo vệ chính cho
lợn con [1].
1.4.1.5. Điều trị
Điều trị bệnh tiêu chảy do E. coli ở lợn con cần được tập trung vào việc loại bỏ
các yếu tố gây bệnh, khắc phục những ảnh hưởng độc hại của chúng, bổ sung nước và
điện giải đã mất và tạo môi trường sống tối ưu cho lợn. Các liệu pháp điều trị càng áp
dụng nhanh, đồng bộ càng có hiệu quả. Để loại bỏ nguyên nhân gây bệnh, trước tiên
cần sử dụng thuốc kháng sinh có phổ kháng khuẩn rộng để điều trị, đến khi biết được
kết quả của kháng sinh đồ thì dùng thuốc có độ mẫn cảm mạnh với E. coli để điều trị.
Liệu pháp bổ sung dung dịch điện giải có đường glucose để chống mất nước và rối
loạn điện giải đem lại hiệu quả cao trong điều trị bệnh tiêu chảy.
Một số thuốc cản trở sự tiết dịch do độc tố đường ruột có tác dụng tốt trong
điều trị tiêu chảy. Việc sử dụng các loại thuốc chống tiết dịch như bencetimide và
loperamide đơn thuần hay kết hợp với thuốc kháng khuẩn cũng đã được khuyến cáo

sử dụng [22].
1.4.2. Bệnh phù đầu do E. coli gây ra ở lợn
1.4.2.1. Mầm bệnh
Bệnh phù đầu (Edema Disease) là bệnh gây ra bởi E. coli mang yếu tố bám
dính F18, F6, độc tố vero và khả năng dung huyết. Chúng sản xuất verotoxin đi vào
máu và làm tổn thương thành mạch. Các khái niệm bệnh phù đầu, phù thũng, phù ruột
23
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh
được coi là một bệnh, bởi vì phù ở lớp dưới màng nhầy của dạ dày và ở giữa ruột kết
đều là những đặc điểm nổi bật của bệnh.
Bệnh phù đầu do các chủng E. coli gây ra hầu hết thuộc một số serotype rất hạn
chế trong một vùng nào đó, những serotype này thường gắn với một số yếu tố bám dính
và độc tố ổn định. Serotype O139 được tìm thấy trên khắp thế giới và có F18ab.
Những chủng thuộc serotype này ở Úc lại thường gây bệnh tiêu chảy ở lợn sau cai
sữa. Trái lại, những chủng của nhóm này ở châu Âu thì thường gây bệnh phù đầu
[139]. Loại F18 (trước kia gọi là F107, 2134P, 8813, Av
24
) và F4 (K88) được phát
hiện với tỷ lệ tương ứng là 44% và 36% trong các chủng sản sinh độc tố. Trong
khoảng 24% các chủng có F4 không phát hiện thấy các gen mã hóa cho những loại
fimbriae đã biết khác. F6

(987P) thường có mặt cùng với F4 hoặc F18

[63].
1.4.2.2. Dịch tễ học
Nhóm tuổi bị nhiễm bệnh phù đầu phụ thuộc vào tuổi cai sữa. Lợn con chưa
cai sữa cũng có thể bị mắc phù đầu và mức độ trầm trọng phụ thuộc vào kháng thể
trong sữa của lợn mẹ. Ở lợn trưởng thành, phù đầu thường là nguyên nhân của triệu
chứng thần kinh và là nguyên nhân gây chết đáng kể [7]. Tỷ lệ nhiễm bệnh trong các

đàn rất khác nhau, có thể lên tới 80%, nhưng trung bình là 30 - 40%. Với bệnh phù
đầu, tỷ lệ chết từ 50 đến trên 90%. Thời gian bệnh kéo dài trong một đàn cũng khác
nhau từ 4 - 14 ngày, trung bình là dưới 1 tuần. Bệnh biến mất cũng đột ngột như khi
nó xuất hiện. Sự tái diễn cũng có thể xảy ra tại chuồng đó [7].
Môi trường ở chuồng cai sữa có thể là nguồn lây nhiễm các chủng E. coli gây
bệnh phù đầu. Lợn chưa cai sữa có thể nhiễm trong chuồng đẻ và mang nó đến
chuồng cai sữa. Thường xuyên rửa và sát trùng chuồng cũng chưa đủ để cắt đứt chu kỳ
lưu truyền mầm bệnh [13]. Sự lan truyền của các chủng E. coli gây bệnh có thể qua
đường không khí, thức ăn, phương tiện vận chuyển, qua lợn hoặc các dụng cụ chăn
nuôi [14].
1.4.2.3. Cơ chế gây bệnh
Bước đầu tiên của quá trình gây bệnh phù đầu ở lợn con sau cai sữa cũng
giống như ở lợn con theo mẹ, đó là sự bám dính và phát triển trong ruột non, sản sinh
độc tố. Nhưng để có được sự bám dính, E. coli phải tập trung thành đám ở lớp màng
24
Luận văn thạc sĩ - Trần Văn Khánh
nhầy của riềm bàn chải. Mức độ tập trung này quyết định liệu có gây ra bệnh hay
không và phụ thuộc vào nhiều nhân tố, không chỉ dựa vào khả năng sinh sản của vi
khuẩn. Vi khuẩn tập trung ở màng nhầy sẽ bám dính vào thụ thể nằm ở riềm bàn chải
đặc thù cho từng loại kháng nguyên bám dính và không phải có ở tất cả các lợn. Sau
khi bám dính, vi khuẩn xâm nhập vào lớp tế bào biểu mô rồi nhân lên, sản sinh độc tố
đường ruột gây tiêu chảy. Từ lớp tế bào biểu mô E. coli xâm nhập vào hệ lâm ba, vào
hệ tuần hoàn gây dung huyết, theo máu đến các cơ quan nội tạng, phát triển nhân lên
phá hủy tế bào tổ chức, sản sinh verotoxin, neurotoxin làm tăng tính thấm thành mạch
gây phù, tác động vào tế bào thần kinh gây các biểu hiện thần kinh [6].
1.4.2.4. Triệu chứng
Biểu hiện đầu tiên là biếng ăn, bệnh nặng trong một thời gian ngắn. Triệu chứng
thần kinh xuất hiện vào ngày thứ 6 sau khi mắc bệnh. Sưng mí mắt cũng xuất hiện vào
thời điểm đó. Liệt (mất chức năng điều khiển) kết hợp với rối loạn thần kinh thường thấy
rất rõ. Những lợn bị bệnh thường nằm nghiêng sang một bên. Nhiệt độ cơ thể luôn trong

giới hạn bình thường, ở một vài cá thể trước khi chết thân nhiệt có thể hạ xuống dưới
mức bình thường [11], [27].
Bệnh phù đầu mãn tính cũng xuất hiện với tỷ lệ khác nhau (nhưng thường là
thấp) từ những lợn mắc bệnh phù đầu cấp tính đã hồi phục. Bệnh xảy ra sau vài
ngày đến vài tuần khi có viêm nhiễm ở ruột, sinh trưởng của lợn ngừng lại,
những lợn ốm thường có những triệu chứng bất thường về thần kinh như đi vòng
tròn, ngoẹo đầu hay liệt chân, phù dưới da rất ít thấy, những lợn bị nhiễm bệnh
thế này thường bị chết [5].
1.4.2.5. Phòng bệnh
- Chọn những giống lợn có khả năng kháng bệnh
Đây là một biện pháp phòng bệnh hữu hiệu và kinh tế nhất trong tương lai xa.
Hiện tại, nếu lựa chọn những đàn giống theo hướng này vẫn chưa khả thi bởi các công
cụ để xác định kiểu gen ở lợn khỏe vẫn chưa phổ biến. Phòng bệnh theo hướng này
vẫn đang là thăm dò. Tránh lựa chọn các tính trạng không mong muốn có liên quan
gần với loại mã hóa cho thụ thể của F4 và F18.
25