Khảo sát vi khuẩn Escherichia coli sinh beta-lactamase phổ rộng trên gà tại một số trại chăn nuôi ở đồng bằng sông Cửu Long

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

BÙI THỊ LÊ MINH

KHẢO SÁT VI KHUẨN ESCHERICHIA COLI
SINH BETA-LACTAMASE PHỔ RỘNG
TRÊN GÀ TẠI MỘT SỐ TRẠI CHĂN NUÔI
Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP TIẾN SĨ
CHUYÊN NGÀNH BỆNH LÝ HỌC VÀ CHỮA BỆNH VẬT NUÔI
MÃ NGÀNH: 62 64 01 02

2018


LỜI CAM KẾT KẾT QUẢ
Tôi xin cam kết luận án này được hoàn thành dựa trên các kết quả nghiên cứu của tôi
với sự hướng dẫn của PGS.TS. Lưu Hữu Mãnh. Các số liệu và kết quả trình bày
trong luận án là trung thực và chưa được công bố bởi tác giả khác trong bất cứ luận
án cùng cấp nào trước đây.
Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2018
Người hướng dẫn khoa học

Tác giả luận án

PGS.TS. Lưu Hữu Mãnh

Bùi Thị Lê Minh

vi


MỤC LỤC
Lời cảm tạ

i

Tóm tắt tiếng Việt

ii

Tóm tắt tiếng Anh

iv

Lời cam kết kết quả

vi

Mục lục

vii

Danh mục bảng

x

Danh mục hình

xii

Danh mục viết tắt

xiv

Chƣơng 1: Giới thiệu

1

1.1 Tính cấp thiết của luận án

1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

3

1.3 Những điểm mới của luận án

3

Chƣơng 2: Tổng quan tài liệu

4

2. 1 Tổng quan về vi khuẩn Escherichia coli

4

2.1.1 Lịch sử phát hiện

4

2.1.2 Phân loại vi khuẩn Escherichia coli gây bệnh

4

2.1.3 Đặc điểm hình thái và đặc tính nuôi cấy

6

2.1.4 Đặc tính sinh hóa

6

2.1.5 Cấu trúc kháng nguyên

8

2.1.6 Các yếu tố độc lực

10

2.1.7 Độc tố đường ruột và cơ chế sinh bệnh

11

2.1.8 Sức đề kháng

12

2.1.9 Dịch tễ học

13

2.2 Thuốc kháng sinh và cơ chế tác động của thuốc kháng sinh

16

2.3 Đề kháng kháng sinh và phân loại đề kháng

18

2.3.1 Đề kháng giả

18

2.3.2 Đề kháng thật

18

2.4 Cơ chế đề kháng kháng sinh của vi khuẩn

20

2.4.1 Tạo men phân hủy thuốc

21

2.4.2 Thay đổi tính thấm của tế bào vi khuẩn

22

2.4.3 Biến đổi vị trí gắn kết

23

2.4.4 Bơm đẩy thuốc kháng sinh

24

2.5 Những lợi ích và tác động tiêu cực của việc sử dụng kháng sinh trong chăn nuôi

25

vii

2.6 Tổng quan về beta-lactamase phổ rộng

27

2.6.1 Lịch sử và di truyền của beta-lactamase phổ rộng

27

2.6.2 Phân loại beta-lactamase phổ rộng

30

2.6.3 Phương pháp phát hiện vi khuẩn sinh beta-lactamase phổ rộng

32

2.7 Tình hình nghiên cứu E. coli sinh ESBL

38

2.7.1 Tình hình nghiên cứu E. coli sinh ESBL trên người

38

2.7.2 Tình hình nghiên cứu E. coli sinh ESBL trong chăn nuôi gà

42

Chƣơng 3: Phƣơng tiện và phƣơng pháp nghiên cứu

49

3.1 Nội dung, thời gian và địa điểm nghiên cứu

49

3.2 Phương tiện nghiên cứu

50

3.2.1 Thiết bị

50

3.2.2 Hóa chất

50

3.3 Phương pháp nghiên cứu

50

3.3.1 Phương pháp thu thập mẫu

50

3.3.2 Phương pháp nuôi cấy và phân lập E. coli sinh ESBL

59

3.3.3 Phương pháp khảo sát tính nhạy cảm của E. coli sinh ESBL với kháng
sinh

62

3.3.4 Phương pháp xác định gen CTX-M, TEM và SHV

64

3.3.5 Phương pháp phân tích trình tự nucleotide của gen TEM, CTX-M và xây
dựng cây phả hệ di truyền

66

3.3.6 Các chỉ tiêu theo dõi

67

3.3.7 Phương pháp phân tích thống kê

68

Chƣơng 4: Kết quả và thảo luận

69

4.1 Sự lưu hành của E. coli sinh ESBL tại hộ gia đình và trang trại

69

4.1.1 Sự lưu hành của E. coli sinh ESBL trên gà theo tỉnh

69

4.1.2 Sự lưu hành E. coli sinh ESBL trên gà theo quy mô chăn nuôi

71

4.1.3 Sự lưu hành của E. coli sinh ESBL trên gà thịt theo lứa tuổi

74

4.1.4 Sự lưu hành của E. coli sinh ESBL trên gà tiêu chảy

74

4.1.5 Sự lưu hành của E. coli sinh ESBL trên trứng

75

4.1.6 Sự lưu hành của E. coli sinh ESBL trong môi trường chăn nuôi

76

4.1.7 Sự lưu hành của E. coli sinh ESBL trên người chăn nuôi

78

4. 2 Sự lưu hành của E. coli sinh ESBL tại cơ sở giết mổ

80

4.2.1 Kết quả phân lập E. coli sinh ESBL trên gà

80

4.2.2 Kết quả phân lập E. coli sinh ESBL trên môi trường giết mổ

85

4.3 Sự đề kháng kháng sinh của E. coli sinh ESBL

86

viii


4.3.1 Tính nhạy cảm kháng sinh của E. coli sinh ESBL phân lập từ gà và người
chăn nuôi gà

86

4.3.2 Tính đa kháng thuốc kháng sinh của E. coli sinh ESBL

92

4.4 Kết quả xác định các gen CTX-M, TEM và SHV

101

4.5 Kết quả phân tích trình tự nucleotide của gen TEM, CTX-M và xây dựng
cây phả hệ di truyền

107

Chƣơng 5: Kết luận và đề xuất

117

5.1 Kết luận

117

5.2 Đề xuất

117

Danh mục các công trình đã công bố
Tài liệu tham khảo
Phụ lục

ix


DANH SÁCH BẢNG
Bảng

Tên bảng

Trang

2.1

Tóm tắt cơ chế tác động của kháng sinh và cơ chế đề kháng của vi
khuẩn

24

2.2

Phân loại beta-lactamase

31

2.3

Thử nghiệm sàng lọc và xác định E. coli sinh ESBL

33

2.4

Độ nhạy và độ đặc hiệu của một số kháng sinh xác định ESBL

34

3.1

Đối tượng mẫu thu thập theo quy mô chăn nuôi

52

3.2

Các loại mẫu và số lượng mẫu thu thập tại hộ gia đình và trang trại

53

3.3

Số lượng gà thu thập theo hướng sản xuất và lứa tuổi

54

3.4

Địa điểm và công suất giết mổ của các cơ sở giết mổ gia cầm

55

3.5

Các loại mẫu và số lượng mẫu thu thập tại cơ sở giết mổ

56

3.6

Tiêu chuẩn đường kính vùng kháng khuẩn đánh giá tính nhạy cảm,

trung gian và đề kháng của vi khuẩn đối với kháng sinh

63

3.7

Số vi khuẩn E. coli sinh ESBL được khảo sát gen đề kháng

64

3.8

Thành phần phản ứng PCR

64

3.9

Trình tự nucleotide của các mồi sử dụng cho phản ứng PCR

65

3.10

Chu trình nhiệt cho phản ứng PCR

65

3.11

Số mẫu phân tích trình tự nucleotide

66

4.1

Tỉ lệ lưu hành E. coli sinh ESBL trên gà theo tỉnh

69

4.2

Tỉ lệ lưu hành E. coli sinh ESBL trên gà theo quy mô chăn nuôi

71

4.3

Tỉ lệ lưu hành E. coli sinh ESBL trên gà thịt theo lứa tuổi

74

4.4

Tỉ lệ lưu hành E. coli sinh ESBL trên phổi, gan, thịt và phân của
gà tiêu chảy

75

4.5

Tỉ lệ lưu hành E. coli sinh ESBL trên ở mặt ngoài vỏ trứng

76

x


Bảng

Tên bảng

Trang

4.6

Tỉ lệ lưu hành E. coli sinh ESBL trong môi trường chăn nuôi

77

4.7

Tỉ lệ lưu hành E. coli sinh ESBL trên người chăn nuôi gà

78

4.8

Tỉ lệ thân thịt gà dương tính với E. coli sinh ESBL

80

4.9

Tỉ lệ các loại mẫu dương tính với E. coli sinh ESBL

80

4.10

Tỉ lệ nhiễm E. coli sinh ESBL trên môi trường giết mổ

85

4.11

Tỉ lệ E. coli sinh ESBL phân lập từ gà đề kháng với kháng sinh

87

4.12

Tỉ lệ E. coli sinh ESBL phân lập từ gà nhạy cảm với kháng sinh

88

4.13

Tỉ lệ E. coli sinh ESBL phân lập từ người chăn nuôi gà đề kháng
với kháng sinh

89

4.14

Tỉ lệ E. coli sinh ESBL phân lập từ người chăn nuôi gà nhạy cảm
với kháng sinh

90

4.15

Tỉ lệ E. coli sinh ESBL phân lập từ gà đa kháng với kháng sinh

92

4.16

Tỉ lệ E. coli sinh ESBL phân lập từ người chăn nuôi gà đa kháng
với kháng sinh

93

4.17

Các kiểu đề kháng với kháng sinh của E. coli sinh ESBL phân lập
từ người chăn nuôi gà

95

4.18

Số kiểu đề kháng thuốc kháng sinh của E. coli sinh ESBL phân lập
từ gà và người chăn nuôi gà

97

4.19

Số kiểu đề kháng với 14 loại kháng sinh của E. coli sinh ESBL
phân lập từ gà và người chăn nuôi gà

98

4.20

Sự phân bố các gen CTX-M, TEM và SHV trên E. coli sinh ESBL
phân lập từ các loại mẫu

101

4.21

Sự phân bố các gen CTX-M, TEM và SHV trên E. coli sinh ESBL
phân lập từ gà ở hộ gia đình và trang trại

101

4.22

Sự phân bố các gen CTX-M, TEM và SHV trên E. coli sinh ESBL
phân lập từ người chăn nuôi gà

102

4.23

Sự phân bố các gen CTX-M, TEM và SHV trên E. coli sinh ESBL
phân lập từ vỏ trứng và môi trường chăn nuôi

102

4.24

Sự phân bố các gen CTX-M, TEM và SHV trên E. coli sinh ESBL
phân lập từ gà và môi trường tại cơ sở giết mổ

102

4.25

Các kiểu hiện diện gen CTX-M, TEM và SHV trên E. coli sinh
ESBL phân lập từ gà

104

4.26

Các kiểu hiện diện gen CTX-M, TEM và SHV trên E. coli sinh
ESBL phân lập từ người chăn nuôi gà

104

xi

DANH SÁCH HÌNH
Hình

Tên hình

Trang

2.1

Quá trình truyền lây E. coli trong cộng đồng

15

2.2

Sự phát triển của vi khuẩn đề kháng kháng sinh

26

2.3

Mô hình lây truyền vi khuẩn đề kháng kháng sinh trong cộng
đồng

26

2.4

Chuỗi peptid của TEM-1 và các vị trí thay thế acid amin

29

2.5

Chuỗi peptid của SHV-1 và các vị trí thay thế acid amin

30

2.6

Phương pháp đĩa đôi

35

2.7

Phương pháp đĩa kết hợp

35

2.8

Phương pháp E-test ESBL

36

3.1

Trứng gà trên ổ gà đẻ tại hộ gia đình

57

3.2

Trứng gà trên chuồng lồng tại trang trại

57

3.3

Dụng cụ lấy mẫu

59

3.4

Quy trình phân lập vi khuẩn E. coli sinh ESBL

61

4.1

Chăn nuôi gà thịt ở quy mô trang trại

72

4.2

Chăn nuôi gà đẻ ở quy mô trang trại

73

4.3

Chăn nuôi gà đẻ ở quy mô hộ gia đình

73

4.4

Chăn nuôi gà thịt ở quy mô hộ gia đình

73

4.5

Dây chuyền giết mổ treo ở gà

81

4.6

Gà được giết mổ và pha lóc thịt trực tiếp trên nền sàn

82

4.7

So sánh tỉ lệ đề kháng kháng sinh của E. coli sinh ESBL phân lập
từ gà và người chăn nuôi

91

4.8

Sự phân bố đa kháng thuốc kháng sinh trên gà

94

4.9

Sự phân bố đa kháng thuốc kháng sinh trên người chăn nuôi

94

4.10

So sánh tính đa kháng kháng sinh của E. coli sinh ESBL phân lập
từ gà và người chăn nuôi gà

98

4.11

Kết quả điện di sản phẩm PCR xác định gen SHV

105

4.12

Kết quả điện di sản phẩm PCR xác định gen CTX-M

105

4.13

Kết quả điện di sản phẩm PCR xác định gen TEM

105

4.14

Sự tương đồng trình tự nucleotide của các gen CTX-M

108

4.15

Hình ảnh alignment trình tự nucleotide của gen CTX-M

109

4.16

Sự tương đồng trình tự nucleotide của các gen TEM

110

xii

Hình

Tên hình

Trang

4.17

Hình ảnh alignment trình tự nucleotide của gen TEM

111

4.18

Cây phả hệ di truyền của gen CTX-M

113

4.19

Cây phả hệ di truyền của gen TEM

114

xiii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Chữ viết đầy đủ

Nghĩa tiếng Việt

Ak

Amikacin

AMC

Ampicillin/clavulanic acid

APEC

Avian pathogenic Escherichia coli

BNNPTNT

Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông
thôn

BPW

Buffered peptone water

Bt

Trimethoprim/sulfamethoxazole

CFU

Colony forming unit

Ci

Citrate

CLSI

The Clinical and Laboratory
Standards Institute

Co

Colistin

Cr

Cefaclor

CRD

Chronic respiratory disease

Ct

Cefotaxime

CTX-M

Cefotaximases

Cu

Cefuroxime

Cz

Ceftazidime

DNA

Deoxyribonucleic acid

Dx

Doxycycline

E. coli

Escherichia coli

EMB

Eosin methylene blue

ESBL

Extended spectrum betalactamase

Fos

Fosfomycin

Ge

Gentamicin

I

Indole

IMViC

Indol, methyl red, VogesProskauer, citrate

Escherichia coli gây bệnh trên
gia cầm

Đơn vị hình thành khuẩn lạc

xiv

Viện tiêu chuẩn lâm sàng và
xét nghiệm

Bệnh hô hấp mãn tính

Beta-lactamase phổ rộng

Thử nghiệm indol, methyl
red, Voges-Proskauer, sử
dụng citrate

Chữ viết tắt

Chữ viết đầy đủ

Nghĩa tiếng Việt

kDa

Kilodalton

KIA

Kligler iron agar

Kn

Kanamycin

MC

Mac Conkey

MHA

Mueller Hinton agar

MR

Methyl red

Nr

Norfloxacin

Of

Ofloxacin

PCR

Polymerase Chain Reaction

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

RNA

Ribonucleic acid

SHV

Sulphyryl variable

Sm

Streptomycin

TBX

Tryptone Bile X-Glucuronide

Tc

Ceftotaxime + acid clavulanic

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

Te

Tetracycline

TEM

Temoneira

TSA

Tryptone Soy Agar

TSB

Tryptone Soy Broth

VP

Voges – Proskauer

Zc

Ceftazidime/clavulanic acid

xv

Phản ứng chuỗi polymerase


CHƢƠNG 1
GIỚI THIỆU
1.1 Tính cấp thiết của luận án
Bệnh E. coli là một trong những bệnh nhiễm khuẩn phổ biến ở gà thịt và
gà đẻ nuôi công nghiệp (Raji et al., 2003). Vi khuẩn E. coli thường được tìm
thấy trong đường tiêu hóa của gà và được bài thải trong phân do đó gà có thể
bị nhiễm qua phân, nước uống, bụi và môi trường bị ô nhiễm. Sự nhiễm trùng
E. coli có thể dẫn đến nhiều thể bệnh cục bộ và hệ thống như là viêm ống dẫn
trứng, viêm dịch hoàn, viêm túi noãn hoàng, viêm ruột tiêu chảy, viêm màng

não, viêm mắt, viêm khớp, viêm đường hô hấp. Bệnh E. coli xảy ra ở gà mọi
lứa tuổi, gây bệnh số và tử số cao dẫn đến thiệt hại kinh tế cho người chăn
nuôi (Barnes et al., 2008). Ngày nay, việc sử dụng kháng sinh thường xuyên
trong thức ăn, nước uống để phòng và trị bệnh cũng như kích thích tăng
trưởng dẫn đến áp lực chọn lọc trên vi khuẩn, làm xuất hiện các chủng E. coli
đề kháng với nhiều loại kháng sinh làm cho việc điều trị bệnh bằng kháng sinh
có hiệu quả thấp (Linder, 2015). Trong những năm gần đây, các chủng vi
khuẩn kháng thuốc ngày càng nhiều và đề kháng kháng sinh là vấn đề được
quan tâm nghiên cứu sâu rộng trên thế giới, đặc biệt vi khuẩn E. coli sinh betalactamase phổ rộng (E. coli sinh ESBL). Bởi vì vi khuẩn E. coli sinh ESBL
không chỉ có khả năng bất hoạt hầu hết kháng sinh nhóm beta-lactam đang
dùng phổ biến hiện nay mà còn đề kháng với nhiều nhóm kháng sinh khác
được sử dụng phổ biến như aminoglycoside, macrolide, chloramphenicol,

tetracycline và fluoroquinolone (Lee, 2006).
Nhiều nghiên cứu về E. coli sinh ESBL trên gia súc và trên người đã
được thực hiện ở nhiều nước trên thế giới. Một số báo cáo đã công bố như
Blanc et al. (2006) tìm thấy tỉ lệ nhiễm E. coli sinh ESBL trên gà ở Catalonia,
Tây Ban Nha là 59,8%. Ở Bỉ, Smet et al. (2008) đã xác định sự hiện diện của
E. coli sinh ESBL trên gà 5 tuần tuổi khỏe mạnh là 45%. Nghiên cứu của
Costa et al. (2009) trên 76 mẫu phân gà thịt ở cơ sở giết mổ miền Bắc của Bồ
Đào Nha cho thấy sự hiện diện của E. coli sinh ESBL là 38,2%. Mamza et al.
(2010) nghiên cứu trên gà ở Maiduguri, Nigeria cho thấy tỉ lệ nhiễm E. coli
trên gà khỏe là 4,3% (25/582), trên gà bệnh là 28,7% (64/223) trong đó tỉ lệ
nhiễm E. coli sinh ESBL trên gà là 11,1% (89/805). Báo cáo của Overdevest
et al. (2011) ở Hà Lan năm 2009 cho thấy có 79,8% (68/89) mẫu thịt gà tại

cửa hàng dương tính với vi khuẩn E. coli sinh ESBL và 74,2% (23/31) bệnh
nhân được điều trị từ 4 bệnh viện dương tính với E. coli sinh ESBL.

1


Ở Việt Nam, một số công trình nghiên cứu về E. coli sinh ESBL trên
động vật, sản phẩm chăn nuôi và môi trường đã được công bố: Van Thi Thu
Hao et al. (2008) khảo sát sự hiện diện của E. coli sinh ESBL trên 30 mẫu thịt
gà, 50 mẫu thịt heo được thu thập từ chợ và siêu thị xung quanh thành phố Hồ
Chí Minh, 43 mẫu phân của gà trên 1 tháng tuổi, kết quả cho thấy tỉ lệ nhiễm
vi khuẩn E. coli sinh ESBL trên thịt gà là 89,5%, trên thịt heo là 75% và trên

phân gà là 95%. Võ Thành Thìn và ctv. (2011) nghiên cứu gen đề kháng
kháng sinh nhóm beta-lactam đối với các chủng E. coli phân lập từ heo con
tiêu chảy ở Nam Trung Bộ và Tây Nguyên cho thấy có 115/184 chủng E. coli
có khả năng sinh ít nhất một loại beta-lactamase, chiếm tỉ lệ cao nhất là betalactamase được mã hóa bởi gen TEM (61,96%) và SHV (0,54%). Kết quả
nghiên cứu của Bùi Thị Ba và ctv. (2012) trên E. coli phân lập từ trâu bò khỏe
mạnh tại một số tỉnh Nam Trung Bộ cho thấy có 64,70% (22/34) chủng E. coli
có khả năng sinh ít nhất một loại beta-lactamase, chiếm tỉ lệ cao nhất là betalactamase có kiểu gen TEM (64,70%) và SHV (11,76%). Hồ Thị Kim Hoa và
ctv. (2013) nghiên cứu trên 45 mẫu chất thải (15 mẫu nước thải tươi, 15 mẫu
nước thải biogas và 15 mẫu phân gà) cho thấy có 82,22% (37/45) mẫu dương
tính với gen mã hóa beta-lactamase phổ rộng TEM, 8,89% (4/45) mẫu dương
tính với SHV, không phát hiện mẫu nào dương tính với CTX-M.
Các kết quả nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam nêu trên cho thấy vi

khuẩn E. coli sinh ESBL không chỉ hiện diện trên gia súc gia cầm mà còn hiện
diện trên nhiều đối tượng khác có liên quan như người chăn nuôi, sản phẩm
thịt và các yếu tố môi trường khác. Đồng bằng sông Cửu Long có nền chăn
nuôi gia cầm khá phát triển, đứng sau các tỉnh miền Đông Nam Bộ, đặc biệt là
chăn nuôi gà công nghiệp và gà thả vườn giống địa phương. Cũng như các
vùng chăn nuôi khác trên cả nước, vấn đề dịch bệnh trên gà nói chung và bệnh
do E. coli đặc biệt là E. coli sinh ESBL nói riêng xảy ra trong vùng Đồng bằng
sông Cửu Long là vấn đề quan tâm của các nhà chăn nuôi và các nhà khoa học
do chúng hiện diện trên nhiều đối tượng và đề kháng với nhiều nhóm kháng
sinh khác nhau. Tuy nhiên, thông tin về sự lưu hành của vi khuẩn E. coli sinh
ESBL vẫn còn rất hạn chế. Vì vậy, để có thêm cơ sở cho việc phòng trị bệnh
do E. coli sinh ESBL trên gia cầm; phòng tránh sự vấy nhiễm từ gia cầm sang

các đối tượng khác đặc biệt là người chăn nuôi, luận án được tiến hành để
nghiên cứu về sự lưu hành của E. coli sinh ESBL trên gà và các yếu tố khác có
liên quan cũng như thực trạng đề kháng kháng sinh của E. coli sinh ESBL làm
cơ sở khoa học ban đầu cho các nghiên cứu tiếp theo giúp cho việc phòng trị
bệnh do E. coli trên gà có hiệu quả hơn và giảm thiểu sự lan truyền vi khuẩn
đề kháng kháng sinh từ chăn nuôi sang con người.

2


1.2 Mục tiêu nghiên cứu
- Xác định sự lưu hành của E. coli sinh ESBL trên gà nuôi ở quy mô

trang trại, hộ gia đình, các yếu tố có liên quan như trứng gà, người chăn nuôi
gà, thịt gà ở cơ sở giết mổ và các yếu tố môi trường tại khu vực chăn nuôi và
cơ sở giết mổ ở một số tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long.
- Xác định đặc tính đề kháng kháng sinh của E. coli sinh ESBL đối với
một số loại kháng sinh được sử dụng phổ biến trên gà.
- Đánh giá sự tương đồng di truyền của gen CTX-M và TEM ở E. coli
sinh ESBL phân lập từ gà, trứng, người chăn nuôi gà và môi trường chăn nuôi.
1.3 Những điểm mới của luận án
- Đã xác định được sự lưu hành của E. coli sinh ESBL trên gà ở quy mô
trang trại và hộ gia đình với tỉ lệ cao. Các yếu tố có liên quan như trứng gà,
người chăn nuôi gà, thịt gà ở cơ sở giết mổ và các yếu tố môi trường tại khu
vực chăn nuôi và cơ sở giết mổ gia cầm được ghi nhận đều có sự hiện diện của

E. coli sinh ESBL.
- Xác định được vi khuẩn E. coli sinh ESBL trên gà còn nhạy cảm cao
với một số loại kháng sinh như aminkacin, fosformycin và colistin.
- Đã xác định được sự tương đồng di truyền cao của gen CTX-M và
TEM trên vi khuẩn E. coli sinh ESBL phân lập từ gà, trứng, người chăn nuôi
gà và môi trường chăn nuôi.

3


CHƢƠNG 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2. 1 Tổng quan về vi khuẩn Escherichia coli
2.1.1 Lịch sử phát hiện
Vi khuẩn Escherichia coli (E. coli) được phân lập lần đầu tiên từ phân trẻ
em vào năm 1885 bởi nhà khoa học Theodore Escherich (1857-1911). Vi
khuẩn Escherichia coli thuộc giới Bacteria, ngành Proteobacteria, lớp Gamma
proteobacteria, bộ Enterobacteriales, họ Enterobacteriaceae, chi Escherichia,
loài Escherichia coli (Scheutz and Strockbine, 2005).
Trên gia cầm, vi khuẩn E. coli được Lignieres phân lập lần đầu tiên từ
tim, gan và lách của gia cầm chết vào năm 1894. Từ năm 1894 đến năm 1922,
tác giả đã phát hiện bệnh này trên gà gô trắng, bồ câu, thiên nga, gà tây, chim
cút. Ngoài ra, bệnh E. coli nhiễm trùng máu trên những con gà chết có triệu
chứng giống như bệnh tụ huyết trùng được báo cáo lần đầu tiên vào năm 1907.

Lignieres đã cho rằng trong những điều kiện nhất định E. coli thường trú trong
ruột rời khỏi ruột trở nên có độc lực và gây bệnh nhiễm trùng máu ở gà đẻ, đặc
biệt nếu sức đề kháng của gà bị giảm do đói, khát, lạnh hoặc môi trường chăn
nuôi gà thiếu sự thông thoáng. Vào năm 1923, E. coli gây bệnh viêm ruột trên
gà được mô tả và phân lập. Từ năm 1938 đến 1965, vi khuẩn E. coli được mô
tả và phân lập ở nhiều bệnh tích khác nhau như bệnh u hạt, viêm túi khí, viêm
khớp, viêm da, viêm cuống rốn, viêm mắt, viêm phúc mạc và viêm ống dẫn
trứng (Barnes et al., 2008).
2.1.2 Phân loại vi khuẩn Escherichia coli gây bệnh
Vi khuẩn E. coli gây bệnh được chia thành hai nhóm là E. coli gây bệnh
trong đường ruột và E. coli gây bệnh ngoài đường ruột
vào các yếu tố gây

bệnh. Các nhóm vi khuẩn này mang các yếu tố độc lực điển hình và gây nên
các bệnh lý khác nhau trên người và động vật, theo Kaper et al. (2004), Barnes
et al. (2008), Croxen and Finlay (2010) chúng gồm các nhóm sau:
EPEC (Enteropathogenic Escherichia coli): vi khuẩn thuộc nhóm này
mang kháng nguyên bám dính và có khả năng xâm nhiễm vào niêm mạc ruột
non, phá hủy lớp tế bào biểu mô ruột nhưng không sản sinh độc tố, gây viêm
ruột kèm theo sốt và tiêu chảy nước trầm trọng. Chúng thường mang các type
huyết thanh O26, O44, O86, O111, O112, O114, O119, O124, O125, O126,
O127, O128, O142.
ETEC (Enterotoxigenic Escherichia coli): vi khuẩn mang một số kháng
nguyên bám dính và sinh độc tố đường tiêu hóa. Vi khuẩn thuộc nhóm này

4


thường thuộc các type huyết thanh O6 H16, O8 H9, O15 H11, O78 H11, O78
H12. Nhóm vi khuẩn ETEC gây bệnh bằng cách tiết ra hai loại độc tố đường
ruột là độc tố LT (heat labile toxin) và độc tố ST (heat stable toxin). Tiêu chảy
trầm trọng và kéo dài thường do nhiễm vi khuẩn tiết cả hai loại độc tố.
EIEC (Enteroinvasive Escherichia coli): vi khuẩn thuộc nhóm này gây
triệu chứng bệnh giống hội chứng lỵ do Shigella vì vi khuẩn xâm nhiễm vào
niêm mạc ruột đặc biệt là kết tràng, làm dung giải thể thực bào gây bệnh
nghiêm trọng cho người, tiêu chảy phân có đàm máu. Các type huyết thanh
thường gặp là O28ac, O112ac, O124, O140, O147 và O152.

EHEC (Enterohaemorrhagic Escherichia coli): vi khuẩn thuộc nhóm này
còn có tên gọi khác là VTEC (Verocytotoxin - producing Escherichia coli)
hay STEC (Shiga toxin – producing Escherichia coli). Nhóm vi khuẩn này
thường sản sinh yếu tố xâm nhiễm vào tế bào niêm mạc ruột và gây biến đổi
bệnh lý, gây xuất huyết ruột. Quá trình xâm nhiễm và gây bệnh của chúng
thường gây nên những bệnh lý tế bào rất nặng. Vi khuẩn thuộc nhóm này là
nguyên nhân chính của viêm đại tràng xuất huyết và hội chứng tan máu – ure
huyết (Hemolytic Uremic Syndrome: HUS). HUS biểu hiện bộ ba triệu chứng
suy thận cấp, giảm tiểu cầu và thiếu máu tán huyết do tổn thương mao mạch.
Vi khuẩn thuộc nhóm này thường mang các type huyết thanh O26, O111,
O113, O124, O145, O157.
EAEC (Enteroaggregative Escherichia coli): vi khuẩn thuộc nhóm này

thường bám dính cục bộ trên tế bào biểu mô ruột non và ruột già, sản sinh độc
tố tế bào và độc tố đường tiêu hóa (EAST1). Vi khuẩn nhóm EAEC là nguyên
nhân gây tiêu chảy với đặc điểm phân lỏng như nước, sau đó phân có màng
nhày.
DAEC (Diffusely adherent Escherichia coli): các chủng DAEC có thể là
tác nhân gây bệnh tiêu chảy quan trọng ở các nước phát triển có thể tìm thấy
trong ruột non, đặc biệt là ở trẻ em từ 12 tháng tuổi trở lên.
UPEC (Uropathogenic Escherichia coli) E. coli gây bệnh tiết niệu và
MNEC (Meningitis-associated Escherichia coli) E. coli gây viêm màng não ở
người và các động vật khác.
Trong sáu nhóm E. coli gây bệnh trong đường ruột EPEC, ETEC, EIEC,
EHEC, EAEC và DAEC, bốn nhóm EPEC, ETEC, EIEC và EHEC mang

những chủng E. coli liên quan đến tiêu chảy, trong đó ETEC là nguyên nhân
phổ biến gây bệnh tiêu chảy người và vật nuôi (Gyles and Fairbrother, 2010).

5


2.1.3 Đặc điểm hình thái và đặc tính nuôi cấy
Vi khuẩn E. coli là một loại trực khuẩn hình gậy ngắn, kích thước 2-3
μm x 0,6 μm. Trong cơ thể E. coli có hình cầu đứng riêng lẻ đôi khi xếp thành
chuỗi ngắn. Trong các môi trường nuôi cấy khác nhau, vi khuẩn dài 4-8 μm,
những loại này thường gặp trong canh khuẩn già. Phần lớn E. coli di động do
có lông ở xung quanh thân nhưng một số không thấy di động. Vi khuẩn không

sinh nha bào, bắt màu Gram âm, có thể bắt màu đều hoặc sẫm ở hai đầu
khoảng giữa nhạt hơn, có thể hình thành giáp mô khi gặp môi trường dinh
dưỡng tốt (Hirsh, 2004).
Vi khuẩn E. coli phát triển ở điều kiện hiếu khí hoặc yếm khí trên môi
trường dinh dưỡng ở nhiệt độ 18-44oC, pH từ 7,2-7,4. Vi khuẩn E. coli lên
men carbohydrate và thường sinh khí. Thời gian tăng sinh và số lượng E. coli
trong thời gian phát triển có liên quan đến nhiệt độ nuôi cấy. Vi khuẩn E. coli
phát triển tốt trên các môi trường MacConkey (MC), Eosin Methylene Blue
(EMB) hình thành nên các khuẩn lạc điển hình có thể phân biệt được với các
vi khuẩn khác. Trên môi trường MC vi khuẩn E. coli lên men đường lactose sẽ
hình thành khuẩn lạc màu đỏ hồng, to, tròn đều, mặt khuẩn lạc hơi lồi, không
nhầy, viền gọn được bao quanh vòng đục, kích thước từ 2-3 mm; những vi

khuẩn E. coli không lên men đường lactose sẽ hình thành khuẩn lạc có màu
nhạt. Trên môi trường EMB khuẩn lạc E. coli to, tròn, hơi lồi bóng, màu tím
sẫm, có ánh kim (Barnes et al., 2008). Ngoài ra, vi khuẩn E. coli có thể được
nuôi cấy trên môi trường Tryptone Bile X-Glucuronide (TBX) có chứa chất
BCIG (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-D-glucuronic acid) hay còn gọi với tên
khác là X-glucuronide, sự xuất hiện của enzyme β-D-Glucuronidase do E. coli
tạo ra sẽ cắt đứt liên kết giữa 5-bromo-4-chloro-3-indolyle (chrompohore) và
D-glucuronide. Dưới tác nhân oxy hóa, các phân tử chrompohore phản ứng
với nhau tạo thành dichloro-dibromo indigo, chính những phân tử dichlorodibromo indigo này tạo nên màu xanh lá đặc trưng của khuẩn lạc E. coli
(TCVN 7924-2:2008; ISO 16649-2:2001).
2.1.4 Đặc tính sinh hóa
E. coli được định danh dựa vào các đặc tính sinh hóa được trình bày ở

Bảng 2.1. Một số thử nghiệm sinh hóa phổ biến dùng để định danh E. coli
được thực hiện như thử nghiệm Indole (I) dương tính; Methyl Red (MR)
dương tính; Voges – Proskauer (VP) âm tính; không sử dụng citrate (Ci);
không sinh H2S, di động, lên men đường lactose, glucose, sinh khí trên môi
trường Kligler Iron Agar (Mac Faddin, 2000):

6


Thử nghiệm Indol: Những vi khuẩn có enzyme tryptophanase có khả
năng phân giải tryptophan trong môi trường nuôi cấy vi khuẩn tạo nên các sản
phẩm chứa gốc indol. Indol khi kết hợp với paradimethylamino-benzaldehyd

có trong thuốc thử Kovac’s sẽ tạo thành hợp chất muối dimethulammonium có
màu đỏ, kết quả phản ứng Indole dương tính.
Thử nghiệm MR (Methyl Red): Các vi khuẩn đường ruột thường có khả
năng lên men đường glucose tạo thành acid pyruvic. Acid pyruvic lại tiếp tục
chuyển hóa thành nhiều loại acid hữu cơ khác như acid acetic, acid lactic, acid
succinic, làm cho pH của môi trường nuôi cấy vi khuẩn hạ thấp xuống dưới
4,5. Chất chỉ thị methyl red giúp nhận biết độ pH của môi trường nuôi cấy sau
khi vi khuẩn lên men glucose. Khi nhỏ chất chỉ thị methyl red vào môi trường
nuôi cấy vi khuẩn, chất chỉ thị methyl red vẫn giữ màu đỏ là phản ứng dương
tính, chất chỉ thị methyl red chuyển sang màu vàng là phản ứng âm tính.
Thử nghiệm VP (Voges - Proskauer): Khác với phản ứng MR do tùy loại
enzyme mà vi khuẩn có được nên một số vi khuẩn có khả năng oxy hóa đường

glucose tạo thành acid pyruvic, nhưng lại không chuyển hóa acid pyruvic
thành acid hữu cơ mà thành hợp chất acetyl methyl carbinol (acetoine).
Acetoine trong môi trường kiềm cao sẽ bị oxy hóa thành diacetyl. Diacetyl
sinh ra sẽ kết hợp với nhóm guanin của arginin có trong pepton tạo thành phức
chất có màu đỏ với thuốc thử α-naphtol và KOH 10% hoặc NaOH 40%. Đây
là cơ sở của việc đánh giá kết quả của phản ứng VP dương tính.
Thử nghiệm khả năng chuyển hóa citrate: Trong môi trường nuôi cấy vi
khuẩn Simmons Citrate Agar có chứa hợp chất sodium citrat (Na3C6H5O7),
nếu vi khuẩn có khả năng sử dụng được citrate (là nguồn cacbon duy nhất) sẽ
làm thừa ra các gốc Na+ do đó môi trường trở nên kiềm và làm cho màu của
chất chỉ thị xanh bromothymol có trong môi trường sẽ chuyển từ xanh lá cây
sang màu xanh nước biển (blue). Đây là kết quả thử nghiệm dương tính. Nếu

môi trường không đổi màu là thử nghiệm âm tính.
Thử nghiệm trên môi trường Kligler’s Iron Agar (KIA): Môi trường KIA
có chứa đường lactose, glucose, sắt, phenol red, pepton (nguồn carbon/
nitrogen) và muối sắt thiosulfate natri. Môi trường KIA có màu đỏ hồng, để
thực hiện thử nghiệm cần chuẩn bị các ống thạch nghiêng. Môi trường KIA có
thể xảy ra ba trường hợp lên men carbohydrate: (1) Màu vàng phần thạch
đứng ở ống nghiệm và màu đỏ (kiềm) ở phần thạch nghiêng, chứng tỏ vi
khuẩn lên men đường glucose nhưng không lên men đường lactose; (2) màu
vàng phần thạch đứng ở ống nghiệm và ở phần thạch nghiêng, chứng tỏ vi
khuẩn lên men cả đường glucose và đường lactose; (3) Phần thạch đứng và

7

phần thạch nghiêng môi trường vẫn giữ nguyên màu đỏ hồng không chuyển
sang màu vàng, cho thấy vi khuẩn không lên men đường glucose và đường
lactose. Các sản phẩm sinh ra không phải là sản phẩm acid. Nếu sinh hơi sẽ
thấy có hơi ở phần gốc của ống môi trường, đẩy thạch lên khỏi đáy ống
nghiệm hoặc làm nứt thạch. Nếu thấy màu đen ở phần thạch đứng ở đáy ống
nghiệm chứng tỏ vi khuẩn đã sinh ra khí H2S từ thiosulfid. Nên đọc kết quả
thử nghiệm sau khi nuôi cấy từ 18 – 24 giờ, nếu đọc kết quả quá sớm, vi
khuẩn chỉ có thể lên men đường glucose, nếu đọc quá muộn, các chất gây lên
men lactose có thể dùng hết lactose và bắt đầu dị hoá pepton, phần thạch
nghiêng của môi trường sẽ trở lại màu đỏ. Thử nghiệm vi khuẩn E. coli dương

tính khi phản ứng lên men đường lactose dương tính, glucose dương tính, H2S
âm tính và có sinh khí.
2.1.5 Cấu trúc kháng nguyên
Vi khuẩn E. coli có bốn nhóm kháng nguyên chính là kháng nguyên O,
H, K và F. Kháng nguyên O và H thường được xác định trong huyết thanh học
nhưng kháng nguyên K ít được xác định hơn. Hiện nay, các nhà khoa học xác
định được 180 kháng nguyên O, 60 kháng nguyên H, 80 kháng nguyên K và
17 kháng nguyên F. Kháng nguyên F là loại kháng nguyên bề mặt được phát
hiện thêm, sự xác định chúng đã cung cấp thông tin có giá trị trong đặc điểm
của các chủng E. coli gây bệnh, đặc biệt là chủng ETEC có nguồn gốc động
vật (Barnes et al., 2008; Gyles and Fairbrother, 2010).
Kháng nguyên O (somatic antigen) còn được gọi là kháng nguyên thân.

Đây là thành phần chính của vỏ vi khuẩn và cũng được xem là một yếu tố độc
lực của vi khuẩn. Kháng nguyên O có bản chất là lipopolysaccharide được cấu
tạo gồm 3 thành phần chính và gắn với nhau theo trình tự là lipid A, nhân
oligosaccharide và chuỗi O-specific polysaccharide. Lipid A là chuỗi acid béo
nối với nhau bằng liên kết ester-amine với đường đôi là thành phần của Nacetylglucosamine phosphate. Phần nhân oligosacharide được cấu tạo bởi
ketodeoxyotonate, đường heptose, glucose, galactose và N-acetylglucosamine.
Phần O-specific polysaccharide gồm có các đường galactose, glucose,
rhamnose và mannose. Việc xác định các nhóm kháng nguyên O của vi khuẩn
E. coli được dựa vào cấu trúc hóa học khác nhau của phần O-specific
polysaccharide. Sự đa dạng về cấu trúc của phần này đã hình thành nên các
nhóm kháng nguyên O khác nhau và được xác định bằng phản ứng ngưng kết
với kháng huyết thanh chuẩn. Kháng nguyên O chịu được nhiệt, không bị hủy

khi đun nóng 100oC trong 2 giờ, kháng cồn, không bị hủy khi tiếp xúc với cồn
50o, bị hủy bởi formol 5% (Kayser et al., 2005; Madigan and Martinko, 2006;
Barnes et al., 2008). Oliveira et al. (2009) cho rằng chủng E. coli gây bệnh

8


trên gia cầm chủ yếu là serotype O, trên cùng một loại gia cầm có thể nhiễm
các serotype O khác nhau. Serotype O1, O2, O78 được phân lập từ gà mái đẻ,
serotype O8, O15, O78, O86, O88, O103 được phân lập từ gà giò, serotype
O2, O5, O78, được phân lập từ gà con, trong đó O78 có mặt ở tất cả các mẫu
phân lập được.

Kháng nguyên H (flagellar antigen) còn được gọi là kháng nguyên roi
hay kháng nguyên chiên mao. Kháng nguyên H được cấu tạo bởi các phân tử
protein, không chịu nhiệt, dễ bị cồn 50o và các proteinase phá huỷ nhưng tồn
tại trong formol 5%. Khi kháng nguyên H gặp kháng thể tương ứng sẽ xảy ra
hiện tượng ngưng kết. Kháng nguyên H không có vai trò về độc lực và đáp
ứng miễn dịch nên ít được quan tâm nghiên cứu nhưng nó có ý nghĩa quan
trọng trong việc xác định type huyết thanh của vi khuẩn (Kaper et al., 2004;
Gyles and Fairbrother, 2010). Để xác định được kháng nguyên H, các chủng
vi khuẩn phải được nuôi cấy trong môi trường làm tăng tính di động của vi
khuẩn. Xét nghiệm ngưng kết trong ống nghiệm được đọc kết quả sau khi ủ ở
50oC trong 2 giờ. Kháng nguyên H bị phá hủy ở 100oC (Barnes et al., 2008).
Kháng nguyên K (capsular antigen) còn được gọi là kháng nguyên giáp

mô hay kháng nguyên bề mặt, kháng nguyên vỏ. Một số kháng nguyên K có
bản chất hóa học là polysaccharide, một số khác là protein. Nếu kháng nguyên
K bao phủ toàn thân vi khuẩn sẽ ngăn cản phản ứng ngưng kết kháng nguyên
O. Kháng nguyên K có liên quan đến độc lực của vi khuẩn do giúp vi khuẩn
bám dính vào tế bào biểu mô trước khi xâm lấn đường tiêu hóa hay đường tiết
niệu. Hiện nay, các nhà khoa học phát hiện được bản chất của nhiều loại
kháng nguyên K là các sợi lông nhung nên gọi các kháng nguyên nhóm này là
kháng nguyên F (Kaper et al., 2004; Gyles and Fairbrother, 2010). Kháng
nguyên K bền với nhiệt và bị phá hủy ở 100oC trong 1 giờ nhưng một số
chủng vi khuẩn có kháng nguyên K bị phá hủy ở 121oC trong 2,5 giờ. Trên cơ
sở chịu nhiệt, kháng nguyên K được phân thành các loại phụ là L, A và B. Hầu
hết các kháng nguyên K có thể được xác định bằng phản ứng ngưng kết trên

phiến kính với huyết thanh pha loãng thích hợp (Barnes et al., 2008).
Kháng nguyên F (pilus antigen) còn được gọi là kháng nguyên bám dính
hay kháng nguyên lông nhung. Kháng nguyên bám dính của một số chủng vi
khuẩn E. coli có khả năng gây ngưng kết tế bào hồng cầu của người và động
vật là do vi khuẩn E. coli có khả năng sinh ra một loại protein trên bề mặt tế
bào, protein này có khả năng gắn kết lên đường mannose trên tế bào hồng cầu.
Hầu hết các chủng E. coli gây bệnh đều sản sinh ra một hoặc nhiều kháng
nguyên bám dính. Kháng nguyên bám dính giúp vi khuẩn có thể bám vào các
thụ thể đặc hiệu trên màng nhày của tế bào biểu mô ruột và trên lớp màng

9

nhày niêm mạc ruột. Những sợi pili mảnh kéo dài từ vách tế bào hỗ trợ cho
protein bám vào đầu các vi nhung. Mỗi loại kháng nguyên bám dính có các
yếu tố quyết định kháng nguyên tương ứng, phù hợp với cấu trúc điểm tiếp
nhận trên bề mặt của tế bào biểu mô nhung mao ruột non của từng loại động
vật hoặc từng lứa tuổi động vật. Những loại kháng nguyên K được cấu tạo bởi
protein như K88, K99 và 987P sau này được gọi là kháng nguyên bám dính
F4, F5 và F6 (Kaper et al., 2004; Barnes et al., 2008; Gyles and Fairbrother,
2010; Fleckenstein et al., 2010).
2.1.6 Các yếu tố độc lực
Vi khuẩn E. coli có thể gây bệnh nhiễm trùng tiên phát hoặc kế phát trên
gia cầm và được gọi là APEC (Avian pathogenic Escherichia coli). Giống như

các E. coli gây bệnh khác, APEC có mang các gen mã hóa yếu tố độc lực, các
gen này có thể truyền ngang và dùng để phân biệt APEC với các chủng chuẩn
(Rodriguez-Siek et al., 2005). Những gen độc lực có thể được tổ hợp lại thành
nhóm gen gây bệnh nằm trên nhiễm sắc thể hoặc plasmid cho phép APEC tồn
tại trong ký chủ, điều này có thể dẫn đến bệnh lâm sàng. Bởi vì APEC thường
gây bệnh ngoài ruột nên chúng thường được phân loại thành nhóm E. coli gây
bệnh ngoài đường ruột (extraintestinal pathogenic Escherichia coli: ExPEC).
ExPEC cũng bao gồm E. coli gây bệnh tiết niệu (uropathogenic Escherichia
coli: UPEC) và E. coli gây viêm màng não (meningitis-associated Escherichia
coli: MNEC) ở người và các động vật khác. Các yếu tố liên quan đến độc lực
của ExPEC bao gồm các yếu tố bám dính, các độc tố, các yếu tố bảo vệ, cơ
chế thu nhận sắt và các yếu tố xâm chiếm (Kaper et al., 2004; Rodriguez-Siek

et al., 2005). Mặc dù hầu hết các bệnh nhiễm trùng APEC là ngoài đường ruột
nhưng một số chủng APEC có liên quan đến E. coli gây bệnh trong đường ruột
bao gồm các vi khuẩn E. coli nhóm EPEC, ETEC, EIEC và EHEC. Các chủng
APEC độc lực có thể tồn tại lâu dài trong ruột non và có liên quan đến sản
xuất colicin (La Ragione and Woodward, 2002; Rosario et al., 2004; Rosario
et al., 2005).
Yếu tố bám dính có thể là do lông nhung hoặc không do lông nhung.
Lông nhung có thể biến đổi phụ thuộc vào tổ chức và mô mà vi khuẩn E. coli
xâm chiếm. Một số yếu tố bám dính của APEC gồm AC/I, P (F11), type 1
(F1), Stg và curli. Yếu tố bám dính F1 thường bám vào tế bào biểu mô của khí
quản, ngược lại yếu tố bám dính P thường bám vào biểu mô của đường hô hấp
dưới hoặc các mô ở phần thân (La Ragione and Woodward, 2002;

Lymberopoulos et al., 2006). Một yếu tố bám dính khác không phải lông
nhung là intimin được mã hóa bởi gen eae tìm thấy ở EHEC và EPEC. Intimin
cho phép vi khuẩn bám dính trên bề mặt của tế bào ruột gây ra những bệnh

10


tích đặc trưng trên bề mặt ruột. Type intimin phổ niến nhất ở APEC là betaintimin, kế đến là gamma-intimin (Stordeur et al., 2002; Krause et al., 2005).
Ngoài ra, APEC còn mang gen mã hóa một số độc tố có vai trò quan
trọng như gen mã hóa độc tố gây chết tế bào, độc tố hoại tử tế bào và nhiều
yếu tố gây tiêu máu (La Ragione and Woodward, 2002; Rodriguez-Siek et al.,
2005). Khả năng thu nhận sắt là một yếu tố độc lực quan trọng của APEC. Vi

khuẩn E. coli trên gia cầm có nhiều cơ chế thu nhận sắt được điều khiển bởi
các hệ gen aerobactin, yersiniabactin, sit và iro. Một hoặc nhiều gen này có
thể nằm trên cùng một plasmid (Dozois et al., 2003; Rodriguez-Siek et al.,
2005). Kết quả nghiên cứu của Võ Thành Thìn và ctv. (2008) trên 20 chủng vi
khuẩn E. coli phân lập từ gà bệnh E. coli tại Phú Yên và Khánh Hòa phát hiện
có 10 gen mã hóa thụ thể thu nhận sắt (iron-receptor) gồm fepA 100%, fhuE
95%, cir 95%, iutA 90%, iroN 75%, ireA 55%, fhuA 50%, fecA 45%, chuA
45%, fyuA 25%.
2.1.7 Độc tố đƣờng ruột và cơ chế sinh bệnh
Khả năng sinh độc tố đường ruột là một trong những yếu tố độc lực quan
trọng của vi khuẩn E. coli gây bệnh đường ruột. Vi khuẩn E. coli thuộc nhóm
ETEC sinh ra các loại độc tố đường ruột là độc tố không chịu nhiệt LT (heat –

labile enterotoxin), độc tố chịu nhiệt ST (heat- stable enterotoxin) bao gồm
STa, STb và độc tố chịu nhiệt EAST1 (Enteroaggregative heat- stable
enterotoxin 1). Các loại độc tố đường ruột sẽ làm thay đổi cân bằng nước, chất
điện giải ở ruột non và có thể gây tiêu chảy nếu những chất này không được
hấp thu kịp ở ruột già (Kaper et al., 2004; Gyles and Fairbrother, 2010).
Một nghiên cứu ở Iran với mục đích là xác định sự hiện diện của các
giống E. coli sinh độc tố đường ruột ETEC và EAEC trên thân thịt gà tại cơ sở
giết mổ ở Shahrekord. Kết quả cho thấy tỉ lệ thịt gà nhiễm E. coli là 57,27%
(63/110). Trong nghiên cứu này, 63 chủng E. coli được phân lập từ 110 thân
thịt gà được sử dụng để xác định gen mã hóa độc tố đường ruột STa, STb, LT
và EAST1 bằng phương pháp PCR. Kết quả cho thấy tỉ lệ các chủng E. coli
mang gen mã hóa độc tố đường ruột lần lượt là 9,52% (6/63) LT, 1.58% (1/63)

STb, 33,3% (21/63) EAST1, 12,69% (8/63) mang đồng thời cả hai gen LT và
EAST1. Không có chủng E. coli nào mang gen STa. Kết quả nghiên cứu này
chỉ ra rằng sự nhiễm vi khuẩn E. coli trên thân thịt gà tiềm tàng nguy cơ gây
hại cho sức khỏe con người (Bonyadian et al., 2011).
Độc tố LT không bền với nhiệt, có cấu trúc, chức năng và miễn dịch
giống độc tố vi khuẩn tả. Cơ chế tác động của LT là hoạt hóa adenylcyclase
trong tế bào biểu mô ruột, làm tăng lượng AMP vòng (cyclic adenosine

11


monophosphate: cAMP) trong tế bào do đó cAMP sẽ hoạt hóa enzyme cAMPdependent protein kinase (A kinase) dẫn đến sự phosphoryl hóa kênh ion

chloride (Cl-) ở màng tế bào biểu mô vượt quá mức bình thường. Kết quả dẫn
đến kích thích tế bào bài tiết ion Cl- và bicarbonate, đồng thời ức chế tái hấp
thu Na+ nên hậu quả là hàm lượng ion Cl- trong lòng ruột gia tăng kéo theo sự
di chuyển thụ động của nước từ tế bào vào lòng ruột gây nên hiện tượng tiêu
chảy mất nước (Nataro and Kaper, 1998).
Độc tố ST bền với nhiệt. Cơ chế tác động của ST là hoạt hóa
guanylcyclase trong tế bào biểu mô ruột, làm tăng lượng GMP vòng (cyclic
guanosine monophosphate: cGMP) trong tế bào do đó cGMP sẽ hoạt hóa
enzyme cGMP-dependent protein kinase (PKGII kinase) dẫn đến sự
phosphoryl hóa kênh ion chloride (Cl-) ở màng tế bào biểu mô vượt quá mức
bình thường dẫn đến kích thích tế bào tăng tiết ion Cl- và ngăn cản sự hấp thu
Na+. Kết quả cuối cùng của quá trình này là sự tích lũy nước trong lòng ruột

và gây tiêu chảy (Nataro and Kaper, 1998).
Độc tố EAST1 thường được tìm thấy trên chủng thuộc ETEC F4 và F18.
Độc tố EAST1 là một chuỗi peptide với 38 amino acid có khối lượng phân tử
4,1 kDa, có 2 cầu nối disulfide. Độc tố EAST1 có chuỗi peptide tương đồng
50% với độc tố STa nên có thể tương tác với thụ thể của STa làm tăng cGMP.
Vì vậy, đặc tính sinh học và cơ chế tác động của độc tố EAST1 được cho là
tương tự độc tố Sta (Gyles and Fairbrother, 2010).
2.1.8 Sức đề kháng
Vi khuẩn E. coli không sinh nha bào, dễ bị tiêu diệt ở nhiệt độ cao. Vi
khuẩn có thể bị vô hoạt ở 50oC trong 60 phút, ở 60oC trong 30 phút và ở 70oC
trong 2 phút, bị chết ngay ở 100oC. Nhiệt độ dùng để bất hoạt vi khuẩn E. coli
rất hiệu quả, số lượng vi khuẩn có thể giảm 90% tùy thuộc vào thời gian và

nhiệt độ sử dụng từ 1-2 ngày ở 37oC đến 6-22 tuần ở 4oC. Vi khuẩn E. coli sẽ
bị bất hoạt chậm hơn trong môi trường ẩm ướt và có khí ammoniac
(Himathongkham et al., 2000).
Nồng độ muối 8,5 % cũng có thể ức chế sự phát triển của vi khuẩn. Sự
phát triển của hầu hết các chủng E. coli bị bất hoạt ở pH dưới 4,5 hoặc trên 9
nhưng một số chủng như O157:H7 không bị bất hoạt do đó chúng vượt qua
được dạ dày và không bị giết chết. Các acid hữu cơ thì hiệu quả hơn các acid
vô cơ trong việc ức chế sự phát triển của vi khuẩn. Các acid hữu cơ có thể sử
dụng là acid citric, tartaric, salicylic (Ivanov, 2001). Các chất khử trùng chứa
chlorine dioxide có hiệu quả cao đối với việc ức chế sự phát triển E. coli khi

12

sử dụng khử trùng nước. Việc khử trùng nước uống của gia cầm bằng tia UV
cũng làm giảm vi khuẩn đường ruột một cách đáng kể (Berney et al., 2006).
Ngoài ra, E. coli còn có khả năng đề kháng với một số kim loại nặng như
arsenic, đồng, kẽm, thủy ngân và các chất sát trùng như chlorhexidine,
formaldehyde, hydrogen peroxide, hỗn hợp ammonium (Sander et al., 2002;
Aarestrup and Hasman, 2004). Một số nghiên cứu cho thấy E. coli có thể trở
nên đề kháng với các loại thuốc khử trùng được sử dụng thường xuyên do vi
khuẩn E. coli có mang gen đề kháng nằm trên plasmid. Johnson et al. (2005)
và Johnson et al. (2006) cho rằng các plasmid không chỉ mang gen đề kháng
với thuốc kháng sinh mà còn mang gen đề kháng với thuốc khử trùng và kim

loại nặng, ví dụ APEC IncH12 plasmid mang gen p-APEC-O1-R mã hóa yếu
tố đề kháng với kali tellurite, bạc nitrate, đồng sulfate và benzalkonium
chloride; APEC IncF plasmid mang gen p-APEC-O2-R mã hóa yếu tố đề
kháng với hỗn hợp ammonium, bạc và các kim loại khác, cũng như nhiều loại
thuốc kháng sinh. Sức đề kháng của E. coli đối với các vi khuẩn khác có liên
quan đến một số yếu tố cấu trúc bao gồm kháng nguyên K đặc biệt là K1, lớp
lipopolysaccharide và protein màng ngoài. Các gen liên quan đến yếu tố cấu
trúc là traT, iss, ompA (Mellata et al., 2003).
2.1.9 Dịch tễ học
Vi khuẩn E. coli phân bố khắp nơi trên thế giới. Nhiều serotype E. coli
khác nhau thường trú trong ruột của người và động vật. Sự hiện diện E. coli ở
ruột già là một điều có lợi do chúng lấn át, ức chế sự phát triển của các vi

khuẩn khác như Salmonella. Ở gà khỏe mạnh, số lượng vi khuẩn trong phân
khoảng 109 CFU/gram phân trong đó số lượng E. coli khoảng 106 CFU/gram
phân. E. coli cũng thường được phân lập từ đường hô hấp trên của gà. Sau khi
nở những giờ đầu, gà bắt đầu phát triển dần hệ vi khuẩn E. coli. Gà con chưa
có sự cân bằng hệ vi khuẩn đường ruột và ở ruột già thì số lượng E. coli cao
hơn. Gà khỏe có 10-15% E. coli trong đường ruột chứa các serotype gây bệnh
(Kabir, 2010). Trên cùng một cá thể gà, các serotype E. coli trong đường ruột
có thể khác với các serotype E. coli ngoài đường ruột. Sự truyền E. coli gây
bệnh qua trứng phổ biến và có thể làm cho gà con có tỉ lệ chết cao. E. coli đề
kháng với fluoroquinolone được truyền dọc từ gà giống khỏe mạnh và gây tỉ lệ
chết cao ở gà con. Nguồn lây nhiễm vi khuẩn E. coli quan trọng nhất ở trứng
là sự nhiễm vi khuẩn từ phân lên bề mặt vỏ trứng, E. coli sẽ xâm nhập vào

trứng qua lớp vỏ và màng lụa. Vi khuẩn được tìm thấy nhiều trong chất lót
chuồng và phân tuy nhiên số lượng vi khuẩn E. coli trong chất lót chuồng
thấp. Bụi trong chuồng nuôi gà có thể chứa 105-106 E. coli/gram. Thức ăn và
nước uống thường bị nhiễm vi khuẩn gây bệnh và là nguồn quan trọng truyền

13


các serotype gây bệnh mới vào trong đàn gà. Ngoài ra, chất thải đường ruột
của các loài gặm nhấm là một yếu tố môi trường quan trọng trong việc truyền
các serotype gây bệnh cũng như truyền các gen đề kháng vào trong đàn gà
(Barnes et al., 2008).

Các loài gia cầm đều mẫn cảm tự nhiên với vi khuẩn E. coli. Bệnh xảy ra
phổ biến trên gà, gà tây và vịt. Gia cầm ở mọi lứa tuổi đều mẫn cảm với bệnh
nhưng ở gia cầm non có tính mẫn cảm cao và bệnh thường nghiêm trọng hơn.
Bình thường, những con gà khỏe mạnh có sự đề kháng tốt khi tiếp xúc với vi
khuẩn E. coli trong tự nhiên, kể cả các chủng độc lực. Sự nhiễm bệnh xảy ra
khi da hoặc niêm mạc bị tổn thương (vết thương, tổn thương do vi khuẩn, vi
rút, ký sinh trùng), hệ thống thực bào giảm (nhiễm vi rút, chất độc, thiếu hụt
dinh dưỡng), hệ thống miễn dịch bị ức chế (nhiễm vi rút, chất độc), tác động
của môi trường (môi trường ô nhiễm, sự thông thoáng kém, nước bị ô nhiễm)
hoặc gà bị stress. So với các yếu tố độc lực của vi khuẩn, các yếu tố khác có
ảnh hưởng đến tính nhạy cảm của gà đối với E. coli gây bệnh. Theo Kabir
(2010) những yếu tố làm tăng tính nhạy cảm của gà đối với E. coli gây bệnh

bao gồm vi rút gây bệnh (Gumboro, Newcatle, Marek’s, viêm phế quản), vi
khuẩn (Pasteurella multocida, Campylobacter jejuni, Clostridium perfringens,
Mycoplasma gallisepticum), ký sinh trùng (ấu trùng giun đũa, cầu trùng), độc
tố (ammonia, mycotoxin), sinh lý của gà như tuổi (gà con), giới tính (gà
trống), đáp ứng miễn dịch cao, yếu tố môi trường (thức ăn và nước uống bị ô
nhiễm, bụi, thông thoáng chuồng nuôi kém, nhiệt độ quá thấp hay quá cao,
mật độ nuôi cao), dinh dưỡng (hàm lượng vitamin E và vitamin A quá cao,
thiếu hụt vitamin A), chấn thương. Những yếu tố làm giảm tính nhạy cảm của
gà đối với E. coli gây bệnh bao gồm yếu tố miễn dịch (miễn dịch thụ động và
chủ động), sinh lý của gà như tuổi, giới tính, hệ vi khuẩn đường ruột, dinh
dưỡng như protein, vitamin A, C, D, E, beta-carotene, selen, sắt (Barnes et al.,
2008). Ngoài ra, kết quả nghiên cứu của Đỗ Võ Anh Khoa và Lưu Hữu Mãnh

(2012) cho thấy nhiệt độ và ẩm độ cao so với điều kiện chuẩn sẽ có ảnh hưởng
trực tiếp hoặc gián tiếp đến sức khỏe của gà, làm tăng tỉ lệ tiêu chảy (32,537,8%). Phần lớn gà bị bệnh tiêu chảy là do sự nhiễm E. coli (74-87%). Tỉ lệ
nhiễm vi khuẩn E. coli cao nhất ở giai đoạn 0-2 tuần tuổi (87%), có khuynh
hướng giảm từ 2-4 tuần tuổi (74%) và tăng trở lại ở 4-6 tuần tuổi (81%).
Môi trường chăn nuôi là yếu tố nguy cơ đối với bệnh E. coli, vệ sinh môi
trường chăn nuôi tốt và tránh mật độ nuôi cao là rất quan trọng trong kiểm
soát bệnh E. coli (Kabir,2010). Vi khuẩn E. coli hiện diện thường xuyên trong
môi trường sống của động vật qua phân, chuồng nuôi nhiễm bẩn, chất lót
chuồng và nền chuồng của động vật nuôi nhốt và đất của động vật nuôi chăn

14