Mục lục
1. Vai trò gây bệnh
2. Cấu trúc và tính chất kháng nguyên
3. Hình thể, đặc điểm nuôi cấy
3.1 Hình thể
3.2 Đặc điểm nuôi cấy
4. Kỹ thuật phân lập H. influenzae
4.1 Cách lấy bệnh phẩm
4.2 Quy trình phân lập
5. Các tiêu chuẩn xác định H. influenzae
6. Tài liệu tham khảo
H.influenzae là vi khuẩn thuộc tộc Haemophilus, được phát hiện lần đầu trong bệnh phẩm đờm của một bệnh nhân viêm phổi ở vụ dịch cúm năm 1892 bởi Robert Pfeifer. Tên vi khuẩn là sự kết hợp của đặc tính phát triển cần các yếu tố có ở máu (haemophilus: ưa máu) và có mối liên quan lịch sử với cúm (influenzae) của vi khuẩn.
1. Vai trò gây bệnh
Các thành viên của tộc Haemophilus là loại vi khuẩn ký sinh bắt buộc, tạo nên một phần của hệ vi khuẩn bình thường ở người và nhiều loài động vật (chiếm khoảng 10% hệ vi khuẩn vùng hầu họng). Tỷ lệ mang vi khuẩn H.influenzae ở đường hô hấp trên thay đổi theo lứa tuổi:
Người lớn khoẻ mạnh: từ 20-40 %
Trẻ em khoẻ mạnh: 75- 80%
H.influenzaechỉ gây bệnh cho người, không gây bệnh cho động vật. Yếu tố có tính mãnh độc chủ yếu là vỏ polysaccharide của vi khuẩn (sinh ra týp huyết thanh). 90% các trường hợp nhiễm trùng nghiêm trọng (nhiễm khuẩn xâm lấn) như viêm màng não, nhiễm khuẩn huyết là do H.influenzae có vỏ týp b (Hib), ngoài ra Hib còn là tác nhân gây viêm phổi cấp, viêm nắp thanh quản cấp, viêm mô tế bào. Tỷ lệ người lành mang Hib dao động từ 1-5%, hãn hữu có nơi 10% nhưng ở những nhà giữ trẻ có trẻ bị viêm màng não do Hib, tỷ lệ người lành mang vi khuẩn này lên tới 70%. Ngược lại, các chủng H.influenzae không có vỏ bọc thường chỉ gây các bệnh nhiễm trùng khu trú như viêm tai giữa, viêm phế quản mãn tính, viêm xoang cấp hay mãn (> 90%), rất hãn hữu là nguyên nhân của các nhiễm trùng xâm lấn, và thường xảy ra ở trẻ mới sinh, người già và trẻ em ở các nước đang phát triển.
Cơ chế gây bệnh của Hib có thể được hiểu như vỏ bọc có khả năng kháng lại sự thực bào, và có thể có ý nghĩa quyết định nhất trong tính mãnh độc của vi khuẩn. H. influenzae không sản xuất ngoại độc tố nhưng sinh men protease phân huỷ IgA tạo điều kiện thuận lợi cho việc xâm lấn của vi khuẩn.
* Đường lây truyền: trực tiếp từ người sang người thông qua việc hít phải các giọt dịch đường hô hấp có chứa vi khuẩn.
2. Cấu trúc và tính chất kháng nguyên
Thành tế bào H. influenzae cũng có cấu trúc tương tự như thành của các vi khuẩn Gram âm khác, có bản chất là lipopolysaccharide-protein. Các protein đặc hiệu loài (species - specific proteins) và đặc hiệu chủng (strain - specific proteins) nằm trên màng ngoài của vi khuẩn, nhưng các kháng nguyên của thành tế bào vi khuẩn H. influenzae có vỏ hay không vỏ đều không liên quan đến độc tính của vi khuẩn.
H. influenzae gồm loại không vỏ và có vỏ polysaccharide bọc ngoài. Vỏ polysaccharide có tính quyết định khả năng gây bệnh của vi khuẩn. Tuỳ theo cấu trúc kháng nguyên của vỏ, H. influenzae có vỏ được phân thành 6 typ huyết thanh, đánh dấu theo thứ tự a,b,c,d,e,f, trong số này typ b là typ gây bệnh nguy hiểm nhất, là một dạng trùng hợp của ribose, ribitol và phosphate (gọi là polyribosyl-ribitol-phosphate [PRP] ). Ở typ a, glucose thay thế cho ribose...
Các kháng nguyên vỏ có thể được phát hiện bằng các kỹ thuật huyết thanh học như phản ứng ngưng kết giữa vi khuẩn với kháng huyết thanh đặc hiệu, phản ứng ngưng kết giữa kháng nguyên với hạt latex được phủ kháng thể đặc hiệu, miễn dịch gắn men, miễn dịch phóng xạ, miễn dịch điện di đối lưu...
Các kháng thể kháng PRP đã được dùng để điều trị các nhiễm khuẩn nặng do H. influenzae typ b khi chưa có kháng sinh.
3. Hình thể, đặc điểm nuôi cấy
3.1. Hình thể
Hình ảnh nhuộm gram HI
Thuộc loại đa hình thể: hình cầu, hình trực khuẩn ngắn (short rod), hình trực khuẩn dài (long rod), hình cầu trực khuẩn (coccobacilli). Hình thể vi khuẩn còn thay đổi theo môi trường sống (ví dụ trong dịch não tuỷ, vi khuẩn có thể kéo dài gấp 4, 5 lần kích thước bình thường và nối với nhau tạo hình sợi). Nhìn chung vi khuẩn có kích thước mảnh nhỏ: 1-1,5 x 0,3mm, bắt màu Gram âm (màu hồng nhạt hơn các vi khuẩn Gram âm khác do bản chất mỏng mảnh của vi khuẩn). Trên môi trường thạch, khuẩn lạc của chủng có vỏ ướt bóng, óng ánh khi chiếu sáng, sau 24 đến 48 giờ trạng thái mất vỏ xuất hiện, tính óng ánh biến mất, vi khuẩn tự ly giải và có thể tính chất bắt màu Gram thay đổi. Hiện tượng thay đổi này liên quan đến sự thay đổi hoạt tính của các enzym nội sinh. Trong môi trường lỏng, tình trạng mất vỏ xảy ra sớm hơn. Vì vậy nếu muốn xác định vỏ cần chọn một thời điểm nuôi cấy thích hợp (18 giờ).
khuẩn lạc HI trên MT thạch chocolate
Khuẩn lạc của các chủng H. influenzae không có vỏ không phát quang, có sự thay đổi từ khuẩn lạc dạng S sang dạng R (thường gặp ở các chủng vi khuẩn phân lập từ đường hô hấp trên). Tình trạng này cũng có thể xảy ra khi môi trường nuôi cấy không đủ yếu tố phát triển cần thiết cho vi khuẩn H. influenzae có vỏ.
Vi khuẩn không nhuộm màu axit, không di động và không hình thành bào tử.
3.2. Đặc điểm nuôi cấy
Muốn phân lập được H. influenzae, môi trường nuôi cấy giàu chất dinh dưỡng thông thường cần phải có thêm các yếu tố sau:
* Yếu tố X (Heamin): yếu tố này có trong máu (trong huyết tương) và cả trong hồng cầu.
* Yếu tố V (NAD = Nicotinamide-Adenine-Dinucleotide): yếu tố này thường chỉ có trong hồng cầu (cũng có thể có trong huyết tương một số động vật nhưng không tồn tại lâu do bị các enzyme ly giải). Muốn có V phải ly giải hồng cầu bằng tăng nhiệt độ (800C). Ngoài ra một số vi sinh vật như tụ cầu vàng cũng có khả năng sản sinh yếu tố V và giải phóng ra môi trường trong quá trình phát triển.
Nhiệt độ phát triển thích hợp: 35 -370C
Khí trường thích hợp: 5-10% CO2. Nếu không có tủ ấm CO2 cần phải sử dụng bình kín đốt nến (sau khi nến tắt, khí trường trong bình có thể có 3% CO2).
H. influenzae có tính đề kháng với Bacitracin, do vậy với mục đích chỉ phân lập H. influenzae, trong môi trường nuôi cấy có thể bổ xung Bacitracin 300μg/ml để loại bỏ vi khuẩn khác.
Sau 16 -18 giờ nuôi cấy, H. influenzae phát triển thành các khuẩn lạc bóng mờ, vồng nhẹ, đường kính từ 1-2mm và không gây tan huyết. Các chủng có vỏ có thể tạo các khuẩn lạc sáng bong, nhày ướt và có đường kính lớn hơn. Vi khuẩn thuần nhất có mùi tanh đặc biệt (mùi chuột chù).
Phân biệt H. influenzae dựa theo nhu cầu phát triển (bảng 1):
4. Kỹ thuật phân lập H. influenzae
4.1. Cách lấy bệnh phẩm
Tuỳ theo thể loại bệnh mà chọn cách lấy bệnh phẩm. Việc phát hiện, xác định chính xác vi khuẩn gây bệnh phụ thuộc vào kỹ thuật lấy bệnh phẩm cũng như quá trình bảo quản và vận chuyển bệnh phẩm về phòng thí nghiệm. Sau đây là một số phương pháp lấy bệnh phẩm để phát hiện H. influenzae
4.1.1. Chất dịch đường hô hấp: trong những trường hợp viêm phổi, viêm phế quản, viêm phế quản phổi...
Đờm: nếu là người lớn, đờm được lấy vào buổi sáng sớm, ho và khạc sâu, đờm được giữ ở hộp vô khuẩn rồi chuyển về phòng thí nghiệm trong vòng 2 -6 giờ (nhiệt độ phòng thí nghiệm).
Dịch tỵ hầu (mũi-họng): nếu bệnh nhân không khạc được hoặc là trẻ nhỏ dùng tăm bông cán mảnh mềm lấy chất dịch ở ngã ba mũi - họng theo đường mũi (dịch tỵ hầu): đưa tăm bông vào sâu bằng một nửa khoảng cách tính từ cánh mũi đến dái tai cùng phía, vê nhẹ rồi rút ra. Chú ý, nếu chưa vào đủ độ sâu đã có vật cản không cố lấy mà phải làm lại ở mũi bên kia. Tăm bông phải đảm bảo không dễ bị tụt đầu bông vào khí quản và cán làm bằng kim loại mảnh, mềm không gỉ không dễ gẫy khi thực hiện thao tác.
Chất dịch hô hấp lấy bằng máy hút chân không nhẹ: cách này thay thế cho cách ngoáy tỵ hầu ở trên. Dùng ống thông plastic nhỏ mềm đưa sâu qua lỗ mũi một khoảng cách bằng 1/2 khoảng cách từ đỉnh mũi đến ống tai ngoài của bệnh nhân để hút dịch.
Ngoáy họng: đè lưỡi, dùng tăm bông vô khuẩn đã được làm ẩm bằng nước muối sinh lý (vô khuẩn) chà sát nhẹ 2 hốc amidan, thành sau họng (sau lưỡi gà). Tránh không được chạm vào lưỡi, răng, mặt trong má và lưỡi gà. Sau đó phải cắm tăm bông vào môi trường vận chuyển.
4.1.2. Dịch não tuỷ: trong trường hợp nghi viêm màng não, dùng kim chọc tủy sống vô khuẩn lấy khoảng 2-3ml nước não tủy.
4.1.3. Máu: trong trường hợp bệnh nhân có sốt cao, nghi viêm màng não, viêm phổi cấp, dùng bơm kim tiêm vô khuẩn lấy ít nhất 3ml máu tĩnh mạch cho ngay vào bình canh thang não-tim (Brain-Heart Infusion) hoặc Thioglycolate hoặc glucose 2% theo tỷ lệ 1 phần máu 10 phần canh thang, hoặc sử dụng chai cấy máu do các hãng thương mại pha chế sẵn. Chú ý: động tác và quá trình lấy máu, cấy máu phải đảm bảo thật vô khuẩn trong một quy trình kín. Tốt nhất, kim lấy máu được nối trực tiếp vào bình môi trường qua một ống cao su hay plastic vô khuẩn. Sát trùng vị trí lấy máu bằng cồn iốt.
H. influenzae là một vi khuẩn rất nhạy cảm và dễ chết nhất là khi bệnh phẩm bị khô hoặc bị lạnh giá, vì vậy các bệnh phẩm nên được chuyển về phòng thí nghiệm trong vòng 2 giờ, hoặc không quá 6 giờ ở nhiệt độ phòng thí nghiệm (24-280C). Nếu là tăm bông phải giữ trong môi trường vận chuyển (bảo quản). Có thể giữ ở nhiệt độ 4-80 C tối đa 24 h trong môi trường vận chuyển.
4.1.4. Các bệnh phẩm khác: mủ amiđan, mủ tai giữa, dịch chọc phổi
4.2. Quy trình phân lập:
4.2.1. Trực tiếp: nhuộm Gram hoặc Papanicolaou quan sát hình thể và đánh giá số lượng các tế bào viêm (bạch cầu đa nhân trung tính, đại thực bào) và vi khuẩn ở trong và ngoài tế bào theo +, ++, +++.
Đếm tế bào: nếu trên 25 bạch cầu đa nhân và dưới 25 tế bào biểu mô (trên tổng số 100 tế bào ở vi trường) có nhiều khả năng do nhiễm vi khuẩn.
4.2.2. Nuôi cấy và phân lập: tùy theo từng loại bệnh phẩm để có các cách xử lý và nuôi cấy phù hợp.
Bệnh phẩm đường hô hấp: nếu đặc cần làm lỏng đờm hoặc dịch đường hô hấp bằng N-Acetyl-L-Cystine hoặc sputolysin. Nên pha loãng bệnh phẩm ít nhất 10 lần trong nước muối sinh lý trước khi cấy.
Dịch não tủy: cấy song song vừa lên môi trường thạch sôcôla (thạch máu chín) vừa vào canh thang tăng sinh cho H. influenzae (Trypticasein soya with 5% Fildes Enrichment) để nếu vi khuẩn khó mọc trên môi trường thạch sẽ cấy chuyển tiếp từ canh thang tăng sinh sang thạch sôcôla vào các ngày 2, 3 và 7. Sau 7 ngày, nếu vi khuẩn không mọc mới được huỷ bỏ mẫu nuôi cấy.
Máu : được cấy trong canh thang kể trên, theo dõi hàng ngày nếu dương tính sẽ được cấy chuyển ra môi trường thạch sôcôla và thạch máu để phân lập tiếp.
Để có thể phân lập được cả các căn nguyên vi khuẩn khác ngoài H. influenzae, có 4 loại môi trường được sử dụng:
- Thạch máu: tìm liên cầu, tụ cầu khuẩn, Moraxella, một số trực khuẩn Gram âm.
- Thạch Mc Conkey: tìm vi khuẩn đường ruột gây bệnh đường hô hấp
- Thạch sôcôla có hoặc không có 300μg Bacitracin/1ml môi trường (có tác dụng ức chế các vi khuẩn khác) để tìm H. influenzae.
- Thạch máu thỏ tươi 7%: ngoài các loại vi khuẩn trên, phân lập được cả H. influenzae.
Ủ ấm trong khí trường 370 C có 5% CO2 từ 18 - 24 giờ. Nếu không có tủ ấm CO2, đặt các hộp lồng vào chuông thủy tinh kín và đốt 1 ngọn nến, khi nến tắt cũng tạo được khí trường có CO2, sau đó đặt chuông vào tủ ấm 37oC.
Quan sát thấy các khuẩn lạc của H. influenzae (nhỏ vồng nhẹ, hơi trong, óng ánh khi chiếu sáng, không gây tan huyết), cấy thuần lại trên một đĩa thạch sôcôla khác, ủ ấm 370C/5% CO2/18 giờ, ngày tiếp theo làm thêm các thử nghiệm sau để khẳng định (nếu chỉ thấy thuần một loại khuẩn lạc thì không cần cấy thuần mà có thể làm luôn các bước khẳng định)
4.2.3. Thử nghiệm xác định
Thử nghiệm với yếu tố X và V:
Lấy một đĩa môi trường thạch dinh dưỡng Trypticasein Soya, cấy vi khuẩn H. influenzae lên bằng cách ria dày theo 3 hướng trên 1 nửa đĩa môi trường, sau đó đặt các khoanh giấy X, V và XV lên, khoảng cách giữa các khoanh giấy 1,5 - 2cm. Ủ ở 370C qua đêm, đọc kết quả dương tính khi thấy vi khuẩn chỉ mọc quanh khoanh giấy XV hoặc chỉ mọc giữa 2 khoanh X và V (có thể hơi lệch về phía X vì V khuếch tán nhanh hơn) do vi khuẩn cần cả 2 yếu tố trong quá trình phát triển. Nếu vi khuẩn chỉ mọc quanh khoanh giấy X là H. aphrophilus. Nếu chỉ mọc quanh khoanh giấy V là H. parainfluenzae. Nếu chỉ mọc quanh X và V nhưng có vòng tan huyết (trên môi trường thạch sôcôla) là H. hemolyticus. Thử nghiệm này có thể thay thế bằng thử nghiệm "vệ tinh" bằng việc sử dụng chủng tụ cầu vàng cấy trên môi trường thạch máu (tụ cầu vàng có khả năng sinh ra yếu tố V trong quá trình phát triển), khi thấy vi khuẩn mọc quanh đường cấy tụ cầu vàng là dương tính, nhưng phải chú ý cấy một đĩa thạch thường làm chứng âm.
Test vệ tinh
Test XV
Thử nghiệm porphyrin: nhằm mục đích xác định chính xác nhu cầu cần yếu tố X của vi khuẩn (loại bỏ các trường hợp yếu tố X có thể có từ môi trường nuôi cấy ban đầu hoặc các môi trường dùng trong thử nghiệm đã bị nhiễm yếu tố X từ trước hoặc vi khuẩn có khả năng tổng hợp yếu tố X). Lấy 0,5ml ∂-aminolevulinic axit (2mM ∂-aminolevulinic axit hydrochloride-Sigma và 0,8 mM MgSO4 trong 0,1M đệm PBS pH. 6,9 giữ ở 40C) vào trong 1 ống nghiệm vô khuẩn, cấy một ăng đầy vi khuẩn vào, ủ 370C /4 – 24 giờ, đọc kết quả dưới kính hiển vi huỳnh quang, dương tính khi thấy các tế bào vi khuẩn hoặc huyền dịch có màu đỏ. Bằng cách khác, nhỏ 0,5ml thuốc thử Kovac, lắc mạnh và chờ đến khi huyễn dịch phân tách thành các lớp, dương tính khi thấy lớp nước ở thấp chuyển màu đỏ hay hồng (chứng tỏ sự có mặt của porphobilinogen).
Xác định typ sinh học của H. influenzae: Có thể thực hiện phản ứng này bằng các thuốc thử, khoanh giấy hoặc bằng bộ API 10S. Việc định typ sinh học của H. influenzae được dựa trên cơ sở 3 phản ứng sinh hoá chủ yếu là ODC, URE, IND
ODC: phát hiện hoạt tính của Ornithine decarboxylase: đỏ (+)
URE: phát hiện hoạt tính của urease: đỏ (+)
IND: phát hiện sự sản xuất indole: đỏ (+)
* Kỹ thuật xác định bằng các thuốc thử ODC, Ure và Indole tự pha lấy: Sau khi đã có các chủng vi khuẩn thuần khiết, dùng 1 pipet Pasteur bẻ cong đầu gặt vi khuẩn (18 giờ nuôi cấy) hoà đều vào 1ml canh thang BHI hay nước pepton, từ canh khuẩn này cấy vào các ống thử sinh hoá ODC (Ornithine decarboxylase), URE (Urease) và IND (Indole), ủ 370C/5%CO2 qua đêm, đọc kết quả dương tính khi thấy chuyển màu, trước khi đọc Indole nhỏ thuốc thử Kovac.
* Kỹ thuật xác định typ sinh học bằng bộ kit API 10S:
Tạo canh khuẩn trong 1ml nước muối sinh lý có độ đục khoảng 1-2 độ đục Mc Faland, tạo hộp ẩm bằng nhỏ vài giọt nước sạch, nhỏ đầy canh khuẩn vào hốc ODC (phát hiện việc sản xuất Ornithine Decarboxylase), URE (phát hiện sự thuỷ phân Urea), IND (phát hiện việc sản xuất indole). Phủ parafin lên bề mặt ODC và URE, ủ qua đêm 370C/ 5% CO2. Đọc kết quả dương tính nếu thấy chuyển màu đỏ ở ODC và URE, nhỏ 1 giọt thuốc thử Kovac vào IND, nếu chuyển màu đỏ cũng là dương tính.
Bảng 2. Các typ sinh học của H. influenzae :
Typ sinh học của H. influenzae thường liên quan nhiều đến nguồn gốc bệnh phẩm. Đại đa số H. influenzae gây bệnh nhiễm khuẩn xâm lấn (viêm màng não, nhiễm khuẩn huyết…do H. influenzae typ b) thuộc typ sinh học I (Mỹ, Bắc Âu) và typ sinh học II (Bắc Việt nam). Typ IV thường gây nhiễm trùng sinh dục.
Xác định typ huyết thanh của H. influenzae: ngoài typ sinh học, H. influenzae có vỏ còn được phân thành 6 typ huyết thanh khác nhau tùy theo đặc tính kháng nguyên của vỏ polysaccarit, đánh dấu từ a đến f. 85- 90% loại H. influenzae có vỏ gây nhiễm khuẩn nghiêm trọng thuộc typ huyết thanh b.
* Vật liệu: Kháng huyết thanh kháng H.influenzae là đa giá, a, b, c, d, e, f; dung dịch formalin để bất hoạt vi khuẩn (0,5% trong nước muối sinh lý); ống nghiệm sạch, lam kính sạch, ống hút.
* Cách làm: lấy 1 ống nghiệm chứa 0,5ml Formalin 0,5%, hoà vào 1 ăng đầy vi khuẩn tạo thành huyền dịch, nhỏ 1 giọt huyền dịch vi khuẩn lên lam kính và 1 giọt kháng huyết thanh đa giá, trộn đều bằng cách lắc nhẹ phiến kính và quan sát ngay sự ngưng kết bằng mắt thường. Phản ứng dương tính khi thấy xuất hiện các hạt ngưng kết (trong vòng 1 phút), sau đó thực hiện phản ứng ngưng kết với các typ huyết thanh còn lại (a, b, c, d, e, f) với cách làm tương tự như trên để tìm được typ huyết thanh của vi khuẩn. Nếu không thấy hiện tượng ngưng kết với kháng huyết thanh đa giá có nghĩa là vi khuẩn thuộc loại không định được typ huyết thanh, do đó không cần thực hiện phản ứng với các typ huyết thanh còn lại (đa giá có nghĩa là bao gồm tất cả 6 typ huyết thanh đơn từ a đến f).
5. Các tiêu chuẩn xác định H. influenzae
- Là cầu trực khuẩn nhỏ mảnh đa dạng, bắt màu Gram âm, khuẩn lạc trong xám nhẹ, óng ánh khi chiếu sáng, không gây tan huyết.
- Phát triển thuần nhất trên môi trường chọn lọc (thạch sôcôla có Bacitracin).
- Phát triển được cần có đủ yếu tố X và V
- Định typ sinh học với các phản ứng sinh hóa: ODC, URE và IND
- Định typ huyết thanh: các chủng gây bệnh hầu hết thuộc typ b (nếu điều kiện không có kháng huyết thanh đặc hiệu, không đòi hỏi phải xác định tiêu chuẩn này)
6. Tài liệu tham khảo
1. Hoàng Thủy Long. Haemophilus influenzae. Kỹ thuật Xét nghiệm Vi sinh vật Y học. Nhà XBVH, 1991, 60-66.
2. Keizo Matsumoto and Tsuyoshi Nagatake. Identification of Haemophilus influenzae. Clinical Microbiology of Respiratory Infections. Nagasaki University, 1994, 31-32
3. Mogens Kilian. Haemophilus. Manual of Clinical Microbiology, Fifth Edition, 1991. 463-469
4. World Health Organization. Identification of Haemophilus influenzae. Laboratory Methods for the Diagnosis of Meningitis caused by N. meningitidis, S. pneumoniae and H. influenzae. 1999. 27-30
1. Vai trò gây bệnh
2. Cấu trúc và tính chất kháng nguyên
3. Hình thể, đặc điểm nuôi cấy
3.1 Hình thể
3.2 Đặc điểm nuôi cấy
4. Kỹ thuật phân lập H. influenzae
4.1 Cách lấy bệnh phẩm
4.2 Quy trình phân lập
5. Các tiêu chuẩn xác định H. influenzae
6. Tài liệu tham khảo
H.influenzae là vi khuẩn thuộc tộc Haemophilus, được phát hiện lần đầu trong bệnh phẩm đờm của một bệnh nhân viêm phổi ở vụ dịch cúm năm 1892 bởi Robert Pfeifer. Tên vi khuẩn là sự kết hợp của đặc tính phát triển cần các yếu tố có ở máu (haemophilus: ưa máu) và có mối liên quan lịch sử với cúm (influenzae) của vi khuẩn.
1. Vai trò gây bệnh
Các thành viên của tộc Haemophilus là loại vi khuẩn ký sinh bắt buộc, tạo nên một phần của hệ vi khuẩn bình thường ở người và nhiều loài động vật (chiếm khoảng 10% hệ vi khuẩn vùng hầu họng). Tỷ lệ mang vi khuẩn H.influenzae ở đường hô hấp trên thay đổi theo lứa tuổi:
Người lớn khoẻ mạnh: từ 20-40 %
Trẻ em khoẻ mạnh: 75- 80%
H.influenzaechỉ gây bệnh cho người, không gây bệnh cho động vật. Yếu tố có tính mãnh độc chủ yếu là vỏ polysaccharide của vi khuẩn (sinh ra týp huyết thanh). 90% các trường hợp nhiễm trùng nghiêm trọng (nhiễm khuẩn xâm lấn) như viêm màng não, nhiễm khuẩn huyết là do H.influenzae có vỏ týp b (Hib), ngoài ra Hib còn là tác nhân gây viêm phổi cấp, viêm nắp thanh quản cấp, viêm mô tế bào. Tỷ lệ người lành mang Hib dao động từ 1-5%, hãn hữu có nơi 10% nhưng ở những nhà giữ trẻ có trẻ bị viêm màng não do Hib, tỷ lệ người lành mang vi khuẩn này lên tới 70%. Ngược lại, các chủng H.influenzae không có vỏ bọc thường chỉ gây các bệnh nhiễm trùng khu trú như viêm tai giữa, viêm phế quản mãn tính, viêm xoang cấp hay mãn (> 90%), rất hãn hữu là nguyên nhân của các nhiễm trùng xâm lấn, và thường xảy ra ở trẻ mới sinh, người già và trẻ em ở các nước đang phát triển.
Cơ chế gây bệnh của Hib có thể được hiểu như vỏ bọc có khả năng kháng lại sự thực bào, và có thể có ý nghĩa quyết định nhất trong tính mãnh độc của vi khuẩn. H. influenzae không sản xuất ngoại độc tố nhưng sinh men protease phân huỷ IgA tạo điều kiện thuận lợi cho việc xâm lấn của vi khuẩn.
* Đường lây truyền: trực tiếp từ người sang người thông qua việc hít phải các giọt dịch đường hô hấp có chứa vi khuẩn.
2. Cấu trúc và tính chất kháng nguyên
Thành tế bào H. influenzae cũng có cấu trúc tương tự như thành của các vi khuẩn Gram âm khác, có bản chất là lipopolysaccharide-protein. Các protein đặc hiệu loài (species - specific proteins) và đặc hiệu chủng (strain - specific proteins) nằm trên màng ngoài của vi khuẩn, nhưng các kháng nguyên của thành tế bào vi khuẩn H. influenzae có vỏ hay không vỏ đều không liên quan đến độc tính của vi khuẩn.
H. influenzae gồm loại không vỏ và có vỏ polysaccharide bọc ngoài. Vỏ polysaccharide có tính quyết định khả năng gây bệnh của vi khuẩn. Tuỳ theo cấu trúc kháng nguyên của vỏ, H. influenzae có vỏ được phân thành 6 typ huyết thanh, đánh dấu theo thứ tự a,b,c,d,e,f, trong số này typ b là typ gây bệnh nguy hiểm nhất, là một dạng trùng hợp của ribose, ribitol và phosphate (gọi là polyribosyl-ribitol-phosphate [PRP] ). Ở typ a, glucose thay thế cho ribose...
Các kháng nguyên vỏ có thể được phát hiện bằng các kỹ thuật huyết thanh học như phản ứng ngưng kết giữa vi khuẩn với kháng huyết thanh đặc hiệu, phản ứng ngưng kết giữa kháng nguyên với hạt latex được phủ kháng thể đặc hiệu, miễn dịch gắn men, miễn dịch phóng xạ, miễn dịch điện di đối lưu...
Các kháng thể kháng PRP đã được dùng để điều trị các nhiễm khuẩn nặng do H. influenzae typ b khi chưa có kháng sinh.
3. Hình thể, đặc điểm nuôi cấy
3.1. Hình thể
Hình ảnh nhuộm gram HI
Thuộc loại đa hình thể: hình cầu, hình trực khuẩn ngắn (short rod), hình trực khuẩn dài (long rod), hình cầu trực khuẩn (coccobacilli). Hình thể vi khuẩn còn thay đổi theo môi trường sống (ví dụ trong dịch não tuỷ, vi khuẩn có thể kéo dài gấp 4, 5 lần kích thước bình thường và nối với nhau tạo hình sợi). Nhìn chung vi khuẩn có kích thước mảnh nhỏ: 1-1,5 x 0,3mm, bắt màu Gram âm (màu hồng nhạt hơn các vi khuẩn Gram âm khác do bản chất mỏng mảnh của vi khuẩn). Trên môi trường thạch, khuẩn lạc của chủng có vỏ ướt bóng, óng ánh khi chiếu sáng, sau 24 đến 48 giờ trạng thái mất vỏ xuất hiện, tính óng ánh biến mất, vi khuẩn tự ly giải và có thể tính chất bắt màu Gram thay đổi. Hiện tượng thay đổi này liên quan đến sự thay đổi hoạt tính của các enzym nội sinh. Trong môi trường lỏng, tình trạng mất vỏ xảy ra sớm hơn. Vì vậy nếu muốn xác định vỏ cần chọn một thời điểm nuôi cấy thích hợp (18 giờ).
khuẩn lạc HI trên MT thạch chocolate
Vi khuẩn không nhuộm màu axit, không di động và không hình thành bào tử.
3.2. Đặc điểm nuôi cấy
Muốn phân lập được H. influenzae, môi trường nuôi cấy giàu chất dinh dưỡng thông thường cần phải có thêm các yếu tố sau:
* Yếu tố X (Heamin): yếu tố này có trong máu (trong huyết tương) và cả trong hồng cầu.
* Yếu tố V (NAD = Nicotinamide-Adenine-Dinucleotide): yếu tố này thường chỉ có trong hồng cầu (cũng có thể có trong huyết tương một số động vật nhưng không tồn tại lâu do bị các enzyme ly giải). Muốn có V phải ly giải hồng cầu bằng tăng nhiệt độ (800C). Ngoài ra một số vi sinh vật như tụ cầu vàng cũng có khả năng sản sinh yếu tố V và giải phóng ra môi trường trong quá trình phát triển.
Nhiệt độ phát triển thích hợp: 35 -370C
Khí trường thích hợp: 5-10% CO2. Nếu không có tủ ấm CO2 cần phải sử dụng bình kín đốt nến (sau khi nến tắt, khí trường trong bình có thể có 3% CO2).
H. influenzae có tính đề kháng với Bacitracin, do vậy với mục đích chỉ phân lập H. influenzae, trong môi trường nuôi cấy có thể bổ xung Bacitracin 300μg/ml để loại bỏ vi khuẩn khác.
Sau 16 -18 giờ nuôi cấy, H. influenzae phát triển thành các khuẩn lạc bóng mờ, vồng nhẹ, đường kính từ 1-2mm và không gây tan huyết. Các chủng có vỏ có thể tạo các khuẩn lạc sáng bong, nhày ướt và có đường kính lớn hơn. Vi khuẩn thuần nhất có mùi tanh đặc biệt (mùi chuột chù).
Phân biệt H. influenzae dựa theo nhu cầu phát triển (bảng 1):
4. Kỹ thuật phân lập H. influenzae
4.1. Cách lấy bệnh phẩm
Tuỳ theo thể loại bệnh mà chọn cách lấy bệnh phẩm. Việc phát hiện, xác định chính xác vi khuẩn gây bệnh phụ thuộc vào kỹ thuật lấy bệnh phẩm cũng như quá trình bảo quản và vận chuyển bệnh phẩm về phòng thí nghiệm. Sau đây là một số phương pháp lấy bệnh phẩm để phát hiện H. influenzae
4.1.1. Chất dịch đường hô hấp: trong những trường hợp viêm phổi, viêm phế quản, viêm phế quản phổi...
Đờm: nếu là người lớn, đờm được lấy vào buổi sáng sớm, ho và khạc sâu, đờm được giữ ở hộp vô khuẩn rồi chuyển về phòng thí nghiệm trong vòng 2 -6 giờ (nhiệt độ phòng thí nghiệm).
Dịch tỵ hầu (mũi-họng): nếu bệnh nhân không khạc được hoặc là trẻ nhỏ dùng tăm bông cán mảnh mềm lấy chất dịch ở ngã ba mũi - họng theo đường mũi (dịch tỵ hầu): đưa tăm bông vào sâu bằng một nửa khoảng cách tính từ cánh mũi đến dái tai cùng phía, vê nhẹ rồi rút ra. Chú ý, nếu chưa vào đủ độ sâu đã có vật cản không cố lấy mà phải làm lại ở mũi bên kia. Tăm bông phải đảm bảo không dễ bị tụt đầu bông vào khí quản và cán làm bằng kim loại mảnh, mềm không gỉ không dễ gẫy khi thực hiện thao tác.
Chất dịch hô hấp lấy bằng máy hút chân không nhẹ: cách này thay thế cho cách ngoáy tỵ hầu ở trên. Dùng ống thông plastic nhỏ mềm đưa sâu qua lỗ mũi một khoảng cách bằng 1/2 khoảng cách từ đỉnh mũi đến ống tai ngoài của bệnh nhân để hút dịch.
Ngoáy họng: đè lưỡi, dùng tăm bông vô khuẩn đã được làm ẩm bằng nước muối sinh lý (vô khuẩn) chà sát nhẹ 2 hốc amidan, thành sau họng (sau lưỡi gà). Tránh không được chạm vào lưỡi, răng, mặt trong má và lưỡi gà. Sau đó phải cắm tăm bông vào môi trường vận chuyển.
4.1.2. Dịch não tuỷ: trong trường hợp nghi viêm màng não, dùng kim chọc tủy sống vô khuẩn lấy khoảng 2-3ml nước não tủy.
4.1.3. Máu: trong trường hợp bệnh nhân có sốt cao, nghi viêm màng não, viêm phổi cấp, dùng bơm kim tiêm vô khuẩn lấy ít nhất 3ml máu tĩnh mạch cho ngay vào bình canh thang não-tim (Brain-Heart Infusion) hoặc Thioglycolate hoặc glucose 2% theo tỷ lệ 1 phần máu 10 phần canh thang, hoặc sử dụng chai cấy máu do các hãng thương mại pha chế sẵn. Chú ý: động tác và quá trình lấy máu, cấy máu phải đảm bảo thật vô khuẩn trong một quy trình kín. Tốt nhất, kim lấy máu được nối trực tiếp vào bình môi trường qua một ống cao su hay plastic vô khuẩn. Sát trùng vị trí lấy máu bằng cồn iốt.
H. influenzae là một vi khuẩn rất nhạy cảm và dễ chết nhất là khi bệnh phẩm bị khô hoặc bị lạnh giá, vì vậy các bệnh phẩm nên được chuyển về phòng thí nghiệm trong vòng 2 giờ, hoặc không quá 6 giờ ở nhiệt độ phòng thí nghiệm (24-280C). Nếu là tăm bông phải giữ trong môi trường vận chuyển (bảo quản). Có thể giữ ở nhiệt độ 4-80 C tối đa 24 h trong môi trường vận chuyển.
4.1.4. Các bệnh phẩm khác: mủ amiđan, mủ tai giữa, dịch chọc phổi
4.2. Quy trình phân lập:
4.2.1. Trực tiếp: nhuộm Gram hoặc Papanicolaou quan sát hình thể và đánh giá số lượng các tế bào viêm (bạch cầu đa nhân trung tính, đại thực bào) và vi khuẩn ở trong và ngoài tế bào theo +, ++, +++.
Đếm tế bào: nếu trên 25 bạch cầu đa nhân và dưới 25 tế bào biểu mô (trên tổng số 100 tế bào ở vi trường) có nhiều khả năng do nhiễm vi khuẩn.
4.2.2. Nuôi cấy và phân lập: tùy theo từng loại bệnh phẩm để có các cách xử lý và nuôi cấy phù hợp.
Bệnh phẩm đường hô hấp: nếu đặc cần làm lỏng đờm hoặc dịch đường hô hấp bằng N-Acetyl-L-Cystine hoặc sputolysin. Nên pha loãng bệnh phẩm ít nhất 10 lần trong nước muối sinh lý trước khi cấy.
Dịch não tủy: cấy song song vừa lên môi trường thạch sôcôla (thạch máu chín) vừa vào canh thang tăng sinh cho H. influenzae (Trypticasein soya with 5% Fildes Enrichment) để nếu vi khuẩn khó mọc trên môi trường thạch sẽ cấy chuyển tiếp từ canh thang tăng sinh sang thạch sôcôla vào các ngày 2, 3 và 7. Sau 7 ngày, nếu vi khuẩn không mọc mới được huỷ bỏ mẫu nuôi cấy.
Máu : được cấy trong canh thang kể trên, theo dõi hàng ngày nếu dương tính sẽ được cấy chuyển ra môi trường thạch sôcôla và thạch máu để phân lập tiếp.
Để có thể phân lập được cả các căn nguyên vi khuẩn khác ngoài H. influenzae, có 4 loại môi trường được sử dụng:
- Thạch máu: tìm liên cầu, tụ cầu khuẩn, Moraxella, một số trực khuẩn Gram âm.
- Thạch Mc Conkey: tìm vi khuẩn đường ruột gây bệnh đường hô hấp
- Thạch sôcôla có hoặc không có 300μg Bacitracin/1ml môi trường (có tác dụng ức chế các vi khuẩn khác) để tìm H. influenzae.
- Thạch máu thỏ tươi 7%: ngoài các loại vi khuẩn trên, phân lập được cả H. influenzae.
Ủ ấm trong khí trường 370 C có 5% CO2 từ 18 - 24 giờ. Nếu không có tủ ấm CO2, đặt các hộp lồng vào chuông thủy tinh kín và đốt 1 ngọn nến, khi nến tắt cũng tạo được khí trường có CO2, sau đó đặt chuông vào tủ ấm 37oC.
Quan sát thấy các khuẩn lạc của H. influenzae (nhỏ vồng nhẹ, hơi trong, óng ánh khi chiếu sáng, không gây tan huyết), cấy thuần lại trên một đĩa thạch sôcôla khác, ủ ấm 370C/5% CO2/18 giờ, ngày tiếp theo làm thêm các thử nghiệm sau để khẳng định (nếu chỉ thấy thuần một loại khuẩn lạc thì không cần cấy thuần mà có thể làm luôn các bước khẳng định)
4.2.3. Thử nghiệm xác định
Thử nghiệm với yếu tố X và V:
Lấy một đĩa môi trường thạch dinh dưỡng Trypticasein Soya, cấy vi khuẩn H. influenzae lên bằng cách ria dày theo 3 hướng trên 1 nửa đĩa môi trường, sau đó đặt các khoanh giấy X, V và XV lên, khoảng cách giữa các khoanh giấy 1,5 - 2cm. Ủ ở 370C qua đêm, đọc kết quả dương tính khi thấy vi khuẩn chỉ mọc quanh khoanh giấy XV hoặc chỉ mọc giữa 2 khoanh X và V (có thể hơi lệch về phía X vì V khuếch tán nhanh hơn) do vi khuẩn cần cả 2 yếu tố trong quá trình phát triển. Nếu vi khuẩn chỉ mọc quanh khoanh giấy X là H. aphrophilus. Nếu chỉ mọc quanh khoanh giấy V là H. parainfluenzae. Nếu chỉ mọc quanh X và V nhưng có vòng tan huyết (trên môi trường thạch sôcôla) là H. hemolyticus. Thử nghiệm này có thể thay thế bằng thử nghiệm "vệ tinh" bằng việc sử dụng chủng tụ cầu vàng cấy trên môi trường thạch máu (tụ cầu vàng có khả năng sinh ra yếu tố V trong quá trình phát triển), khi thấy vi khuẩn mọc quanh đường cấy tụ cầu vàng là dương tính, nhưng phải chú ý cấy một đĩa thạch thường làm chứng âm.
Test vệ tinh
Test XV
Thử nghiệm porphyrin: nhằm mục đích xác định chính xác nhu cầu cần yếu tố X của vi khuẩn (loại bỏ các trường hợp yếu tố X có thể có từ môi trường nuôi cấy ban đầu hoặc các môi trường dùng trong thử nghiệm đã bị nhiễm yếu tố X từ trước hoặc vi khuẩn có khả năng tổng hợp yếu tố X). Lấy 0,5ml ∂-aminolevulinic axit (2mM ∂-aminolevulinic axit hydrochloride-Sigma và 0,8 mM MgSO4 trong 0,1M đệm PBS pH. 6,9 giữ ở 40C) vào trong 1 ống nghiệm vô khuẩn, cấy một ăng đầy vi khuẩn vào, ủ 370C /4 – 24 giờ, đọc kết quả dưới kính hiển vi huỳnh quang, dương tính khi thấy các tế bào vi khuẩn hoặc huyền dịch có màu đỏ. Bằng cách khác, nhỏ 0,5ml thuốc thử Kovac, lắc mạnh và chờ đến khi huyễn dịch phân tách thành các lớp, dương tính khi thấy lớp nước ở thấp chuyển màu đỏ hay hồng (chứng tỏ sự có mặt của porphobilinogen).
Xác định typ sinh học của H. influenzae: Có thể thực hiện phản ứng này bằng các thuốc thử, khoanh giấy hoặc bằng bộ API 10S. Việc định typ sinh học của H. influenzae được dựa trên cơ sở 3 phản ứng sinh hoá chủ yếu là ODC, URE, IND
ODC: phát hiện hoạt tính của Ornithine decarboxylase: đỏ (+)
URE: phát hiện hoạt tính của urease: đỏ (+)
IND: phát hiện sự sản xuất indole: đỏ (+)
* Kỹ thuật xác định bằng các thuốc thử ODC, Ure và Indole tự pha lấy: Sau khi đã có các chủng vi khuẩn thuần khiết, dùng 1 pipet Pasteur bẻ cong đầu gặt vi khuẩn (18 giờ nuôi cấy) hoà đều vào 1ml canh thang BHI hay nước pepton, từ canh khuẩn này cấy vào các ống thử sinh hoá ODC (Ornithine decarboxylase), URE (Urease) và IND (Indole), ủ 370C/5%CO2 qua đêm, đọc kết quả dương tính khi thấy chuyển màu, trước khi đọc Indole nhỏ thuốc thử Kovac.
* Kỹ thuật xác định typ sinh học bằng bộ kit API 10S:
Tạo canh khuẩn trong 1ml nước muối sinh lý có độ đục khoảng 1-2 độ đục Mc Faland, tạo hộp ẩm bằng nhỏ vài giọt nước sạch, nhỏ đầy canh khuẩn vào hốc ODC (phát hiện việc sản xuất Ornithine Decarboxylase), URE (phát hiện sự thuỷ phân Urea), IND (phát hiện việc sản xuất indole). Phủ parafin lên bề mặt ODC và URE, ủ qua đêm 370C/ 5% CO2. Đọc kết quả dương tính nếu thấy chuyển màu đỏ ở ODC và URE, nhỏ 1 giọt thuốc thử Kovac vào IND, nếu chuyển màu đỏ cũng là dương tính.
Bảng 2. Các typ sinh học của H. influenzae :
Typ sinh học của H. influenzae thường liên quan nhiều đến nguồn gốc bệnh phẩm. Đại đa số H. influenzae gây bệnh nhiễm khuẩn xâm lấn (viêm màng não, nhiễm khuẩn huyết…do H. influenzae typ b) thuộc typ sinh học I (Mỹ, Bắc Âu) và typ sinh học II (Bắc Việt nam). Typ IV thường gây nhiễm trùng sinh dục.
Xác định typ huyết thanh của H. influenzae: ngoài typ sinh học, H. influenzae có vỏ còn được phân thành 6 typ huyết thanh khác nhau tùy theo đặc tính kháng nguyên của vỏ polysaccarit, đánh dấu từ a đến f. 85- 90% loại H. influenzae có vỏ gây nhiễm khuẩn nghiêm trọng thuộc typ huyết thanh b.
* Vật liệu: Kháng huyết thanh kháng H.influenzae là đa giá, a, b, c, d, e, f; dung dịch formalin để bất hoạt vi khuẩn (0,5% trong nước muối sinh lý); ống nghiệm sạch, lam kính sạch, ống hút.
* Cách làm: lấy 1 ống nghiệm chứa 0,5ml Formalin 0,5%, hoà vào 1 ăng đầy vi khuẩn tạo thành huyền dịch, nhỏ 1 giọt huyền dịch vi khuẩn lên lam kính và 1 giọt kháng huyết thanh đa giá, trộn đều bằng cách lắc nhẹ phiến kính và quan sát ngay sự ngưng kết bằng mắt thường. Phản ứng dương tính khi thấy xuất hiện các hạt ngưng kết (trong vòng 1 phút), sau đó thực hiện phản ứng ngưng kết với các typ huyết thanh còn lại (a, b, c, d, e, f) với cách làm tương tự như trên để tìm được typ huyết thanh của vi khuẩn. Nếu không thấy hiện tượng ngưng kết với kháng huyết thanh đa giá có nghĩa là vi khuẩn thuộc loại không định được typ huyết thanh, do đó không cần thực hiện phản ứng với các typ huyết thanh còn lại (đa giá có nghĩa là bao gồm tất cả 6 typ huyết thanh đơn từ a đến f).
5. Các tiêu chuẩn xác định H. influenzae
- Là cầu trực khuẩn nhỏ mảnh đa dạng, bắt màu Gram âm, khuẩn lạc trong xám nhẹ, óng ánh khi chiếu sáng, không gây tan huyết.
- Phát triển thuần nhất trên môi trường chọn lọc (thạch sôcôla có Bacitracin).
- Phát triển được cần có đủ yếu tố X và V
- Định typ sinh học với các phản ứng sinh hóa: ODC, URE và IND
- Định typ huyết thanh: các chủng gây bệnh hầu hết thuộc typ b (nếu điều kiện không có kháng huyết thanh đặc hiệu, không đòi hỏi phải xác định tiêu chuẩn này)
6. Tài liệu tham khảo
1. Hoàng Thủy Long. Haemophilus influenzae. Kỹ thuật Xét nghiệm Vi sinh vật Y học. Nhà XBVH, 1991, 60-66.
2. Keizo Matsumoto and Tsuyoshi Nagatake. Identification of Haemophilus influenzae. Clinical Microbiology of Respiratory Infections. Nagasaki University, 1994, 31-32
3. Mogens Kilian. Haemophilus. Manual of Clinical Microbiology, Fifth Edition, 1991. 463-469
4. World Health Organization. Identification of Haemophilus influenzae. Laboratory Methods for the Diagnosis of Meningitis caused by N. meningitidis, S. pneumoniae and H. influenzae. 1999. 27-30