Cấu trúc tiết loại III trong quá trình gây bệnh của nhóm vi khuẩn Enteropathogen Escherichia coli

Bài báo "Cấu trúc tiết loại III trong quá trình gây bệnh của nhóm vi khuẩn Enteropathogen Escherichia coli" tổng hợp các cơ chế quan trọng liên quan đến quá trình hình thành của T3SS trong enteropathogen E. coli và con đường gây ra các hiện tượng bệnh lý.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cấu trúc tiết loại III trong quá trình gây bệnh của nhóm vi khuẩn Enteropathogen Escherichia coli CẤU TRÚC TIẾT LOẠI III TRONG QUÁ TRÌNH GÂY BỆNH CỦA NHÓM VI KHUẨN ENTEROPATHOGEN ESCHERICHIA COLI Bùi Thị Kim Lý1 1. Khoa Y Dược, Trường Đại học Thủ Dầu Một, liên hệ email: lybtk@tdmu.edu.vnTÓM TẮT Nhiễm khuẩn là một trong những vấn đề lớn ảnh hưởng lên sức khoẻ của con người, trongđó nhiễm khuẩn Escherichia coli là loại phổ biến và gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng về sứckhoẻ. Enteropathogen E. coli là một nhóm E.coli gây bệnh đường ruột không xâm nhập, chịutrách nhiệm chính cho các cơn tiêu chảy kéo dài dẫn đến mất nước nghiêm trọng và gây ra tìnhtrạng tử vong nghiêm trọng ở trẻ nhỏ. Xét về cơ chế gây bệnh, enteropathogen E. coli phụ thuộcvào cấu trúc tiết loại III (T3SS) trong việc tiếp cận, tương tác và đưa các yếu tố gây độc vào tếbào chủ từ đó gây nên các hiện tượng bệnh lý. T3SS được mã hoá từ cụm operon được gọi làLEE, đây là vùng gen chịu trách nhiệm cho việc tổng hợp hàng loạt các protein độc điển hìnhlà EspF gây đa tác động lên cấu trúc và chức năng cua tế bào chủ thể. Bài báo này tổng hợpcác cơ chế quan trọng liên quan đến quá trình hình thành của T3SS trong enteropathogen E.coli và con đường gây ra các hiện tượng bệnh lý. Từ khóa: Enteropathogen Escherichia coli, T3SS, tiêu chảy, EPEC1. ENTEROPATHOGEN ESCHERICHIA COLI Vi khuẩn Escherichia coli được phân lập và quan sát lần đầu vào năm 1885 bởi nhà khoahọc người Áo Theodore Escherich (1857-1911) nhưng mãi đến năm 1954 thì E.coli mới đượccông nhận hoàn toàn (Croxen và nnk, 2013). E.coli là vi khuẩn gram âm hình que, thuộc họEnterobacteriaceae, sinh trưởng tốt nhất ở 37C. Xét về đặc điểm di truyền, nhóm vi khuẩn nàycó kích thước bộ gen khoảng 4,6 Mb và chia thành hai nhóm gen chính bao gồm nhóm gen bảotồn (nhóm gen lõi) và nhóm gen không bảo tồn (nhóm gen linh hoạt). Ở E.coli nhóm gen linhhoạt chịu trách nhiệm cho khả năng gây bệnh đồng thời chúng cũng quyết định cho sự khácnhau về kích thước vùng gen giữa các chủng khác nhau (Croxen và nnk, 2013). E.coli có khảnăng gây ra nhiều bệnh lý khác nhau ảnh hưởng lên sức khỏe của con người trong đó nổi bật làbệnh tiêu chảy. E.coli cùng với Shigella được nghiên cứu của Trung tâm nghiên cứu Bệnhđường ruột toàn cầu - GEMS (Global Enteric Multicenter Study) phân loại là hai tác nhân gâytiêu chảy hàng đầu trên thế giới đặc biết là khu vực phía nam Sahara (Châu Phi) và khu vựcNam Á, chúng chịu trách nhiệm chính cho hầu hết các ca tử vong ở trẻ em dưới 5 tuổi trên toànthế giới (Croxen và nnk, 2013). Xét về mục tiêu tác động có thể chia E.coli thành 2 nhóm: nhóm chính gây bệnh đườngruột và nhóm gây bệnh ngoài đường ruột chủ yếu là nhóm xâm nhiễm cơ hội như E. coli gâyviêm màng não - MAEC (Meningitidis-assoclated E. coli), E.coli gây nhiễm khuẩn đường tiếtniệu - UPEC (Uropathogenic E. coli), (Nataro và nnk, 1998). Trong đó dựa trên cơ chế tác động,nhóm vi khuẩn E.coli gây bệnh đường ruột có thể chia thành hai phân nhóm chính gồm cácchủng gây bệnh thông qua cấu trúc tiết loại III và nhóm gây bệnh không phụ thuộc vào cấu trúctiết loại III (Croxen và nnk, 2013). 41 Enteropathogen E.coli (gọi tắt là EPEC), một trong những mầm bệnh E.coli tiêu chảy kéodài điển hình và là một trong những mầm bệnh quan trọng nhất lây nhiễm cho trẻ em trên toànthế giới khi tỷ lệ mắc bệnh bệnh cao và dễ lây lan (Kim và nnk, 2019). EPEC được coi là mầmbệnh không xâm lấn nguy hiểm và dựa vào cấu trúc tiết loại III để đưa các protein độc trực tiếpvào tế bào chủ gây phá huỷ cấu trúc, chức năng tế bào dẫn đến hiện tượng bệnh lý (Kim và nnk,2019). Cơ chế chính gây ra triệu chứng bệnh lý của EPEC là tấn công lên các tế bào niêm mạctạo thông qua quá trình bám và làm phẳng bề mặt lông ruột gây ra các tổn thương gọi là tổnthương A/E (Attaching and Effacing) (Croxen và nnk, 2013). Quá trình thay đổi cấu trúc lôngruột dẫn đến sự rối loại trong trao đổi nước và ion từ đó gây ra tiêu chảy.2. CẤU TRÚC TIẾT LOẠI III – T3SS 2.1. Cấu trúc T3SS và sự hình thành cầu nối đến tế bào chủ Cấu trúc tiết loại III – T3SS (Type 3 secretion effectors) phát hiện lần đầu vào năm 1993trên nhiều vi khuẩn gram âm gồm Salmonella, Vibrio , Shigella, E.coli, Psedomonas, Yersina,Chlamodya,… (Kubori và nnk, 1998). Là cấu trúc vô cùng quan trọng trong quá trình gây bệnhcủa nhiều vi khuẩn và đóng vai trò như thụ thể cảm ứng khi vi khuẩn tiếp xúc với tế bào chủcũng như hình thành hệ thống đường dẫn cho phép tế bào vi khuẩn tiết các yếu tố độc lực vàotế bào chủ (Gaytán và nnk, 2016). Trên thực tế khi các nhà nghiên cứu loại bỏ cấu trúc củaT3SS thì khả năng gây bệnh của nhóm vi khuẩn phụ thuộc bị loại bỏ (Clements và nnk, 2013).Cấu tạo T3SS được mô tả gồm 3 thành phần chính: phần thân được cố định giữa hai màng củavi khuẩn; phần đầu kim ngoại bào được cấu tạo hình cấu trúc ống rỗng do các tiểu đơn vị EspAtrùng hợp với nhau có đường kính khoảng 12 nm thiết diện trong 2,5 nm. Kích thước đầu kimngoại bào T3SS của EPEC có kích thước nhỏ nhất so với các chủng ki khuẩn khác có cấu trúcnày với đường kính ống kim khoảng 8 – 9 nm; phần cuối cùng là các yếu tố phụ trợ như proteinIntimin (Gaytán và nnk, 2016). Trước đây dựa trên cấu trúc và hình dáng mà các nhà khoa học từng tin rằng T3SS có thểđâm thủng màng tế bào chủ để tiết các yếu tố độc lực, tuy nhiên giả thiết này nhanh chóng bịbác bỏ khi các bằng chứng về việc hình thành kê xuyên màng từ đầu kim ngoại bào T3SS đượcmô tả (Gaytán và nnk, 2016). Các protein EspB và EspD ở đầu mút kim ngoại bào được chứngminh đóng vai trò quan trọng trong việc tạo cấu trúc xuyên thủng màng tế bào chủ (Gaytán vànnk, 2016). Phân tích dưới kính hiển viên điện tử quét cho thấy các cấu trúc xuyên màng đượchình thành từ 6 – 8 đơn vị EspB và EspD tạo cấu trúc lỗ rỗng có kích thước 3 – 5 ...