Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa (hay còn gọi là Trực khuẩn mủ xanh) là một loại vi khuẩn phổ biến gây bệnh cho cả động vật và con người. Nó xuất hiện trong đất, nước, hệ vi sinh vật trên da, cũng như trong các môi trường nhân tạo khắp nơi trên thế giới. Loại vi khuẩn này không chỉ phát triển trong điều kiện bình thường mà còn sống được trong môi trường thiếu oxy, cho phép nó tồn tại trong nhiều điều kiện tự nhiên và nhân tạo. Vi khuẩn này có khả năng tiêu thụ nhiều loại hợp chất hữu cơ khác nhau; ở động vật, nhờ khả năng thích ứng, vi khuẩn có thể gây nhiễm trùng và phá hủy mô của người có hệ miễn dịch suy yếu. Các triệu chứng phổ biến khi bị nhiễm bao gồm viêm nhiễm và nhiễm trùng huyết. Nếu vi khuẩn xâm nhập vào các cơ quan quan trọng như phổi, đường tiết niệu, và thận, có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng; vì nó phát triển tốt trên các bề mặt bên trong cơ thể. Vi khuẩn cũng thường được tìm thấy trên các dụng cụ y tế như catheter, gây ra nhiễm khuẩn bệnh viện và phòng khám. Nó cũng là nguyên nhân của viêm chân lông.

Đặc điểm

Đây là một vi khuẩn Gram âm, hiếu khí, có hình dạng que và khả năng di chuyển bằng một cực. Ngoài việc là mầm bệnh cơ hội cho con người, P. aeruginosa còn được biết đến như một mầm bệnh cơ hội cho thực vật. Đây là loài điển hình thuộc giống Pseudomonas (Migula).

P. aeruginosa có khả năng sản sinh nhiều loại sắc tố khác nhau, bao gồm pyocyanin (màu xanh lam), fluorescein (vàng-xanh và fluorescent, hiện nay gọi là pyoverdin), và pyorubin (màu đỏ nâu). King, Ward, và Raney đã phát triển môi trường thạch Pseudomonas Agar P (hay còn gọi là King A) để thúc đẩy sự tiết pyocyanin và pyorubin, còn thạch Pseudomonas Agar F (hay còn gọi là King B) hỗ trợ vi khuẩn sản sinh sắc tố fluorescein.

P. aeruginosa thường được nhận diện sơ bộ qua sự xuất hiện của các khuẩn lạc lấp lánh như ngọc trai và mùi hương đặc trưng (giống như mùi dầu chuối) khi được nuôi cấy in vitro. Các dấu hiệu xác nhận sự hiện diện của P. aeruginosa trong lâm sàng bao gồm khả năng sinh cả hai sắc tố pyocyanin và fluorescein, cũng như khả năng phát triển tại nhiệt độ 42 °C.

P. aeruginosa có thể sinh trưởng ở nhiệt độ 42 °C. Vi khuẩn này có khả năng phát triển trong diesel và nhiên liệu máy bay, nơi nó được xem là sinh vật sử dụng hydrocarbon (hay còn gọi là 'HUM bug') và gây ra sự ăn mòn vi thể. Nó tạo ra một lớp màng tối, thường được gọi không chính thức là 'algae' do đặc điểm ngoại hình của nó.

Dù được phân loại là một sinh vật hiếu khí, P. aeruginosa cũng được coi là sinh vật kị khí tùy tiện, vì nó có thể sinh trưởng trong môi trường thiếu oxy một phần hoặc hoàn toàn. Nó có khả năng sinh trưởng yếm khí bằng cách sử dụng nitrat như chất nhận điện tử cuối cùng, và thậm chí khi thiếu nitrat, nó có thể lên men arginine thông qua phosphoryl hóa cơ chất. Khả năng thích nghi trong môi trường vi hiếu khí hoặc kị khí là rất quan trọng đối với cơ chế sinh bệnh của P. aeruginosa, chẳng hạn như ở bệnh nhân bị viêm phổi do bệnh xơ nang, khi lớp alginate dày bao quanh tế bào vi khuẩn nhầy có thể hạn chế sự khuếch tán của oxy vào máu.

Danh pháp

• Thuật ngữ Pseudomonas có nguồn gốc từ tiếng Hi Lạp, trong đó pseudo- có nghĩa là giả (tiếng Hi Lạp cổ: ψευδο) và monas có nghĩa là một bộ phận duy nhất (tiếng Latinh: monas, tiếng Hi Lạp cổ: μονος). Thuật ngữ mon đã được sử dụng từ rất sớm trong lịch sử vi sinh học để chỉ các vi khuẩn gây bệnh, ví dụ như Giới Monera.
• Trong tiếng Latinh, aeruginosa có nghĩa là gỉ đồng, giống như lớp đồng bị oxy hóa trên tượng Nữ thần Tự do. Từ này cũng miêu tả sắc tố lam-lục của vi khuẩn trong môi trường nuôi cấy. Sắc tố lam-lục được tạo thành từ hai hợp chất do P. aeruginosa tiết ra: pyocyanin (màu lam) và pyoverdine (màu vàng), kết hợp với nhau để tạo nên sắc tố lam-lục trong môi trường nuôi cấy. Sự tổng hợp pyocyanin được điều chỉnh bởi sự cảm biến túc số như trong các màng sinh học liên quan đến sự cư trú của vi khuẩn tại phổi trong bệnh xơ nang. Một giả thuyết khác cho rằng từ này có thể bắt nguồn từ tiền tố tiếng Hi Lạp ae-, nghĩa là cũ hay già nua, và hậu tố ruginosa có nghĩa là nhăn nheo hay lỗ chỗ.
• Hai từ pyocyanin và pyoverdine đều có nguồn gốc từ tiếng Hi Lạp: pyo- có nghĩa là mủ, cyanin có nghĩa là lam, và verdine có nghĩa là lục. Nếu pyoverdine xuất hiện đơn lẻ không có pyocyanin thì có màu vàng ánh bạc.

Đa dạng di truyền

Nhiễm sắc thể của Pseudomonas aeruginosa chủ yếu được cấu thành từ nucleotid loại G+C, với một lõi chính bảo tồn và các phần phụ khác nhau. Bộ gen lõi của các dòng P. aeruginosa khá đồng nhất, chỉ chứa một số locus quy định những tính trạng đặc trưng như locus pyoverdine, flagella, pilA, và locus sinh tổng hợp kháng thể O. Các đoạn gen quy định tính trạng nằm rải rác trong bộ gen, khoảng một phần ba trong số chúng gần gũi với các gen tRNA hay tmRNA. Sự đa dạng di truyền của vi khuẩn được biết đến chủ yếu nhờ sự tương tác giữa các họ đảo gen pKLC102 / PAGI-2 vào các gen tRNA hay tRNA. Các đảo gen khác nhau về thứ tự các gen trao đổi chất, nhưng tương đồng về các gen kế cận truyền lại cho các chủng và loài. Các bệnh không điển hình thường liên quan đến đột biến khuyết chức năng, tái cấu trúc, và lặp lại các đoạn gen trong bộ nhiễm sắc thể P. aeruginosa. Loài P. aeruginosa chủ yếu được đặc trưng bởi một số chủng gây bệnh phân bố rộng trong môi trường sống, với bộ gen bao gồm các phân đoạn gen của dòng vô tính điển hình trong lõi và dòng gen không bị giới hạn trong dân số.

Polysaccharide bề mặt tế bào

Các polysaccharide bề mặt tế bào đóng vai trò quan trọng trong đời sống của vi khuẩn, hoạt động như hàng rào giữa thành tế bào và môi trường xung quanh, trung gian trong tương tác giữa ký chủ và mầm bệnh, và cấu tạo nên các màng sinh học. Chúng được tổng hợp từ các chất báo hiệu hoạt hóa bởi nucleotide, và thường tất cả các enzym cần thiết cho sinh tổng hợp được tập hợp và vận chuyển trong một polymer hoàn chỉnh, được mã hóa bởi các gen trong các cụm riêng biệt trong bộ nhiễm sắc thể. Lipopolysaccharide là một polysaccharide bề mặt quan trọng, thiết yếu cho cấu trúc và chức năng của màng ngoài tế bào, cũng như trong tương tác mầm bệnh ký chủ. Di truyền học của sự sinh tổng hợp kháng nguyên O, bao gồm băng A (polyme đồng nhất) và băng B (polyme không đồng nhất), đã được xác định rõ ràng, và các nghiên cứu sâu hơn đã làm sáng tỏ con đường sinh hóa của sự tổng hợp các cấu trúc này. Polysaccharide alginate của màng ngoài là một copolymer tuyến tính của β-1,4-được liên kết D-mannuronic acid và L-glucuronic acid, và liên quan đến kiểu hình mucoid trong bệnh xơ nang giai đoạn cuối. Các locus pel và psl mới được phát hiện là các cụm gen mã hóa polysaccharide màng ngoài quan trọng trong cấu trúc màng sinh học. Sự tổng hợp rhamnolipid, một chất hoạt hóa bề mặt sinh học, được kiểm soát chặt chẽ ở cấp độ phiên mã, nhưng vai trò chính xác của nó trong cơ chế sinh bệnh vẫn chưa được hiểu rõ. Các protein glycosyl hóa, như pilin và flagellin, hiện đang là trọng tâm nghiên cứu và được chứng minh là quan trọng trong việc bám dính và xâm lấn trong quá trình nhiễm khuẩn.

Đặc điểm sinh bệnh học

Là một mầm bệnh cơ hội thường gây nhiễm trùng trong môi trường bệnh viện, P. aeruginosa chủ yếu tấn công những bệnh nhân có hệ miễn dịch suy yếu, dẫn đến các nhiễm trùng như nhiễm trùng đường hô hấp, đường tiết niệu, vết bỏng, vết thương, và có thể gây ra nhiễm trùng huyết.

Nhiễm trùng trong bệnh viện

Ghi chú

• Thông tin về Pseudomonas aeruginosa có sẵn trên Wikispecies