Pasteurella multocida là gì? Nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa và đặc điểm chung

Pasteurella multocida là vi khuẩn Gram âm, hình cầu hoặc hình que ngắn (0,2–0,4 µm × 0,3–1,0 µm), không sinh bào tử, thuộc họ Pasteurellaceae. P. multocida hiếu khí tùy nghi, có thể phát triển trong cả điều kiện hiếu khí và kỵ khí. Trên môi trường thạch máu (blood agar), khuẩn lạc P. multocida thường xuất hiện tròn, mịn, có đường kính 1–2 mm, thường không di động, không sinh huyết. Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu từ 37 °C, pH từ 6,8–7,4 và môi trường giàu dinh dưỡng với yếu tố NAD (factor V) là yêu cầu bắt buộc để nhân lên.

P. multocida xuất hiện phổ biến trong khoang miệng, hầu họng và đường hô hấp trên của nhiều loài động vật máu nóng, đặc biệt là mèo, chó, gia súc và gia cầm. Vi khuẩn tồn tại ở dạng cộng sinh không gây hại trong vật chủ khỏe mạnh nhưng trở thành cơ hội khi cơ thể vật chủ suy giảm sức đề kháng hoặc qua vết thương. Ở người, hầu hết các trường hợp nhiễm xảy ra sau vết cắn hoặc vết xước từ mèo, chó dẫn đến viêm mô mềm, áp xe hoặc nhiễm trùng huyết nếu không được điều trị kịp thời. NCBI PMC: Pasteurella multocida overview

Phân loại và huyết thanh đặc hiệu

Pasteurella multocida được phân loại thành các serogroup dựa trên capsule polysaccharide theo hệ thống Carter: nhóm A, B, D, E và F, mỗi nhóm liên quan đến chủng bệnh sinh và vật chủ khác nhau. Serogroup A chủ yếu liên quan đến viêm phổi và viêm xoang ở gia cầm và lợn; nhóm B/D gây bệnh tụ huyết trùng (haemorrhagic septicaemia) ở gia súc; nhóm E và F xuất hiện ở các loài hoang dã và gà. Việc xác định serogroup giúp hiểu cơ chế bệnh sinh cũng như lựa chọn vaccine và phương pháp phòng ngừa.

• Serogroup A: viêm phổi, viêm xoang ở gia cầm, lợn
• Serogroup B/D: tụ huyết trùng ở trâu bò, nguy cơ tử vong cao
• Serogroup E: liên quan chủ yếu đến động vật hoang dã châu Phi
• Serogroup F: bệnh ở gà và chim cảnh

Phương pháp huyết thanh học truyền thống sử dụng huyết thanh đặc hiệu để phản ứng ngưng kết vi khuẩn (capular precipitation test), tuy nhiên độ chính xác và khả năng phân biệt serotype thấp. Các kỹ thuật hiện đại như multiplex PCR đặc hiệu cho các gene cap cho phép phân loại nhanh, độ nhạy và độ đặc hiệu >95%. Phân tích MLST (Multi-Locus Sequence Typing) kết hợp dữ liệu huyết thanh giúp theo dõi dịch tễ và nguồn gốc chủng.

Hình thái và cấu trúc phân tử

Tế bào Pasteurella multocida được bao bọc bởi lớp capsule polysaccharide (CPS), đóng vai trò then chốt trong cơ chế tránh bị thực bào và ức chế hệ miễn dịch vật chủ. LPS (lipopolysaccharide) trên màng ngoài cung cấp khả năng kích hoạt phản ứng viêm qua tương tác với TLR4 trên đại thực bào. Thành phần CPS gồm hai thành phần chính: polyrhachinamide (serogroup A) hoặc polyglycan (serogroup B/D), quyết định serogroup và độc lực.

Gen cap locus (capA–capF) quy định tổng hợp CPS, trong khi lps locus quyết định cấu trúc LPS. Ngoài ra, P. multocida mang một số gene độc lực như toxA (dermonecrotic toxin), hyaD-hyaC (hyaluronidase), ompA (outer membrane protein A) và fimbriae adhesion. Các protein bề mặt OmpA và FimH đóng vai trò trong bám dính vào tế bào biểu mô, khởi đầu quá trình nhiễm trùng.

Thành phần	Chức năng	Gene liên quan
Capsule polysaccharide (CPS)	Chống thực bào	capA–capF
Lipopolysaccharide (LPS)	Kích hoạt miễn dịch, độc lực	lps locus
Dermonecrotic toxin	Hoại tử mô	toxA
Hyaluronidase	Phá hủy mô liên kết	hyaD-hyaC
OmpA, Fimbriae	Bám dính tế bào chủ	ompA, fimH

Đường lây truyền và dịch tễ

Pasteurella multocida lây truyền chủ yếu qua đường hô hấp và vết thương. Ở động vật, vi khuẩn lan truyền qua hắt hơi, ho, dịch tiết mũi hoặc tiếp xúc trực tiếp. Ở người, vết cắn hoặc trầy xước từ mèo, chó chứa P. multocida là con đường nhiễm phổ biến nhất, đôi khi qua tiêu thụ sản phẩm thịt hoặc sữa chưa tiệt trùng.

Dịch tễ P. multocida phân bố toàn cầu, bệnh lý gia súc và gia cầm xảy ra quanh năm ở vùng nhiệt đới ẩm, tập trung mùa mưa và mùa đông ẩm lạnh. Tại khu vực chăn nuôi mật độ cao, tỷ lệ mắc tụ huyết trùng có thể lên đến 20–30% đàn bò, dẫn đến thiệt hại kinh tế nghiêm trọng. Ở người, viêm mô mềm do vết cắn mèo chiếm 0,2–0,5% các trường hợp vào viện ngoại khoa do vết cắn động vật.

• Động vật: trâu bò (tụ huyết trùng), gia cầm (viêm phổi), thỏ (viêm phổi xuất huyết)
• Con người: viêm mô mềm, viêm khớp, nhiễm trùng huyết
• Yếu tố nguy cơ: vết cắn, tiếp xúc với dịch tiết đường hô hấp, sản phẩm động vật chưa tiệt trùng

Yếu tố độc lực và cơ chế bệnh sinh

Pasteurella multocida tiết ra nhiều yếu tố độc lực quan trọng để xâm nhập và gây tổn thương mô vật chủ. Trong đó, độc tố dermonecrotic toxin (toxA) phá hủy mô liên kết, gây hoại tử da và biểu mô mũi, thường gặp ở biến thể serogroup D/E. Ngoài ra, enzyme hyaluronidase phân hủy chất nền ngoại bào, giúp vi khuẩn lan rộng trong tổ chức liên kết.

Lipopolysaccharide (LPS) trên màng ngoài tạo phản ứng viêm mạnh thông qua tương tác với thụ thể TLR4, kích thích sản xuất cytokine như TNF-α, IL-1β. Capsule polysaccharide (CPS) bảo vệ vi khuẩn khỏi thực bào bởi đại thực bào và bạch cầu đa nhân, đồng thời ức chế bổ thể. Protein bám dính OmpA và fimbrial adhesin đóng vai trò mấu chốt trong quá trình cố định lên tế bào biểu mô đường hô hấp hoặc da.

• Dermonecrotic toxin (toxA): hoại tử mô, tăng tính thẩm thấu thành mạch
• Hyaluronidase: phá hủy chất nền ngoại bào, hỗ trợ lan truyền
• LPS: khởi phát phản ứng viêm qua TLR4
• CPS: chống thực bào và bổ thể
• OmpA, fimbriae: bám dính và xâm nhập tế bào chủ

Các phương pháp chẩn đoán

Chẩn đoán Pasteurella multocida truyền thống dựa trên nuôi cấy mẫu dịch tiết hoặc mô bệnh phẩm trên môi trường thạch máu và MacConkey, sau đó xác định bằng xét nghiệm sinh hóa (API 20E) hoặc MALDI-TOF MS. Thời gian thu được kết quả nuôi cấy khoảng 24–48 giờ, độ chính xác >90% khi kết hợp MALDI-TOF.

Phương pháp phân tử như PCR đặc hiệu gen kmt1 hoặc hyaD-hyaC cho kết quả nhanh trong 4–6 giờ với độ nhạy và độ đặc hiệu >95%. Real-time qPCR định lượng tải vi khuẩn hỗ trợ đánh giá mức độ nhiễm và hiệu quả điều trị. Kỹ thuật LAMP (Loop-Mediated Isothermal Amplification) là phương pháp đơn giản, không cần máy PCR chuyên dụng, cho kết quả trong 1–2 giờ phù hợp điều kiện phòng xét nghiệm tại chỗ.

Phương pháp	Thời gian	Độ nhạy/Đặc hiệu
Nuôi cấy + API 20E	24–48 giờ	85–90%/90–95%
MALDI-TOF MS	1 giờ	95–99%/98–100%
PCR gen kmt1	4–6 giờ	95%/95%
Real-time qPCR	2–4 giờ	97%/98%
LAMP	1–2 giờ	90–95%/90–95%

Điều trị và kháng sinh

Penicillin G và ampicillin là lựa chọn hàng đầu với phổ tác dụng rộng và hiệu quả rõ rệt, liều khuyến cáo 20–50 000 IU/kg/ngày tiêm tĩnh mạch hoặc tiêm bắp. Tetracycline (oxytetracycline) và florfenicol cũng đạt tỉ lệ điều trị thành công >90% ở gia súc và gia cầm. Theo dõi nồng độ kháng sinh trong máu đảm bảo duy trì trên MIC ít nhất 50% thời gian giữa các liều.

Kháng tự nhiên penicillin do β-lactamase được ghi nhận ở một số chủng; sulfonamide và trimethoprim thường phối hợp để tăng hiệu quả. Enrofloxacin là fluoroquinolone thế hệ đầu, liều 5 mg/kg/ngày, giúp điều trị nhiễm trùng nặng. Phối hợp phage therapy với kháng sinh đang nghiên cứu giúp giảm kháng thuốc và dư lượng kháng sinh trong mô vật chủ.

• Penicillin G/Ampicillin: liều 20–50 000 IU/kg/ngày
• Oxytetracycline: 10–20 mg/kg/ngày
• Florfenicol: 20 mg/kg/ngày
• Enrofloxacin: 5 mg/kg/ngày
• Phage therapy: nghiên cứu phối hợp

Vaccin và biện pháp phòng ngừa

Vaccine bất hoạt (bacterin) chứa P. multocida serogroup A hoặc B là phương pháp phổ biến cho gia cầm và gia súc, giảm tỉ lệ mắc tụ huyết trùng 60–80%. Vaccine thành phần CPS tái tổ hợp ngăn ngừa viêm phổi và viêm nặng đường hô hấp, kích thích miễn dịch IgG và IgA niêm mạc.

Phát triển vaccine sống giảm độc lực (live attenuated) đang thử nghiệm cho hiệu quả mạnh mẽ hơn và thời gian miễn dịch kéo dài. Vaccine vectored (virus hoặc plasmid mang gen cap) tạo phản ứng tế bào T-Lymphocyte, hỗ trợ bảo vệ dài hạn. Biện pháp biosecurity bao gồm vệ sinh chuồng trại, kiểm soát vận chuyển động vật và xử lý chất thải y tế giúp hạn chế lây lan.

Vai trò kinh tế và y tế công cộng

Tụ huyết trùng do P. multocida gây ra ở trâu, bò gây thiệt hại hàng tỷ USD mỗi năm do tỉ lệ chết cao và chi phí điều trị lớn. Ở gia cầm, bệnh viêm phổi và nhiễm trùng hô hấp làm giảm năng suất trứng và thịt. Ở người, viêm mô mềm sau vết cắn mèo/chó chiếm 0,2–0,5% bệnh nhân ngoại khoa, tiềm ẩn nguy cơ nhiễm trùng huyết và viêm khớp nếu không điều trị kịp thời.

Giá thành vaccine, kháng sinh và chi phí kiểm soát sinh học (biosecurity) tạo gánh nặng cho nông dân quy mô nhỏ. Giáo dục chủ nuôi về nhận diện triệu chứng sớm và thực hành an toàn khi tiếp xúc động vật giảm nguy cơ lây nhiễm chéo và thiệt hại kinh tế.

Tiến triển nghiên cứu và xu hướng mới

Công nghệ CRISPR/Cas9 được ứng dụng để tắt gene độc lực cap và toxA, tạo chủng giảm độc lực làm vaccine sống. Phát triển peptide kháng khuẩn (AMPs) tổng hợp nhắm đến LPS và CPS, giảm nguy cơ kháng thuốc. Phage cocktail điều trị trong nuôi trồng thủy sản và cấy ghép bacteriophage vào gel bôi da cho viêm mô mềm ở người đang thử nghiệm giai đoạn tiền lâm sàng.

Phương pháp high-throughput sequencing và proteomics khám phá đích mới cho kháng khuẩn và vaccine. Nghiên cứu hệ vi sinh vật đường hô hấp và ruột của vật chủ giúp hiểu cơ chế cạnh tranh và phát triển probiotic chuyên biệt ngăn chặn P. multocida sinh bệnh. Xu hướng tương lai tập trung vào liệu pháp kết hợp kháng sinh–phage–vaccine để kiểm soát toàn diện. Nature: Future vaccines

Tài liệu tham khảo

• Wilson, B. A., Ho, M. “Pasteurella multocida: from commensal to pathogen.” PLoS Pathogens, 2019;15(1):e1007207. doi:10.1371/journal.ppat.1007207.
• Boyce, J. D., Adler, B. “Pasteurella multocida: capsule and virulence.” Trends Microbiol, 2006;14(12):576–584. doi:10.1016/j.tim.2006.10.007.
• Harvey, R. M., et al. “Molecular typing of Pasteurella multocida.” Vet Microbiol, 2016;184:60–66. doi:10.1016/j.vetmic.2016.04.017.
• Haenni, M., et al. “Antimicrobial resistance in Pasteurella multocida.” J Antimicrob Chemother, 2018;73(3):641–651. doi:10.1093/jac/dkx467.
• CDC. “Pet-associated Pasteurella infections.” https://www.cdc.gov/animalimportation/pet-travel/animal-health/pasteurella.html.
• FAO. “Pasteurellosis control in livestock.” http://www.fao.org/3/x5309e/x5309e03.htm.
• Nature. “Advances in Pasteurella vaccine research.” https://www.nature.com/articles/s41541-020-00227-0.