Vi khuẩn gram dương được nhận biết nhờ phương pháp nhuộm gram gây nên một số bệnh nguy hiểm cần được chữa trị kịp thời
Vi khuẩn, những sinh vật siêu nhỏ tồn tại khắp mọi nơi trong cuộc sống hàng ngày. Đây cũng là đối tượng nghiên cứu đầy thú vị của nhiều nhà khoa học. Vi khuẩn gram dương, một nhóm vi khuẩn nhỏ mà mắt thường khó nhận biết. Chúng được phân loại dựa trên kỹ thuật nhuộm gram, tạo thành hai nhóm chính: gram dương và gram âm.
Vi khuẩn gram dương có thể tồn tại ở nhiều môi trường khác nhau. Mặc dù có chủng loại hỗ trợ quá trình tiêu hóa và tăng cường hệ miễn dịch. Tuy nhiên, cũng có những loại gây nên các bệnh lý nguy hiểm. Bài viết dưới đây cung cấp đầy đủ thông tin đáng chú ý về vi khuẩn gram dương. Bao gồm đặc điểm cấu trúc, hình dạng đặc trưng riêng biệt và vai trò của nó.
Nội dung
1. Vi khuẩn gram dương là gì?
Để hiểu rõ về vi khuẩn gram dương, trước hết, cần tìm hiểu phương pháp nhuộm gram. Đây là phương pháp truyền thống giúp phân loại vi khuẩn dựa theo cấu trúc thành tế bào. Có hai nhóm chính là vi khuẩn gram dương và gram âm. Thuốc nhuộm màu tím pha lê và hồng safranin được sử dụng để nhuộm vi khuẩn. Sau đó, dùng dung dịch khử màu để loại bỏ màu nhuộm. Vi khuẩn giữ lại màu, được coi là dương tính và thuộc loại gram dương. Ngược lại, nếu không giữ được màu, vi khuẩn thuộc gram âm.
Trong tế bào của vi khuẩn gram dương, lớp peptidoglycan dày giúp giữ lại màu nhuộm sau khi bị rửa sạch. Tuy nhiên, nó lại mẫn cảm hơn với kháng sinh do thiếu lớp màng bảo vệ. Bởi vậy dưới kính hiển vi, những vi khuẩn gram dương có màu tím. Còn lớp này ở vi khuẩn gram âm sẽ mỏng hơn. Khi sử dụng cồn khử màu, lớp màng ngoài sẽ bị phá hủy. Tế bào xốp hơn nên không còn giữ được màu tím tinh thể. Thay vào đó, xuất hiện màu phản chất nhuộm màu đỏ hoặc hồng. Đây là nền tảng giúp hiểu rõ hơn tính chất và đặc điểm của hai nhóm vi khuẩn này trong quá trình nghiên cứu và ứng dụng.
2. Cấu tạo vi khuẩn Gram dương
Thành tế bào của vi khuẩn Gram dương bao gồm:
- Lớp peptidoglycan: gồm peptit là chuỗi có 4 – 5 acid amin. Và dây glycan là chuỗi polyme NAG và NAM xen kẽ nhau.
- Các protein bề mặt
- Acid teichoic và lipoteichoic: Tích điện âm và có tính kháng nguyên. Nó hỗ trợ quá trình phát triển của vi khuẩn.
Vi khuẩn gram dương có lớp peptidoglycan dày và acid teichoic, giúp định hình cấu trúc tường bảo vệ tế bào. Lớp peptidoglycan chủ yếu chứa các peptide và đường glycan. Nó làm tăng khả năng chống chịu và bảo vệ tế bào khỏi tác động bên ngoài. Đồng thời, góp phần vào cơ chế sinh độc tố của vi khuẩn. Ngoài ra, acid teichoic cũng đóng vai trò quan trọng trong đề kháng kháng sinh của vi khuẩn gram dương. Chúng chống lại sự tấn công của các loại kháng sinh và đảm bảo khả năng sống sót của vi khuẩn.
3. Đặc điểm của vi khuẩn gram dương
Vi khuẩn gram dương có một số đặc điểm nổi bật sau:
- Màng lipid bao bọc tế bào chất.
- Lớp peptidoglycan dày.
- Vi khuẩn có axit teichoic và lipoid hình thành các axit lipoteichoic. Đây chính là chelate hỗ trợ một số loài bám dính.
- Chuỗi peptidoglycan liên kết chéo nhờ enzyme DD-transpeptidase của vi khuẩn tạo độ vững chắc cho thành tế bào.
- Khoang chu chất nhỏ hơn nhiều so với vi khuẩn gram âm.
Chỉ một số loại vi khuẩn có lớp màng nhầy, chứa polysaccharide và roi hay tiên mao. Nếu có roi thì chúng chỉ có hai đĩa gốc để nâng đỡ. Trong khi vi khuẩn Gram âm có đến bốn đĩa gốc để hỗ trợ cấu trúc. Cả vi khuẩn Gram dương và Gram âm đều có lớp bề mặt, được gọi là lớp S. Với vi khuẩn Gram dương, lớp S được gắn vào lớp peptidoglycan. Còn vi khuẩn Gram âm lại gắn trực tiếp lớp S vào màng ngoài. Từ đó, tạo nên sự đa dạng trong cấu trúc tế bào giữa hai loại vi khuẩn này.
Ngoài ra, chỉ có vi khuẩn Gram dương mới có axit teichoic trong thành tế bào. Trong đó, có một số là axit lipoteichoic, chứa lipid trong màng tế bào giúp neo giữ peptidoglycan. Điều này đặc trưng cho một số đặc tính đặc biệt của vi khuẩn Gram dương. Đồng thời, tạo nên sự đa dạng và khác biệt trong cấu trúc (Madigan, Michael T.; Martinko, John M. (2006). Brock Biology of Microorganisms (ấn bản 11). Pearson Prentice Hall. ISBN 0131443291).
4. Các loại vi khuẩn gram dương thường gặp và ảnh hưởng
Dựa trên hình dạng, có thể phân loại vi khuẩn gram dương thành:
- Cầu khuẩn: tế bào hình cầu, hình bầu dục hay lõm một cạnh
- Trực khuẩn: tế bào hình que
- Xoắn khuẩn: tế bào uốn cong nhiều mức độ
Mỗi dạng loại vi khuẩn có cách sắp xếp khác nhau. Đây là cơ sở để phân loại và định danh vi khuẩn. Cách sắp xếp được quyết định bởi cách thức phân chia tế bào.
4.1 Cầu khuẩn gram dương
Các tế bào sắp xếp sát nhau thành một tụ. Đây là cách sắp xếp đặc trưng của Staphylococci (tụ cầu khuẩn). Nó có thể tổng hợp hơn 25 loại protein, độc tố và men có tính chất gây bệnh. Các nhóm nổi bật bao gồm:
- Alpha, beta, gamma hemolysin gây tan máu, gây chết và hoại tử da
- Coagulase gây đông huyết tương
- Fibrinolysin làm tiêu sợi huyết
- β-lactamase phá hủy vòng β-lactam khiến vi khuẩn kháng thuốc kháng sinh nhóm β-lactam
- Độc tố gây hội chứng choáng nhiễm độc (TSST-1) gây nhiễm độc cấp tính, ảnh hưởng đến tính mạng
- Độc tố ruột (enterotoxin) với 50% chủng S. aureus sinh độc tố ruột…
- Staphylococcus aureus gây nhiều bệnh nguy hiểm với khả năng đề kháng kháng sinh nặng
4.2 Liên cầu khuẩn (Streptococci)
Liên cầu khuẩn có sắp xếp dạng chuỗi dài với độ dài khác nhau. Nó thuộc loại ưu-kỵ khí tùy nghi. Tuy nhiên, nhiệt độ thích hợp để phát triển là 37°C. Liên cầu khuẩn được chia thành 2 nhóm chính:
Liên cầu tiêu huyết nhóm β (β hemolytic streptococci)
- Nhóm A: chỉ có duy nhất Streptococcus pyogenes tiết hơn 20 loại enzyme và ngoại độc tố với độc tố khác nhau. Cụ thể là: Hemolysin, Streptococcal pyrogenic exotoxin, Hyaluronidase và Streptokinase.
- Nhóm B: Streptococcus agalactiae gây nhiễm khuẩn và viêm màng não.
- Nhóm C và G: gây viêm mũi xoang, nội tâm mạc và nhiễm trùng huyết.
- Nhóm D: Streptococcus faecalis, Streptococcus faecium… gây nhiễm trùng đường tiết niệu, viêm màng não,…
Liên cầu không tiêu huyết nhóm β
- Streptococcus pneumoniae
– Có lớp vỏ polysaccharide bảo vệ, tránh được sự thực bào
– Pneumolysin phá hủy tế bào nội mô phổi và hàng rào ngăn cách phế nang và máu
– Protein A bám dính vào tế bào biểu mô phế quản hoặc khiến vi khuẩn tồn tại
– Gây một số bệnh như viêm mũi xoang, viêm tai giữa, nhiễm trùng huyết,…
- Viridans streptococci thường có ở đường hô hấp gây bệnh viêm nội tâm mạc, sâu răng.
- Streptococcus suis tiêu huyết alpha, gây bệnh viêm phổi, viêm màng não, nhiễm khuẩn huyết…
Trực khuẩn gram dương
- Trực khuẩn than (Bacillus anthracis): Gây bệnh than, chủ yếu ở động vật ăn cỏ. Nó có thể lây truyền bệnh cho người do nội bào tử xâm nhập qua vùng da bị tổn thương hay màng nhầy vào phổi. Bệnh đã có vaccine phòng ngừa.
- Trực khuẩn bạch hầu (Corynebacterium diphtheriae): Không sinh nha bào và vỏ. Ở môi trường lỏng, C. diphtheriae sinh ngoại độc tố mạnh. Nó lây lan qua đường không khí, giọt bắn,… Sau đó, tạo thành màng và sản sinh ngoại độc tố gây bệnh viêm bạch hầu niêm mạc hoặc viêm bạch hầu da. Thậm chí, nó còn có thể gây độc tế bào thần kinh, độc toàn thân.
- Trực khuẩn Bacillus cereus: Có khả năng ổn định ở nhiệt độ cao. Do đó, chúng vẫn có thể lây nhiễm trong quá trình hâm nóng thức ăn. Có 2 loại loại độc tố được sinh ra và gây ra 2 triệu chứng cho người ăn phải.
- Trực khuẩn Listeria monocytogenes: Không kháng acid, không bào tử, di chuyển lộn nhào,… Trực khuẩn này dễ gặp ở trẻ sơ sinh, người cao tuổi và phụ nữ có thai.
5. Bệnh do vi khuẩn gram dương gây ra
Vi khuẩn gram dương gồm cầu khuẩn gram dương và trực khuẩn gram dương. Dưới đây là các bệnh phổ biến do vi khuẩn gram dương gây ra đã được BCC tổng hợp.
5.1 Cầu khuẩn gram dương
Các loại cầu khuẩn gram dương gây bệnh thường gặp bao gồm:
- Staphylococcus aereus: gây bệnh nhiễm trùng da, viêm phổi, viêm nội tâm mạc, viêm khớp nhiễm trùng, viêm tủy xương,.. Một số loại gây ra hội chứng sốc độc tố và bỏng da.
- Streptococcus pneumoniae: gây bệnh viêm tai giữa, viêm phổi, viêm xoang và viêm màng não.
- Streptococcus viridans: gây sâu răng (Strep. mutans) và viêm nội tâm mạc bán cấp (Strep. sanguinis).
- Streptococcus pyogenes: gây nhiễm trùng sinh mủ (viêm họng, viêm mô tế bào, chốc lở), gây nhiễm độc tố (viêm cân mạc hoại tử) và nhiễm trùng miễn dịch (viêm cầu thận).
- Enterococci: gây nhiễm trùng đường mật và đường tiết niệu.
5.2 Trực khuẩn gram dương
Các loại trực khuẩn gram dương gây bệnh thường gặp bao gồm:
- Bacillus anthracis (vi khuẩn than): tạo độc tố bệnh than gây loét cơ thể.
- Bacillus cereus: gây nên một số triệu chứng như nôn, tiêu chảy không chảy máu.
- Corynebacterium diphtheriae (bạch hầu): gây viêm họng giả mạc, viêm cơ tim và rối loạn nhịp tim.
- Listeria monocytogenes: gây viêm màng não sơ sinh, viêm màng não ở người suy giảm miễn dịch, viêm dạ dày ruột và nhiễm trùng máu.
Ngay khi xuất hiện bất kỳ triệu chứng nhiễm vi khuẩn, người bệnh cần đến các cơ sở y tế để được xét nghiệm. Đồng thời, có phương pháp điều trị tiêu diệt vi khuẩn ngay lập tức.
6. Vi khuẩn gram dương có nguy hiểm không?
Bệnh do vi khuẩn gram âm gây ra thường nguy hiểm hơn so với nhóm vi khuẩn gram dương. Đó là bởi bên ngoài vi khuẩn gram âm có lớp nang bảo vệ. Nhờ đó, có thể che phủ các kháng nguyên và khiến hệ miễn dịch khó nhận biết. Chưa kể, lipopolysaccharide ở màng ngoài có vai trò của nội độc tố. Cụ thể là tăng mức độ phản ứng viêm, gây sốc nhiễm khuẩn nguy hiểm. Còn vi khuẩn gram dương thường ít nguy hiểm hơn. Bởi hệ thống miễn dịch có thể dễ dàng nhận biết. Peptidoglycan dày trong lớp màng ngoài giúp cơ thể sản sinh enzyme lysozyme. Nó phá hủy thành tế bào. Đồng thời, tạo điều kiện cho hệ miễn dịch hay thuốc tấn công và tiêu diệt được vi khuẩn.
Tuy ít nguy hiểm nhưng nó vẫn gây ra các bệnh nghiêm trọng. Chẳng hạn như viêm nội tâm mạc, viêm màng não, nhiễm trùng huyết,… Nếu không được điều trị kịp thời, người bệnh rất dễ tử vong. Chưa kể, nhóm gram dương có tỉ lệ kháng thuốc cao, gây khó khăn trong việc lựa chọn phác đồ điều trị. Điều này ảnh hưởng lớn đến kết quả điều trị và hồi phục của bệnh nhân. Dự án SCOPE đã chứng minh cho các kết quả này. Việc tiên lượng sau khi nhiễm khác nhau. Tỷ lệ tử vong cao nhất thường ở người cao tuổi và xu hướng ức chế miễn dịch. Tuy nhiên, trong cơ thể còn có các loại vi khuẩn, vi sinh vật cộng sinh hữu ích với cơ thể.
7. Phương pháp phòng tránh nhiễm vi khuẩn
Vi khuẩn tồn tại ở khắp mọi nơi. Do đó, cách tốt nhất là hạn chế phòng tránh nhiễm vi khuẩn. Cụ thể:
- Xây dựng chế độ ăn khoa học và đầy đủ chất dinh dưỡng
- Làm sạch và khử trùng thường xuyên các đồ dùng và dụng cụ
- Tiêm chủng đầy đủ
- Sử dụng nước sát khuẩn tay hằng ngày
- Không dùng chung các vật dụng cá nhân
- Ngủ đủ giấc, giữ tinh thần thoải mái và tăng cường sức đề kháng
- Ăn chín, uống sôi, rửa đồ ăn sạch sẽ
- Thường xuyên kiểm tra sức khỏe và tiêm phòng định kỳ để chắc vật nuôi không mang mầm bệnh. Đồng thời, xử lý chất thải thường xuyên
- Thường xuyên nắm bắt tình hình dịch bệnh để có biện pháp phòng ngừa
- Đến gặp bác sĩ nếu phát hiện các triệu chứng bất thường trong cơ thể
8. Tạm kết
Vi khuẩn gram dương đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu y học. Hiểu rõ về chúng là chìa khóa để tăng cường hiểu biết phòng ngừa và điều trị bệnh liên quan. Bài viết cung cấp đầy đủ thông tin về cấu trúc tế bào, di truyền và tương tác với hệ miễn dịch. Từ đó, con người có thể nắm vững bản chất bệnh lý và phát triển các phương pháp phòng ngừa, điều trị hiệu quả. Đồng thời, hiểu về khả năng chống kháng và tương tác với kháng sinh giúp nâng cao hiệu suất điều trị bệnh. BCC chuyên cập nhật nhanh chóng và chính xác nhất các thông tin liên quan đến nghiên cứu và ứng dụng Vi sinh vật trong mọi lĩnh vực.
