Giới Thiệu Về Vi Sinh Vật Học

I. Tổng quan

Vi sinh vật có thể được tìm thấy trong mọi hệ sinh thái và liên kết chặt chẽ với mọi loại sinh vật đa bào. Chúng cư trú trong cơ thể con người khỏe mạnh với số lượng hàng tỷ con như những “hành khách” lành tính (hệ vi sinh vật bình thường, xem phần sau) và thậm chí chúng tham gia vào các chức năng của cơ thể. Ví dụ, vi khuẩn đóng vai trò trong quá trình phân hủy thành phần chứa trong đường ruột. Trong phần này, chúng ta chủ yếu xem xét vai trò của vi sinh vật (tức là vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh, giun sán và vi-rút) trong việc khởi động và lây lan các bệnh ở người. Một số ít loài vi sinh vật tương đối có hại cho con người, thông qua việc sản xuất các hợp chất độc hại hoặc thông qua nhiễm trùng trực tiếp, được coi bệnh nguyên.

Hầu hết các bệnh truyền nhiễm được khởi đầu bằng quá trình “xâm chiếm” (colonization) (sự tăng sinh của các vi sinh vật trên da hoặc niêm mạc) như được thể hiện trong Hình 1. Các trường hợp ngoại lệ chủ yếu là các bệnh do vi sinh vật trực tiếp xâm nhập vào máu hoặc các cơ quan nội tạng. Sự xâm chiếm của vi khuẩn có thể dẫn đến (1) loại bỏ vi khuẩn mà không ảnh hưởng đến vật chủ, (2) nhiễm trùng trong đó các vi khuẩn nhân lên và khiến vật chủ phản ứng bằng cách tạo ra phản ứng miễn dịch hoặc loại phản ứng khác, hoặc (3) trạng thái mang mầm bệnh tạm thời hoặc kéo dài. Bệnh truyền nhiễm xảy ra khi vi khuẩn gây tổn thương mô và suy giảm chức năng cơ thể.

vi-khuan-1 — **Hình 1** – Một số kết cục có thể có sau khi tiếp xúc với các vi sinh vật.

II. Các bệnh nguyên nhân sơ

Sinh vật tế bào được phân loại rộng rãi thành nhân sơ (không có nhân) hoặc nhân thực (có nhân). Sinh vật nhân sơ được chia thành hai nhóm chính: vi khuẩn thực sự, bao gồm tất cả các vi khuẩn có tầm quan trọng trong y học, và vi khuẩn cổ, một tập hợp các sinh vật khác biệt về mặt tiến hóa. Sinh vật nhân thực bao gồm nấm, động vật nguyên sinh và giun sán cũng như con người. Tế bào của sinh vật nhân sơ và nhân thực khác nhau ở một số đặc điểm cấu trúc quan trọng như minh họa trong Hình 2.

vi-khuan-2 — **Hình 2** – Sự so sánh giữa tế bào nhân sơ và nhân thực. ^aMột số vi khuẩn có nhiều hơn một phân tử vòng trong hệ gene của chúng. Ví dụ, vibrios, có hai nhiễm sắc thể vòng. Borrelias có các nhiễm sắc thể thẳng và nhiều các plasmids có các kích thước khác nhau.

A. Vi khuẩn điển hình

Hầu hết các vi khuẩn có hình dạng có thể được mô tả là hình que, hình cầu hoặc hình xoắn ốc. Tế bào nhân sơ nhỏ hơn tế bào nhân thực (Hình 3). Hầu như tất cả các vi khuẩn, ngoại trừ Mycoplasma, đều có thành tế bào cứng bao quanh màng tế bào quyết định hình dạng của sinh vật. Thành tế bào cũng quyết định xem vi khuẩn được phân loại là gram dương hay gram âm (xem trang 20). Bên ngoài thành tế bào có thể là roi, pili và/hoặc vỏ. Tế bào vi khuẩn phân chia bằng cách trực phân. Tuy nhiên, nhiều vi khuẩn trao đổi thông tin di truyền được mang trên plasmid (các thành phần di truyền nhỏ, chuyên biệt có khả năng tự sao chép) bao gồm thông tin cần thiết để phát triển và biểu hiện khả năng kháng kháng sinh. Cấu trúc, quá trình trao đổi chất và di truyền của vi khuẩn cũng như nhiều loại bệnh ở người do vi khuẩn gây ra được mô tả chi tiết trong các bài viết sau.

vi-khuan-3 — **Hình 3** – Kích thước tương đối của các vi sinh vật và các phân tử.

B. Vi khuẩn không điển hình

Vi khuẩn không điển hình bao gồm các nhóm sinh vật như Mycoplasma, Chlamydia và Rickettsia, mặc dù là sinh vật nhân sơ nhưng lại thiếu các thành phần cấu trúc đặc trưng hoặc khả năng trao đổi chất quan trọng giúp phân biệt chúng với nhóm vi khuẩn điển hình lớn hơn.

III. Nấm

Nấm là sinh vật không quang hợp, thường hoại sinh, nhân thực. Một số loại nấm là dạng sợi và thường được gọi là nấm mốc, trong khi những loại khác (tức là nấm men) là đơn bào (xem 209). Sinh sản của nấm có thể là vô tính, hữu tính hoặc cả hai, và tất cả các loại nấm đều tạo ra bào tử. Nấm gây bệnh có thể gây ra các bệnh, từ nhiễm trùng da (bệnh nấm nông) đến nhiễm trùng toàn thân nghiêm trọng (bệnh nấm sâu).

IV. Động vật nguyên sinh

Động vật nguyên sinh là sinh vật nhân thực, không quang hợp, đơn bào, có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau. Nhiều động vật nguyên sinh sống tự do, và một số khác nằm trong số những ký sinh trùng quan trọng nhất về mặt lâm sàng của con người. Các thành viên của nhóm này lây nhiễm tất cả các mô và cơ quan chính của cơ thể. Chúng có thể là ký sinh trùng nội bào hoặc ký sinh trùng ngoại bào trong máu, đường tiết niệu-sinh dục hoặc ruột. Sự lây truyền thường là do ăn phải giai đoạn lây nhiễm của ký sinh trùng hoặc do côn trùng cắn. Động vật nguyên sinh gây ra nhiều loại bệnh được thảo luận trong loạt bài viết sau.

V. Giun sán

Giun sán là nhóm giun sống ký sinh. Chúng là sinh vật đa bào, nhân thực với tổ chức cơ thể phức tạp. Chúng được chia thành ba nhóm chính: sán dây (cestodes), sán lá (trematodes) và giun tròn (nematodes). Giun sán là sống ký sinh, nhận chất dinh dưỡng bằng cách ăn hoặc hấp thụ chất tiêu hóa hoặc ăn hoặc hấp thụ chất lỏng hoặc mô của cơ thể. Hầu như bất kỳ cơ quan nào trong cơ thể đều có thể bị ký sinh.

VI. Virus

Virus là ký sinh trùng nội bào bắt buộc không có cấu trúc tế bào. Thay vào đó, một virus bao gồm các phân tử axit deoxyribonucleic (DNA) hoặc axit ribonucleic (RNA), nhưng không phải cả hai, được bao quanh bởi một lớp vỏ protein. Một virus cũng có thể có một lớp vỏ có nguồn gốc từ màng của tế bào vật chủ mà từ đó virus được giải phóng. Virus chứa thông tin di truyền cần thiết để điều khiển quá trình sao chép của chính chúng nhưng cần cấu trúc tế bào và bộ máy enzyme của vật chủ để hoàn thành quá trình sinh sản của chính chúng. Số phận của tế bào vật chủ sau khi nhiễm virus thay đổi từ sự phân hủy nhanh chóng và giải phóng nhiều virion con đến việc giải phóng dần dần, kéo dài các hạt virus.

VII. Tổ chức các vi sinh vật

Các tác giả đã chấp nhận hai định dạng đồ họa mã màu: (1) tổ chức phân cấp mở rộng và (2) danh sách các vi khuẩn và vi-rút quan trọng về mặt lâm sàng.

A. Tổ chức phân cấp

Tổ chức phân cấp giống như một cây phả hệ. Các biểu đồ này trong Hình 4 và Hình 5 chia vi khuẩn và vi-rút thành các nhóm dựa trên đặc điểm của vi sinh vật.

vi-khuan-4 — **Hình 4** – Sự phân loại cấp bậc của các vi khuẩn quan trọng về mặt lâm sàng theo sáu đặc điểm riêng biệt.

**Hình 5** – Sự phân loại của các họ virus quan trọng trong y học.

B. Danh sách các vi khuẩn và vi-rút quan trọng

Các tổ chức phân cấp được mô tả trước đó mang tính thông tin và hữu ích như các công cụ hỗ trợ nghiên cứu. Tuy nhiên, đôi khi, chúng có thể cung cấp cho người đọc quá nhiều thông tin trong một cấu hình cồng kềnh. Do đó, các tác giả đã áp dụng định dạng danh sách mã màu thứ hai, đơn giản hơn để biểu diễn các nhóm vi khuẩn và vi-rút quan trọng về mặt lâm sàng. Ví dụ, vi khuẩn được tổ chức thành tám nhóm theo nhuộm Gram, hình thái và đặc điểm sinh hóa hoặc các đặc điểm khác. Mục thứ chín của danh sách, được dán nhãn “Khác”; được sử dụng để biểu diễn bất kỳ sinh vật nào không nằm trong một trong tám loại (Hình 6). Tương tự như vậy, các tác nhân gây bệnh vi-rút được sắp xếp thành bảy nhóm dựa trên bản chất bộ gen, tính đối xứng của sự tổ chức và sự có hoặc không có lớp vỏ lipid (Hình 7).