I. Tổng quan
Cơ thể con người có nhiều loại vi sinh vật khác nhau cư trú liên tục (chủ yếu là vi khuẩn nhưng cũng có nấm và các vi sinh vật khác), mà dưới các điều kiện bình thường chúng không gây bệnh. Các vi sinh vật này được gọi là “hệ vi sinh vật bình thường”. Hệ vi sinh bình thường cũng được cho là cộng sinh, theo nghĩa đen là “các sinh vật ăn cùng nhau”. Ngoại trừ những “kẻ xâm lăng” thoáng qua thỉnh thoảng xuất hiện, các cơ quan và hệ thống bên trong, bao gồm lá lách, tuyến tụy, gan, bàng quang, hệ thần kinh trung ương và máu, được coi là vô trùng.
II. Hệ vi sinh ở người
Hệ vi sinh vật ở người là toàn bộ số lượng và tính đa dạng vi khuẩn được tìm thấy trong và trên cơ thể người. Trong quá khứ, khả năng nuôi cấy các sinh vật từ các mô và mẫu lâm sàng là tiêu chuẩn vàng để xác định hệ vi khuẩn bình thường và vi khuẩn gây bệnh. Tuy nhiên, ứng dụng gần đây của các phương pháp phát hiện phân tử độc lập với nuôi cấy dựa trên giải trình tự DNA (xem phần sau) đã tiết lộ rằng cơ thể con người chứa nhiều loại vi khuẩn đa dạng và có số lượng hơn nhiều so với trước đây được công nhận. Không giống như các phương pháp vi sinh vật học cổ điển, phát hiện phân tử không yêu cầu kiến thức trước về một sinh vật hoặc khả năng nuôi cấy nó. Do đó, các phương pháp phân tử có khả năng phát hiện các loài khó nuôi cấy và không thể nuôi cấy. Ngay cả khi sử dụng các kỹ thuật phân tử tiên tiến, vẫn khó để xác định hệ vi sinh vật ở người vì các loài vi khuẩn hiện diện khác nhau trong và giữa các cá nhân do sự khác biệt về sinh lý, chế độ ăn, độ tuổi và môi trường sống địa lý. Bất chấp những hạn chế này, việc nhận thức được các loại vi khuẩn thường trú và sự phân bố của chúng là rất hữu ích, vì kiến thức đó giúp hiểu được các bệnh nhiễm trùng có thể xảy ra do chấn thương ở một vị trí cụ thể trên cơ thể.
III. Sự phân bố của hệ vi sinh vật bình thường trong cơ thể
Các vị trí thường gặp nhất trên cơ thể có hệ vi sinh vật bình thường là những nơi tiếp xúc hoặc liên hệ với thế giới bên ngoài, cụ thể là da, mắt và miệng cũng như đường hô hấp, đường tiêu hóa và đường tiết niệu sinh dục.
A. Da
Da có thể tiếp nhận bất kỳ vi khuẩn nào tình cờ có trong môi trường xung quanh, nhưng hệ vi sinh vật tạm thời này sẽ chết hoặc có thể loại bỏ bằng cách cọ rửa. Tuy nhiên, da hỗ trợ một quần thể vi khuẩn cố định (hệ vi sinh vật thường trú), cư trú ở nhiều lớp da (Hình 1). Hệ vi sinh vật thường trú tái sinh ngay cả sau khi kỳ cọ mạnh. Các nghiên cứu về hệ vi sinh vật đã chứng minh sự thay đổi đáng kể trong quần thể vi sinh vật trên da tùy thuộc vào vi môi trường cụ thể, bao gồm độ ẩm và sự tiết dịch nhờn.
1. Ước tính hệ vi sinh vật trên da bằng các kỹ thuật nuôi cấy cổ điển: Staphylococcus epidermidis và các loại tụ cầu khuẩn không có coagulase khác (xem phần sau) cư trú ở các lớp ngoài của da dường như chiếm khoảng 90% vi khuẩn hiếu khí trên da. Các sinh vật kỵ khí, chẳng hạn như Propionibacterium acnes, cư trú ở các lớp da sâu hơn, nang lông, tuyến mồ hôi và tuyến bã nhờn. Vi sinh vật cư trú trên da thường vô hại, mặc dù S. epidermidis có thể bám vào và xâm chiếm các ống thông nhựa và thiết bị y tế xuyên qua da, đôi khi dẫn đến nhiễm trùng máu nghiêm trọng.
2. Ước tính hệ vi sinh vật trên da bằng các kỹ thuật giải trình tự phân tử: Ước tính số lượng loài có trên vi khuẩn da đã thay đổi đáng kể khi sử dụng trình tự gen RNA ribosome 16S (xem phần sau) để xác định các loài vi khuẩn có trên các mẫu da trực tiếp từ vật liệu di truyền của chúng. Dựa trên các nghiên cứu phụ thuộc vào nuôi cấy, S. epidermidis và Staphylococcus aureus từng được cho là chiếm ưu thế trong hệ vi khuẩn da bình thường. Tuy nhiên, nghiên cứu phân tích DNA cho thấy, mặc dù phổ biến, những loài này chỉ chiếm khoảng 5% vi khuẩn da. Da rõ ràng cung cấp môi trường sống phong phú và đa dạng cho nhiều loại vi khuẩn.
B. Mắt
Kết mạc mắt chủ yếu bị S. epidermidis xâm chiếm, tiếp theo là S. aureus, vi khuẩn corynebacteria hiếu khí (bệnh bạch hầu) và Streptococcus pneumoniae. Các sinh vật khác thường cư trú trên da cũng có mặt nhưng với tần suất thấp hơn (Hình 2). Nước mắt, chứa enzyme kháng khuẩn lysozyme, giúp hạn chế quần thể vi khuẩn của kết mạc.
C. Miệng và mũi
Miệng và mũi chứa nhiều vi sinh vật, cả hiếu khí và kỵ khí (Hình 3). Trong số những loại phổ biến nhất là vi khuẩn bạch hầu (loài Corynebacterium hiếu khí), S. aureus và S. epidermidis. Ngoài ra, răng và mô nướu xung quanh còn bị xâm chiếm bởi các loài đặc biệt của chính chúng, chẳng hạn như Streptococcus mutans. [Lưu ý: S. mutans có thể xâm nhập vào máu sau phẫu thuật nha khoa và xâm chiếm các van tim bị tổn thương hoặc van tim nhân tạo, dẫn đến viêm nội tâm mạc nhiễm trùng có khả năng gây tử vong.] Một số vi khuẩn cư trú bình thường của vòm họng cũng có thể gây bệnh. Ví dụ, S. pneumoniae, được tìm thấy trong vòm họng của nhiều người khỏe mạnh, có thể gây viêm phổi cấp tính do vi khuẩn, đặc biệt là ở người lớn tuổi và những người có sức đề kháng suy yếu. [Lưu ý: Viêm phổi thường xảy ra sau nhiễm trùng đường hô hấp trên hoặc giữa, khiến cá nhân dễ bị nhiễm S. pneumoniae ở nhu mô phổi.]
D. Đường ruột
Ở người lớn, mật độ vi sinh vật trong dạ dày tương đối thấp (103-105 trên một gam chất chứa) do các enzym dạ dày và độ pH có tính axit. Mật độ vi sinh vật tăng dọc theo ống tiêu hóa, đạt 108-1010 vi khuẩn trên một gam chất chứa ở hồi tràng và 1011 trên một gam chất chứa ở ruột già. Khoảng 20% khối lượng phân bao gồm nhiều loài vi khuẩn khác nhau, trong đó hơn 99% là vi khuẩn kỵ khí (Hình 4). Các loài Bacteroides chiếm một tỷ lệ đáng kể vi khuẩn trong ruột già. Escherichia coli, một vi sinh vật tùy ý, chiếm <0,1% tổng số vi khuẩn trong đường ruột.
E. Đường tiết niệu-sinh dục
Độ pH thấp của âm đạo người lớn được duy trì nhờ sự hiện diện của các loài Lactobacillus, có số lượng lớn trong hệ vi khuẩn bình thường ở âm đạo. Nếu quần thể Lactobacillus trong âm đạo giảm (ví dụ, do liệu pháp kháng sinh), độ pH sẽ tăng lên và các tác nhân gây bệnh tiềm ẩn có thể phát triển quá mức. Một ví dụ phổ biến về sự phát triển quá mức như vậy là nấm giống nấm men, Candida albicans (xem phần sau), bản thân nó là một thành viên nhỏ của hệ vi khuẩn bình thường ở âm đạo, miệng và ruột non. Một quần thể ổn định, có tác dụng bảo vệ của các loài Lactobacillus cũng rất quan trọng trong việc ngăn ngừa một tình trạng phổ biến được gọi là viêm âm đạo do vi khuẩn (Bacterial Vaginosis – BV). BV về cơ bản là hội chứng rối loạn hệ vi sinh trong đó các loài Lactobacillus có tác dụng bảo vệ được thay thế bằng các vi khuẩn có hại và gây bệnh hơn, thường bao gồm cả Gardnerella vaginalis. Nước tiểu ở thận và bàng quang là vô trùng nhưng có thể bị nhiễm bẩn ở niệu đạo dưới bởi các sinh vật giống như các sinh vật cư trú ở lớp ngoài của da và đáy chậu (Hình 5).
IV. Chức năng có lợi của hệ vi sinh vật bình thường
Hệ vi sinh bình thường mang lại những lợi ích đáng kể cho vật chủ. Thứ nhất, số lượng lớn vi khuẩn thường có trong ruột già và miệng của người khỏe mạnh làm giảm khả năng các mầm bệnh xâm nhập có thể cạnh tranh thành công để giành chất dinh dưỡng và vị trí bám dính. Thứ hai, một số vi khuẩn trong ruột sản xuất ra các chất kháng khuẩn mà chính các vi khuẩn này có khả năng kháng lại nhưng vi khuẩn xâm nhập lại dễ bị ảnh hưởng. Thứ ba, sự xâm chiếm của vi khuẩn ở trẻ sơ sinh đóng vai trò kích thích mạnh mẽ cho sự phát triển của hệ thống miễn dịch. Hệ vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong việc “giáo dục” hệ thống miễn dịch. Thứ tư, vi khuẩn trong ruột cung cấp các chất dinh dưỡng quan trọng, chẳng hạn như vitamin K, và hỗ trợ tiêu hóa và hấp thụ chất dinh dưỡng. [Lưu ý: Mặc dù con người có thể lấy vitamin K từ các nguồn thực phẩm, nhưng vi khuẩn có thể là nguồn bổ sung quan trọng nếu dinh dưỡng bị suy giảm.]
V. Các tác động có hại của hệ vi sinh vật bình thường
Các vấn đề lâm sàng do hệ vi sinh bình thường gây ra phát sinh theo những cách sau: (1) Các sinh vật bị dịch chuyển từ vị trí bình thường của chúng trong cơ thể đến một vị trí bất thường. Một ví dụ đã đề cập ở trên là sự xâm nhập của vi khuẩn da bình thường, S. epidermidis, vào máu, nơi nó có thể xâm chiếm ống thông và khớp nhân tạo. (2) Các tác nhân gây bệnh tiềm ẩn có được lợi thế cạnh tranh do quần thể vi khuẩn bị suy giảm. Ví dụ, hệ vi khuẩn đường ruột bình thường bị suy giảm do liệu pháp kháng sinh dẫn đến sự phát triển quá mức của Clostridium difficile kháng thuốc kháng sinh, có thể gây viêm đại tràng nặng. (3) Các chất vô hại, thường được tiêu thụ trong thực phẩm được chuyển đổi thành các dẫn xuất gây ung thư bởi vi khuẩn trong ruột kết. Một ví dụ nổi tiếng là sự chuyển đổi chất tạo ngọt cyclamate của vi khuẩn thành chất gây ung thư bàng quang cyclohexamine bởi các sulfatase của vi khuẩn. (4) Khi các cá nhân bị suy giảm miễn dịch, hệ vi khuẩn bình thường có thể phát triển quá mức và trở thành tác nhân gây bệnh. [Lưu ý: Cần phân biệt sự xâm chiếm của hệ vi khuẩn bình thường nhưng có khả năng gây hại với trạng thái mang mầm bệnh trong đó một tác nhân gây bệnh thực sự được một cá nhân khỏe mạnh (không có triệu chứng) mang theo và lây truyền cho những cá nhân khác, nơi nó gây ra bệnh tật. Sốt thương hàn là một ví dụ về căn bệnh có thể lây truyền từ người mang mầm bệnh (xem phần sau).]
Các bạn có thể xem bài viết mới trên Facebook tại đây: https://www.facebook.com/profile.php?id=61550892771585
Các bạn có thể xem bài viết trước tại đây: https://docsachxyz.com/gioi-thieu-ve-vi-sinh-vat-hoc/
Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết. Hẹn gặp lại các bạn trong các bài viết tiếp theo nhé !!!
