Trực khuẩn và cầu trực khuẩn Gram âm

Trực khuẩn và cầu trực khuẩn Gram âm là những vi khuẩn không giữ lại tinh thể tím trong phương pháp nhuộm Gram vì lớp peptidoglycan mỏng của chúng nằm dưới màng ngoài giàu lipopolysaccharide. Nhóm này bao gồm các vi khuẩn đường ruột Enterobacterales (như Escherichia coli, Klebsiella và Salmonella), các vi khuẩn cơ hội không lên men trong môi trường (như Pseudomonas aeruginosa và Acinetobacter), và các cầu trực khuẩn nhỏ khó nuôi cấy (như Haemophilus và Bordetella). Chúng gây ra phần lớn gánh nặng bệnh tật trên thế giới về nhiễm trùng đường tiết niệu, đường tiêu hóa, đường hô hấp và nhiễm trùng liên quan đến chăm sóc sức khỏe.

Definition

Trực khuẩn và cầu trực khuẩn Gram âm là các vi khuẩn Gram âm có hình que hoặc hình que ngắn, đặc trưng bởi màng ngoài chứa lipopolysaccharide; về mặt y học, chúng bao gồm các Enterobacterales đường ruột, các vi khuẩn cơ hội không lên men và các cầu trực khuẩn hô hấp khó nuôi cấy.

Scope

Mục này đề cập đến đặc điểm cấu trúc xác định nhóm (màng ngoài và lipopolysaccharide), các phân biệt trong phòng thí nghiệm được sử dụng để phân loại chúng (lên men lactose, phản ứng oxidase, hình dạng), các chiến lược gây bệnh chính của chúng (nội độc tố, hệ thống tiết, kháng đa thuốc), và các mối tương quan lâm sàng rộng rãi của chúng. Đây là tài liệu tham khảo và giáo dục, không phải hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Màng ngoài Gram âm định hình cả hành vi nhuộm và sự kháng thuốc nội tại của nhóm này như thế nào?
• Những xét nghiệm trong phòng thí nghiệm nào (lên men lactose, oxidase, hình thái) phân biệt các sinh vật Gram âm đường ruột với các sinh vật không lên men?
• Các hệ thống tiết và lipopolysaccharide góp phần gây bệnh như thế nào?

Key concepts

• Màng ngoài và lipopolysaccharide (nội độc tố)
• Enterobacterales so với vi khuẩn không lên men
• Lên men lactose và xét nghiệm oxidase
• Hệ thống tiết loại III và các hệ thống tiết khác
• Mầm bệnh ESKAPE và kháng đa thuốc
• Enzyme phổ rộng và carbapenemase
• Cầu trực khuẩn (Haemophilus, Bordetella)

Mechanisms

Đặc điểm xác định của các sinh vật Gram âm là màng ngoài, với lipopolysaccharide hoạt động như nội độc tố và tính thấm thấp của nó, kết hợp với bơm đẩy thuốc và beta-lactamase, là cơ sở cho phần lớn sự kháng thuốc nội tại và mắc phải của nhóm (Blair et al., 2015; De Oliveira et al., 2020). Nhiều mầm bệnh này sử dụng các hệ thống tiết chuyên biệt — đáng chú ý là hệ thống tiết loại III — để tiêm các protein hiệu ứng nhằm lập trình lại tín hiệu tế bào chủ, như được minh họa bằng sự thao túng màng tế bào chủ của Salmonella để xâm nhập và tồn tại bên trong tế bào (Deng et al., 2017; Haraga et al., 2008). Trong phòng thí nghiệm, sự lên men lactose và phản ứng oxidase phân loại các sinh vật đường ruột từ các vi khuẩn cơ hội không lên men, trong khi hình thái khuẩn lạc và kính hiển vi phân biệt các trực khuẩn dài hơn với các cầu trực khuẩn nhỏ.

Clinical relevance

Trực khuẩn và cầu trực khuẩn Gram âm là nguyên nhân gây ra phần lớn gánh nặng nhiễm trùng đường tiết niệu, trong ổ bụng, nhiễm trùng máu, nhiễm trùng liên quan đến máy thở và các nhiễm trùng liên quan đến chăm sóc sức khỏe khác, và một số được xếp vào nhóm mầm bệnh kháng thuốc ưu tiên. Mục này mô tả sinh học và phân loại làm cho nhóm này có sự gắn kết lâm sàng như tài liệu tham khảo; nó không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc lựa chọn liệu pháp.

Epidemiology

Escherichia coli và Klebsiella pneumoniae là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây nhiễm trùng do vi khuẩn và tử vong liên quan đến kháng thuốc trên toàn cầu, và các vi khuẩn cơ hội không lên men Pseudomonas aeruginosa và Acinetobacter baumannii là trung tâm của nhóm ESKAPE kháng thuốc gây ra nhiễm trùng liên quan đến chăm sóc sức khỏe (De Oliveira et al., 2020). Salmonella và các sinh vật đường ruột khác vẫn là nguyên nhân chính gây bệnh tiêu chảy và bệnh toàn thân trên toàn thế giới (Haraga et al., 2008).

Evidence & guidelines

Đánh giá về kháng thuốc ESKAPE (De Oliveira et al., 2020) và các đánh giá cơ chế về hệ thống tiết và kháng thuốc (Deng et al., 2017; Blair et al., 2015) định hình sinh học lâm sàng và phân tử của nhóm, cùng với các văn bản vi sinh y học tiêu chuẩn. Danh sách mầm bệnh ưu tiên của Tổ chức Y tế Thế giới nêu bật một số sinh vật Gram âm; quản lý lâm sàng cụ thể được đề cập trong các hướng dẫn chuyên biệt được tham chiếu ở nơi khác.

History

Nhuộm Gram (1884) lần đầu tiên chia vi khuẩn thành các lớp Gram dương và Gram âm, và các trực khuẩn Gram âm đường ruột trở thành trung tâm của vi khuẩn học ban đầu thông qua nghiên cứu về thương hàn, kiết lỵ và các sinh vật coliform. Việc nhận biết sau này về nội độc tố, hệ thống tiết và các enzyme kháng thuốc có thể chuyển giao đã định hình lại nhóm này xung quanh màng ngoài và khả năng mắc phải kháng đa thuốc của chúng.

Key figures

• Samantha J. Pitt
• Wanyin Deng
• Samuel I. Miller
• Laura J. V. Piddock

Seminal works

• deoliveira-2020
• haraga-2008

Frequently asked questions

Tại sao vi khuẩn Gram âm thường khó điều trị hơn vi khuẩn Gram dương?

Màng ngoài của chúng là một hàng rào thấm, cùng với bơm đẩy thuốc và enzyme beta-lactamase, hạn chế số lượng kháng sinh có thể tiếp cận và tác động lên tế bào, mang lại cho nhóm này khả năng kháng thuốc nội tại đáng kể và dễ dàng mắc phải.

Điều gì phân biệt trực khuẩn Gram âm đường ruột với vi khuẩn không lên men trong phòng thí nghiệm?

Các Enterobacterales đường ruột thường lên men glucose (và nhiều loại lên men lactose) và âm tính với oxidase, trong khi các vi khuẩn cơ hội không lên men như Pseudomonas không lên men đường và thường dương tính với oxidase; các phản ứng này là những bước đầu tiên trong việc xác định.