Vi sinh vật học: câu hỏi luyện tập có giải thích

1Thế giới vi sinh vật

Vi sinh vật học nghiên cứu các sinh vật quá nhỏ để nhìn thấy nếu không có kính hiển vi. Phần lớn chúng vô hại hoặc có ích: vi khuẩn trong ruột giúp tiêu hóa thức ăn và ngăn vi sinh vật có hại.

Vi sinh vật gây bệnh là mầm bệnh. Các nhóm chính khác nhau về cấu trúc, và cấu trúc quyết định cách điều trị chúng:

• Vi khuẩn là các tế bào đơn bào không có nhân (sinh vật nhân sơ), dài khoảng 1–5 micromet. Chúng có ribosome riêng và thường có thành tế bào, nên kháng sinh có thể tác động lên chúng.
• Virus không phải là tế bào. Chúng là DNA hoặc RNA nằm trong vỏ protein (capsid), kích thước khoảng 20–300 nanomet, và chỉ nhân lên được bên trong tế bào chủ. Kháng sinh không có tác dụng với chúng.
• Nấm có nhân (sinh vật nhân thực). Chúng gồm các nấm men như Candida, gây bệnh tưa miệng, và nấm mốc.
• Ký sinh trùng gồm động vật nguyên sinh, như Plasmodium gây bệnh sốt rét, và giun sán (helminth), như sán dây và giun tròn.
• Prion là các protein gấp cuộn sai, hoàn toàn không có DNA hay RNA. Chúng gây ra các bệnh não hiếm gặp như bệnh Creutzfeldt–Jakob.

2Vi khuẩn: hình dạng, nhuộm màu và sự sống sót

Vi khuẩn trước hết được mô tả theo hình dạng: cầu khuẩn hình tròn, trực khuẩn hình que và xoắn khuẩn hình xoắn. Cầu khuẩn xếp thành chùm là đặc trưng của tụ cầu; cầu khuẩn xếp thành chuỗi là đặc trưng của liên cầu.

Nhuộm Gram phân loại vi khuẩn theo thành tế bào của chúng:

• Vi khuẩn Gram dương có thành peptidoglycan dày giữ lại thuốc nhuộm tím kết tinh. Chúng bắt màu tím.
• Vi khuẩn Gram âm có thành mỏng và màng ngoài. Chúng mất thuốc nhuộm và bắt màu hồng của thuốc nhuộm đối chiếu. Màng ngoài chứa nội độc tố (lipopolysaccharide) và ngăn nhiều loại kháng sinh xâm nhập.
• Mycobacterium tuberculosis có thành chứa sáp và bắt màu Gram kém. Nó được nhận diện bằng nhuộm kháng acid (Ziehl–Neelsen).

Vi khuẩn cũng khác nhau về nhu cầu oxy. Vi khuẩn hiếu khí bắt buộc cần oxy, vi khuẩn kỵ khí bắt buộc bị oxy giết chết (ví dụ Clostridium), và vi khuẩn kỵ khí tùy ý phát triển được khi có hoặc không có oxy.

Vi khuẩn sinh sản bằng phân đôi: một tế bào tách thành hai. Một số, như Clostridium và Bacillus, tạo nha bào: dạng nghỉ bền chắc có thể sống sót qua nhiệt, sự khô hạn và cồn.

Nhiều vi khuẩn tiết ra ngoại độc tố, là các protein có tác dụng đặc hiệu. Độc tố uốn ván gây co thắt cơ; độc tố tả gây tiêu chảy nước.

Vi khuẩn có thể kháng kháng sinh, chẳng hạn bằng cách tạo enzyme phá hủy thuốc (beta-lactamase), bơm thuốc ra ngoài (bơm tống thuốc) hoặc thay đổi đích tác động của thuốc. Gen kháng thuốc có thể truyền giữa các vi khuẩn.

3Nhiễm trùng lây lan như thế nào và cách ngăn chặn

Một nhiễm trùng cần một chuỗi lây nhiễm. Cắt đứt bất kỳ mắt xích nào cũng làm nó dừng lại:

1. Tác nhân: chính mầm bệnh.
2. Ổ chứa: nơi nó sống, chẳng hạn người, động vật, nước hoặc đất.
3. Cửa ra, chẳng hạn ho, máu hoặc phân.
4. Phương thức lây truyền: tiếp xúc (bàn tay), giọt bắn, hạt trong không khí, thức ăn và nước (đường phân–miệng) hoặc một vật trung gian truyền bệnh như muỗi.
5. Cửa vào, chẳng hạn miệng, vết thương hoặc ống thông tiểu.
6. Một vật chủ cảm nhiễm, ví dụ một người không có miễn dịch.

Thời gian ủ bệnh là khoảng thời gian từ lúc nhiễm đến khi xuất hiện triệu chứng đầu tiên. Bệnh lây từ động vật sang người là bệnh lây từ động vật sang người (zoonosis). Số sinh sản cơ bản R0 là số người trung bình mà một ca bệnh lây cho trong quần thể hoàn toàn cảm nhiễm.

Vệ sinh tay là biện pháp đơn lẻ hiệu quả nhất chống lây lan trong bệnh viện. Dung dịch sát khuẩn cồn không giết được nha bào, nên sau khi tiếp xúc với Clostridioides difficile bạn phải rửa bằng xà phòng và nước.

Tiệt trùng giết mọi vi sinh vật kể cả nha bào, ví dụ trong nồi hấp tiệt trùng bằng hơi nước dưới áp suất ở khoảng 121 °C. Khử khuẩn làm giảm vi sinh vật trên đồ vật nhưng có thể còn sót nha bào. Sát khuẩn làm điều tương tự trên da hoặc mô.

Vắc xin huấn luyện hệ miễn dịch thích nghi. Chúng có thể chứa vi sinh vật sống giảm độc lực (MMR), vi sinh vật đã chết hoặc các phần của chúng, hoặc mRNA giúp tế bào tạo ra một protein của virus.

4Cách suy luận một câu hỏi vi sinh vật học

Hầu hết các câu hỏi mô tả một sinh vật hoặc một bệnh nhân. Hãy đi từ cấu trúc đến hệ quả:

1. Xác định nhóm: vi khuẩn, virus, nấm, ký sinh trùng hay prion.
2. Với vi khuẩn, nhớ lại các đặc điểm chính: hình dạng, kết quả Gram, nhu cầu oxy, nha bào, độc tố.
3. Hỏi sinh vật sống ở đâu và lây lan thế nào. Điều này cho bạn biết cách phòng ngừa.
4. Hỏi nó gây hại bằng cách nào: xâm nhập mô, bằng độc tố, hay bằng phản ứng miễn dịch.
5. Để cấu trúc định hướng điều trị và kiểm soát. Không có thành tế bào nghĩa là penicillin không có tác dụng; có nha bào nghĩa là cồn là chưa đủ.

5Một ví dụ có lời giải

Hãy theo dõi lập luận. Cố gắng dự đoán bước tiếp theo trước khi mở nó ra.

6Lỗi thường gặp

• Điều trị nhiễm virus bằng kháng sinh. Kháng sinh chỉ tác động lên vi khuẩn.
• Đảo ngược màu Gram. Gram dương là màu tím; Gram âm là màu hồng.
• Nhầm nội độc tố (một phần của màng ngoài vi khuẩn Gram âm) với ngoại độc tố (các protein do vi khuẩn tiết ra).
• Gọi khử khuẩn là tiệt trùng. Chỉ tiệt trùng mới giết nha bào một cách đáng tin cậy.
• Dựa vào dung dịch sát khuẩn tay chứa cồn đối với các sinh vật tạo nha bào như C. difficile.
• Nghĩ rằng một người không thể lây nhiễm trong thời gian ủ bệnh. Với một số bệnh nhiễm trùng thì họ có thể.

7Các câu hỏi thi trông như thế nào

• Dễ (thuật ngữ và dữ kiện chính): định nghĩa và các sinh vật kinh điển. Mầm bệnh hay thời gian ủ bệnh là gì, sinh vật nào gây sốt rét, vi khuẩn Gram dương bắt màu gì.
• Trung bình (vận dụng khái niệm): cơ chế. Sự kháng thuốc hoạt động thế nào, vì sao vắc xin hoặc phương pháp tiệt trùng có hiệu quả, độc tố gây triệu chứng ra sao.
• Khó (tình huống và phân tích): một bệnh nhân hoặc một nghiên cứu kinh điển. Bạn xác định sinh vật từ tiền sử, giải thích vì sao một xét nghiệm hoặc điều trị thất bại, hoặc diễn giải các thí nghiệm như của Griffith hay John Snow.

Với câu hỏi khó, hãy bắt đầu từ cấu trúc của sinh vật. Thành tế bào, vỏ bao, nha bào và độc tố giải thích hầu hết các triệu chứng, kết quả xét nghiệm và lựa chọn điều trị.