Vi khuẩn Neisseria gonorrhoeae còn được gọi là Gonococcus (hiếm có), hoặc Gonococci (đa phần) là một loài vi khuẩn Gram âm Diplococci được phân lập bởi Albert Neisser vào năm 1879. Nó gây ra bệnh nhiễm trùng qua đường quan hệ tình dục như bệnh lậu cũng như khác các dạng bệnh lậu cầu bao gồm bệnh lậu cầu lan tỏa, viêm khớp nhiễm trùng và bệnh lậu cầu mắt lậu cầu.
Nó là oxidase dương tính và hiếu khí, và nó tồn tại trong bạch cầu trung tính. Nuôi cấy nó đòi hỏi phải bổ sung Carbon Dioxit và nhiều thạch máu (môi trường thạch máu) với các chất chống vi trùng khác nhau (Thayer-Martin). Nó thể hiện sự biến đổi kháng nguyên thông qua tái hợp Protein Pili và Protein bề mặt tương tác với hệ thống miễn dịch.
Lây truyền qua đường tình dục có thể thông qua quan hệ tình dục qua đường âm đạo, hậu môn hoặc miệng. Lây truyền qua đường tình dục có thể được ngăn chặn thông qua việc sử dụng các vật dụng bảo vệ. Lây truyền chu sinh có thể xảy ra trong khi sinh, và có thể được ngăn ngừa bằng cách điều trị bằng kháng sinh của người mẹ trước khi sinh và bôi gel kháng sinh lên mắt của trẻ sơ sinh. Sau một đợt nhiễm lậu cầu, người nhiễm bệnh không phát triển khả năng miễn dịch với các bệnh nhiễm trùng trong tương lai. Tái nhiễm có thể là do khả năng của N.gonorrhoeae để tránh hệ thống miễn dịch bằng cách thay đổi các Protein bề mặt của nó.
N.gonorrhoeae có thể gây nhiễm trùng bộ phận sinh dục, cổ họng và mắt. Nhiễm trùng thường không thấy triệu chứng ở nam và nữ. Nhiễm trùng không được điều trị có thể lan sang phần còn lại của cơ thể (nhiễm lậu lan tỏa), đặc biệt là các khớp (viêm khớp nhiễm trùng). Nhiễm trùng không được điều trị ở phụ nữ có thể gây ra bệnh viêm vùng chậu và có thể vô sinh do sẹo gây ra. Chẩn đoán thông qua nuôi cấy, nhuộm Gram hoặc xét nghiệm phản ứng chuỗi Polymerase của mẫu nước tiểu, tăm niệu đạo hoặc tăm bông cổ tử cung. Chlamydia đồng thử nghiệm và xét nghiệm cho các STI khác được khuyến nghị do tỷ lệ đồng nhiễm cao.
1. Vi sinh vật
Các loài Neisseria là loài cầu trùng Gram âm khó tính, cần bổ sung chất dinh dưỡng để phát triển trong môi trường nuôi cấy. Neisseria spp. là nội bào và thường xuất hiện theo cặp (telococci), giống như hình dạng của hạt cà phê. Nesseria không hình thành bào tử, có khả năng di chuyển bằng cách sử dụng chuyển động co giật và một ống khí bắt buộc (cần oxy để phát triển). Trong số 11 loài Neisseria lây nhiễm cho con người thì chỉ có hai loài là mầm bệnh. N.gonorrhoeae là tác nhân gây bệnh lậu và N. meningitidis là một trong những nguyên nhân gây viêm màng não do vi khuẩn.
2. Văn hóa và nhận dạng
N.gonorrhoeae thường được phân lập trên môi trường thạch Thayer-Martin (hoặc VPN) trong môi trường được làm giàu với 3 – 7% carbon dioxide.[10] Agar Thayer-Martin là một đĩa thạch sô cô la (agar máu nóng) có chứa chất dinh dưỡng và chất chống vi trùng (vancomycin, colistin, nystatin, và trimethoprim). Chế phẩm agar này tạo điều kiện cho sự phát triển của các loài Neisseria đồng thời ức chế sự phát triển của vi khuẩn và nấm gây ô nhiễm. Martin Lewis và New York City agar là các loại agar sô cô la chọn lọc khác thường được sử dụng cho sự phát triển của Neisseria. N.gonorrhoeae là oxyase dương tính (sở hữu cytochrom c oxyase) và catalase dương tính (có thể chuyển đổi hydro peroxide thành oxy). Khi được ủ với carbohydrate lactose, maltose, sucrose và glucose, N.gonorrhoeae sẽ oxy hóa chỉ glucose.
3. Các phân tử bề mặt
Trên bề mặt của N.gonorrhoeae giống như Pili giống như lông, Protein bề mặt với các chức năng khác nhau và các loại đường gọi là lipooligosacarit. Pili trung gian tuân thủ, di chuyển và trao đổi DNA. Các Protein Opa tương tác với hệ thống miễn dịch, cũng như các porins. Lipooligosacarit (LOS) là một nội độc tố gây ra phản ứng miễn dịch. Tất cả đều là kháng nguyên và tất cả các biến thể kháng nguyên trưng bày (xem bên dưới). Các Pili thể hiện sự thay đổi nhất. Pili, Protein Opa, Porins và thậm chí LOS có cơ chế ức chế phản ứng miễn dịch, làm cho nhiễm trùng không triệu chứng có thể xảy ra.
Các sợi Protein polymer động được gọi là Pili loại IV cho phép N.gonorrhoeae bám dính và di chuyển dọc theo các bề mặt. Để xâm nhập vào vật chủ, vi khuẩn sử dụng Pili để bám dính và xâm nhập vào bề mặt niêm mạc. Pili là một yếu tố độc lực cần thiết cho N.gonorrhoeae; không có chúng, vi khuẩn không thể gây nhiễm trùng. Để di chuyển, các vi khuẩn riêng lẻ sử dụng Pili của chúng giống như một cái móc vật lộn: đầu tiên, chúng được mở rộng từ bề mặt tế bào và gắn vào đế. Sau đó rút lại pilus kéo tế bào về phía trước. Chuyển động kết quả được gọi là chuyển động co giật. N.gonorrhoeae có thể kéo trọng lượng gấp 100.000 lần trọng lượng của chính nó và Pili được sử dụng để làm như vậy là một trong những động cơ sinh học mạnh nhất được biết đến cho đến nay, tạo ra một nanonewton. Các Protein PilF và PilT ATPase chịu trách nhiệm cung cấp năng lượng cho việc mở rộng và rút lại của pilus loại IV, tương ứng. Các chức năng kết dính của pilus gonococcal đóng một vai trò trong tập hợp vi khuẩn và hình thành màng sinh học.
Các Protein bề mặt được gọi là Protein Opa có thể được sử dụng để liên kết với các thụ thể trên các tế bào miễn dịch và ngăn chặn phản ứng miễn dịch. Ít nhất 12 Protein Opa đã được biết đến và nhiều hoán vị của Protein bề mặt khiến việc nhận ra N.gonorrhoeae và việc bảo vệ các tế bào miễn dịch trở nên khó khăn hơn.
Lipooligosacarit (LOS) là phiên bản trọng lượng thấp của lipopolysacarit có trên bề mặt của hầu hết các vi khuẩn gram âm khác. Nó là một chuỗi bên đường (sacarit) gắn với lipid A (như “lipo-“) ở màng ngoài bao phủ thành tế bào của vi khuẩn. Rễ “oligo” đề cập đến thực tế rằng nó là một vài loại đường ngắn hơn so với lipopolysacarit điển hình. Là một nội độc tố, LOS gây viêm. Sự lột xác LOS của vi khuẩn là nguyên nhân gây thương tích cục bộ, ví dụ, bệnh viêm vùng chậu. Mặc dù chức năng chính của nó là nội độc tố, LOS có thể ngụy trang bằng axit sialic chủ và ngăn chặn sự bắt đầu của dòng bổ sung.
4. Biến thể kháng nguyên
N.gonorrhoeae tránh hệ thống miễn dịch thông qua một quá trình gọi là biến thể kháng nguyên. Quá trình này cho phép N.gonorrhoeae tái tổ hợp các gen của nó và thay đổi các yếu tố quyết định kháng nguyên (vị trí nơi các kháng thể liên kết), như Pili loại IV, tô điểm cho bề mặt của nó. Nói một cách đơn giản, thành phần hóa học của các phân tử bị thay đổi do sự thay đổi ở cấp độ di truyền. N.gonorrhoeae có thể thay đổi thành phần của Pili và LOS của nó; trong số này, Pili thể hiện sự biến đổi kháng nguyên nhất do sự sắp xếp lại nhiễm sắc thể. Các Pilsgen là một ví dụ về khả năng này để sắp xếp lại như sự kết hợp của nó với đống gen được dự kiến sản xuất hơn 100 biến thể của các Protein cọc. Những thay đổi này cho phép điều chỉnh sự khác biệt trong môi trường địa phương tại vị trí nhiễm trùng, trốn tránh sự công nhận của các kháng thể được nhắm mục tiêu và góp phần vào việc thiếu một loại vắc-xin hiệu quả.
Ngoài khả năng sắp xếp lại các gen mà nó đã có, nó cũng có khả năng tự nhiên để có được DNA mới (thông qua plasmid), thông qua pilus loại IV, cụ thể là Protein Pil Q và Pil T. Các quá trình này cho phép N.gonorrhoeae để thu nhận / lan truyền các gen mới, ngụy trang với các Protein bề mặt khác nhau và ngăn chặn sự phát triển của bộ nhớ miễn dịch – một khả năng dẫn đến tình trạng kháng kháng sinh và cũng cản trở sự phát triển của vắc-xin.
5. Biến thể giai đoạn
Biến đổi giai đoạn tương tự như biến đổi kháng nguyên, nhưng thay vì thay đổi ở cấp độ gen làm thay đổi thành phần của các phân tử, những thay đổi di truyền này dẫn đến việc bật hoặc tắt gen. Sự biến đổi giai đoạn thường phát sinh từ một khung hình trong gen biểu hiện. Opacity, hay Opa, Protein của N.gonorrhoeae phụ thuộc hoàn toàn vào sự biến đổi giai đoạn. Mỗi khi vi khuẩn sao chép, chúng có thể bật hoặc tắt nhiều Protein Opa thông qua việc ghép nối bị trượt. Đó là, vi khuẩn giới thiệu các đột biến khung hình mang gen vào hoặc ra khỏi khung. Kết quả là các gen Opa khác nhau được dịch mỗi lần.Pili được biến đổi bởi biến thể kháng nguyên, nhưng cũng biến đổi giai đoạn.
6. Sự tồn tại của Gonococci
Sau khi Gonococci xâm chiếm và chuyển hóa tế bào biểu mô của vật chủ, chúng rơi xuống vùng dưới niêm mạc, nơi bạch cầu trung tính nhanh chóng tiêu thụ chúng. Các Protein Pili và Opa trên bề mặt có thể can thiệp vào quá trình thực bào, nhưng hầu hết các Gonococci kết thúc trong bạch cầu trung tính. Các chất tiết ra từ các cá nhân bị nhiễm có chứa nhiều bạch cầu trung tính với Gonococci ăn vào. Bạch cầu trung tính giải phóng vụ nổ oxy hóa của các loài oxy phản ứng trong cấu trúc tinh thể Phagosome của chúng để tiêu diệt Gonococci. Tuy nhiên, một phần đáng kể của Gonococci có thể chống lại sự tiêu diệt thông qua hoạt động enzym Catalase của chúng phá vỡ các loại oxy phản ứng và có thể sinh sản trong các phagosome bạch cầu trung tính.
Stohl và Seifert đã chỉ ra rằng Protein RecA của vi khuẩn, làm trung gian sửa chữa tổn thương DNA, đóng một vai trò quan trọng trong sự sống sót của lậu cầu. Michod và cộng sự. đã gợi ý rằng N.gonorrhoeae có thể thay thế DNA bị hư hại trong các Phagosome bạch cầu trung tính bằng DNA từ các Gonococci lân cận. Quá trình trong đó Gonococci người nhận tích hợp DNA từ các Gonococci lân cận vào bộ gen của họ được gọi là biến đổi.
7. Bộ gen
Bộ gen của một số chủng của N.gonorrhoeae đã được giải liên tục. Hầu hết trong số chúng có kích thước khoảng 2,1 Mb và mã hóa từ 2.100 đến 2.600 Protein (mặc dù hầu hết dường như nằm trong phạm vi thấp hơn). Ví dụ, chủng NCCP11945 bao gồm một nhiễm sắc thể tròn (2.232.025 bp) mã hóa 2.662 khung đọc mở (ORF) và một plasmid (4.153 bp) mã hóa 12 ORF dự đoán. Mật độ mã hóa ước tính trên toàn bộ bộ gen là 87% và hàm lượng G + C trung bình là 52,4%, các giá trị tương tự với chủng FA1090. Bộ gen NCCP11945 mã hóa 54 tRNA và bốn bản sao của các operon 16S-23S-5S rRNA.
Chuyển gen ngang
Năm 2011, các nhà nghiên cứu tại Đại học Northwestern đã tìm thấy bằng chứng về một đoạn DNA của con người trong bộ gen của Neisseria gonorrhoeae, một trong những ví dụ đầu tiên về sự chuyển gen ngang từ người sang vi khuẩn.
XEM THÊM:
