BÀI TIỂU LUẬN KỸ THUẬT SINH HỌC PHÂN TỬ VÀ BỆNH VIÊM NÃO XỐP Ở BÒ

MỤC LỤC I/ ĐẶT VẤN ĐỀ...................................................................................................... 3 II, TỔNG QUAN TÀI LIỆU................................................................................. 4 2.1. Giới thiệu vềbệnh viêm não xốp............................................................... 4 2.1.1. Nguồn gốc.............................................................................................. 4 2.1.2. Sựlưu hành........................................................................................... 6 2.1.3. Tác nhân gây bệnh............................................................................... 7 2.2. Các đặc điểm vềdịch tễ............................................................................ 12 2.2.1. Ổchứa mầm bệnh.............................................................................. 12 2.2.2. Bệnh lý................................................................................................. 12 2.3. Các kỹthuật sinh học phân tửxác định bệnh viêm não xốp ởbò........ 15 III/ KẾT LUẬN...................................................................................................... 20 IV/ TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................ 21

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

******

BÀI TIỂU LUẬN

KỸ THUẬT SINH HỌC PHÂN TỬ

MỤC LỤC

I/ ĐẶT VẤN ĐỀ 3

II, TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1 Giới thiệu về bệnh viêm não xốp 4

2.1.1 Nguồn gốc 4

2.1.2 Sự lưu hành 6

2.1.3 Tác nhân gây bệnh 7

2.2 Các đặc điểm về dịch tễ 12

2.2.1 Ổ chứa mầm bệnh 12

2.2.2 Bệnh lý 12

2.3 Các kỹ thuật sinh học phân tử xác định bệnh viêm não xốp ở bò 15

III/ KẾT LUẬN 20

IV/ TÀI LIỆU THAM KHẢO 21

I/ ĐẶT VẤN ĐỀ

Thời gian gần đây bệnh bò điên gây ra những tổn thất rất lớn đối với nền nông nghiệp các nước cũng như gây nên những xáo trộn trong đời sống của con người Những con bò bị điên, húc đầu vào tường, không tự chủ được các thao tác và hoạt động của bản thân nó và chết Trên hình giải phẫu bệnh não có các lỗ thủng lỗ chỗ (nên được tả là não thể xốp).Vì thế người ta gọi là bệnh xốp não bò (Bovine Spongiform Encephalopathy - BSE) hay vẫn được gọi là bệnh bò điên (Mad Cow desease) Thể bệnh này rất giống với nhiều bệnh khác có cùng triệu chứng và cách truyền bệnh, bao gồm : bệnh gãi cừu, bệnh xốp não ở chồn, bệnh kuru ở người (xốp não được tìm thấy ở bộ tộc Papua ở New guine), bệnh CJD (Creutzfeldt- Jakob Disease) ở người Những động vật bị bệnh có biểu hiện mất khả năng phối hợp động tác, không thể điều khiển nổi chân, run, sợ hãi và có thể ngứa với cường độ mạnh Đôi khi bệnh thể hiện triệu chứng ngủ gà hoặc triệu chứng kích động Thời gian ủ bệnh kể từ khi nhiễm đến khi phát bệnh thường lâu, nhiều năm Nhưng khi bệnh đã phát thì con vật sẽ chết sau ít tháng

Có nhiều bằng chứng về khả năng bệnh bò điên lây sang người, gây một bệnh tiến triển chậm tác hại đến hệ thần kinh, làm xốp não và dẫn đến cái chết Điều đó khiến dư luận thế giới lo ngại và nhiều nước đã cấm việc nhập khẩu bò sống và các sản phẩm của bò có xuất xứ từ nước Anh Còn nhiều điểm về bệnh chưa được biết rõ, đang trong quá trình nghiên cứu Nước Anh và nhiều nước khác đã áp dụng các biện pháp chống dịch nghiêm ngặt nên bệnh đã được khống chế

Hiện ở Việt Nam chưa phát hiện thấy bệnh này, nhưng chính phủ và Bộ NN

&PTNT đã có nhiều văn bản quy định hạn chế việc nhập bò và các sản phẩm của

bò từ các nước có bệnh Tuy nhiên, trong sự vận động sôi động của nền kinh tế thị trường mọi người cần luôn cảnh giác để đề phòng bệnh bò điên không xảy ra ở Việt Nam

II, TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu về bệnh viêm não xốp

2.1.1 Nguồn gốc

Năm 1732, các nhà khoa học thú y ở nước Anh đã quan sát thấy một dạng bệnh

bí hiểm này xảy ra với cừu Tên bệnh - Scrapie - tiếng Anh có nghĩa là ngứa, gãi, xuất phát từ đặc điểm con vật khi lâm bệnh luôn ngứa ngáy và dụi mõm xuống đất Kết quả khám nghiệm tử thi cho thấy, toàn bộ não đã bị biến dạng đến mức không thể nhận ra – nhìn giống như một nắm bọt biển Cừu đứng không vững, co rụt thân thể, sau đó gầy dần và chết sau vài tuần.Bệnh này chưa được quan tâm và ngăn ngừa cho nên mãi tận năm 1936, các nhà nghiên cứu Pháp cho thấy rằng bệnh có thể truyền từ con ốm sang con khoẻ bằng tiêm dịch nghiền não của cừu bệnh vào cừu khoẻ Từ đó các nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu về bệnh này Sau 2 tháng tiêm , cừu mắc bệnh ở các trang trại cừu lớn hơn 4 năm tuổi mới biểu hiện bệnh Con vật luôn ở trạng thái bị kích thích, hưng phấn không nghỉ, luôn luôn muốn gãi, đánh nhau, cọ sát làm rụng lông (do vậy có tên là bệnh gãi ở cừu); giảm thể trọng, ốm yếu, mất cân bằng về giác quan, và cuối cùng là chết Chỉ có một số trong đàn có biểu hiện gãi và thường khoảng 10 con trong đàn cách lây lan bệnh tự nhiên đến nay vẫn chưa được rõ Họ đã chứng minh được bệnh có thể truyền nhiễm qua mắc bệnh trực tiếp và gây ra do một tác nhân mà trước đó bệnh được xem do di truyền

Năm 1920: bệnh CJD (Creutzfeldt – Jakob) được mô tả lần đầu tiên ở Anh, có 2

bệnh nhân chết với triệu chứng tâm thần nên người ta gọi là dạng bệnh bò điên ở người Bệnh này thường xảy ra ở người cao tuổi nên ít được chú ý Tuổi biểu hiện trung bình là 56 tuổi và chỉ có 7 trường hợp người bệnh này nằm trong lứa tuổi 18-

29 Những biểu hiện bệnh đầu tiên là sự thay đổi về giấc ngủ và ăn Sau 1 vài tuần xuất hiện những biểu hiện về thần kinh Cơn bệnh về thần kinh xuất hiện trong số 20% trường hợp bệnh Phần lớn người bị bệnh rung cơ và co cứng cơ, mất chức năng của não và các tập tính bình thường Tiến triển của bệnh là sự phá hoại ở đại

não và chức năng đại não, giảm các hoạt động thần kinh, cảm giác và mất dần chức năng nhìn, bệnh nhân chết, 90% bệnh nhân chết sau 1 năm, 5% sau 2 năm và 5% có thể kéo dài đến 10 năm Nhưng từ những năm 1990, bệnh này đã xảy ra cả

ở những người trẻ tuổi và ngày càng nhiều Đến cuối năm 2000 đã có tới 80 người

ở Anh và 2 người ở Pháp chết do ăn phải thịt bò điên đều do hệ thống thần kinh trung ương bị thoái hóa kéo dài từ 6 tuần đến 8 tháng với triệu chứng là trạng thái mất cân bằng , mất trí nhớ, rồi dẫn đến liệt chân tay.CJD rất dễ nhầm với bệnh Alzheimer, một căn bệnh lú lẫn ở người cao tuổi Trí nhớ của người bệnh cũng bị giảm sút nhanh chóng, khả năng nhận biết ngày một kém, tiến tới quên hết mọi chuyện và mất khả năng nhận biết Bệnh Alzheimer chỉ xảy ra ở người cao tuổi, diễn biến kéo dài nhiều năm trong khi ở bệnh CJD thời gian bộc lộ triệu chứng chỉ kéo dài vài tháng Thời gian ủ bệnh của CJD rất dài, có thể 15- 25 năm, nhưng khi bệnh phát, chỉ 4- 10 tháng sau bệnh nhân đã chết không có thuốc gì chữa được

Năm 1947, phát hiện ra bệnh xốp não ở chồn TME với cái chết không bình

thường của chồn ở Wiscosin (Mỹ), Canada, Phần lan Phần lớn chồn bị chết sau khi có dấu hiệu thần kinh rất ngắn Thời gian nung bệnh thường là 6 tháng, bởi vì chúng sống tách biệt nhau và tách biệt các động vật khác nên con đường truyền bệnh chỉ có thể là thức ăn Đánh nhau và ăn thịt nhau ở những con non cũng có thể

là một trong những nguyên nhân truyền lây

Năm 1956 phát hiện bệnh Kuru ở người Kuru là một bệnh xuất hiện ở bộ tộc

Fore ở New Guinea Ở đó tập tục ăn thịt người chết được tiến hành cho đến tận khoảng năm 1956 Bệnh này xảy ra ở phần lớn phụ nữ và trẻ em ở cả hai giới do

ăn phải những mô bệnh óc của người chết trong bộ tộc Đàn ông thì ít bị nhiễm bệnh hơn do họ chỉ ăn phần thịt

Căn bệnh gây mất khả năng điều vận của tiểu não dẫn tới không có khả năng phối hợp các động tác khi vận động, suy giảm trí nhớ, run rẩy chân tay, mất dần chức năng dẫn truyền vỏ não Phần lớn bệnh nhân kuru chết không có dấu hiệu của điên

đó là dấu hiệu chính của 2 bệnh kuru và CJD Bệnh nhân với thời gian ủ bệnh dài xuất hiện triệu chứng chậm nhưng thường chết vì tác động đột ngột bên trong não hoặc liên quan đến tuỷ sống sau đó được thay thế với triệu trứng bệnh lý trong vòng 12 tháng

Năm 1986, Jeffrey và Wells đã phát hiện một loại bệnh mới ở bò hoang ở Anh

Năm 1987, Wells và các cộng sự cũng phát hiện và mô tả một loại bệnh tương tự

bò sữa, gọi là bệnh bò điên (Mad cow) Về sau do đặc điểm về tổ chức tế bào của bệnh, các tác giả đặt tên cho bệnh là “ Bệnh viêm não thể xốp ở bò ( Bovine Spongiform Encephalopathy - BSE)

Cũng như các căn bệnh tương tự ở cừu gây bệnh ngứa gãi, ở chồn gây bệnh viêm não tủy truyền nhiễm TME, ở người gây bệnh Creutfeldf Jacob và Kuru người ta vẫn chưa được hiểu biết rõ ràng đầy đủ về các căn bệnh này Tuy nhiên các bệnh

kể trên, kể cả BSE, theo Frazen (1988) đã chứng minh nếu dùng mô não động vật

bị bệnh tiêm truyền cho con vật khỏe mạnh thì vẫn gây được bệnh

2.1.2 Sự lưu hành

Bệnh bò điên bắt nguồn từ nước Anh vào giữa những năm 80 của thế kỷ 20 Bệnh lần lượt được phát hiện ở nhiều nơi kéo dài sang những năm 90 với trên 160.000

ca mắc bệnh trong khoảng 30.000 đàn bò Hầu hết trường hợp bệnh là ở giống bò sữa Holstein/ Friesian

Sau đó lần lượt một số nước cũng thông báo có bệnh: Thụy Sỹ 205 trường hợp, Ailen 12 con, Bồ Đào Nha 30 con Các trường hợp có bệnh lẻ tẻ là Pháp, Đức, Italia, Đan Mạch, Canada, Oman và quần đảo Falkland

Trong số các nước có bệnh, nhiều trường hợp do nhập bò có bệnh từ nước Anh

2.1.3 Tác nhân gây bệnh

Trong quá trình nhận diện tác nhân gây bệnh, các cách để làm biến đổi acid nucleic đều không ảnh hưởng đến mức độ nhiễm , ngược lại các quá trình làm biến tính protein đều làm giảm mức nhiễm Điều này chứng tỏ tác nhân gây bệnh là thành phần protein Giả thuyết “chỉ do protein” đã được đặt ra bởi Griffith (1967)

và sau đó phát triển bởi Prusiner và cộng sự ( 1982, 1999) sau hơn 15 năm Stomley Prusimerr dùng chất chiết xuất từ não của cừu bị bệnh, phá huỷ axit nucleic (đồng thời cả AND và ARN) mà vẫn không làm mất khả năng gây bệnh của chất chiết khi tiêm chất chiết này sang não động vật khác Ngược lại nếu phá

huỷ Protein của chất chiết thì khả năng gây bệnh không còn S.Prusiner cho rằng tác nhân gây bệnh có bản chất là Protein và ông đặt tên nó là Prion (proteinaceous infection particle) Xác định chuỗi của protein gây bệnh này cho thấy nó giống hệt cấu trúc của protein PrPc, và được đặt tên là PrPsc

Normal and diseased prions

PrPc là protein với cấu trúc khoảng 253 ạcid amin ở người và 250 acid amin ở các loài hữu nhũ khác Nó được kiểm soát bởi một gene ở nhiễm sắc thể số 2 ở chuột

và nhiễm sắc thể số 20 ở người Gene này chứa 2 exon, trong đó exon thứ 2 mã hóa toàn bộ trình tự protein Nó được bảo tồn ở các loài vật Ở vật khoẻ phần glucide của prion protein gắn vào màng của tế bào bằng liên kết cộng hoá trị với chuỗi phospholipid Ở bệnh gãi cừu protein prion nằm ở giữa màng tế bào và có hình dạng cáu trúc khác hẳn Sự thay đổi này làm protein có thể chịu nhiệt, kháng với các loại enzim phân huỷ protein, tia tử ngoại, 135OC trong 18 phút, khi dùng proteinase K (1 loại enzyme phân huỷ protein cực mạnh) nó bị cắt làm 2 tiểu phần 27-30 KĐ (Kilodalton- đơn vị đo khối lượng protein =1 đơn vị oxy) Protein Prion

ở người mắc bệnh GSS (Gerstmann - Strauxler Scheinker) thì axit amin proline được thay bằng Leucine tại vị trí 102 Nghiên cứu cấu trúc của prion, người ta chia

ra 2 phần, phần 100 acid amin ở đầu carboxyl được gắp lại gồm 3 chuỗi xoắn anpha và 2 chuỗi đối song gấp nếp beta , 100 acid amin ở đầu amino có cấu trúc tổ chức ngẫu nhiên Nghiên cứu bằng quang phổ cho thấy PrPc chủ yếu có cấu trúc

xoắn alpha trong khi PrPsc có chủ yếu cấu trúc xoắn beta và giảm cấu trúc alpha Như thế có sự chuyển đổi từ cấu trúc alpha sang cấu trúc beta khi tạo PrPsc Đầu

kỵ nước của PrPc có lẽ tham gia vào việc chuyển đổi từ alpha sang beta Gen cấu trúc của protein prion giống hệt nhau ở người, khỉ, chuột nhắt, chuột cống, chuột hang, chồn, bò và gà Vùng khởi đầu, giải mã của gen này bao gồm 253 codon ở người và 257 codon ở chồn

Vai trò của PrPc vẫn chưa được hiểu rõ Cắt bỏ gene mã hóa PrPc ở chuột (gen Prnp) vẫn không ảnh hưởng tăng trưởng của thú, ngoại trừ có trí nhớ kém và có vấn đề về giấc ngủ Chuột thiếu PrP0/0 ( chuột thiếu PrPc) đề kháng với prion và không thấy dấu vết của nhiễm prion ở não của chúng Điều này có thể do PrPc là

thụ thể tiếp nhận prion

Một prion bệnh được nhuộm màu (đỏ) được đưa vào qua đường tiêu hóa hoặc tự

phát Một prion nội sinh của cơ thể (màu xanh) đi vào tương tác với prion bệnh,

chúng được ép sát vào nhau để thay đổi hình dạng của chúng thành prion bị bệnh

Cuối cùng prion bệnh càng ngày càng tăng do sự chuyển đổi từ prion bình thường

sang prion bệnh, gây ra những thiệt hại cho mô

Về vị trí, PrPc thường có ở tế bào thần kinh Protein này hiện diện trên bề mặt tế

bào thần kinh trong khi PrPsc ở trong tế bào chất.Prion protein bệnh được tích luỹ

ở trong tế bào tạo thành những túi gọi là Lysosome Trong não khi tế bào đầy

Lysosome có thể dẫn đến phá vỡ và làm chết tế bào Khi tế bào chết nó tạo ra các

hố ở trong não Các prion bệnh được giải phóng và nó xâm nhập vào các tế bào

khác Như thế, PrPsc có thể đã biến thành PrPsc khi PrPc đi vào tế bào chất trong

quá trình tạo PrPc

Những tế bào liên quan đến bệnh của prion Nhiều loại tế bào liên quan đến quá trình vận chuyển của prion (tế bào lympho B và T, tế bào thần kinh, tế bào M) trong quá trình sao mã của tác nhân lây lan (các neuron, các tế bào follocular dendritic) trong khoảng trống của prion (vi tế bào thần kinh, tế bào đơn nhân lớn)

Vì thế, để dẫn truyền tới não, tác nhân lây nhiễm này phải qua ít nhất 2 hàng rào không thấm, hàng rào của ruột và máu não

Chuỗi cấu trúc của prion là rào cản giữa các loài PrPc của ký chủ càng gần cấu trúc với prion thì càng dễ nhiễm Khi phân tích trình tự các gen Prnp ở các loài người ta thấy rằng khi prion protein của 2 loài càng giống nhau thì bệnh càng dễ lây truyền Cừu và bò chỉ khác nhau 7 vị trí, người và bò khác nhau 30 vị trí và có

lẽ như vậy khả năng truyền bệnh từ bò sang người sẽ lâu hơn nhưng không phải là không thể Người ta đã quan sát thấy sự chuyển prion protein của người sang Prnp bệnh với sự có mặt của prion protein của bò trong phòng thí nghiệm

do mầm bệnh phân phối không đều trong thức ăn, hoặc tính mẫn cảm khác nhau của từng cá thể bò

Sự nhân lên của mầm bệnh có thể xảy ra ở các tế bào lympho trong ruột và các tế bào của hệ lưới nội mô trước khi căn bệnh xâm nhập vào hệ thần kinh trung ương

Về đường truyền bệnh, cho đến thời gian gần đây, người ta mới chứng minh được rằng bệnh chỉ truyền qua con đường tiêu hóa

Neen Singh và nhóm nghiên cứu tại ĐH Case Western Reserve đã mô phỏng quá trình ăn và tiêu hóa thịt bị nhiễm bệnh

Họ nghiền mô não chứa prion của bệnh nhân mắc một dạng bệnh bò điên Sau đó,

mô được tiếp xúc với một loạt enzym tiêu hoá mạnh ở miệng, dạ dày và ruột, có tác dụng phân huỷ protein thành các mẩu nhỏ hơn nữa Kết quả cho thấy: Prion cũng như một loại protein thứ hai tên là ferritin vẫn nguyên vẹn Ferritin chứa sắt

và có rất nhiều trong thịt Hai protein trên dường như bám vào nhau

Tiếp theo, nhóm nghiên cứu bổ sung một màng tế bào lót ở thành ruột vào mô hình ruột người Bằng cách gắn nhãn phát sáng cho prion và ferritin, họ chỉ ra rằng

hai protein ''dắt tay nhau'' đi qua tế bào lót nói trên Singh cho rằng một lượng lớn prion trong thịt bò nhiễm bệnh đã xâm nhập vào cơ thể bằng con đường này Một cuộc nghiên cứu tiến hành năm 2001 cũng cho thấy prion có thể đi qua thành ruột Nghiên cứu của Singh có thể giải thích cách prion vượt qua rào cản của các loài động vật Nhiều loài động vật có protein ferritin gần như giống hệt nhau, cho phép ferritin bám vào và vận chuyển các prion lạ từ bò Singh cho rằng ferritin có thể vận chuyển prion của những động vật hoang dã mắc bệnh xốp não, chẳng hạn như hươu, nai, vào cơ thể người

Theo Singh, chặn đứng quá trình vận chuyển ferritin có thể ngăn prion xâm nhập vào cơ thể người Tuy nhiên, điều này rất khó có thể thực hiện do mọi người phải được điều trị vào thời điểm đang bị phơi nhiễm

Thời kì ủ bệnh: cũng như nhiều bệnh do virus chậm, bệnh bò điên có thời kì ủ

bệnh khá dài, thường là trên 18 tháng.Trong gây bệnh thực nghiệm, thời gian ủ bệnh của cừu và dê ngắn nhất là 440 ngày và dài nhất là 1720 ngày Thời gian ủ bệnh nhân tạo ở bò cũng tương tự như trên

Tính cảm nhiễm và sức đề kháng

Có sự khác nhau đáng kể về tuổi của bò đối với sự cảm nhiễm bệnh Bê non và bò dưới 3 năm tuổi hình như ít bị cảm thụ với bệnh hơn là bò trưởng thành Tỷ lệ mắc bệnh cao nhất là bò từ 4 năm tuổi trở lên Tuy nhiên trong một đàn bò thì tỷ lệ mắc bệnh rất thấp Đó là điều đặc biệt khác với các bệnh truyền nhiễm khác Chính vì thế mà trong thời gian đầu, khi bệnh mới được phát hiện, người ta không cho đây

là một bệnh truyền nhiễm Chỉ đến khi gây được bệnh thực nghiệm cho bò thì tính truyền nhiễm của bệnh mới được khẳng định

Có một thực tế là đàn bò có số lượng lớn thì tỷ lệ mắc bệnh cao hơn là những đàn

bò có số lượng ít

Bệnh xảy ra không phụ thuộc vào các tháng trong năm Bò đực hay bò cái đều không có sự khác biệt với tỷ lệ mắc bệnh Bò đang khai thác sữa hay đang có thai cũng không khác với bò không trong thời kỳ sản xuất về tỷ lệ bệnh Riêng về