Tài liệu Nghiên cứu và sử dụng lectin trong tương tác đặc hiệu với các vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm

ĐỀ TÀI: Nghiên cứu và sử dụng lectin trong tương tác đặc hiệu với các vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm

LỜI MỞ ĐẦU

Ngộ độc thực phẩm trong những năm gần đây được ghi nhận xảy ra thường xuyên và gây nhiều bức xúc cho toàn xă hội. Bởi vậy, vấn đề an toàn thực phẩm đă và đang được quan tâm ở khắp nơi trên thế giới, đặc biệt là các nước nghèo và đang phát triển, nơi mà hàng năm có rất nhiều vụ nhiễm độc thực phẩm xảy ra và để lại rất nhiều hậu quả nghiêm trọng.
Có rất nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra các trường hợp ngộ độc thực phẩm như: mật độ dân số đông, vệ sinh và Y tế kém phát triển, môi trường bị ô nhiễm Theo thông báo của cục quản lư chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm – Bé Y tế về t́nh h́nh ngộ độc thực phẩm cho biết, trong năm 1999 có 372 vụ, năm 2000 có 213 vụ và trong sáu tháng đầu năm 2001 đă có 167 vô. Sè người tương ứng mắc phải là 7576, 4233 và 2482, trong đó số người bị chết là 71, 49 và 47. Nguyên nhân gây ra do vi sinh vật chiếm từ 32 – 48.3% [4].
Lectin là chất có hoạt tính sinh học đặc biệt có bản chất là protein hay glycoprotein không có nguồn gốc miễn dịch, nhưng có khả năng liên kết với đường, nhiều loại hợp chất chứa đường, hoặc gây ngưng kết tế bào. [31, 42].
Việt Nam là nơi có khí hậu nóng Èm là điều kiện rất thích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật. Tuy nhiên nước ta lại gia nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới nên có nguồn tài nguyên thiên nhiên động thực vật phong phú về số lượng và đa dạng về chủng loại. Đây là nguồn cung cấp lectin rất có ư nghĩa trong việc nghiên cứu khoa học và Y học.
Lectin có mức độ phân bố rộng răi trong sinh giới và khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực (nông nghiệp, sinh hoá, vi sinh vật học, huyết học, tế bào học, miễn dịch học, y dược học ). Như các lectin gây ngưng kết đặc hiệu hồng cầu nhóm máu được dùng trong huyết học, để làm thuốc thử phân biệt nhóm máu và có thể thay thế huyết thanh mẫu [26], quy tŕnh việc sử dông các lectin từ đậu tương (SBA) và ốc sên (HPA) để nhận dạng vi khuẩn gây bệnh than Bacillus anthracis(chủng rất khó phân biệt với các chủng Bacillus khác) [24], hay lectin mầm lúa ḿ (WGA) gióp phát hiện các chủng vi khuẩn Neisseriaceae trong xét nghiệm chẩn đoán [32, 49, 59, 60].
Do tiềm năng ứng dụng rất lớn của lectin, việc điều tra khai thác và nghiên cứu tính chất của lectin trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng vẫn đang được tiến hành mạnh mẽ và thu được những kết quả khả quan [2, 8]. Tuy nhiên việc nghiên cứu lùa chọn các lectin tương tác đặc hiệu với các vi sinh vật vẫn là một để tài rộng mở và rất thiết thực.
Xuất phát từ thực tế và những yêu cầu trên, chúng tôi đă tiến hành nghiên cứu đề tài :
“ Nghiên cứu và sử dụng lectin trong tương tác đặc hiệu với các vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm ’’
với những mục tiêu và nội dung là :
1. Điều tra lectin trong một số họ thực vật ở Việt Nam
2. Thực hiện phản ứng tương tác của các loại lectin với một số loài vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm .
3. Tách chiết, tinh chế một vài lectin điển h́nh có phản ứng đặc hiệu với các chủng vi khuẩn gây ngộc độc thực phẩm.
4. Mô tả một sè đặc tính của một vài chế phẩm lecin có phản ứng đặc hiệu với chủng vi sinh vật nghiên cứu.






CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU


1.1. Đại cương về lectin
1.1.1. Lịch sử nghiên cứu lectin
Lịch sử nghiên cứu lectin đă được bắt đầu từ trước năm 1888, tuy nhiên hầu hết các nghiên cứu lúc bấy giê chủ yếu chỉ tập trung vào việc làm sáng tỏ nguyên lư gây độc của các loại hạt có chứa thành phần gây độc nhằm sử dụng cho các mục đích y tế. Những nghiên cứu này, có thể được xem như là như là sự mở đầu đối với lịch sử nghiên cứu lectin. Năm 1884 Warden và Waddel đă giải thích nguyên lư gây độc của các hạt (Aprus precatorius), cho đến năm 1887 th́ Dixson đă xác định được một dịch lỏng có độc tố được tách chiết từ các hạt thầu dầu (Ricinus precatorius) là một protein. Mặc dù vậy cho đến 1888 khi Stimark phát hiện ra khả năng gây ngưng kết tế bào hồng cầu người và động vật của ricin, một độc tố mà sau đó được xác định là có bản chất là protein, tiếp đó c̣ng chính ông đă phát hiện một chất và lấy tên là crotin cũng có hoạt tính tương tự từ hạt cây Croton tignium và sau này các nhà khoa học đều coi đây là lịch sử về quá tŕnh nghiên cứu lectin.
Quá tŕnh nghiên cứu lectin được chia ra làm ba giai đoạn chính:
- Giai đoạn đầu từ cuối thế kỷ XIX và đầu thế kỷ XX: đây là giai đoạn mang tính điều tra cơ bản về lectin trong giới sinh vật.Ngoài công tŕnh nghiên cứu của lectin có nguồn gốc thực vật của Stillmark (1888), Hellin ( 1891), Landsteinner và Raubischeck (1902- 1903), c̣n có các công tŕnh của Meldel (1909), Kobert (1913) trên đối tượng động vật; Ludiwing Kraus (1902), Kayser (1903), Guyot (1908) trên các vi khuẩn
- Tiếp đến trong những năm 1950 đến năm 1970: năm 1954, Boyd và Shapleigh đă sử dông thuật ngữ Lectin (Thuật ngữ lectin bắt nguồn từ chữ “ lectus”, dạng quá khứ của động từ “ legre “ trong tiếng latinh có nghĩa là lùa chọn) để chỉ nhóm các “ chất ngưng kết “ thực vật có khả năng ngưng kết đặc hiệu nhóm máu [22, 33], đây có thể được coi là khái niệm đầu tiên về lectin.
Trong hai thập kỷ này, bên cạnh các công tŕnh mang tính điều tra về sự phân bố của lectin, phần lớn các nhà khoa học đă tập trung vào việc tinh chế lectin để nghiên cứu cấu trúc và ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến hoạt tính của lectin, trên cơ sở đó t́m cách sử dụng lectin, nhằm phục vụ cho đời sống con người. Có nhiều phương pháp hoá lư đă được sử dụng trong các nghiên cứu trên như: sắc kư trao đổi ion, sắc kư lọc gel, sắc kư ái lực . được coi như là các công cụ tinh chế lectin có hiệu quả, tạo ra được nhiều chế phẩm có độ tinh sạch cao [34].
- Từ năm 1970 đến nay:
· Giai đoạn này, tiến độ nghiên cứu lectin được đẩy nhanh.Nhiều kết quả thó vị đă được công bè nh­ việc t́m thấy lectin ở nấm nhầy (Roise- 1974, Barondes và Haynood –1979) và ở trong cơ thể người (Chilads Freizy-1979, Franklin-1980, Powell –1980).
· Năm 1980, Goldstein và các cộng sự đưa ra định nghĩa “ Lectin là những protein hoặc glycoprotein không có nguồn gốc miễn dịch, nhưng có khả năng liên kết với đường hoặc liên kết với nhiều loại hợp chất chứa đường. Do vậy, lectin có khả năng ngưng kết nhiều loại tế bào.
· Năm 1991 Balzarini J. đă phát hiện ra lectin của một số loài thuộc họ thuỷ tiên (Amaryllidaceae) và họ lan (Orchidaceae) có tác dụng ḱm hăm sự phát triển của virus HIV.
· Gần đây, Peuman và Van Dame (1995) [53, 54] đă đưa ra một số khái niệm mới về cấu trúc liên quan đến chức năng của lectin, lectin là protein mà cấu trúc phân tử có chứa Ưt nhất một vị trí liên kết đặc hiệu đường. Dùa vào cấu trúc phân tử và biểu hiện hoạt tính sinh học có thể phân chia lectin làm ba loại :
- Merolectin có khối lượng phân tử tương đối nhỏ và chỉ că mét trung tâm liên kết đường, do đó không có hoạt tính ngưng kết tế bào và không gây kết tủa các hợp chất liên kết đường.
- Hololectin có chứa Ưt nhất hai trung tâm liên kết với đường, do đó có khả năng gây ngưng kế tế bào và gây tủa, do tương tác với nhiều loại chất cộng hợp đường, đó chính là các lectin quen thuộc đă được nghiên cứu nhiều nhÊt và dễ được phát hiện bởi v́ khả năng gây ngưng kết tế bào của chúng và thường được gọi là haemagglutinin.
- Chimerolectin là những phân tử, trong đó có Ưt nhất một vị trí liên kết với đường và có một vùng chức năng sinh học khác (có thể là chức năng xúc tác sinh học), thuộc về loại này là protien ḱm hăm ribosom typ 2 (RIP.Type 2). Khoa học đă xác định được RIP2 của những hạt thầu dầu (Ricinus precatorius) và hạt cây Abrus precatorius L. Bao gồm hai chuỗi polipeptid: chuỗi A có hoạt tính xúc tác ARN-N-glicosidase, có tác động loại đi phân tử purin trên ARN của hạt ribosom gây bất hoạt ribosom và làm ngừng tổng hợp protein; chuỗi B că hoạt tính ngưng kết tế bào và liên kết đặc hiệu với galactose, liên kết với màng tế bào để tạo điều kiện cho chuỗi A thâm nhập gây độc tế bào đích. Hai chuỗi A và B của RIP 2 nối với nhau bằng liên kết disulfua và liên kết không cộng hoá trị khác.Tuy nhiên chuỗi B ở phân tử RIP 2 đă được nghiên cứu chỉ có một trung tâm liên kết carbonhidrat (trừ ricin và abrin) nên chúng không có hoạt tính lectin như các hololectin theo quan niệm của Peuman và Van Dame [53], chính v́ vậy theo hai ông chỉ có hololectin mới được coi là một lectin thực sự; c̣n ricin và abrin có hai trung tâm liên kết đường, có hoạt tính xúc tác ARN-N-glycosidase chỉ là một trường hợp ngoại lệ của lectin.
· Song song với các hướng nghiên cứu ứng dụng, các nhà khoa học vẫn đi sâu vào t́m hiểu cấu tróc cũng như tính chất của các lectin, để sử dụng chúng trong chiết xuất và tinh chế lectin. Hiện nay các nhà khoa học đă hiểu biết khá nhiều về bản chất lectin. Khoa học hiện đại đă đưa ra một định nghĩa mới nhất về lectin như sau. “Lectin là protein mà cấu trúc phân tử có chứa Ưt nhất một vị trí liên kết đặc hiệu với đường, nhưng không làm nhiệm vô xúc tác” [21, 54, 61, 63]
· T́nh h́nh nghiên cứu lectin ở Việt Nam: việc nghiên cứu về lectin đă được triển khai từ gần 30 năm nay. Hầu hƠt các nhà khoa học đă tiến hành nghiên cứu theo ba hướng chính: điều tra sự phân bố của lectin; tách chiết, tinh chế và nghiên cứu đặc tính, cấu trúc của lectin; nghiên cứu ứng dụng của lectin. Mặc dù thời gian nghiên cứu chưa dài nhưng cũng đă có được những thành công nhất định như:
- Khảo sát và điều tra sự có mặt của lectin trong các loài động thực vật ở nước ta [2, 7, 15].
- Nghiên cứu và tối ưu hoá các phương pháp tách chiết, tinh chế và nghiên cứu tính chất cấu trúc phân tử của một số loại lectin có nguồn gốc nội địa. [2, 8].
- Ứng dông IgG trong nghiên cứu đặc tính lectin và phân loại tụ cầu khuẩn, nghiên cứu các lectin có khả năng nhận biết các một số chủng vi sinh vật gây độc thực phẩm [17].
1.1.2. Sự phân bố của lectin trong sinh giới
Lectin đ­ược phân bố chủ yếu trong thực vật bậc cao và đ­ược định khu khá rộng trong thân, lá và đặc biệt trong hạt. Trong 2663 loài thực vật có 800 loài chứa lectin, trong đó họ đậu (Fabaceae) chiếm 600 loài. Một sè trong các họ khác như thuỷ tiên, trinh nữ, lan hoà thảo cũng chứa lectin. Một số tác giả t́m thấy lectin có mặt trong khoảng 60% số loài đậu đang trồng ở Việt Nam. Lectin của họ đậu (Fabaceae), dâu tằm (Moraceae) c̣ng đă đ­ược điều tra. Tất cả các loài mít và một số loài thuộc chi Artocarpus nh­ư chay (Artocarpus tonkinensis) đều có chứa lectin với hoạt tính rất cao. Trong các loài thực vật bậc thấp, lectin chỉ đư­ợc t́m thấy ở một số loài nấm địa y tảo, nhưng có hoạt tính thấp và không đáng kể [10, 63].
Lectin có nguồn gốc động vật được phát hiện rất sớm như­ lectin từ huyết thanh sam biển châu Mỹ (Limulus polyphenus), lectin từ tôm hùm châu Mỹ (Homarous americans), cả hai đều thuộc ngành giáp xác. Các loài động vật có xương sống nh­ư líp cá x­ương (Osteichyes), líp l­ưỡng cư­ (Amphibia), líp ḅ sát (Reptilia), líp chim (Aves), líp thó (Mammalia) đều có chứa lectin. Một số dạng lectin đă đ­ược tinh chế và nghiên cứu tính chất nh­ư: lectin từ huyết t­ương cá ch́nh (Anguilla rastiata), lectin từ cá v­ược (Perca piuviatilis). Ngay ở trong một số cơ quan của người như ­mô cơ, phổi và các tế bào của hệ miễn dịch cũng chứa lectin [15, 21, 41].