Virus: định nghĩa, phân loại, dịch tễ, xét nghiệm – chẩn đoán bệnh

Bài viết của tác giả: Ths. Bs Hồ Hoàng Kim – Khoa ICU – Bệnh viện Nguyễn Tri Phương.

Tải bài viết Virus: định nghĩa, phân loại, dịch tễ, xét nghiệm – chẩn đoán bệnh PDF ở đây.

Giới thiệu

Virus là tác nhân truyền nhiễm nhỏ nhất hiện được biết là ảnh hưởng đến con người và động vật. Virus có một axit nucleic nằm ở trung tâm, được bao bọc trong một capsid bao gồm lõi protein. Virus là các vi sinh vật nội bào bắt buộc sống bên trong tế bào, sử dụng các thành phần của hệ thống tạo axit nucleic và protein của vật chủ để tái tạo và kích hoạt sự phá hủy tế bào dẫn đến bệnh. Ngoài ra, các cơ chế bảo vệ của vật chủ dẫn đến phá hủy tế bào trong nỗ lực xóa các tế bào bị nhiễm virus. Axit nucleic là RNA hoặc DNA, có thể là chuỗi đơn hoặc chuỗi kép [1]. Sinh lý bệnh của nhiễm virus có thể được quy cho sự thoái hóa và hoại tử tế bào của các tế bào bị nhiễm bệnh, dẫn đến các phản ứng viêm tại chỗ và toàn thân. Các cơ chế bảo vệ cơ thể của cơ thể bao gồm thực bào, phản ứng trung gian qua tế bào, thể dịch và sản xuất interferon [2]. Interferon ngăn chặn sự lây lan của virus tại chỗ, trong khi các kháng thể ngăn ngừa virut lan rộng trong máu, đảm bảo khả năng miễn dịch lâu dài và làm nhạy cảm các tế bào bị nhiễm sẽ bị phá hủy bởi các tế bào T và đại thực bào [3, 4]. Miễn dịch qua trung gian tế bào dẫn đến sự gia tăng các tế bào gây độc tế bào sau đó giải phóng các lymphokine, bao gồm cả interferon.

Dịch tễ

Hầu hết các virus truyền nhiễm liên tục có mặt trong các “hồ chứa” (khoang cơ thể) của người hoặc động vật; trong những điều kiện nhất định sau đó chúng được truyền đến những người nhạy cảm. Trong các đợt dịch bệnh, chẳng hạn như cúm, sởi, quai bị, hội chứng hô hấp cấp tính nặng (SARS), một tỷ lệ lớn của cộng đồng nhạy cảm bị ảnh hưởng bởi các hạt khí dung li ti bắn ra từ cơ thể [5]. Sự trôi dạt của kháng nguyên là lý do làm lây lan dịch bệnh về sự thay đổi cấu trúc, dẫn đến các chủng loại phụ khác nhau (ví dụ, virut cúm) [6]. Một dịch bệnh được cho là xảy ra khi số trường hợp vượt quá số lượng dự kiến cho dân số đó dựa trên kinh nghiệm trong quá khứ. Khi có nhiều châu lục liên quan, căn bệnh này được coi là đại dịch (pandemic), ví dụ, virus gây suy giảm miễn dịch mắc phải ở người (HIV).

Có hai hình thức lây truyền chính mà virus có thể được phân loại: Virus tồn tại trong một loài duy nhất và virus lây nhiễm xen kẽ các loài vật chủ khác nhau [7]. Có một vài loại trừ, chẳng hạn như bệnh dại và vi-rút cúm, lây lan qua các loài. Các ổ chứa động vật là một nguồn lây truyền quan trọng cho các bệnh như bệnh dại, arbovirus và một số loại virus xuất huyết. Con người là một nhóm quan trọng của những sinh vật mang virus mạn tính, chẳng hạn như virus viêm gan B (HBV), HIV và một số herpesvirus [8-10].

Một số yếu tố vật chủ có thể khiến cá nhân tăng mức độ nghiêm trọng của nhiễm trùng đó (ví dụ, hút thuốc và nhiễm trùng do virus hợp bào đường hô hấp [RSV]; rượu và viêm gan; sự phát triển của bệnh bại liệt ở tay chân hoạt động mạnh, tái hoạt hóa Epstein-Barr virus có thể là một nguy cơ ở bệnh nhân lymphoma).

Phương thức truyền bệnh

Hô hấp: Đây là con đường lây truyền phổ biến nhất trong các bệnh do virus. Vi-rút có thể có trong nước bọt hoặc dịch tiết đường hô hấp và có thể lây lan qua vết cắn như ở bệnh dại, hoặc bằng cách hôn như với EBV, hoặc có thể lây lan dưới dạng hạt bắn li ti (sau đây gọi là hạt khí dung), ví dụ như cúm và sởi. Hantavirus có thể lây lan bởi các hạt khí hình thành từ nước tiểu của loài gặm nhấm trong đất. Vi-rút lây lan qua đường hạt khí dung rõ ràng làm tăng nguy cơ lây lan sang nhân viên y tế và các bệnh nhân khác trong cùng khoa phòng.

Tiêu hóa: Đây là chế độ lây lan phổ biến thứ hai của nhiễm virus. Các loại virus đường ruột chính là coxsackie, echo, rotavirus, bại liệt, virus Norwalk, viêm gan A, E và đôi khi B.

Tiếp xúc cá nhân: Một số loại virus được cho là lây truyền qua khí dung hoặc từ các nguồn tiêu hóa có thể thực sự lây lan qua tiếp xúc cá nhân. Dịch bệnh gần đây của virus Ebola, được biết là có khả năng lây nhiễm cao, đã lan sang các nhân viên y tế và các bệnh nhân khác, vì dịch cơ thể rất dễ lây nhiễm trong căn bệnh này.

Da: Đây là một cổng vào quan trọng khác về sự xâm nhập của virus, nhưng không nhất thiết phải thông qua da nguyên vẹn. Virus có thể xâm nhập vào cơ thể bằng các vết cắn, như ở bệnh dại, arbovirus ở muỗi hoặc bọ ve, hoặc do tổn thương kim tiêm hoặc truyền máu, ví dụ như ở HIV hoặc viêm gan B và C. Da cũng đóng vai trò là một cổng thoát các mụn bọc da bị vỡ phát tán bệnh cho cộng đồng, ví dụ, thủy đậu, virus herpes simplex (HSV).

Virus lây truyền qua đường tình dục xuất hiện ở cả dị tính và đồng tính bao gồm HSV, HIV, HBV và cytomegalovirus (CMV). Những vi-rút này không chỉ lây lan qua đường tình dục mà còn cho trẻ sơ sinh trong quá trình đi qua kênh cổ tử cung. Một số loại virus nói trên, bao gồm rubella và varicella, có thể dẫn đến nhiễm trùng trong tử cung thông qua đường nhau thai.

Muỗi chân đốt, ve và ruồi có thể truyền virut như sốt xuất huyết, sốt vàng và sốt xuất huyết Crimean-Congo (CCHF).

Nhiễm trùng bệnh viện: Khoảng 5% các bệnh nhiễm trùng bệnh viện có thể là do nhiễm virus; tuy nhiên, tỷ lệ mắc bệnh có thể được đánh giá thấp do khó chẩn đoán và hạn chế về sự sẵn có của các công cụ chẩn đoán. Những vi-rút này bao gồm vi-rút đường hô hấp (ví dụ: HSV, CMV), vi-rút viêm gan (ví dụ: vi-rút HBV và viêm gan C [HCV]), vi-rút đường ruột (ví dụ: rotavirus) và picornavirus. Có nguy cơ 0,3% nguy cơ truyền HIV cho các bệnh nhân và nhân viên y tế khác. Các trường hợp nhiễm virus Creutzfeldt-Jakob chậm đã xảy ra sau khi ghép giác mạc. Virus Ebola và Marburg cũng đã được truyền đi dưới dạng nhiễm trùng bệnh viện. Loại virus được nghiên cứu thường xuyên nhất liên quan đến lây lan bệnh viện là RSV ở khoa nhi, đơn vị chăm sóc đặc biệt cho trẻ sơ sinh (ICU) và ICU người lớn.

Thời gian ủ bệnh

Virus có thời gian ủ bệnh ngắn từ 2 đến 5 ngày, thường ảnh hưởng đến hệ hô hấp. Nhiễm trùng lây lan theo con đường tạo máu đến các cơ quan xa như não có thể mất 2-3 tuần. Thời gian ủ bệnh trong nhiễm HIV có thể lây lan trong một vài tháng. Các loại vi-rút như vi-rút bệnh dại, lây lan qua các dây thần kinh, có thể có thời gian ủ bệnh từ 2 tuần đến nhiều nhất là một năm. Kiến thức về thời kỳ ủ bệnh là rất quan trọng để xác định sự lây nhiễm của vi sinh vật. Mức độ lây nhiễm phụ thuộc vào việc bảo tồn virus và sự di cư của nó ra môi trường.

Hệ thống miễn dịch

Hệ thống miễn dịch đóng vai trò chính trong cơ chế phòng vệ và sinh lý bệnh của bệnh do virus gây ra. Sự bảo vệ vật chủ chính chống lại nhiễm virus là các rào cản vật lý / hóa học đối với nhiễm trùng và hệ thống miễn dịch [11]. Nhiễm virus ở người thường tạo lên hai loại phản ứng miễn dịch. Phản ứng khởi phát nhanh chóng ban đầu “Phản ứng bẩm sinh” chống lại virus liên quan đến quá trình tổng hợp protein, cụ thể là interferon và kích thích “tế bào lympho giết chết tự nhiên” (NK) [12, 13]. Trong một số trường hợp, phản ứng bẩm sinh có thể đủ để ngăn ngừa nhiễm trùng lan rộng. Tuy nhiên, nếu sự lây nhiễm tiến triển vượt quá vài vòng đầu tiên của sự nhân lên của virus, thì phản ứng miễn dịch thích nghi đã được đưa ra [14]. Bản thân đáp ứng miễn dịch thích ứng có hai thành phần: Phản ứng thể dịch và phản ứng qua trung gian tế bào. Cả hai thành phần của phản ứng miễn dịch thích ứng này đều tạo ra các tế bào bộ nhớ lâu dài, cung cấp khả năng miễn dịch thành công đối với các bệnh nhiễm trùng liên tiếp bởi cùng một loại virus. Những thụ thể phát hiện bề mặt tế bào cực kỳ chính xác này phát hiện kháng nguyên hoặc một số protein virus nhất định dành riêng cho virus đó . Quá trình này dẫn đến một bộ nhớ miễn dịch, sau đó hình thành nguồn gốc để tiêm chủng [3]. Hệ thống miễn dịch bẩm sinh cung cấp bảo vệ vật chủ một cách phổ quát khỏi các bệnh truyền nhiễm. Nó xác định sự hiện diện của mầm bệnh bằng nhiều phương pháp phát hiện. Mục tiêu chính của nhận biết miễn dịch bẩm sinh là axit nucleic của virus. Nói chung, hệ thống miễn dịch bẩm sinh phát hiện các đặc điểm cấu trúc của RNA và DNA của virus khác với axit nucleic chủ [15, 16].

Việc phát hiện mầm bệnh virus bằng hệ thống miễn dịch bẩm sinh có hai hậu quả lớn: Thứ nhất, nó dẫn đến việc tạo ra các cơ chế chống vi rút bẩm sinh, hầu hết được điều hòa chủ yếu bởi interferon. Sau đó, nó dẫn đến việc kích hoạt phản ứng miễn dịch thích nghi, có thể mang lại khả năng miễn dịch chống vi rút trực tiếp, đặc hiệu hơn và lâu dài hơn. Mục đích chính của cơ chế bảo vệ cơ thể là loại bỏ các tế bào bị nhiễm bệnh. Điều này được thực hiện bằng các cơ chế nội tại tế bào được tạo ra bởi các interferon loại I trong các tế bào bị nhiễm bệnh. Nó cũng có thể được thực hiện bởi các tế bào lympho gây độc tế bào, chẳng hạn như tế bào NK và tế bào CD8T [17]. Ngăn chặn sự xâm nhập của virus vào tế bào chủ là một quá trình bảo vệ quan trọng. Kháng thể trung hòa chủ yếu thực hiện điều này. Các phương pháp khác can thiệp vào sự nhân lên của virus, biểu hiện gen và thoát khỏi các tế bào bị nhiễm khác nhau tùy thuộc vào virus và vật chủ. Protein trong pha cấp và hệ thống bổ thể đóng vai trò tích cực trong đáp ứng miễn dịch bẩm sinh. Bạch cầu, bao gồm bạch cầu trung tính, bạch cầu đơn nhân, đại thực bào, tế bào đuôi gai, tế bào NK và tế bào NK T, là các loại tế bào miễn dịch bẩm sinh chính đáp ứng với nhiễm virus [14]. Các lectin loại C trên bề mặt tế bào của chúng nhận ra thành phần protein hoặc axit nucleic của virus và, trong trường hợp của tế bào NK và NK T, các thay đổi trên bề mặt tế bào của các tế bào bị nhiễm bệnh [18]. Những tế bào này xâm nhập vào các mô bị các vi sinh vật này xâm nhập từ huyết tương thông qua hoạt động của các cytokine được giải phóng trong quá trình nhiễm trùng. Hệ thống miễn dịch thích nghi hiển thị hai loại tế bào riêng biệt: tế bào lympho B và T. Khi tiếp xúc với virus, các tế bào lympho B kích thích giải phóng một dạng kháng thể hòa tan có khả năng liên kết các virion lưu hành, dẫn đến hiệu quả diệt trừ virus. Một phản ứng Blymphocyte kháng vi-rút rất nhạy cảm trong việc ngăn ngừa hoặc hạn chế tái nhiễm và hình thành cơ sở tiêm vắc-xin chống lại các vi-rút cụ thể [19].

Virus về cơ bản là các sinh vật nội bào sinh sản trong các tế bào của vật chủ bị nhiễm bệnh và sử dụng các thành phần tế bào để tạo ra virion thế hệ tiếp theo. Quá trình sao chép này có thể diễn ra nhanh hoặc chậm theo thời gian. Sự tiến triển này trong một khung thời gian quyết định sự tiến triển nhanh chóng của bệnh. Trong các trường hợp nhiễm virut cấp tính, sự nhân lên của virut và phản ứng của vật chủ sẽ dẫn đến việc loại bỏ virut và loại bỏ nhiễm trùng hoặc nếu nhiễm trùng quá mức sẽ dẫn đến nhiễm trùng huyết nghiêm trọng hoặc tử vong của vật chủ. Tổn thương mô do vi rút tại vị trí nhiễm trùng là do tổn thương độc tế bào do sự nhân lên của virut và phản ứng miễn dịch của vật chủ đối với nhiễm trùng. Trong nhiễm trùng mãn tính, khung thời gian nhân lên của virus ở vật chủ thường được đánh giá theo tuần, tháng hoặc thậm chí nhiều năm, với đáp ứng miễn dịch của vật chủ kéo dài trong thời gian dài. Virus gây nhiễm trùng mãn tính và lâu dài đã phát triển các quá trình để khuất phục hoặc thay đổi phản ứng miễn dịch, theo đó các virus này tồn tại trong bệnh nhân. Các phản ứng miễn dịch gặp phải trong cả nhiễm virus cấp tính và mãn tính có thể dẫn đến tổn thương mô. Ví dụ kinh điển về nhiễm virus mạn tính dẫn đến phá hủy mô qua trung gian miễn dịch trong nhiều năm là xơ gan do viêm gan siêu vi C. Những phản ứng miễn dịch này, được thấy trong một loạt các bệnh nhiễm virut, có thể là nguyên nhân gây ra các bệnh tự miễn liên quan đến một số loại virus [20].

Tế bào lympho T và miễn dịch qua trung gian tế bào có liên quan đến các tế bào bị nhiễm virus hơn là virus tự do. Các tế bào lympho T miễn dịch virus nhận ra các kháng nguyên virus liên quan đến các glycoprotein loại I (MHC -histocompatibility complex) [21]. Các tế bào lympho T thực hiện các chức năng điều tiết quan trọng của hệ thống miễn dịch. Thông qua các thụ thể tế bào T này, các phân tử CD4 và CD8 tham gia phản ứng miễn dịch dẫn đến tương tác với các tế bào trình diện kháng nguyên, giải phóng các cytokine, tăng sinh của một loạt các tế bào vật chủ với sự phá hủy tế bào đích[22]. Một sự phát triển chính là sự hiểu biết về cấu trúc và chức năng của MHC, thụ thể tế bào T và các thành phần bề mặt tế bào, như CD3, CD4, và kháng nguyên liên quan đến chức năng tế bào lympho-1.

Phân loại virus

Virus được chia thành hai nhóm lớn (Bảng 1)

Virus chứa RNA.

Virus chứa DNA.

Phân loại Baltimore

Trong phân loại này, virus được chia thành bảy nhóm dựa trên việc sản xuất axit nucleic và m-RNA của chúng.

1. Virus kép (DS) -DNA.
2. Virus đơn chuỗi (ss) -DNA.
3. Virus DS-RNA.
4. Virut ss-RNA có chuỗi dương (cực dương).
5. Virus ss-RNA có chuỗi âm tính (cực tính âm).
6. Virus ss-RNA liên quan đến enzyme sao chép ngược.
7. Virus DS-DNA liên quan đến enzyme sao chép ngược.

Poxviruses

Orthopox: virus đậu mùa (variola), virus vaccinia, virus đậu mùa bò và virus gây bệnh thủy đậu khỉ.

Para pox: virus orf, pseudocowpox, virus viêm miệng sẩn bò.

Yabapox: Virus Tanapox, virus u khỉ Yaba.

Mollusc pox: virus molluscum contagiosum.

Papovavirus Papillomavirus, polyomavirus, virus neoplasms ở động vật có vú.

Hepadnaviruses

Một họ virus bao bọc, virus DS-DNA, bao gồm cả HBV. Herpesviridae Ít nhất năm loài herpesviridae rất phổ biến ở người: HSV-1 và HSV2 (cả hai đều có thể gây ra herpes miệng và herpes sinh dục), virus varicella zoster (VZV, gây bệnh thủy đậu và bệnh zona), virus EBV nguyên nhân gây bệnh bạch cầu đơn nhân) và CMV.

Những nguyên nhân này gây ra một loạt các bệnh, từ nhiễm trùng đường hô hấp nhẹ ở trẻ nhỏ đến bệnh đa cơ quan đe dọa tính mạng ở những người có hệ miễn dịch yếu.

Papillomaviridae Virus DNA không bao bọc, được gọi chung là papillomaviruses. Gây ra các khối u nhỏ lành tính, được gọi là u nhú hoặc mụn cóc (ví dụ, papillomavirus ở người [HPV] 1, HPV6 hoặc HPV11). Papillomas gây ra bởi một số loại, tuy nhiên, chẳng hạn như HPV 16 và 18, có nguy cơ trở thành ung thư.

Bảng 1 Phân loại các loại virus.

ds: chuỗi kép; ss: chuỗi đơn.

Parvoviridae

Parvovirus B19 gây ra phát ban ngoài thời thơ ấu (ban đỏ nhiễm trùng).

Reoviridae

Một họ vi-rút có thể ảnh hưởng đến hệ thống tiêu hóa (như rotavirus) và đường hô hấp.

• Orthomyxoviruses: Một họ virut RNA bao gồm Inflenavavirus A, Inflenzavirus B, Inflenzavirus C. Những virut này gây bệnh cúm ở động vật có xương sống, bao gồm chim (cúm gia cầm), người và các động vật có vú khác.
• Paramyxoviruses: Bao gồm virus quai bị, virus sởi, RSV, virus á cúm và metapneumovirus ở người, là nguyên nhân chính gây viêm phế quản và viêm phổi ở trẻ sơ sinh và trẻ em.

Rhabdoviridae

Rhabdovirus mang vật liệu di truyền của chúng ở dạng ss-RNA âm tính. Rhabdovirus bao gồm virus dại và virus viêm miệng mụn nước (VSV).

Filoviridae

Các virus truyền nhiễm dạng sợi (virion), mã hóa bộ gen của chúng dưới dạng ss-RNA âm tính. Hai thành viên trong gia đình thường được biết đến là virus Ebola và virus Marburg gây sốt xuất huyết do virus.

Arenavirus: Nhiễm vi rút viêm màng tế bào lympho có thể gây viêm màng não vô khuẩn. Các hội chứng sốt xuất huyết có nguồn gốc từ các bệnh nhiễm trùng do vi-rút, chẳng hạn như vi-rút Lassa.

Bunyaviridae

Một họ các virus RNA có vỏ bao bọc, chuỗi âm tính. Mặc dù thường được tìm thấy trong động vật chân đốt hoặc động vật gặm nhấm, một số loại virus trong gia đình này đôi khi lây nhiễm sang người. Bunyaviridae là vector vi rút truyền bệnh. Ngoại trừ hantaviruses, lây truyền xảy ra thông qua một vectơ động vật (đom đóm, muỗi hoặc đánh dấu). Hantavirus được truyền qua tiếp xúc với phân chuột. Nhiễm trùng ở người với một số bunyaviridae, như virus CCHF, có liên quan đến tỷ lệ mắc bệnh và tử vong cao.

Picornavirus

Picornavirus là những virus RNA không có vỏ bọc, có chuỗi dương tính. Các bệnh mà chúng gây ra rất đa dạng, từ các bệnh cấp tính “cảm lạnh thông thường” đến bệnh bại liệt.

Caliciviridae

Một họ virus với ss-RNA. Việc truyền nhiễm calicivirus nói chung là qua đường phân-miệng nhưng cũng có thể qua đường hô hấp. Nhiễm Calicivirus thường gây viêm dạ dày ruột cấp tính (ví dụ, virus Norwalk).

Astrovirus

Họ Astroviridae bao gồm một họ virut không có vỏ bọc thứ ba, bộ gen được cấu tạo từ ss-RNA cộng. Astroviruses hiện được công nhận là một nguyên nhân gây viêm dạ dày ruột ở trẻ em và người lớn.

Coronaviridae

Một họ các virus RNA có vỏ bao bọc, chuỗi dương. Các coronavirus được truyền qua đường phân-miệng hoặc bằng hạt khí dung của dịch tiết đường hô hấp. Mặc dù hầu hết các bệnh đều nhẹ, đôi khi chúng có thể gây ra các tình huống nghiêm trọng hơn ở người, ví dụ như nhiễm trùng đường hô hấp được gọi là SARS.

Flaviviridae

Một họ virus chủ yếu lây lan qua các vec tơ động vật (chủ yếu là ve và muỗi). Các bệnh chủ yếu do họ Flaviviridae gây ra bao gồm: sốt xuất huyết, viêm não Nhật Bản, bệnh rừng Kyasanur, viêm não thung lũng Murray, viêm não St. Louis, viêm não do ve, viêm não West Nile, viêm não vàng.

Togaviridae

Một họ virut, bao gồm các chi sau: Genus Alphavirus, chủng loại, virut Sindbis, virut viêm não ngựa phương Đông, virut viêm não ngựa phương Tây, virut viêm não ngựa ở Venezuela, virut Ross River, virut O’nyong ‘nyong ; Chikungunya, Semlilki Forest virus, Rubivirus, Rubella virus.

Retroviridae

Một họ virus có vỏ bao bọc nhân lên trong tế bào vật chủ thông qua quá trình sao chép ngược, ví dụ: HIV.

Các biện pháp chuẩn đoán virus

Xét nghiệm virus hiện nay rất cần thiết trong việc quản lý bệnh nhân bị nhiễm trùng. Nhiều phương pháp xét nghiệm tiếp tục được sử dụng và các xét nghiệm phân tử đang phát triển như một công nghệ hàng đầu. Một số xét nghiệm phân tử đang được sử dụng hoặc đang trong quá trình phát triển để chẩn đoán in vitro [23]. Để chẩn đoán nhiễm virus cấp tính, các mẫu bệnh phẩm thường được thu thập từ vị trí bệnh (ví dụ: dịch não tủy [CSF] trong viêm màng não do virus). Nuôi cấy virus là khó khăn về mặt kỹ thuật vì virus không bền và có thể không tồn tại trong quá trình vận chuyển mẫu. Các mẫu bệnh phẩm có thể được gửi để xét nghiệm huyết thanh học, kh�