Khảo sát hiệu quả phối hợp ciprofloxacin với ceftazidime, meropenem, imipenem và sự đề kháng kháng sinh của vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa trong điều kiện in vitro

• Tác giả: Phạm Cúc Hoa
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Hùng Vân
• Trường học: Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Khảo sát hiệu quả phối hợp ciprofloxacin với ceftazidime, meropenem hoặc imipenem và sự đề kháng kháng sinh của vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa ở điều kiện in vitro
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Kháng sinh và sự đề kháng của vi khuẩn
• 1.2. Khái niệm, phân loại, cơ chế tác động của kháng sinh
• 1.2.1. Khái niệm
• 1.2.2. Phân loại
• 1.3. Cơ chế tác động của kháng sinh
• 1.4. Một số đặc điểm của các kháng sinh trong nghiên cứu
• 1.5. Sự kháng thuốc
• 1.5.1. Cơ chế đề kháng các kháng sinh của vi khuẩn
• 1.5.2. Nguồn gốc của việc kháng thuốc
• 1.5.3. Sự kháng chéo
• 1.6. Đại cương về P.
• 1.6.1. Nguồn gốc của P.
• 1.6.2. Đặc điểm sinh học của P.
• 1.6.3. Cấu tạo kháng nguyên và khả năng sinh độc tố
• 1.6.4. Dịch tễ học và khả năng gây bệnh
• 1.7. Cơ chế kháng thuốc của P.aeruginosa kháng tự nhiên với nhiều kháng sinh
• 1.7.1. Giảm tính thấm của màng tế bào
• 1.7.2. Bơm thải kháng sinh
• 1.7.3. Sản xuất men bất hoạt kháng sinh
• 1.7.4. P.aeruginosa nhận cơ chế đề kháng kháng sinh
• 1.8. Cơ chế kháng nhóm ciprofloxacin, ceftazidime, meropenem, imipenem của vi khuẩn của P.
• 1.9. MIC của kháng sinh và ý nghĩa vi sinh lâm sàng
• 1.9.1. Định nghĩa MIC
• 1.9.2. Vận dụng MIC và điểm gãy trong điều trị kháng sinh trên bệnh nhân
• 1.10. Phối hợp kháng sinh và các xét nghiệm đánh giá hiệu quả phối hợp kháng sinh
• 1.10.1. Phối hợp kháng sinh
• 1.10.2. Mục đích của việc phối hợp kháng sinh trong điều trị
• 1.10.3. Lựa chọn kháng sinh cho phối hợp
• 1.10.4. Các nghiên cứu liên quan
• 1.10.4.1. Các nghiên cứu trên thế giới
• 1.10.4.2. Các nghiên cứu tại Việt Nam
• 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Thiết kế nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu
• 2.3. Tiêu chuẩn chọn mẫu
• 2.4. Phương pháp xử lý và phân tích số liệu
• 2.5. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
• 2.5.1. Thiết bị, dụng cụ
• 2.5.2. Chuẩn bị dung dịch kháng sinh để thực hiện phương pháp MIC và vi pha loãng theo kiểu ô cờ
• 2.5.3. Từ những lọ đông khô pha thành dung dịch kháng sinh ciprofloxacin, ceftazidime, meropenem, imipenem
• 2.5.4. Chuẩn bị các dung dịch kháng sinh để làm phương pháp vi pha loãng
• 2.5.5. Chuẩn bị các dung dịch kháng sinh để làm phương pháp vi pha loãng theo kiểu ô cờ
• 2.5.6. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5.7. P.aeruginosa từ các mẫu bệnh phẩm khác nhau, giữ chủng trong BHI có 20% glycerol, được cấy trên môi trường MC
• 2.5.8. Thử nghiệm kháng sinh đồ với ciprofloxacin, ceftazidime, meropenem, imipenem bằng phương pháp MIC
• 2.5.9. Thử nghiệm phối hợp kháng sinh bằng phương pháp vi pha loãng theo kiểu ô cờ
• 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Tỉ lệ đề kháng kháng sinh của ciprofloxacin, ceftazidime, meropenem, và imipenem đối với 100 chủng P.
• 3.2. Khảo sát tác dụng hiệp đồng của ciprofloxacin – ceftazidime, ciprofloxacin – meropenem, ciprofloxacin – imipenem ở những chủng P.aeruginosa cùng kháng với cả hai loại kháng sinh
• 3.3. Khảo sát tác dụng hiệp đồng của ciprofloxacin – imipenem ở những chủng P.aeruginosa kháng với ciprofloxacin nhưng nhạy với imipenem
• 3.4. Tìm hiểu sự thay đổi giá trị MIC của từng loại kháng sinh khi phối hợp
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Khảo sát hiệu quả phối hợp ciprofloxacin với ceftazidime meropenem imipenem

Nghiên cứu này tập trung vào khảo sát hiệu quả của việc phối hợp ciprofloxacin với các kháng sinh khác như ceftazidime, meropenem, và imipenem trong điều kiện in vitro. Mục tiêu chính là đánh giá sự hiệp đồng giữa các kháng sinh này trong việc ức chế sự phát triển của Pseudomonas aeruginosa, một loại vi khuẩn gram âm kháng thuốc phổ biến. Kết quả cho thấy, sự phối hợp này có thể làm giảm giá trị MIC (nồng độ ức chế tối thiểu) của từng kháng sinh, từ đó tăng hiệu quả điều trị. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh đề kháng kháng sinh ngày càng gia tăng.

1.1. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp vi pha loãng theo kiểu ô cờ để đánh giá hiệu quả phối hợp kháng sinh. Các chủng Pseudomonas aeruginosa được phân lập từ các mẫu bệnh phẩm khác nhau và được thử nghiệm với các nồng độ khác nhau của ciprofloxacin, ceftazidime, meropenem, và imipenem. Kết quả được phân tích dựa trên sự thay đổi giá trị MIC và tỉ lệ hiệp đồng giữa các kháng sinh.

1.2. Kết quả khảo sát

Kết quả cho thấy, tỉ lệ đề kháng kháng sinh của Pseudomonas aeruginosa đối với ciprofloxacin là 22%, ceftazidime là 5%, meropenem là 12%, và imipenem là 36%. Sự phối hợp ciprofloxacin với ceftazidime cho thấy hiệu quả hiệp đồng ở 20% các chủng, trong khi phối hợp với meropenem và imipenem lần lượt là 8.3% và 13.3%. Điều này cho thấy sự phối hợp kháng sinh có thể là một giải pháp hiệu quả trong điều trị các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn kháng thuốc.

II. Đề kháng kháng sinh của Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa là một trong những vi khuẩn gram âm có khả năng đề kháng kháng sinh cao, đặc biệt là với các kháng sinh như ciprofloxacin, ceftazidime, meropenem, và imipenem. Nghiên cứu này đã xác định tỉ lệ đề kháng của các chủng Pseudomonas aeruginosa đối với các kháng sinh này, đồng thời phân tích các cơ chế kháng thuốc của vi khuẩn. Kết quả cho thấy, Pseudomonas aeruginosa có khả năng kháng tự nhiên với nhiều loại kháng sinh do các cơ chế như giảm tính thấm của màng tế bào, bơm thải kháng sinh, và sản xuất men bất hoạt kháng sinh.

2.1. Cơ chế đề kháng

Pseudomonas aeruginosa có nhiều cơ chế đề kháng kháng sinh, bao gồm giảm tính thấm của màng tế bào, bơm thải kháng sinh, và sản xuất men bất hoạt kháng sinh. Các cơ chế này giúp vi khuẩn tồn tại và phát triển ngay cả trong môi trường có kháng sinh. Ngoài ra, vi khuẩn còn có khả năng nhận gen kháng đa kháng sinh từ các vi khuẩn khác thông qua quá trình chuyển gen ngang.

2.2. Tỉ lệ đề kháng

Nghiên cứu đã xác định tỉ lệ đề kháng của Pseudomonas aeruginosa đối với các kháng sinh như ciprofloxacin (22%), ceftazidime (5%), meropenem (12%), và imipenem (36%). Tỉ lệ này phản ánh mức độ kháng thuốc ngày càng gia tăng của vi khuẩn, đặc biệt là trong các bệnh viện và cơ sở y tế. Điều này đặt ra thách thức lớn cho việc điều trị các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn kháng thuốc.

III. Ứng dụng thực tiễn và ý nghĩa của nghiên cứu

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp dữ liệu khoa học về hiệu quả phối hợp kháng sinh và đề kháng kháng sinh của Pseudomonas aeruginosa. Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trong việc thiết kế các phác đồ điều trị mới, đặc biệt là trong bối cảnh kháng kháng sinh ngày càng trở nên phổ biến. Việc phối hợp các kháng sinh như ciprofloxacin với ceftazidime, meropenem, hoặc imipenem có thể giúp tăng hiệu quả điều trị và giảm nguy cơ kháng thuốc.

3.1. Ứng dụng trong điều trị

Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc phối hợp ciprofloxacin với các kháng sinh khác có thể làm giảm giá trị MIC và tăng hiệu quả điều trị. Điều này đặc biệt hữu ích trong việc điều trị các bệnh nhiễm trùng do Pseudomonas aeruginosa, nhất là trong các trường hợp vi khuẩn kháng thuốc. Nghiên cứu cũng gợi ý rằng, việc phối hợp kháng sinh nên được xem xét trong các phác đồ điều trị để đạt được hiệu quả tối ưu.

3.2. Ý nghĩa trong nghiên cứu dược lý

Nghiên cứu này cung cấp thêm bằng chứng về hiệu quả phối hợp kháng sinh trong điều kiện in vitro, mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực dược lý và vi sinh vật. Việc hiểu rõ hơn về cơ chế kháng thuốc và hiệp đồng giữa các kháng sinh sẽ giúp các nhà khoa học phát triển các loại thuốc mới và cải thiện hiệu quả điều trị trong tương lai.

Tổng quan nghiên cứu

Nhiễm khuẩn do vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) là một trong những thách thức lớn trong y tế hiện đại, đặc biệt do khả năng đề kháng kháng sinh ngày càng gia tăng. Theo báo cáo của National Healthcare Safety Network (Mỹ, 2008), viêm phổi do P. aeruginosa chiếm tỉ lệ 16,3% trong các trường hợp viêm phổi thở máy, đồng thời vi khuẩn này cũng là nguyên nhân phổ biến gây nhiễm khuẩn đường tiết niệu (10%) và nhiễm khuẩn vị trí vết mổ (10%). Tại Việt Nam, tỉ lệ đề kháng của P. aeruginosa với các kháng sinh ciprofloxacin, ceftazidime, meropenem và imipenem dao động từ 22% đến 36%, phản ánh mức độ nghiêm trọng của vấn đề.

Mục tiêu nghiên cứu nhằm khảo sát sự đề kháng kháng sinh của P. aeruginosa và đánh giá hiệu quả phối hợp in vitro của ciprofloxacin với ceftazidime, meropenem hoặc imipenem. Nghiên cứu được thực hiện trên 100 chủng P. aeruginosa phân lập từ các mẫu bệnh phẩm của bệnh nhân viêm phổi tại thành phố Hồ Chí Minh trong giai đoạn từ tháng 12/2013 đến tháng 5/2014. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc lựa chọn phác đồ điều trị hiệu quả, góp phần giảm thiểu tình trạng kháng thuốc và nâng cao hiệu quả điều trị nhiễm khuẩn do P. aeruginosa.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về cơ chế tác động và đề kháng của kháng sinh đối với vi khuẩn, đặc biệt là P. aeruginosa. Hai nhóm kháng sinh chính được khảo sát gồm:

• Nhóm quinolone (ciprofloxacin): Ức chế men DNA gyrase, ngăn cản quá trình sao chép DNA của vi khuẩn.
• Nhóm β-lactam (ceftazidime, meropenem, imipenem): Ức chế tổng hợp vách tế bào vi khuẩn bằng cách gắn vào penicillin binding protein (PBP).

Ba khái niệm chính được áp dụng trong nghiên cứu:

• Đề kháng kháng sinh: Khả năng của vi khuẩn chống lại tác dụng của kháng sinh thông qua các cơ chế như giảm tính thấm màng tế bào, tăng bơm thải kháng sinh, sản xuất men bất hoạt hoặc biến đổi điểm gắn đích.
• Giá trị MIC (Minimal Inhibitory Concentration): Nồng độ tối thiểu của kháng sinh ức chế sự phát triển của vi khuẩn.
• Tác dụng hiệp đồng của phối hợp kháng sinh: Hiệu quả phối hợp vượt trội so với từng kháng sinh đơn lẻ, được đánh giá qua phương pháp vi pha loãng theo kiểu ô cờ.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thiết kế theo phương pháp cắt ngang tiền cứu, thực hiện tại phòng thí nghiệm vi sinh công ty Nam Khoa, TP. Hồ Chí Minh, trong khoảng thời gian từ tháng 12/2013 đến tháng 5/2014.

• Nguồn dữ liệu: 100 chủng P. aeruginosa được phân lập từ các mẫu bệnh phẩm như đàm, dịch màng phổi, dịch rửa phế quản của bệnh nhân viêm phổi tại bệnh viện Nguyễn Tri Phương.
• Phương pháp chọn mẫu: Chủng vi khuẩn được bảo quản trong môi trường BHI có 20% glycerol ở -70°C, lựa chọn theo tiêu chuẩn định danh chính xác.
• Phương pháp phân tích: Xác định MIC của ciprofloxacin, ceftazidime, meropenem và imipenem bằng phương pháp vi pha loãng trong môi trường Mueller Hinton broth. Đánh giá tác dụng hiệp đồng của phối hợp ciprofloxacin với từng kháng sinh β-lactam bằng phương pháp vi pha loãng theo kiểu ô cờ (checkerboard test) trên 22 chủng P. aeruginosa có đặc điểm đề kháng phù hợp.
• Phân tích số liệu: Sử dụng phần mềm SPSS 16 để xử lý và phân tích thống kê mô tả, xác định tỉ lệ đề kháng và mức độ hiệp đồng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tỉ lệ đề kháng kháng sinh: Trong 100 chủng P. aeruginosa, tỉ lệ đề kháng lần lượt là ciprofloxacin 22%, ceftazidime 5%, meropenem 12%, imipenem 36%. Điều này cho thấy imipenem có tỉ lệ đề kháng cao nhất, trong khi ceftazidime có tỉ lệ thấp nhất.

2. Tác dụng hiệp đồng ở chủng cùng kháng: Ở 15 chủng P. aeruginosa kháng đồng thời ciprofloxacin và một trong các kháng sinh β-lactam, tỉ lệ tác dụng hiệp đồng của phối hợp ciprofloxacin – ceftazidime là 20%, ciprofloxacin – meropenem là 8,3%, ciprofloxacin – imipenem là 13,3%.

3. Tác dụng hiệp đồng ở chủng kháng ciprofloxacin nhưng nhạy với β-lactam: Trong 7 chủng kháng ciprofloxacin nhưng nhạy với ceftazidime, meropenem hoặc imipenem, phối hợp ciprofloxacin – imipenem cho tác dụng hiệp đồng ở 14,3% trường hợp.

4. Thay đổi giá trị MIC khi phối hợp: Giá trị MIC của từng kháng sinh giảm khi phối hợp, tuy nhiên mức giảm không đồng đều và không đạt mức giảm tối thiểu 4 lần ở đa số trường hợp, phản ánh hiệu quả hiệp đồng thấp.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy P. aeruginosa tại TP. Hồ Chí Minh có mức độ đề kháng kháng sinh đa dạng, trong đó imipenem có tỉ lệ đề kháng cao nhất, phù hợp với xu hướng gia tăng đề kháng carbapenem trên toàn cầu. Tác dụng hiệp đồng của phối hợp ciprofloxacin với ceftazidime, meropenem hoặc imipenem được ghi nhận ở mức thấp, đặc biệt ở các chủng kháng đa kháng sinh. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, tỉ lệ hiệp đồng thấp hơn nhiều so với một số báo cáo như 75-80% ở Mỹ hoặc 66,7% ở Đức, nhưng tương đồng với nghiên cứu tại Scotland (12,9%).

Nguyên nhân có thể do sự đa dạng về cơ chế đề kháng của P. aeruginosa, bao gồm giảm tính thấm màng, bơm thải kháng sinh và sản xuất men bất hoạt. Việc phối hợp kháng sinh không mang lại hiệu quả hiệp đồng cao có thể do các cơ chế đề kháng chồng chéo và sự khác biệt trong đặc tính dược động học của các kháng sinh phối hợp. Kết quả này gợi ý rằng không phải lúc nào cũng cần thiết phải phối hợp các kháng sinh này trong điều trị lâm sàng, đặc biệt khi hiệu quả hiệp đồng không rõ ràng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố tỉ lệ đề kháng từng kháng sinh và bảng so sánh tỉ lệ hiệp đồng phối hợp, giúp minh họa rõ ràng mức độ hiệu quả phối hợp kháng sinh.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường giám sát đề kháng kháng sinh: Thiết lập hệ thống giám sát liên tục tỉ lệ đề kháng của P. aeruginosa tại các bệnh viện lớn nhằm cập nhật kịp thời tình hình và điều chỉnh phác đồ điều trị phù hợp. Chủ thể thực hiện: Sở Y tế và các bệnh viện; Thời gian: liên tục hàng năm.

2. Sử dụng phối hợp kháng sinh có chọn lọc: Khuyến cáo chỉ sử dụng phối hợp ciprofloxacin với ceftazidime, meropenem hoặc imipenem khi có bằng chứng in vitro rõ ràng về hiệu quả hiệp đồng, tránh lạm dụng gây tăng đề kháng. Chủ thể thực hiện: Bác sĩ lâm sàng; Thời gian: áp dụng ngay trong điều trị.

3. Đào tạo và nâng cao nhận thức: Tổ chức các khóa đào tạo về cơ chế đề kháng và lựa chọn kháng sinh hợp lý cho nhân viên y tế nhằm giảm thiểu việc sử dụng kháng sinh không hợp lý. Chủ thể thực hiện: Các trường đại học y dược và bệnh viện; Thời gian: 6-12 tháng.

4. Nghiên cứu thêm các phối hợp kháng sinh mới: Khuyến khích nghiên cứu mở rộng các phối hợp kháng sinh khác có tiềm năng hiệp đồng cao hơn hoặc sử dụng các thuốc mới để điều trị P. aeruginosa đa kháng. Chủ thể thực hiện: Các viện nghiên cứu và trường đại học; Thời gian: 1-3 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Bác sĩ lâm sàng và chuyên gia điều trị nhiễm khuẩn: Giúp lựa chọn phác đồ điều trị phù hợp dựa trên dữ liệu đề kháng và hiệu quả phối hợp kháng sinh, giảm thiểu thất bại điều trị.

2. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành công nghệ sinh học, vi sinh y học: Cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu về đề kháng kháng sinh và phối hợp thuốc, làm nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo.

3. Quản lý y tế và chính sách y tế: Hỗ trợ xây dựng chính sách sử dụng kháng sinh hợp lý và chương trình giám sát đề kháng vi khuẩn tại các cơ sở y tế.

4. Dược sĩ và nhà sản xuất thuốc: Tham khảo để phát triển các sản phẩm phối hợp kháng sinh mới hoặc cải tiến phác đồ điều trị nhằm nâng cao hiệu quả và giảm đề kháng.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao P. aeruginosa lại có khả năng đề kháng cao với nhiều kháng sinh?
   P. aeruginosa có nhiều cơ chế đề kháng như giảm tính thấm màng tế bào, hệ thống bơm thải kháng sinh, sản xuất men bất hoạt và khả năng nhận gen kháng thuốc từ vi khuẩn khác, giúp vi khuẩn thích nghi và kháng thuốc hiệu quả.

2. Phối hợp ciprofloxacin với ceftazidime, meropenem hoặc imipenem có hiệu quả không?
   Nghiên cứu cho thấy tác dụng hiệp đồng của các phối hợp này ở mức thấp, chỉ khoảng 8,3% đến 20% tùy phối hợp và chủng vi khuẩn, do đó không phải lúc nào cũng cần thiết phải phối hợp trong điều trị.

3. Giá trị MIC có vai trò gì trong lựa chọn kháng sinh?
   MIC giúp xác định nồng độ kháng sinh tối thiểu ức chế vi khuẩn, từ đó bác sĩ có thể lựa chọn kháng sinh và liều dùng sao cho đạt hiệu quả điều trị tối ưu, tránh lạm dụng và đề kháng.

4. Tại sao tỉ lệ đề kháng imipenem lại cao hơn meropenem?
   Imipenem bị mất hoạt tính bởi enzyme dihydropeptidase ở thận và có cơ chế thấm qua màng tế bào khác với meropenem, dẫn đến sự khác biệt trong hiệu quả và tỉ lệ đề kháng.

5. Làm thế nào để hạn chế sự phát triển đề kháng của P. aeruginosa?
   Cần sử dụng kháng sinh hợp lý, tránh lạm dụng, áp dụng phối hợp kháng sinh có cơ sở khoa học, đồng thời tăng cường giám sát và đào tạo nhân viên y tế về sử dụng kháng sinh.

Kết luận

• P. aeruginosa tại TP. Hồ Chí Minh có tỉ lệ đề kháng kháng sinh ciprofloxacin, ceftazidime, meropenem và imipenem lần lượt là 22%, 5%, 12% và 36%.
• Hiệu quả phối hợp in vitro của ciprofloxacin với ceftazidime, meropenem hoặc imipenem cho tác dụng hiệp đồng thấp, không đồng đều giữa các chủng.
• Việc phối hợp kháng sinh không phải lúc nào cũng cần thiết, đặc biệt khi hiệu quả hiệp đồng không rõ ràng.
• Cần tăng cường giám sát đề kháng, sử dụng phối hợp kháng sinh có chọn lọc và đào tạo nhân viên y tế để giảm thiểu đề kháng.
• Nghiên cứu tiếp theo nên mở rộng khảo sát các phối hợp kháng sinh mới và đánh giá hiệu quả lâm sàng để cải thiện phác đồ điều trị.

Hành động tiếp theo: Các cơ sở y tế và nhà nghiên cứu nên áp dụng kết quả này để điều chỉnh phác đồ điều trị và tiếp tục nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả kiểm soát nhiễm khuẩn do P. aeruginosa.