Luận án tiến sĩ nghiên cứu một số đặc điểm dịch tễ học phân tử gen k13 và đáp ứng của plasmodium falciparum với dihydroartemisininpiperaquin phosphat ở một số vùng sốt rét lưu hành

Luận án tiến sĩ nghiên cứu đặc điểm dịch tễ học phân tử gen K13 và đáp ứng của Plasmodium falciparum với dihydroartemisinin-piperaquin phosphat tại các vùng sốt rét lưu hành.

• Tác giả: Đỗ Mạnh Hà
• Người hướng dẫn: PGS. Bùi Quang Phúc
• Trường học: Viện Sốt rét - Ký sinh trùng - Côn trùng Trung ương
• Chuyên ngành: Dịch tễ học
• Đề tài: Nghiên cứu một số đặc điểm dịch tễ học phân tử gen K13 và đáp ứng của Plasmodium falciparum với Dihydroartemisinin-Piperaquin Phosphat ở một số vùng sốt rét lưu hành tại Việt Nam
• Loại tài liệu: luận án tiến sỹ y học
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về bệnh sốt rét và tình hình kháng thuốc

Bệnh sốt rét là một bệnh truyền nhiễm do ký sinh trùng Plasmodium spp. gây ra, lây truyền qua muỗi Anopheles spp.. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), năm 2020 có khoảng 241 triệu ca mắc sốt rét và 627.000 ca tử vong. Việt Nam là một trong những quốc gia có tỷ lệ mắc sốt rét cao, đặc biệt ở các vùng như Tây Nguyên, Miền Trung, và Đông Nam Bộ. Kháng thuốc của Plasmodium falciparum đối với các thuốc điều trị sốt rét, đặc biệt là artemisinin, đang trở thành thách thức lớn trong công tác phòng chống sốt rét. Đột biến gen K13 được xác định là chỉ điểm phân tử liên quan đến kháng thuốc artemisinin, đòi hỏi các nghiên cứu sâu hơn để đánh giá tình hình kháng thuốc và đề xuất các giải pháp hiệu quả.

1.1. Tình hình bệnh sốt rét trên thế giới

Theo WHO, năm 2019 có khoảng 229 triệu ca mắc sốt rét trên toàn cầu, tập trung chủ yếu ở Châu Phi (94%). Các quốc gia như Nigeria, Cộng hòa Congo, và Uganda chiếm tỷ lệ mắc cao nhất. Tuy nhiên, tốc độ giảm số ca mắc đã chậm lại từ năm 2015, đặc biệt là ở các khu vực có dân số tăng nhanh. Kháng thuốc của Plasmodium falciparum đối với artemisinin và các thuốc phối hợp (ACTs) đang lan rộng, đặc biệt ở Tiểu vùng sông Mê Kông, bao gồm Việt Nam, Campuchia, và Thái Lan.

1.2. Tình hình bệnh sốt rét tại Việt Nam

Tại Việt Nam, bệnh sốt rét tập trung chủ yếu ở các vùng Tây Nguyên, Miền Trung, và Đông Nam Bộ. Plasmodium falciparum là loài ký sinh trùng chủ yếu, chiếm 60-70% các ca bệnh. Kháng thuốc của P. falciparum đối với artemisinin và dihydroartemisinin-piperaquine (DHA-PPQ) đang gia tăng, đặc biệt ở các tỉnh như Bình Phước, Gia Lai, và Khánh Hòa. Đột biến gen K13 được xác định là nguyên nhân chính dẫn đến kháng thuốc, đòi hỏi các nghiên cứu sâu hơn để đánh giá và kiểm soát tình hình.

II. Nghiên cứu đặc điểm dịch tễ học phân tử gen K13

Nghiên cứu đặc điểm dịch tễ học phân tử gen K13 tập trung vào việc xác định các đột biến gen K13 liên quan đến kháng thuốc artemisinin của Plasmodium falciparum. Các đột biến như C580Y, P553L, và C469F được xác định là các chỉ điểm phân tử quan trọng. Nghiên cứu được thực hiện tại 5 tỉnh có tỷ lệ sốt rét lưu hành cao ở Việt Nam, bao gồm Bình Phước, Gia Lai, Khánh Hòa, Ninh Thuận, và Quảng Trị. Kết quả cho thấy tỷ lệ đột biến gen K13 dao động từ 17,4% đến 36% tùy theo địa phương, phản ánh tình hình kháng thuốc đáng báo động.

2.1. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng các kỹ thuật sinh học phân tử như PCR và giải trình tự gen để xác định các đột biến trên gen K13. Các mẫu bệnh phẩm được thu thập từ bệnh nhân sốt rét tại các tỉnh nghiên cứu. Dữ liệu được phân tích bằng phần mềm Bioedit để xác định vị trí và loại đột biến. Kết quả cho thấy các đột biến như C580Y, P553L, và C469F là phổ biến nhất, liên quan chặt chẽ đến kháng thuốc artemisinin.

2.2. Kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy tỷ lệ đột biến gen K13 cao nhất tại Bình Phước (36%), tiếp theo là Gia Lai (24,1%) và Khánh Hòa (17,4%). Các đột biến C580Y và P553L được phát hiện phổ biến nhất, liên quan đến khả năng kháng thuốc cao của Plasmodium falciparum. Nghiên cứu cũng chỉ ra mối liên quan giữa đột biến gen K13 và thời gian làm sạch ký sinh trùng sau điều trị, phản ánh tình hình kháng thuốc đáng báo động tại các vùng nghiên cứu.

III. Đánh giá đáp ứng của Plasmodium falciparum với DHA PPQ

Đánh giá đáp ứng của Plasmodium falciparum với DHA-PPQ tập trung vào việc theo dõi hiệu quả điều trị sốt rét bằng phác đồ dihydroartemisinin-piperaquine (DHA-PPQ). Nghiên cứu được thực hiện trên các bệnh nhân sốt rét tại các tỉnh Bình Phước, Gia Lai, Khánh Hòa, Ninh Thuận, và Quảng Trị. Kết quả cho thấy tỷ lệ đáp ứng lâm sàng đầy đủ (ACPR) giảm dần theo thời gian, từ 97,8% năm 2005 xuống còn 64% năm 2018, phản ánh tình hình kháng thuốc ngày càng nghiêm trọng.

3.1. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp in vivo để đánh giá hiệu quả điều trị của DHA-PPQ. Các bệnh nhân được theo dõi trong 28 ngày sau khi điều trị, với các chỉ số như thời gian làm sạch ký sinh trùng, thời gian cắt sốt, và tỷ lệ tồn tại ký sinh trùng sau 72 giờ (D3). Dữ liệu được phân tích bằng phần mềm Kaplan-Meier để đánh giá hiệu quả điều trị.

3.2. Kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy tỷ lệ tồn tại ký sinh trùng sau 72 giờ (D3) tăng đáng kể từ 30,6% năm 2012 lên 36% năm 2014 tại Bình Phước, và 24,1% năm 2015 tại Gia Lai. Tỷ lệ đáp ứng lâm sàng đầy đủ (ACPR) giảm từ 97,8% năm 2005 xuống còn 64% năm 2018, phản ánh tình hình kháng thuốc ngày càng nghiêm trọng. Nghiên cứu cũng chỉ ra mối liên quan giữa đột biến gen K13 và hiệu quả điều trị, với các đột biến như C580Y và P553L làm giảm đáng kể hiệu quả của DHA-PPQ.

IV. Đánh giá nhạy cảm của Plasmodium falciparum với thuốc sốt rét in vitro

Đánh giá nhạy cảm của Plasmodium falciparum với thuốc sốt rét in vitro tập trung vào việc xác định nồng độ ức chế 50% (IC50) của các thuốc sốt rét như artesunate, chloroquine, dihydroartemisinin, và piperaquine. Nghiên cứu được thực hiện tại Gia Lai, sử dụng các mẫu ký sinh trùng phân lập từ bệnh nhân sốt rét. Kết quả cho thấy các đột biến gen K13 như C580Y và P553L làm tăng đáng kể giá trị IC50, phản ánh khả năng kháng thuốc cao của Plasmodium falciparum.

4.1. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng kỹ thuật in vitro để đánh giá nhạy cảm của Plasmodium falciparum với các thuốc sốt rét. Các mẫu ký sinh trùng được nuôi cấy trong môi trường RPMI-1640, và nồng độ ức chế 50% (IC50) được xác định bằng phương pháp microdilution. Dữ liệu được phân tích để xác định mối liên quan giữa đột biến gen K13 và giá trị IC50.

4.2. Kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy các đột biến gen K13 như C580Y và P553L làm tăng đáng kể giá trị IC50 của các thuốc sốt rét, đặc biệt là artesunate và dihydroartemisinin. Giá trị IC50 của artesunate tăng từ 5,2 nM lên 12,8 nM ở các mẫu có đột biến C580Y, phản ánh khả năng kháng thuốc cao của Plasmodium falciparum. Nghiên cứu cũng chỉ ra sự cần thiết của việc giám sát kháng thuốc thường xuyên để điều chỉnh phác đồ điều trị hiệu quả.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Bệnh sốt rét là một bệnh truyền nhiễm, do ký sinh trùng Plasmodium spp. của ngƣời gây nên. Bệnh lây theo đƣờng máu, do muỗi Anopheles spp. Theo báo cáo của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO, 2021), trên toàn thế giới năm 2020 ƣớc tính có khoảng 241 triệu ca mắc sốt rét, 627.000 ngƣời tử vong.

Số mắc sốt rét tăng khoảng 14 triệu ca bệnh và tăng khoảng 69.000 ngƣời tử vong so với năm 2020, trong đó có khoảng 47.000 ngƣời chết liên quan đến việc bị gián đoạn cung cấp các biện pháp phòng chống, chẩn đoán, điều trị bệnh trong bối cảnh đại dịch Covid. Khu vực châu Phi chiếm 90% số ca mắc và tử vong sốt rét trên thế giới [107], [108]. Ở Việt Nam theo số liệu chƣơng trình phòng chống sốt rét năm 2015 cả nƣớc có 9331 bệnh nhân sốt rét trong đó tập chung chủ yếu ở ven biển Miền Trung, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ [28]. Một trong những khó khăn và là một trong những thách thức trong lộ trình loại trừ sốt rét là ký sinh trùng sốt rét (KSTSR) đã kháng với hầu hết các thuốc đang dùng, ngoại trừ một số thuốc phối hợp có gốc artemisinin và dẫn chất [103].

Artemisinin và dẫn chất là thành phần quan trọng trong thuốc phối hợp (ACTs) để điều trị sốt rét Plasmodium falciparum (P. falciparum) kháng thuốc [28]. Tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã khuyến cáo sử dụng các loại thuốc ACTs tại nhiều nƣớc, kể cả Việt Nam [103]. Tuy nhiên, đến năm 2005, WHO đã ghi nhận P.

falciparum giảm nhạy với ACTs và đến cuối năm 2008 thì báo cáo P. falciparum biểu hiện kháng artemisinin tại tỉnh Pailin, Campuchia - nơi giáp biên giới với Thái Lan, từ đó lan rộng kháng ra 5 nƣớc thuộc Tiểu vùng sông Mê Kông (Lào, Thái Lan, Myanmar, Việt Nam) [103]. Ở Việt Nam thuốc phối hợp dihydroartemisinin- piperaquin (DHA-PPQ) đƣợc lựa trọn đƣa vào điều trị sốt rét do P. falciparum, giai đoạn từ 2005-2010 tỷ lệ đáp ứng lâm sàng đầy đủ (ACPR) từ 97,8% đến 100%, nhƣng sau đó thời gian cắt ký sinh trùng ngày càng kéo dài, ký sinh trùng ngày D3 đã tăng lên nhanh chóng, năm 2012 là 30,6%, 2 năm 2014 là 36% (Bình Phƣớc) [16], Gia Lai 24,1% (2015) [12], Khánh Hòa 17,4% D3 (2014) [17].

Gần đây, một số đột biến trong gen K13 đã đƣợc xác định nhƣ các chỉ điểm phân tử liên quan chặt chẽ kháng thuốc artemisinin của P. falciparum trong các nghiên cứu lâm sàng cũng nhƣ tại các chủng tại phòng thí nghiệm [40]. Việc kết hợp dữ liệu phân tích chỉ điểm phân tử đột biến gen K13 và hiệu lực thuốc dihydroartemisinin-piperaquin phosphate trên các bệnh nhân là cần thiết, góp phần đánh giá chính xác tình hình P. falciparum kháng thuốc tại các vùng sốt rét lƣu hành.

Ngoài thử nghiệm in vivo và tìm chỉ điểm phân tử, thử nghiệm in vitro đóng vai trò quan trọng giám sát nhạy-kháng trên các mẫu phân lập P. falciparum thu thập tại thực địa, giúp nhận định tình hình kháng chính xác và quan trọng trong thay đổi chính sách thuốc [40]. Với ý tƣởng kết hợp giữa phân tích các đột biến gen K13 và theo dõi hiệu quả điều trị của thuốc sốt rét dihydro artemisinin - piperaquin trên bệnh nhân là cần thiết, góp phần đánh giá chính xác hơn tình hình P. falciparum kháng artemisinin thuốc tại các vùng sốt rét lƣu hành.

Để đánh giá tình hình nhạy- kháng thuốc trên in vivo, in vitro và các chỉ điểm phân tử K13 liên quan kháng trên quần thể P. falciparum, đề tài luận án “Nghiên cứu một số đặc điểm dịch tễ học phân tử gen K13 và đáp ứng của Plasmodium falciparum với dihydroartemisinin-piperaquin phosphat ở một số vùng sốt rét lƣu hành tại Việt Nam” đƣợc thực hiện nhằm các mục tiêu sau: Mục tiêu nghiên cứu: 1. Mô tả một số đặc điểm dịch tễ học phân tử đột biến gen K13 của Plasmodium falciparum tại 5 tỉnh Bình Phƣớc, Gia Lai, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Quảng Trị năm 2016 – 2018. Đánh giá đáp ứng của ký sinh trùng sốt rét Plasmodium falciparum với thuốc dihydroartemisinin - piperaquin phosphat tại các điểm nghiên cứu.

Đánh giá nhạy cảm của ký sinh trùng sốt rét Plasmodium falciparum với thuốc sốt rét bằng kỹ thuật in vitro tại Gia Lai. 3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tình hình bệnh sốt rét trên thế giới và Việt Nam 1. Sốt rét và một số yếu tố liên quan dịch tễ bệnh sốt rét Sốt rét là một bệnh truyền nhiễm lan truyền qua đƣờng máu gây nên bởi ký sinh trùng Plasmodium spp.

thông qua muỗi Anopheles cái đốt qua da và truyền các thoa trùng ký sinh trùng sốt rét (KSTSR) vào máu. Bệnh sốt rét tồn tại trong cộng đồng cần có 3 yếu tố: Tác nhân gây bệnh KSTSR, muỗi Anopheles spp. truyền và quần thể ngƣời trong cộng đồng. Ngoài ra, còn một số yếu tố khác ảnh hƣởng đến sự tồn tại và phát triển của bệnh nhƣ môi trƣờng, kinh tế, xã hội.

Trong đó, nguồn bệnh là bệnh nhân sốt rét (BNSR), ngƣời mang KSTSR lạnh hay không triệu chứng. Sốt rét lan truyền từ ngƣời này qua ngƣời khác nhờ trung gian truyền bệnh, đó là muỗi Anopheles spp., có nhiều loại muỗi Anopheles spp. nhƣng hiện nay có ít nhất 62 loài có khả năng truyền bệnh sốt rét ở các vùng trên thế giới [4]. Theo tổ chức Y tế thế giới (TCYTTG) hiện nay có ít nhất 5 loài Plasmodium spp.

gây bệnh cho ngƣời đƣợc ghi nhận, trong đó nghiêm trọng nhất là P. falciparum, số còn lại P. knowlesi có thể gây thể bệnh nhẹ hơn và thƣờng ít dẫn đến tử vong (WHO, 2009) [101]. Việt Nam, có 2 loài chủ yếu P.

falciparum chiếm 60-70% trong cơ cấu, thƣờng gây sốt rét nặng, đa biến chứng và tử vong. vivax chiếm 30-40%, gây sốt rét cách nhật, tái phát xa, loài P. ovale có tỷ lệ thấp, riêng P. knowlesi mới phát hiện vào năm 2008 [4].

Tại Việt Nam có 3 vector chính gồm An. epiroticus và một số vector phụ nhƣ An. Muỗi đốt ngƣời có KST thể giao bào, tiếp đó giao bào phát triển thành thoa trùng trong cơ thể muỗi, khi đó muỗi đốt ngƣời và thoa trùng sẽ từ tuyến nƣớc bọt của 4 muỗi qua ngƣời [4]. Cơ thể cảm thụ gồm ngƣời lành, chƣa có miễn dịch sốt rét hoặc đã có miễn dịch nhƣng đã giảm thấp.

Tình hình mắc sốt rét trên thế giới và Việt Nam Theo báo cáo của Tổ chức Y tế Thế giới, ƣớc tính năm 2019 có khoảng 229 triệu trƣờng hợp mắc bệnh sốt rét ở 87 quốc gia có sốt rét lƣu hành, giảm 3,78% so với năm 2000 (229/238 triệu). Tỷ lệ mắc bệnh sốt rét trên 1.000 dân số nguy cơ giảm từ 80 (năm 2000) xuống 58 (năm 2015) và 57 (năm 2019). Từ năm 2000 đến năm 2015, tỷ lệ mắc bệnh sốt rét toàn cầu đã giảm 27,00% và từ năm 2015 đến năm 2019 số mắc giảm dƣới 2,00%, cho thấy tốc độ giảm đã chậm hơn sau năm 2015. Toàn cầu có 29 quốc gia có số mắc cao nhất chiếm 95,00%, trong đó có 5 quốc gia chiếm cao nhất nhƣ Nigeria (27,00%), Cộng hòa Congo (12,00%), Uganda (5,00%), Mozambique (4,00%) và Niger (3,00%) chiếm khoảng 51,00% tất cả các trƣờng hợp trên toàn cầu [107], [108].

Tại Khu vực Châu Phi ƣớc tính có khoảng 215 triệu trƣờng hợp bệnh sốt rét năm 2019 chiếm khoảng 94,00%; Mặc dù năm 2019 có số mắc thấp hơn so với năm 2000 (204 triệu) và tỷ lệ mắc bệnh sốt rét giảm từ 363 (năm 2000) xuống 225 trƣờng hợp (năm 2019) trên 1000 dân số nguy cơ; Tuy nhiên sự phức tạp về thay đổi lây truyền bệnh một cách nhanh chóng đó chính là sự gia tăng dân số. Dân số sống ở Khu vực Châu Phi tăng từ khoảng 665 triệu năm 2000 lên 1,1 tỷ ngƣời trong năm 2019 [107], [108]. Ở Khu vực Đông Nam Á có số mắc sốt rét chiếm khoảng 3,00% gánh nặng trên toàn cầu. Số trƣờng hợp mắc bệnh sốt rét giảm 73,00%, từ 23 triệu năm 2000 xuống còn khoảng 6,3 triệu năm 2019.

Tỷ lệ mắc bệnh ở khu vực này giảm 78,00%, từ khoảng 18 trƣờng hợp trên 1000 dân số chung năm 2000 còn 4 trƣờng hợp trong năm 2019 [107]. Ấn Độ đóng góp mức giảm tuyệt đối lớn từ 20 triệu trƣờng hợp năm 2000 xuống còn 5,6 triệu trƣờng hợp năm 2019. Sri Lanka đƣợc chứng nhận không có bệnh sốt rét trong năm 2015 và Timor-Leste báo cáo không có sốt rét trong năm 2018 và 2019 [107], [108]. 5 Các trƣờng hợp mắc bệnh sốt rét ở Khu vực Đông Địa Trung Hải giảm 26,00%, từ khoảng 7 triệu ngƣời năm 2000 xuống còn 5 triệu trƣờng hợp mắc bệnh sốt rét năm 2019.

Khoảng một phần tƣ số trƣờng hợp mắc bệnh sốt rét năm 2019 là P.vivax, chủ yếu ở Afghanistan và Pakistan. Trong giai đoạn 2000 - 2019, tỷ lệ mắc bệnh sốt rét ở Khu vực Đông Địa Trung Hải giảm từ 20 xuống 10 trên 1.000 dân số nguy cơ. Sudan là nƣớc đóng góp hàng đầu cho bệnh sốt rét ở khu vực này, chiếm khoảng 46,00% trƣờng hợp. Quốc gia Iran không có sốt rét nội địa trong năm 2018 và 2019.

Khu vực Tây Thái Bình Dƣơng ƣớc tính có khoảng 1,7 triệu trƣờng hợp vào năm 2019, giảm 43,00% (1,7/3 triệu trƣờng hợp) so với năm 2000. Trong cùng kỳ, tỷ lệ mắc bệnh sốt rét giảm từ 5 xuống còn 2 trƣờng hợp trên 1000 dân số chung. Quốc gia Papua New Guinea chiếm gần 80% tổng số các trƣờng hợp bệnh ở khu vực này vào năm 2019. Trung Quốc không có trƣờng hợp mắc bệnh sốt rét nội địa từ năm 2017.

Malaysia đã không có trƣờng hợp mắc bệnh sốt rét trong năm 2018 và 2019 [108]. Tại Khu vực Châu Mỹ, số trƣờng hợp mắc bệnh sốt rét giảm 40,00% (từ 1,5 triệu xuống 0,9 triệu) và tỷ lệ mắc bệnh giảm 57,00% (từ 14 xuống 6). Tiến bộ của khu vực trong những năm gần đây đã bị sự gia tăng số mắc sốt rét ở Venezuela, nơi có khoảng 35.500 trƣờng hợp (năm 2000) tăng lên hơn 467. Brazil, Colombia và Venezuela chiếm hơn 86,00% tổng số mắc sốt rét ở khu vực này [107].

Việt Nam năm 2016 cả nƣớc có 4.161 bệnh nhân sốt rét , năm 2017 có 4.548 bệnh nhân, năm 2018 có 4813 bênh nhân và năm 2019 có 4.665 bệnh nhân đến năm 2020 số bệnh nhân mắc sốt rét giảm mạnh chỉ còn 1. Tỷ lệ cơ cấu ký sinh trùng P. falciparum tại tỉnh Bình Phƣớc năm 2016 có 715 trƣờng hợp chiếm 64,41%, tỉnh Khánh Hòa năm 2016 có 294 trƣờng hợp bệnh nhân P. tỉnh Gia Lai năm 2016 có 269 trƣờng hợp P.

falciparum chiếm 67,27%, tỉnh Ninh Thuận có 252 bệnh nhân P. falciparum chiếm 79,52%, tỉnh Quảng Trị có 46 bệnh nhân P. 6 Quảng trị Gia Lai Khánh Hòa Bình phƣớc Ninh Thuận Hình 1. Phân bố ký sinh trùng sốt rét năm 2016 tại Việt Nam 1.