Đặc điểm sinh học phân tử của E. coli mang gen mcr-1 kháng colistin tại xã Thanh Hà, Hà Nam năm 2015

Luận án tiến sĩ nghiên cứu đặc điểm sinh học phân tử của escherichia coli mang gen mcr 1 kháng colistin phân lập từ người và, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng

• Tác giả: Nguyễn Thị Tuyết Mai
• Người hướng dẫn: TS. Trần Huy Hoàng
• Trường học: Viện Vệ sinh dịch tễ Trung ương
• Chuyên ngành: Vi sinh y học
• Đề tài: Đặc Điểm Sinh Học Phân Tử Của Escherichia coli Mang Gen mcr-1 Kháng Colistin Phân Lập Từ Người Và Vật Nuôi, Thực Phẩm Và Nước Tại Xã Thanh Hà, Hà Nam, Năm 2015
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ y học
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Kháng sinh và sự đề kháng kháng sinh
• 1.2. Sự đề kháng kháng sinh
• 1.3. Các nguyên nhân gây gia tăng và lan truyền các chủng vi khuẩn kháng kháng sinh
• 1.4. Vi khuẩn gram âm đường ruột và thực trạng kháng kháng sinh của các vi khuẩn gram âm đường ruột
• 1.5. Đặc điểm vi sinh vật học và tình hình kháng colistin của E.
• 1.6. Các nghiên cứu về gen mcr-1 kháng colistin của E. coli và các vi khuẩn gram âm đường ruột trên thế giới và Việt Nam
• 1.7. Các kĩ thuật phát hiện kháng kháng sinh và các kĩ thuật sinh học phân tử sử dụng trong phát hiện các gen kháng kháng sinh
• 1.7.1. Kĩ thuật phát hiện kháng kháng sinh
• 1.7.2. Các kĩ thuật sinh học phân tử nghiên cứu vi khuẩn kháng kháng sinh
• 1.7.3. Kỹ thuật PCR phát hiện gen kháng kháng sinh
• 1.7.4. Kỹ thuật RADP PCR
• 1.7.5. Kỹ thuật điện di xung trường
• 1.7.6. Kỹ thuật Southern blot phân tích hệ gen vi khuẩn
• 1.7.7. Kỹ thuật Multi Locus Sequence Typing
• 1.7.8. Kỹ thuật giải trình tự gen
• 1.8. Các vấn đề cần giải quyết trong nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Địa điểm nghiên cứu
• 2.2. Thiết kế nghiên cứu
• 2.3. Thời gian nghiên cứu
• 2.4. Đối tượng nghiên cứu
• 2.5. Cỡ mẫu nghiên cứu
• 2.6. Phương pháp lấy mẫu và kỹ thuật xét nghiệm
• 2.6.1. Kĩ thuật nuôi cấy và phân lập vi khuẩn
• 2.6.2. PCR phát hiện gen mcr-1
• 2.6.3. Kỹ thuật định danh vi khuẩn bằng máy MALDI TOF
• 2.6.4. Kỹ thuật đánh giá nồng độ kháng sinh ức chế tối thiểu
• 2.6.5. Phân tích mối liên hệ kiểu gen bằng kỹ thuật PFGE
• 2.6.6. Kỹ thuật giải trình tự toàn bộ hệ gen của vi khuẩn
• 2.6.7. Kỹ thuật tiếp hợp đánh giá sự lan truyền gen mcr-1 qua plasmid
• 2.7. Biến số và chỉ số trong nghiên cứu
• 2.8. Phương pháp thu thập thông tin
• 2.9. Xử lý và phân tích số liệu
• 2.10. Khống chế sai số
• 2.11. Đạo đức trong nghiên cứu
• 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Tỷ lệ vi khuẩn E. coli mang gen mcr-1 kháng colistin phân lập được từ người và động vật nuôi, thực phẩm và nước tại xã Thanh Hà, Thanh Liêm, Hà Nam, năm 2015
• 3.2. Đặc điểm chung về các loại mẫu được thu thập trong nghiên cứu
• 3.3. Tỷ lệ mẫu có chứa chủng E. coli mang gen mcr-1 phân lập được từ người, động vật nuôi, thực phẩm và nước
• 3.4. Mức độ nhạy cảm colistin của các chủng E. coli mang gen mcr-1
• 3.5. Tỷ lệ phân bố của gen mcr-1 trên NST và plasmid của các chủng E.
• 3.6. Mức độ nhạy cảm kháng sinh của các chủng E. coli mang gen mcr-1 trong phân người và động vật nuôi, thức ăn và nước
• 3.7. Đặc điểm sinh học phân tử của các chủng vi khuẩn E. coli mang gen mcr-1 phân lập được trong nghiên cứu
• 3.7.1. Các gen kháng kháng sinh của các chủng E. coli mang gen mcr-1
• 3.7.2. Mối liên hệ về kiểu gen giữa các chủng vi khuẩn mang gen mcr-1
• 3.7.3. Đặc điểm sinh học phân tử của các chủng E. coli mang gen mcr-1 bằng kỹ thuật giải trình tự toàn bộ hệ gen
• 3.8. Kết quả xác định đặc điểm plasmid, cơ chế lan truyền qua trung gian plasmid và cấu trúc di truyền động của các chủng vi khuẩn E. coli mang gen mcr-1
• 3.8.1. Xác định đặc điểm của các plasmid mang gen mcr-1
• 3.8.2. Xác định khả năng lan truyền gen kháng qua trung gian plasmid giữa các chủng vi khuẩn
• 3.8.3. Xác định cấu trúc của các yếu tố di truyền di động mang gen mcr-1
• 3.9. Tỷ lệ vi khuẩn E. coli mang gen mcr-1 kháng colistin phân lập được từ người, vật nuôi, thực phẩm và nước tại xã Thanh Hà huyện Thanh Liêm, Hà Nam giai đoạn 2014-2015
• 3.10. Một số đặc điểm về quần thể thu thập mẫu nghiên cứu
• 3.11. Mức độ nhạy cảm colistin của các chủng E. coli mang gen mcr-1 kháng colistin
• 3.12. Sự phổ biến của các chủng E. coli mang gen mcr-1 trên NST và plasmid
• 3.13. Đặc điểm kháng kháng sinh của các chủng E. coli mang gen mcr-1 tại cộng đồng trong nghiên cứu
• 3.14. Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp theo
• 4. ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Đặt Vấn Đề

Nghiên cứu về E. coli mang gen mcr-1 kháng colistin tại Hà Nam đã chỉ ra sự gia tăng đáng kể của tình trạng kháng kháng sinh trong cộng đồng. Việc sử dụng kháng sinh không hợp lý trong y tế và chăn nuôi đã dẫn đến sự phát triển của các chủng vi khuẩn kháng thuốc. Đặc biệt, sự xuất hiện của gen mcr-1 đã làm cho việc điều trị các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn gram âm trở nên khó khăn hơn. Theo nghiên cứu, colistin đã được sử dụng trở lại như một lựa chọn cuối cùng trong điều trị, nhưng sự kháng thuốc đang gia tăng. Việc phát hiện E. coli mang gen mcr-1 từ thực phẩm và môi trường cho thấy nguy cơ lây lan cao trong cộng đồng. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc nghiên cứu và kiểm soát tình trạng kháng thuốc, nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

II. Tổng Quan Tài Liệu

Tình trạng kháng sinh và sự đề kháng kháng sinh đã trở thành một vấn đề nghiêm trọng trên toàn cầu. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng E. coli là một trong những vi khuẩn gram âm phổ biến nhất có khả năng kháng nhiều loại kháng sinh. Gen mcr-1, được phát hiện lần đầu tiên ở Trung Quốc, đã nhanh chóng lan rộng ra nhiều quốc gia, bao gồm cả Việt Nam. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng colistin trong chăn nuôi là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến sự phát triển của các chủng vi khuẩn kháng thuốc. Hơn nữa, sự hiện diện của các plasmid mang gen mcr-1 đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc lây lan gen kháng giữa các vi khuẩn. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc theo dõi và nghiên cứu các đặc điểm sinh học phân tử của E. coli kháng colistin.

III. Đối Tượng và Phương Pháp Nghiên Cứu

Nghiên cứu được thực hiện tại xã Thanh Hà, huyện Thanh Liêm, Hà Nam, với mục tiêu xác định tỷ lệ và đặc điểm sinh học phân tử của E. coli mang gen mcr-1. Phương pháp nghiên cứu bao gồm thu thập mẫu từ người, động vật nuôi, thực phẩm và nước. Các kỹ thuật như PCR, điện di xung trường (PFGE) và giải trình tự toàn bộ hệ gen được sử dụng để phân tích và xác định các đặc điểm di truyền của vi khuẩn. Kết quả cho thấy tỷ lệ E. coli mang gen mcr-1 cao, đồng thời cũng chỉ ra sự phân bố của gen này trên các plasmid và nhiễm sắc thể. Những phát hiện này cung cấp thông tin quan trọng về sự lây lan và cơ chế kháng thuốc của vi khuẩn trong cộng đồng.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy tỷ lệ E. coli mang gen mcr-1 kháng colistin từ các mẫu thu thập là đáng kể. Các chủng vi khuẩn này không chỉ có khả năng kháng colistin mà còn mang nhiều gen kháng khác, cho thấy sự đa kháng của chúng. Phân tích di truyền cho thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa các chủng vi khuẩn, cho thấy sự lây lan gen kháng qua plasmid. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm soát sự lây lan của các chủng vi khuẩn kháng thuốc trong cộng đồng, đặc biệt là trong bối cảnh sử dụng kháng sinh trong chăn nuôi và y tế.

V. Hạn Chế và Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo

Mặc dù nghiên cứu đã cung cấp nhiều thông tin quý giá về E. coli mang gen mcr-1, vẫn còn một số hạn chế cần được khắc phục. Cần có thêm các nghiên cứu sâu hơn để xác định rõ hơn về cơ chế lây lan và sự phát triển của các chủng vi khuẩn kháng thuốc. Hướng nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc phát triển các biện pháp kiểm soát hiệu quả nhằm giảm thiểu sự lây lan của gen kháng trong cộng đồng. Việc này không chỉ giúp bảo vệ sức khỏe cộng đồng mà còn góp phần vào việc quản lý và sử dụng kháng sinh một cách hợp lý.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Tình trạng kháng kháng sinh đang gia tăng trên phạm vi toàn cầu, đặc biệt là sự xuất hiện của các chủng trực khuẩn Gram âm đường ruột mang gen blaNDM-1 đề kháng nhóm kháng sinh carbapenem – vốn được xem là giải pháp điều trị ưu tiên cuối cùng cho các ca nhiễm khuẩn nặng do vi khuẩn sinh beta-lactamase phổ rộng (ESBL). Trước thực trạng đó, colistin (thuộc nhóm polypeptide) đã được tái sử dụng trên lâm sàng như một lựa chọn điều trị sau cùng. Tuy nhiên, colistin đã bị lạm dụng trong chăn nuôi gia súc, gia cầm và thủy sản trong thời gian dài nhằm mục đích phòng bệnh và kích thích tăng trưởng.

Năm 2015, gen mcr-1 (Mobilized colistin resistance 1) kháng colistin có khả năng truyền ngang qua plasmid lần đầu tiên được phát hiện trên chủng Escherichia coli tại Trung Quốc. Tại Việt Nam, một số nghiên cứu bước đầu ghi nhận sự có mặt của gen mcr-1 ở người, thực phẩm và vật nuôi. Tuy nhiên, tại khu vực miền Bắc, chưa có công trình nào khảo sát đầy đủ và đồng bộ sự lưu hành cũng như đặc điểm sinh học phân tử của E. coli mang gen mcr-1 trên toàn bộ hệ sinh thái cộng đồng bao gồm người, động vật nuôi, thực phẩm và nguồn nước tại cùng một địa bàn nông thôn. Luận án của nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Tuyết Mai được thực hiện nhằm giải quyết khoảng trống dữ liệu này.

Luận án xác định hai mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

1. Xác định tỷ lệ chủng Escherichia coli mang gen mcr-1 kháng colistin phân lập được từ phân người và vật nuôi, thực phẩm, nước tại xã Thanh Hà, huyện Thanh Liêm, tỉnh Hà Nam, năm 2015.
2. Xác định một số đặc điểm sinh học phân tử chủng Escherichia coli mang gen mcr-1 đã phân lập được.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Các chủng vi khuẩn E. coli mang gen mcr-1 phân lập từ 4 nhóm mẫu: phân người (PN), phân động vật nuôi (PĐVN), thực phẩm/thức ăn (TĂ) và nước (N).
• Phạm vi không gian: 69 hộ gia đình thuộc các thôn tại xã Thanh Hà, huyện Thanh Liêm, tỉnh Hà Nam.
• Phạm vi thời gian: Thu thập mẫu thực địa trong năm 2015 (giai đoạn khảo sát 2014–2015), phân tích phòng thí nghiệm và hoàn thành luận án năm 2022.

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng thuật hệ thống các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về cơ chế kháng colistin và sự lan truyền của gen mcr-1:

• Nghiên cứu quốc tế:

  • Liu và cộng sự (2015): Công bố phát hiện gen mcr-1 lây truyền qua plasmid trên E. coli và Klebsiella pneumoniae tại Trung Quốc, ghi nhận tỷ lệ mang gen ở mẫu thịt sống là 15% (78/523), động vật là 21% (166/824) và bệnh nhân nội trú là 1% (16/1322); phân tích cấu trúc plasmid mang gen đầu tiên như pHNSHP45, pE15004, pE15015, pE15017.
  • Anjum MF và cộng sự: Phân lập E. coli và Salmonella mang gen mcr-1 trên plasmid chứa trình tự chèn ISApl1 tại trang trại lợn ở Anh.
  • Fernandes MR và cộng sự: Phân lập chủng E. coli ST101 mang plasmid IncX4 chứa gen mcr-1 từ bệnh nhân nhiễm trùng bàn chân tại Brazil.
  • Wong, Sally CY và cộng sự (2015–2016): Phát hiện 5 chủng Enterobacteriaceae mang gen mcr-1 tại bệnh viện trường đại học ở Hồng Kông (chiếm 0,4% các chủng phân lập).
  • Các nghiên cứu tại Đan Mạch, Đức, Tây Ban Nha, Thụy Sỹ, Mỹ và Bangladesh: Ghi nhận chủng mang mcr-1 đồng thời mang các gen sinh ESBL (CTX-M-55, SHV-12) và AmpC (CMY-2), hoặc phân lập từ bùn thải đô thị với kiểu hình đa kháng 11 loại kháng sinh.
  • Yao, Xu và cộng sự: Phân lập chủng E. coli THSJ02 (ST167) từ cánh gà bán lẻ tại Quảng Châu mang đồng thời các gen mcr-1, blaNDM-9, fosA3, rmtB, blaCTX-M-65 và floR.

• Nghiên cứu tại Việt Nam:

  • Surbhi Malhotra-Kumar và cộng sự (2014–2015): Phát hiện 9/24 (37,5%) chủng E. coli sinh ESBL từ gà và lợn tại Hưng Yên và Hà Nội mang gen mcr-1 có trình tự tương đồng 100% với gen phát hiện tại Trung Quốc.
  • Nguyễn T. Nhung và cộng sự: Khảo sát tại 12 trang trại ở Tiền Giang, ghi nhận tỷ lệ lưu hành gen mcr-1 trên E. coli đạt từ 19% đến 22%, cùng lượng kháng sinh sử dụng trung bình là 94,7 mg/kg gà và 563,6 mg/kg lợn.
  • Dương Thị Toan và cộng sự (2014): Khảo sát 20 trang trại tại Bắc Giang, ghi nhận 45% trang trại dùng colistin; 50% mẫu thức ăn chăn nuôi tồn dư kháng sinh.
  • Phạm Kim Đăng và cộng sự: Ghi nhận việc sử dụng colistin bất hợp pháp ở liều thấp nhằm kích thích sinh trưởng trong chăn nuôi gà tại Hải Phòng.

Khoảng trống nghiên cứu được luận án lựa chọn: Các công trình trước đây tại Việt Nam chủ yếu khảo sát đơn lẻ tại các trang trại chăn nuôi hoặc trên bệnh nhân nội trú bệnh viện, chưa liên kết đánh giá đồng thời các mắt xích trong chuỗi truyền lây cộng đồng. Luận án định vị trọng tâm vào việc phân tích dịch tễ học phân tử toàn diện trên 4 nguồn mẫu (người, vật nuôi, thực phẩm, nước) trong cùng một quần thể dân cư nông thôn đồng bằng Bắc Bộ, làm rõ đặc điểm plasmid, yếu tố di truyền di động và mức độ liên hệ phả hệ của các chủng vi khuẩn.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết

• Cơ chế tác dụng của kháng sinh: Ức chế tổng hợp vách tế bào (beta-lactam, glycopeptid), gây rối loạn chức năng màng nguyên tương (polymyxin/colistin, daptomycin), ức chế tổng hợp protein (aminoglycosid, macrolid), ức chế tổng hợp acid nucleic (quinolon) và ức chế tổng hợp chất chuyển hóa cần thiết (sulfamid, trimethoprim).
• Cơ chế đề kháng colistin: Colistin tích điện dương liên kết cạnh tranh với Ca2+ và Mg2+ tại cầu nối lipopolysaccharide (LPS) và lipid A ở màng ngoài vi khuẩn Gram âm. Đề kháng qua trung gian plasmid diễn ra khi gen mcr-1 mã hóa enzyme phosphoethanolamine transferase gắn thêm phân tử phosphoethanolamine vào lipid A, làm giảm ái lực liên kết điện tích của colistin.
• Cơ chế truyền gen ngang (Horizontal Gene Transfer - HGT): Quá trình chuyển giao vật liệu di truyền qua tiếp hợp (conjugation qua pili giới tính), biến nạp (transformation) và tải nạp (transduction) thông qua các yếu tố di truyền di động (Mobile Genetic Elements - MGEs) gồm plasmid, transposon (như Tn6330 kết hợp trình tự chèn ISApl1) và integron.

Phương pháp nghiên cứu

Luận án sử dụng thiết kế nghiên cứu mô tả cắt ngang kết hợp thực nghiệm sinh học phân tử vi sinh:

Nhóm kỹ thuật	Phương pháp / Thiết bị / Tiêu chuẩn	Mục đích thực hiện
Phân lập & Định danh	Cấy trên môi trường thạch chọn lọc; hệ thống MALDI-TOF	Phân lập thuần chủng và định danh chính xác loài E. coli
Phát hiện gen kháng	Kỹ thuật phản ứng chuỗi Polymerase (PCR)	Khuếch đại và xác định sự hiện diện của gen mcr-1
Thử nghiệm kháng sinh	Pha loãng thạch, E-test, khoanh giấy khuếch tán (chuẩn CLSI)	Xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) của colistin và các nhóm kháng sinh khác
Phân tích kiểu gen dịch tễ	Điện di xung trường (PFGE) bằng enzym cắt giới hạn	Đánh giá mối liên hệ phả hệ, nguồn gốc và sự phân nhánh di truyền giữa các chủng
Giải trình tự hệ gen	Giải trình tự toàn bộ hệ gen vi khuẩn (WGS)	Xác định Sequence Types (MLST/core genome), hệ thống gen kháng kèm theo, replicon plasmid
Đánh giá truyền ngang	Thử nghiệm tiếp hợp (Conjugation assay)	Đánh giá khả năng chuyển plasmid mang gen mcr-1 sang chủng nhận (E. coli J53, DH5-alpha)
Phân tích di truyền động	Phân loại nhóm sao chép plasmid (Replicon typing), phân tích transposon	Xác định cấu trúc plasmid (IncI2, IncHI2/IncHI2A/IncN) và cấu trúc chuyển vị Tn6330

---

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về kháng sinh và cơ chế đề kháng sinh học. Tác giả phân loại đề kháng thật (tự nhiên và thu được) và đề kháng giả, làm rõ các con đường đột biến gen và tiếp nhận gen chuyển ngang (HGT). Chương này tổng hợp chi tiết các nhóm gen kháng thuốc phổ biến trên trực khuẩn Gram âm đường ruột:

Nhóm kháng sinh	Nhóm gen / Enzym kháng quan trọng
Beta-lactam	AmpC; ESBL (blaTEM-, blaSHV-, blaCTX-M-); Carbapenemase nhóm A (KPC, GES), nhóm B (NDM, IMP, VIM), nhóm D (OXA-)
Aminoglycosid	Gen 16S rRNA methylase (armA, npmA, rmtA-D); enzym AAC (acetyltransferase), ANT (nucleotidyltransferase), APH (phosphotransferase)
Chloramphenicol	catA, catB (chloramphenicol acetyltransferase); cmlA, floR (bơm đẩy)
Glycopeptid	vanA, vanB (nằm trên plasmid/NST); vanC1, vanC2/3, vanD, vanE, vanG (chỉ trên NST)
Quinolon	Đột biến gyrA, gyrB, parC, parE (trên NST); qnr (qnrA-S), aac(6')-Ib, qepA (trên plasmid)
Sulfonamid & Trimethoprim	Kháng sulfonamid (folP, sul1, sul2, sul3); kháng trimethoprim (folA, dfrA, dfrB, dfrK)
Polymyxin / Colistin	lpxA, lpxC, lpxD (trên NST); họ gen mcr- (từ mcr-1 đến mcr-10 trên plasmid)

Chương 1 phân tích nguyên nhân gia tăng kháng thuốc từ việc lạm dụng kháng sinh không kê đơn trong cộng đồng (tại Việt Nam chiếm 55,2%), quản lý chất thải bệnh viện chưa xử lý triệt để, và đặc biệt là việc sử dụng colistin quy mô lớn trong chăn nuôi tại Bắc Giang, Hải Phòng, Tiền Giang. Tác giả cũng tổng hợp đặc điểm sinh học vi khuẩn E. coli, cấu trúc kháng nguyên O, K, H, các phân nhóm sinh bệnh học đường ruột (EPEC, ETEC, EIEC, EAEC, EHEC, UPEC, NMEC), cùng các phương pháp xét nghiệm sinh học phân tử (RADP-PCR, Southern blot, PFGE, MLST, WGS).

CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương 2 mô tả chi tiết quy trình thực địa và phòng thí nghiệm tại xã Thanh Hà, huyện Thanh Liêm, tỉnh Hà Nam. Nghiên cứu thực hiện thu thập mẫu tại 69 hộ gia đình trên các thôn. Quy trình lấy mẫu được chuẩn hóa đối với phân người, phân động vật nuôi (lợn, gà), mẫu thức ăn chăn nuôi/thực phẩm và mẫu nước sinh hoạt/môi trường.

Quy trình kỹ thuật gồm các bước:

1. Nuôi cấy làm giàu, phân lập khuẩn lạc nghi ngờ trên đĩa thạch chuyên biệt;
2. Định danh chính xác chủng E. coli bằng hệ thống khối phổ MALDI-TOF;
3. Tách chiết ADN tổng số và chạy phản ứng PCR khuếch đại đoạn gen đặc hiệu mcr-1;
4. Đánh giá tính nhạy cảm kháng sinh bằng khoanh giấy khuếch tán và xác định MIC của colistin cùng các kháng sinh khác (ampicillin, amikacin, gentamicin, cefotaxime, ceftazidime, cefepim, imipenem, meropenem, ciprofloxacin...) theo tiêu chuẩn CLSI;
5. Phân tích tính đa hình di truyền bằng kỹ thuật PFGE sử dụng enzyme cắt giới hạn;
6. Giải trình tự toàn bộ hệ gen (WGS) trên các chủng đại diện để dựng cây phân loại core genome, xác định Sequence Type (ST), phân tích hệ thống gen kháng thuốc (resistome) và đơn vị sao chép plasmid (plasmid replicon);
7. Thực hiện thử nghiệm tiếp hợp lỏng giữa chủng cho mang plasmid chứa mcr-1 và chủng nhận chuẩn (E. coli J53), xác định tần số tiếp hợp và kiểm tra sự truyền tính kháng;
8. Phân tích cấu trúc chuyển vị transposon liên quan đến trình tự chèn ISApl1.

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Chương 3 trình bày các số liệu định lượng về phân bố, mức độ kháng thuốc và đặc tính sinh học phân tử của các chủng E. coli thu thập được:

• Tỷ lệ phân lập chủng mang gen mcr-1:

  • Kết quả khảo sát tại 69 hộ gia đình ghi nhận sự hiện diện của chủng E. coli mang gen mcr-1 trên cả 4 loại mẫu (phân người, phân vật nuôi, thực phẩm và nước).
  • Tỷ lệ mẫu dương tính phân bố đồng đều giữa các thôn, thể hiện qua biểu đồ nhiệt (Heatmap) về mức độ phát tán trong các cụm hộ gia đình.

• Mức độ nhạy cảm kháng sinh và giá trị MIC colistin:

  • Tất cả các chủng mang gen mcr-1 đều thể hiện kiểu hình giảm nhạy cảm hoặc kháng colistin với các dải nồng độ ức chế tối thiểu khác nhau.
  • Xác định vị trí khu trú của gen mcr-1: gen phân bố chủ yếu trên các plasmid và có một tỷ lệ tích hợp vào nhiễm sắc thể (NST) của vi khuẩn.

• Kiểu hình đa kháng và phân bố gen kháng kháng sinh kèm theo:

  • Phần lớn các chủng E. coli mang gen mcr-1 là chủng đa kháng kháng sinh (MDR), đề kháng đồng thời với beta-lactam (ampicillin, cephalosporin thế hệ 3, 4), aminoglycosid, quinolon, phenicol và trimethoprim/sulfamethoxazole.
  • Phân tích dữ liệu WGS chỉ ra sự đồng hiện diện của nhiều gen đề kháng quan trọng như các gen mã hóa ESBL (blaCTX-M, blaTEM), gen kháng aminoglycosid (aadA, aph), gen kháng quinolon (qnr), kháng phenicol (floR) và kháng sulfonamid (sul1, sul2, sul3).

• Đặc điểm phả hệ và mối liên hệ di truyền:

  • Phân tích cây phả hệ từ kỹ thuật điện di xung trường (PFGE) cho thấy sự đa dạng cao về kiểu gen giữa các chủng phân lập tại Hà Nam.
  • Kết quả phân tích MLST từ hệ gen core genome chỉ ra sự xuất hiện của nhiều Sequence Types (STs) khác nhau trong quần thể vi khuẩn. Đáng chú ý, ghi nhận các chủng E. coli mang cùng ST phân lập được từ các loại mẫu khác nhau (giữa người và vật nuôi, hoặc giữa thực phẩm và nước) trong cùng một hộ gia đình.

• Đặc điểm plasmid và cấu trúc di truyền di động:

  • Phân tích biểu đồ Venn các loại replicon cho thấy các nhóm plasmid mang gen mcr-1 chủ yếu thuộc nhóm IncI2, IncHI2, IncHI2A và IncN.
  • Thử nghiệm tiếp hợp chứng minh các plasmid IncI2 và IncHI2 mang gen mcr-1 có khả năng truyền ngang thành công sang chủng vi khuẩn nhận E. coli J53 với hiệu suất cao.
  • Phân tích cấu trúc chuyển vị của các mẫu đại diện xác định gen mcr-1 nằm trong cấu trúc transposon di động liên quan đến trình tự chèn ISApl1 (ISApl1-PAP2-mcr-1-ISApl1 hay Tn6330), tạo điều kiện cho gen dễ dàng chuyển vị giữa plasmid và nhiễm sắc thể.

CHƯƠNG 4. BÀN LUẬN

Chương 4 thảo luận sâu về mối tương quan giữa dữ liệu thực địa tại Hà Nam với các công trình nghiên cứu trên thế giới:

• Tình hình dịch tễ học: Phân tích nguyên nhân tỷ lệ mang gen mcr-1 cao tại khu vực nông thôn do thói quen chăn nuôi quy mô hộ gia đình xen kẽ khu sinh hoạt, tập quán sử dụng kháng sinh tự do trong phòng trị bệnh gia súc gia cầm, và hệ thống xử lý chất thải/nguồn nước chưa khép kín.
• Cơ chế đề kháng và tính đa kháng: Bàn luận về hiện tượng đồng đề kháng giữa colistin và các nhóm kháng sinh quan trọng khác. Sự tích lũy đồng thời các gen sinh ESBL, gen kháng aminoglycosid và quinolon trên cùng một vi khuẩn hoặc cùng một plasmid làm thu hẹp nghiêm trọng các phương án điều trị nhiễm khuẩn.
• Vai trò của các yếu tố di truyền di động: Bàn luận về khả năng thích ứng và phát tán rộng của plasmid IncI2 và IncHI2. Sự hiện diện của transposon Tn6330 với trình tự chèn ISApl1 giải thích cơ chế gen mcr-1 có thể nhảy từ plasmid vào nhiễm sắc thể, giúp tính kháng colistin được duy trì bền vững trong hệ gen vi khuẩn ngay cả khi không còn áp lực chọn lọc của kháng sinh.
• Mô hình truyền lây One Health: Luận án khẳng định sự tồn tại của chu trình lây truyền khép kín giữa người - động vật nuôi - thực phẩm - nguồn nước trong cộng đồng nông thôn.

---

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp về mặt lý luận và khoa học

1. Cung cấp bộ dữ liệu dịch tễ học phân tử đồng bộ đầu tiên tại Việt Nam về sự phân bố của gen mcr-1 trên vi khuẩn E. coli cùng lúc từ 4 nguồn mẫu (phân người, phân động vật nuôi, thực phẩm và nước) tại một quần thể dân cư nông thôn.
2. Chứng minh mối liên hệ di truyền trực tiếp (cùng STs và mẫu hình PFGE tương đồng) giữa các chủng E. coli mang gen mcr-1 phân lập từ người và môi trường sống/vật nuôi trong cùng phạm vi hộ gia đình.
3. Xác định đặc điểm cấu trúc di truyền của các plasmid mang gen mcr-1 tại thực địa, chỉ ra vai trò trung tâm của các nhóm replicon IncI2, IncHI2, IncHI2A, IncN và yếu tố chuyển vị transposon Tn6330 (ISApl1) trong việc truyền ngang tính kháng colistin.

Đóng góp về mặt thực tiễn

1. Cung cấp bằng chứng thực nghiệm khẳng định nguy cơ phát tán tính kháng colistin qua chuỗi thức ăn và nguồn nước sinh hoạt, phục vụ trực tiếp cho các chương trình hành động quốc gia về giám sát kháng thuốc theo định hướng Một sức khỏe (One Health).
2. Đưa ra cơ sở khoa học để các cơ quan quản lý y tế và nông nghiệp ban hành các quy định nghiêm ngặt nhằm cấm hoặc hạn chế tối đa việc sử dụng colistin trong thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

• Tăng cường kiểm soát và giám sát chặt chẽ việc nhập khẩu, kinh doanh và sử dụng colistin trong ngành thú y và chăn nuôi.
• Xây dựng hệ thống giám sát dịch tễ học phân tử định kỳ đối với vi khuẩn mang gen mcr tại các cộng đồng nông thôn và khu vực chăn nuôi tập trung.
• Cải thiện điều kiện vệ sinh môi trường nông thôn, xử lý nguồn phân chuồng và nước thải sinh hoạt trước khi xả ra môi trường tự nhiên nhằm ngăn chặn chu trình lan truyền gen kháng.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án

• Địa bàn nghiên cứu thực địa mới tập trung tại một xã (xã Thanh Hà, huyện Thanh Liêm, tỉnh Hà Nam) trong một giai đoạn thời gian cụ thể (2014–2015), chưa bao quát nhiều vùng sinh thái nông thôn khác nhau trên cả nước.
• Kỹ thuật giải trình tự toàn bộ hệ gen (WGS) mới được thực hiện trên một số chủng đại diện do giới hạn về nguồn lực kinh phí tại thời điểm triển khai.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

• Mở rộng giám sát dịch tễ học phân tử định kỳ tại nhiều tỉnh thành nhằm đánh giá biến động tỷ lệ mang gen mcr-1 theo thời gian, đặc biệt sau khi các chính sách hạn chế colistin trong chăn nuôi có hiệu lực.
• Ứng dụng giải trình tự WGS quy mô lớn kết hợp phân tích tin sinh học chuyên sâu để tầm soát thêm các biến thể mới trong họ gen kháng colistin (từ mcr-2 đến mcr-10).
• Nghiên cứu sâu hơn về động học tiếp hợp và tính ổn định di truyền của các plasmid mang gen mcr-1 trong các điều kiện môi trường tự nhiên khác nhau.

---

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị cao đối với:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Vi sinh y học, Bệnh truyền nhiễm, Y tế công cộng, Dịch tễ học và Thú y: Tham khảo phương pháp luận kết hợp giữa vi sinh học cổ điển, thử nghiệm kháng sinh đồ (MIC) và các kỹ thuật sinh học phân tử chuyên sâu (PFGE, WGS, plasmid replicon typing, tiếp hợp).
• Các nhà nghiên cứu về kháng kháng sinh (AMR): Cung cấp tư liệu chi tiết về đặc tính cấu trúc transposon Tn6330, các nhóm plasmid IncI2/IncHI2 và hệ gen kháng thuốc (resistome) của E. coli.
• Các nhà hoạch định chính sách (Bộ Y tế, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn): Sử dụng các số liệu thực tế làm căn cứ xây dựng và điều chỉnh chính sách quản lý việc sử dụng kháng sinh trong nông nghiệp và chăn nuôi.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Gen mcr-1 làm vi khuẩn đề kháng với colistin theo cơ chế sinh học nào?
Gen mcr-1 mã hóa enzyme phosphoethanolamine transferase. Enzyme này xúc tác phản ứng gắn thêm nhóm phosphoethanolamine vào phân tử lipid A thuộc lớp màng ngoài của vi khuẩn Gram âm, làm trung hòa điện tích âm của màng, từ đó làm giảm ái lực gắn kết điện tích của kháng sinh colistin (vốn tích điện dương) và làm mất tác dụng diệt khuẩn của thuốc.

2. Luận án đã thu thập các chủng vi khuẩn từ những nguồn mẫu cụ thể nào?
Các chủng E. coli được thu thập và phân lập từ 4 nguồn mẫu tại 69 hộ gia đình thuộc xã Thanh Hà (Thanh Liêm, Hà Nam), bao gồm: mẫu phân người (PN), mẫu phân động vật nuôi (PĐVN - lợn, gà), mẫu thực phẩm/thức ăn chăn nuôi (TĂ) và mẫu nước sinh hoạt/môi trường (N).

3. Những nhóm plasmid nào chủ yếu mang gen mcr-1 trong các chủng E. coli nghiên cứu?
Phân tích replicon plasmid và giải trình tự hệ gen xác định các nhóm plasmid chủ yếu mang gen mcr-1 là IncI2, IncHI2, IncHI2A và IncN. Các plasmid này đều có khả năng tiếp hợp truyền ngang sang chủng vi khuẩn nhận khác loài hoặc cùng loài.

4. Yếu tố di truyền di động nào liên quan mật thiết đến sự di chuyển của gen mcr-1 trong hệ gen vi khuẩn?
Gen mcr-1 liên kết chặt chẽ với cấu trúc transposon Tn6330 có chứa trình tự chèn ISApl1 (ISApl1-PAP2-mcr-1-ISApl1). Cấu trúc chuyển vị này giúp gen có thể chuyển dịch linh hoạt giữa các plasmid khác nhau hoặc tích hợp trực tiếp vào nhiễm sắc thể của vi khuẩn.

5. Thử nghiệm tiếp hợp trong luận án sử dụng chủng vi khuẩn nhận nào và nhằm chứng minh điều gì?
Thử nghiệm tiếp hợp sử dụng chủng vi khuẩn nhận chuẩn là Escherichia coli J53 (hoặc DH5-alpha) nhằm chứng minh trên thực nghiệm rằng các plasmid mang gen mcr-1 từ các chủng E. coli thực địa có khả năng tự chuyển giao vật liệu di truyền và truyền tính kháng colistin sang vi khuẩn khác qua con đường lây truyền ngang.

---

Kết luận

Luận án của nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Tuyết Mai đã cung cấp bức tranh toàn diện và hệ thống về tình trạng lưu hành, mức độ đề kháng kháng sinh và các đặc điểm sinh học phân tử của chủng E. coli mang gen mcr-1 tại cộng đồng nông thôn Hà Nam. Nghiên cứu đã chứng minh sự lan truyền rộng rãi của gen mcr-1 qua trung gian các plasmid có khả năng tiếp hợp cao (như IncI2, IncHI2) và cấu trúc chuyển vị transposon chứa ISApl1 xuyên suốt các mắt xích người, vật nuôi, thực phẩm và nguồn nước. Công trình là nguồn tư liệu khoa học xác thực, đóng góp quan trọng vào cơ sở dữ liệu vi sinh y học và cung cấp bằng chứng thực tiễn cho chiến lược quốc gia về phòng chống kháng kháng sinh tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Kháng sinh và sự đề kháng kháng sinh 1. Định nghĩa: Kháng sinh là những chất do vi sinh vật tiết ra hoặc những chất hóa học bán tổng hợp, tổng hợp, với nồng độ rất thấp, có khả năng ức chế hoặc tiêu diệt tác nhân gây bệnh một cách đặc hiệu [6] 1. Cơ chế tác dụng Sau khi vào tế bào, kháng sinh được đưa tới đích tác động sẽ phát huy tác dụng bằng cách: - Ức chế sinh tổng hợp vách tế bào vi khuẩn, ví dụ nhóm penicillin, nhóm cephalosporin, vancomycin - Gây rối loạn chức năng màng nguyên tương, đặc biệt là chức năng thẩm thấu chọn lọc, làm cho các thành phần (ion) bên trong tế bào bị thoát ra ngoài, ví dụ nhóm polymyxin, Daptomycin - Ức chế sinh tổng hợp protein, ví dụn nhóm aminoglycoside, nhóm macrolid - Ức chế sinh tổng hợp acid nucleic, ví dụ nhóm quinolon - Ức chế sinh tổng hợp các chất chuyển hoá cần thiết cho tế bào như kháng sinh nhóm sulfamid [6] Hình 1.1: Cơ chế tác dụng của kháng sinh luan an 5 1.

Sự đề kháng kháng sinh Kháng sinh có tác dụng ức chế hoặc tiêu diệt vi khuẩn, nhưng khi trong môi trường có kháng sinh mà vi khuẩn vẫn phát triển thì được coi là sự đề kháng kháng sinh. Vi sinh vật đa kháng kháng sinh (MDRO) là các vi sinh vật chủ yếu là vi khuẩn có khả năng kháng một hoặc hơn một loại kháng sinh. Một số vi khuẩn chỉ kháng một loại kháng sinh vẫn được coi là đa kháng kháng sinh như tụ cầu vàng kháng methicillin (MRSA) hay vi khuẩn đường ruột kháng carbapenem (CRE)[31] 1. Phân loại đề kháng kháng sinh Có 2 loại đề kháng: là đề kháng giả và đề kháng thật - Đề kháng giả: Đề kháng giả là có biểu hiện là đề kháng nhưng không phải là bản chất, tức là không do nguồn gốc di truyền.

Khi vào trong cơ thể, tác dụng của kháng sinh phụ thuộc vào ba yếu tố là kháng sinh - người bệnh - vi khuẩn. Đề kháng giả có thể do một trong ba yếu tố hoặc có thể kết hợp hai hay thậm chí cả ba yếu tố[6]. - Đề kháng thật: có 2 loại là đề kháng tự nhiên và đề kháng thu được. + Đề kháng tự nhiên do một số loài vi khuẩn không chịu tác dụng của một số kháng sinh nhất định.

aeruginosa không chịu tác dụng của penicilin G, S. aureus không chịu tác dụng của colistin. Hoặc vi khuẩn không có vách như Mycoplasma không chịu tác dụng của các kháng sinh beta-lactam ức chế sinh tổng hợp vách. Đề kháng tự nhiên thường mang tính chất đặc trưng theo từng loại vi khuẩn.

- Đề kháng thu được do một biến cố di truyền là đột biến hoặc nhận được gen đề kháng để một vi khuẩn đang từ không có gen đề kháng trở thành có gen đề kháng, nghĩa là đang nhạy cảm trở thành có khả năng đề kháng kháng sinh. Các gen đề kháng có thể nằm trên một, một số hoặc tất cả các thành phần di truyền của vi khuẩn gồm nhiễm sắc thể, plasmid và transposon. Đề kháng thu được thường mang tính chất của từng cá thể trong loài[6]. luan an 6 Đề kháng thu được là yếu tố đóng vai trò chính trong việc gia tăng tình hình kháng kháng sinh hiện nay.

Các nghiên cứu về kháng kháng sinh của vi khuẩn luôn tập trung phân tích những biến đổi về mặt di truyền của vi khuẩn do đề kháng thu được làm thay đổi tính đề kháng của vi khuẩn như thế nào 1. Cơ chế kháng kháng sinh của vi khuẩn Sự chọn lọc tự nhiên tạo ra những đáp ứng đặc hiệu dẫn đến các đột biến gen để thích nghi. Gần như toàn bộ các kháng sinh sẵn có hiện nay trong thực hành lâm sàng thu nhận được các đột biến gen từ các chất liệu di truyền hoặc những biến đổi của các gen biểu hiện, tạo ra sự kháng thuốc. Việc hiểu rõ nền tảng cơ bản về sinh học và gen học của sự kháng kháng sinh là vần đề rất quan trọng để làm giảm sự lan rộng của kháng kháng sinh cũng như cải thiện việc điều trị trên lâm sàng.

Vi khuẩn thường sử dụng 2 cơ chế chính về mặt gen học để thích ứng và tạo ra sự kháng kháng kháng sinh là: - Đột biến gen thường liên quan tới sự hoạt động của các thuốc kháng sinh; - Tiếp nhận các DNA mã hóa các gen kháng từ bên ngoài thông qua lây truyền ngang từ các gen chuyển (Horizontal Gene Transfer-HGL). Từ các gen kháng kháng sinh này sẽ tổng hợp ra các protein chức năng, tạo ra các cơ chế kháng khác nhau [69]. Đột biến kháng thuốc Đột biến kháng thuốc xảy ra khi có một tập hợp nhỏ trong quần thể vi khuẩn nhạy cảm với thuốc kháng sinh phát triển các đột biến gen ảnh hưởng tới hoạt động của thuốc kháng sinh. Nhóm vi khuẩn này vẫn tồn tại khi có mặt của thuốc kháng sinh.

Khi đột biến xảy ra, kháng sinh đã loại bỏ hết quần thể nhạy cảm và chỉ còn các vi khuẩn kháng kháng sinh chiếm ưu thế. Các đột biến kháng thuốc thông qua các cơ chế sau: - Làm thay đổi đích tác động Vi khuẩn thay đổi đích tác động của kháng sinh do đó kháng sinh không còn vị trí để tác động, ví dụ: A. baumannii kháng lại imipenem và P. aeruginosa kháng ticarcillin và imipenem do chúng thay đổi vị trí gắn vào protein của các kháng sinh.

Cơ chế tác động của các kháng sinh nhóm quinolon là ức chế hoạt động của đoạn luan an 7 gen mã hóa quá trình tổng hợp enzym ADN gyrase và topoisomerase IV của tế bào vi khuẩn. Ví dụ tính kháng quinolon của S. typhi xảy ra do đột biến điểm của các đoạn gen mã hóa quá trình tổng hợp enzym ADN gyrase và topoisomerase IV trên nhiễm sắc thể của vi khuẩn [103, 124]. - Thay đổi các con đường chuyển hóa thông qua sự thay đổi mạng lưới điều hòa Enzym được tạo ra làm biến đổi hoặc phá hủy cấu trúc phân tử của kháng sinh.

Ví dụ với các enzym beta-lactamase có khả năng phá hủy penicillin được báo cáo trước khi được đưa vào sử dụng vào đầu những năm 1940. Sau đó hàng loạt các enzym beta-lactamase có khả năng ức chế hoặc phân hủy các kháng sinh mạnh như cephalosporin và carbapenem được phát hiện. Hiện nay đã xác định được hơn 890 loại enzym kháng kháng sinh của vi khuẩn, nhiều hơn số lượng các loại kháng sinh đã được sản xuất và phần lớn các gen mã hóa các enzym này nằm trên các plasmid có thể truyền dễ dàng trong quần thể vi khuẩn cùng và khác loài [82]. - Làm giảm tính thấm của màng nguyên sinh chất, giảm sự hấp thu thuốc Làm giảm mức độ thấm của kháng sinh qua thành tế bào vi khuẩn trong trường hợp kháng tetracyclin hoặc làm mất hệ thống vận chuyển qua màng trong trường hợp kháng kháng sinh nhóm aminoglycosid.

Việc thâm nhập của các kháng sinh nhóm beta-lactam vào vi khuẩn được thực hiện qua các kênh vận chuyển (porin), vi khuẩn biến đổi làm mất các kênh vận chuyển và làm hạn chế sự tác động của nhóm kháng sinh này [82]. - Cơ chế bơm đẩy (efflux pump) của các kháng sinh nhóm quinolon của vi khuẩn E. aeruginosa, thường liên quan đến hệ thống vận chuyển ion qua màng tế bào [69]. Như vậy, từ khi tiếp xúc với kháng sinh, vi khuẩn đã phát triển các cơ chế kháng thuốc phức tạp để chống lại sự tác động của kháng sinh và tồn tại, quá trình này diễn ra theo sự tiến hóa tự nhiên, trải qua hàng trăm năm.

Sự đề kháng với một loại kháng sinh thường xảy ra qua nhiều nhiều con đường khác nhau. Tuy nhiên, mỗi loài vi khuẩn có một cơ chế kháng ưu tiên khác với các loài khác đối với cùng loại kháng sinh như các vi khuẩn gram âm kháng kháng sinh nhóm beta-lactam luan an 8 thông qua việc sinh enzym beta-lactamase trong khi vi khuẩn gram dương lại kháng qua việc làm biến đổi vùng gắn kháng sinh trên vách, penicillin-binding proteins (PBPs) [69].2: Cơ chế kháng kháng sinh của vi khuẩn 1. Lây truyền ngang từ gen chuyển (Horizontal Gene Transfer-HGT) Tiếp nhận các DNA mã hóa các gen kháng kháng sinh từ bên ngoài vào thông qua con đường lây truyền ngang từ gen chuyển là con đường rất thường gặp trong kháng kháng sinh. Vi khuẩn thường thu nhận các gen kháng kháng sinh từ bên ngoài vào thông qua 03 cơ chế chính là: biến nạp, tải nạp và tiếp hợp.

Biến nạp là hình thức đơn giản nhất nhưng chỉ có một số ít các vi khuẩn tự nhiên có thể tiếp nhận các DNA ngoại lai và phát triển tính kháng. Các vụ dịch lây lan các vi khuẩn kháng thuốc trong bệnh viện thường liên quan đến cơ chế tiếp hợp- một phương pháp chuyển gen hiệu quả thông qua việc tiếp xúc giữa tế bào cho và tế bào nhận thông qua pili giới tính (như E. coli), thường xảy ra với tỷ lệ cao ở đường tiêu hóa dưới ở người khi được điều trị bằng kháng sinh. Tiếp hợp, theo nguyên tắc chung, thường sử dụng các yếu tố di truyền động (mobile genetic elements- MGEs) là phương tiện để chia sẻ các thông tin di truyền có giá trị trong đó có yếu tố kháng kháng sinh.

MGEs quan trọng nhất là plasmid và transposon-có vai trò quan trọng luan an 9 trong việc phát triển và lây lan các vi khuẩn kháng kháng sinh trên lâm sàng. Một trong những cơ chế hiệu quả nhất để tích lũy các gen đề kháng kháng sinh thông qua các integron, integron cũng chứa trình tự ADN đặc biệt cho phép integraz chèn các nhóm gen gọi là cassette vào nhiễm sắc thể, mà trên đó có promoter cho phép các gen cassette mới được biểu hiện [97].3: Các cơ chế truyền gen ngang: tiếp hợp (A), biến nạp (B), tải nạp (C) và thông qua các yếu tố truyền gen (D) (nguồn: Christian von Wintersdorff (2016), Dissemination of Antimicrobial Resistance in Microbial Ecosystems through Horizontal Gene Transfer)[102]. Plasmid: Plasmid là các phân tử ADN vòng nằm ngoài nhiễm sắc thể và có khả năng tự nhân lên. Plasmid chứa các gen mã hóa nhiều đặc tính khác nhau giúp tế bào chủ tồn tại được dưới áp lực của chọn lọc.

Một số plasmid có vai trò quan trọng trong vi sinh y học là plasmid mang gen đề kháng kháng sinh và kim loại nặng (R-plasmid), plasmid sinh độc tố, plasmid chứa yếu tố độc lực (khả năng bám dính và xâm nhập vào tế bào). Các plasmid lớn mang bộ gen tra (transfer) hoặc RTF (Resistance Transfer Factor) có khả năng tiếp hợp với vi khuẩn khác và truyền luan an 10 chất liệu di truyền cho vi khuẩn nhận. Plasmid nhỏ có gen mob (mobilization) sẽ được gắn vào một plasmid có tra+ nào đó và cùng được dẫn truyền sang vi khuẩn nhận.