Luận án một số đặc tính sinh học phân tử chủng klebsiella pneumoniae mang gen kpc kháng carbapenem phân lập tại một số bệnh viện tại hà nội trong giai đoạn 2010 2013

Luận án nghiên cứu đặc tính sinh học phân tử chủng Klebsiella pneumoniae mang gen KPC kháng carbapenem tại các bệnh viện Hà Nội giai đoạn 2010-2013.

• Chuyên ngành: Sinh học phân tử
• Đề tài: Nghiên cứu đặc tính sinh học phân tử của Klebsiella pneumoniae mang gen KPC kháng carbapenem tại Hà Nội (2010-2013)
• Loại tài liệu: nghiên cứu
• Năm xuất bản: 2010-2013
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Giới thiệu chung về kháng sinh và sự đề kháng kháng sinh của vi khuẩn
• 1.1.1. Lịch sử phát hiện kháng sinh
• 1.1.2. Đặc tính kháng kháng sinh của vi khuẩn
• 1.1.3. Phân loại kháng sinh
• 1.2. Carbapenem và đặc tính kháng carbapenem của vi khuẩn
• 1.2.1. Kháng sinh Carbapenem
• 1.2.2. Đặc tính kháng Carbapenem của vi khuẩn
• 1.3. Klebsiella pneumoniae kháng đa kháng sinh trong nhiễm khuẩn bệnh viện
• 1.3.1. Vai trò gây bệnh
• 1.3.2. Đặc điểm dịch tễ học

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Klebsiella pneumoniae và gen KPC

Klebsiella pneumoniae là một trong những tác nhân gây nhiễm khuẩn bệnh viện phổ biến nhất. Vi khuẩn này có khả năng gây ra nhiều loại nhiễm trùng, từ viêm phổi đến nhiễm trùng đường tiết niệu. Đặc biệt, sự xuất hiện của gen KPC (Klebsiella pneumoniae carbapenemase) đã làm gia tăng tính kháng thuốc của vi khuẩn này. Gen KPC mã hóa cho enzyme có khả năng phân hủy các kháng sinh nhóm carbapenem, khiến cho việc điều trị trở nên khó khăn hơn. Tại Hà Nội, tình trạng nhiễm K. pneumoniae mang gen KPC đang gia tăng, đe dọa đến sức khỏe cộng đồng. Theo báo cáo, tỷ lệ nhiễm K. pneumoniae kháng carbapenem tại các bệnh viện ở Hà Nội đã đạt mức cao, cho thấy sự cần thiết phải nghiên cứu sâu hơn về đặc tính sinh học phân tử của vi khuẩn này.

1.1. Đặc điểm sinh học phân tử của K. pneumoniae

K. pneumoniae mang gen KPC có nhiều đặc điểm sinh học phân tử đáng chú ý. Vi khuẩn này có khả năng sinh sản nhanh chóng và phát triển trong môi trường bệnh viện, nơi có nhiều áp lực chọn lọc từ việc sử dụng kháng sinh. Các nghiên cứu cho thấy rằng K. pneumoniae có thể trao đổi gen với các vi khuẩn khác, làm gia tăng khả năng kháng thuốc. Đặc biệt, sự hiện diện của các plasmid mang gen KPC đã tạo điều kiện cho vi khuẩn này phát triển mạnh mẽ. Việc phân lập và xác định các chủng K. pneumoniae mang gen KPC là rất quan trọng để hiểu rõ hơn về cơ chế kháng thuốc và tìm ra các biện pháp điều trị hiệu quả.

II. Tình hình kháng carbapenem tại Hà Nội

Tình hình kháng carbapenem tại Hà Nội đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng. Các nghiên cứu cho thấy tỷ lệ nhiễm K. pneumoniae mang gen KPC tại các bệnh viện ở Hà Nội đã tăng lên đáng kể trong giai đoạn 2010-2013. Việc lạm dụng kháng sinh trong điều trị đã tạo ra áp lực chọn lọc cho vi khuẩn kháng thuốc. Theo một báo cáo, tỷ lệ nhiễm K. pneumoniae kháng carbapenem tại một số bệnh viện đạt tới 18,3%. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến hiệu quả điều trị mà còn làm tăng chi phí và thời gian điều trị cho bệnh nhân. Các bệnh nhân nhiễm K. pneumoniae kháng carbapenem có nguy cơ tử vong cao hơn, đặc biệt là những người có hệ miễn dịch yếu.

2.1. Nguyên nhân và hậu quả của tình trạng kháng thuốc

Nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng kháng thuốc là do việc sử dụng kháng sinh không hợp lý. Việc lạm dụng kháng sinh trong điều trị nhiễm khuẩn đã tạo ra áp lực chọn lọc cho vi khuẩn, dẫn đến sự xuất hiện của các chủng kháng thuốc. Hậu quả của tình trạng này là làm tăng tỷ lệ tử vong, kéo dài thời gian điều trị và gia tăng chi phí y tế. Bệnh nhân nhiễm K. pneumoniae kháng carbapenem không chỉ gặp khó khăn trong việc điều trị mà còn có nguy cơ lây lan vi khuẩn kháng thuốc ra cộng đồng, gây ra những thách thức lớn cho hệ thống y tế.

III. Đề xuất giải pháp kiểm soát tình trạng kháng thuốc

Để kiểm soát tình trạng kháng thuốc, cần có các biện pháp đồng bộ từ các cơ quan chức năng. Việc giám sát và quản lý sử dụng kháng sinh là rất cần thiết. Các chương trình giáo dục về việc sử dụng kháng sinh hợp lý cần được triển khai rộng rãi. Đồng thời, cần tăng cường nghiên cứu và phát triển các phương pháp điều trị mới để đối phó với các chủng vi khuẩn kháng thuốc. Việc nâng cao ý thức của nhân viên y tế và bệnh nhân về tình trạng kháng thuốc cũng là một yếu tố quan trọng trong công tác phòng chống nhiễm khuẩn.

3.1. Tăng cường giám sát và quản lý kháng sinh

Giám sát và quản lý việc sử dụng kháng sinh là một trong những giải pháp quan trọng để kiểm soát tình trạng kháng thuốc. Cần thiết lập các hệ thống giám sát để theo dõi tình hình kháng thuốc tại các bệnh viện. Các cơ sở y tế cần có quy trình rõ ràng trong việc kê đơn kháng sinh, đảm bảo rằng kháng sinh chỉ được sử dụng khi thật sự cần thiết. Đồng thời, việc báo cáo và chia sẻ thông tin về tình hình kháng thuốc giữa các cơ sở y tế cũng rất quan trọng để có thể đưa ra các biện pháp can thiệp kịp thời.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong hơn 70 năm qua, kháng sinh đã trở thành công cụ thiết yếu trong điều trị các bệnh nhiễm trùng, góp phần giảm tỷ lệ tử vong và nâng cao tuổi thọ. Tuy nhiên, việc sử dụng kháng sinh rộng rãi, đặc biệt là các kháng sinh thế hệ mới như fluoroquinolone, cephalosporin thế hệ III và carbapenem, đã thúc đẩy sự gia tăng nhanh chóng của các chủng vi khuẩn kháng thuốc. Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã xếp tình trạng kháng thuốc của vi khuẩn vào một trong năm vấn đề y tế toàn cầu cần giám sát chặt chẽ. Tại Việt Nam, tỷ lệ nhiễm khuẩn bệnh viện do Klebsiella pneumoniae kháng carbapenem đã lên tới 18,3%, gây ra nhiều khó khăn trong điều trị và tăng nguy cơ tử vong.

Nghiên cứu này tập trung vào việc khảo sát đặc tính sinh học phân tử của các chủng Klebsiella pneumoniae mang gen blaKPC kháng carbapenem phân lập tại ba bệnh viện lớn ở Hà Nội trong giai đoạn 2010-2013. Mục tiêu cụ thể gồm: xác định tỷ lệ vi khuẩn mang gen blaKPC, phân tích đặc điểm sinh học phân tử và dịch tễ học phân tử của các chủng này. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc kiểm soát sử dụng kháng sinh, hạn chế sự lan truyền vi khuẩn kháng thuốc và đề xuất các phương pháp điều trị hiệu quả hơn. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các mẫu bệnh phẩm thu thập từ bệnh nhân nhiễm khuẩn bệnh viện tại Hà Nội, trong khoảng thời gian 2010-2013, với trọng tâm là vi khuẩn Klebsiella pneumoniae kháng carbapenem.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về cơ chế kháng kháng sinh của vi khuẩn, đặc biệt là cơ chế kháng carbapenem của Klebsiella pneumoniae. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

1. Cơ chế kháng carbapenem của vi khuẩn Gram âm: Vi khuẩn có thể kháng carbapenem thông qua việc sản xuất enzyme carbapenemase (như KPC, MBL, OXA), thay đổi cấu trúc protein porin màng ngoài (OmpK35, OmpK36), tăng hoạt động bơm đẩy kháng sinh và chuyển vị gen kháng thuốc qua plasmid hoặc yếu tố di động.

2. Mô hình dịch tễ học phân tử: Sử dụng các kỹ thuật phân tử như PFGE (Pulse-Field Gel Electrophoresis), MLST (Multi-Locus Sequence Typing) và Southern blot để phân tích mối liên hệ kiểu gen, nguồn gốc và sự lan truyền của các chủng vi khuẩn kháng thuốc.

Các khái niệm chính bao gồm: enzyme carbapenemase (KPC), gen blaKPC, plasmid tiếp hợp, yếu tố di động (ICE), và các kỹ thuật PCR phát hiện gen kháng thuốc.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Toàn bộ chủng Klebsiella pneumoniae kháng carbapenem được phân lập từ các bệnh nhân nhiễm khuẩn bệnh viện tại ba bệnh viện lớn ở Hà Nội (Việt Đức, Xanh Pôn, Thanh Nhàn) trong giai đoạn 2010-2014.

• Cỡ mẫu: Tất cả các chủng vi khuẩn kháng carbapenem thu thập được trong giai đoạn nghiên cứu, ước tính khoảng vài trăm mẫu.

• Phương pháp phân tích:

  • Nuôi cấy và định danh vi khuẩn bằng bộ định danh API-20E.
  • Thử nghiệm tính nhạy cảm kháng sinh bằng kỹ thuật khoanh giấy khuếch tán và xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) theo tiêu chuẩn CLSI 2015.
  • Phát hiện gen blaKPC và các gen ESBL bằng kỹ thuật PCR đơn mồi và đa mồi.
  • Phân tích plasmid mang gen kháng thuốc bằng kỹ thuật Southern blot kết hợp với cắt enzym S1 và điện di trường xung (S1-PFGE).
  • Xác định mối liên hệ kiểu gen của các chủng bằng PFGE và MLST dựa trên 7 gen house keeping.
  • Thời gian nghiên cứu kéo dài từ 2010 đến 2014, với các bước thu thập mẫu, phân tích vi sinh, phân tích phân tử và tổng hợp kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tỷ lệ vi khuẩn Klebsiella pneumoniae mang gen blaKPC: Tỷ lệ các chủng mang gen blaKPC kháng carbapenem tại ba bệnh viện Hà Nội dao động khoảng 10-20%, cho thấy sự hiện diện đáng kể của các chủng kháng carbapenem trong môi trường bệnh viện.

2. Đặc điểm sinh học phân tử: Các chủng mang gen blaKPC chủ yếu thuộc dòng MLST ST258, chiếm khoảng 70% tổng số chủng phân lập, tương đồng với các báo cáo quốc tế. Các biến thể KPC-2 và KPC-3 là phổ biến nhất, với sự khác biệt nhỏ về trình tự gen.

3. Phân bố plasmid mang gen blaKPC: Kỹ thuật Southern blot và S1-PFGE cho thấy các plasmid mang gen blaKPC có kích thước đa dạng, từ 50 kb đến hơn 150 kb, với khả năng truyền gen ngang cao qua các yếu tố di động như Tn4401.

4. Mối liên hệ kiểu gen: Phân tích PFGE cho thấy sự đa dạng kiểu gen trong các chủng phân lập, nhưng cũng ghi nhận các vụ dịch nội bộ với các chủng có kiểu hình PFGE tương đồng, chứng tỏ sự lây lan trong bệnh viện.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự gia tăng các chủng Klebsiella pneumoniae kháng carbapenem là do việc sử dụng carbapenem rộng rãi trong điều trị nhiễm trùng nặng, tạo áp lực chọn lọc mạnh mẽ cho vi khuẩn. Kết quả nghiên cứu phù hợp với các báo cáo quốc tế về sự phổ biến của dòng ST258 và biến thể KPC-2, KPC-3. Sự đa dạng plasmid và yếu tố di động góp phần làm tăng khả năng lan truyền gen kháng thuốc giữa các chủng và loài vi khuẩn khác nhau.

So sánh với các nghiên cứu tại Mỹ, châu Âu và châu Á, tỷ lệ và đặc điểm gen blaKPC tại Hà Nội tương đồng với các vùng dịch địa phương, cho thấy Việt Nam đang trong giai đoạn gia tăng các chủng kháng carbapenem có khả năng gây dịch bệnh. Việc phát hiện các vụ dịch nội bộ qua PFGE nhấn mạnh tầm quan trọng của kiểm soát nhiễm khuẩn trong bệnh viện.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố tỷ lệ gen blaKPC theo năm và bản đồ phân bố kiểu gen PFGE, giúp minh họa sự lan truyền và đa dạng của các chủng vi khuẩn.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường giám sát và kiểm soát sử dụng kháng sinh: Thiết lập hệ thống giám sát chặt chẽ việc kê đơn và sử dụng carbapenem tại các bệnh viện, nhằm giảm áp lực chọn lọc và hạn chế sự phát triển của vi khuẩn kháng thuốc. Thời gian thực hiện: ngay lập tức và liên tục; chủ thể: các cơ quan y tế và bệnh viện.

2. Xây dựng phác đồ điều trị hợp lý: Cập nhật và áp dụng các phác đồ điều trị dựa trên kết quả kháng sinh đồ và đặc tính gen kháng thuốc, nhằm tối ưu hóa hiệu quả điều trị và giảm thiểu sử dụng kháng sinh phổ rộng. Thời gian: 6-12 tháng; chủ thể: bác sĩ lâm sàng và chuyên gia y tế.

3. Đẩy mạnh nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật phân tử: Phát triển các phòng thí nghiệm có khả năng thực hiện PCR, PFGE, MLST để phát hiện sớm và giám sát dịch tễ học các chủng kháng carbapenem. Thời gian: 1-2 năm; chủ thể: viện nghiên cứu, bệnh viện lớn.

4. Tăng cường công tác kiểm soát nhiễm khuẩn bệnh viện: Áp dụng các biện pháp vệ sinh, khử khuẩn, cách ly bệnh nhân nhiễm khuẩn kháng thuốc nhằm ngăn chặn sự lây lan trong bệnh viện và cộng đồng. Thời gian: liên tục; chủ thể: nhân viên y tế, quản lý bệnh viện.

5. Tuyên truyền và giáo dục cộng đồng: Nâng cao nhận thức về việc sử dụng kháng sinh hợp lý, cấm bán kháng sinh tự do và khuyến khích thói quen vệ sinh cá nhân tốt để giảm nguy cơ lây nhiễm. Thời gian: liên tục; chủ thể: cơ quan y tế, truyền thông.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Bác sĩ lâm sàng và chuyên gia y tế: Nắm bắt thông tin về tình hình kháng thuốc và các phương pháp điều trị hiệu quả, từ đó cải thiện phác đồ điều trị và quản lý bệnh nhân.

2. Nhà quản lý y tế và bệnh viện: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách kiểm soát sử dụng kháng sinh và các biện pháp kiểm soát nhiễm khuẩn trong bệnh viện.

3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành vi sinh, y học phân tử: Tham khảo các phương pháp nghiên cứu dịch tễ học phân tử, kỹ thuật PCR, PFGE, MLST và các cơ chế kháng thuốc của vi khuẩn.

4. Cơ quan quản lý dược phẩm và y tế công cộng: Đưa ra các quy định về sử dụng kháng sinh, giám sát dịch tễ học và phát triển các chương trình phòng chống kháng thuốc.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao Klebsiella pneumoniae lại kháng carbapenem?
   Klebsiella pneumoniae kháng carbapenem chủ yếu do sản xuất enzyme carbapenemase (như KPC), thay đổi protein porin màng ngoài, và tăng hoạt động bơm đẩy kháng sinh. Các cơ chế này làm giảm hiệu quả của carbapenem trong việc tiêu diệt vi khuẩn.

2. Gen blaKPC có vai trò gì trong kháng thuốc?
   Gen blaKPC mã hóa enzyme KPC, một loại carbapenemase nhóm A, có khả năng phân hủy carbapenem, làm cho vi khuẩn mang gen này kháng lại nhóm kháng sinh carbapenem, dẫn đến khó khăn trong điều trị.

3. Các kỹ thuật phân tử như PFGE và MLST giúp gì trong nghiên cứu?
   PFGE và MLST giúp phân tích mối liên hệ kiểu gen, nguồn gốc và sự lan truyền của các chủng vi khuẩn kháng thuốc, từ đó hỗ trợ kiểm soát dịch bệnh và phát hiện các vụ dịch nội bộ.

4. Tỷ lệ kháng carbapenem tại Việt Nam hiện nay như thế nào?
   Tỷ lệ vi khuẩn Klebsiella pneumoniae kháng carbapenem tại một số bệnh viện lớn ở Hà Nội dao động khoảng 10-20%, cho thấy mức độ gia tăng đáng kể so với các năm trước.

5. Làm thế nào để hạn chế sự lan truyền của vi khuẩn kháng carbapenem?
   Cần thực hiện kiểm soát nhiễm khuẩn nghiêm ngặt trong bệnh viện, giám sát và hạn chế sử dụng kháng sinh không hợp lý, tăng cường giáo dục cộng đồng và áp dụng các biện pháp phòng ngừa lây nhiễm.

Kết luận

• Tỷ lệ Klebsiella pneumoniae mang gen blaKPC kháng carbapenem tại các bệnh viện Hà Nội trong giai đoạn 2010-2013 là khoảng 10-20%, phản ánh thực trạng gia tăng vi khuẩn kháng thuốc nguy hiểm.
• Các chủng mang gen blaKPC chủ yếu thuộc dòng MLST ST258 với biến thể KPC-2 và KPC-3 phổ biến, tương đồng với xu hướng toàn cầu.
• Plasmid mang gen blaKPC có kích thước đa dạng và khả năng truyền gen ngang cao, góp phần lan truyền tính kháng thuốc trong cộng đồng và bệnh viện.
• Kỹ thuật phân tử như PFGE và MLST là công cụ hiệu quả để giám sát dịch tễ học và kiểm soát sự lây lan của các chủng vi khuẩn kháng carbapenem.
• Cần triển khai ngay các biện pháp kiểm soát sử dụng kháng sinh, nâng cao năng lực phòng thí nghiệm phân tử và tăng cường kiểm soát nhiễm khuẩn để hạn chế sự phát triển và lan truyền vi khuẩn kháng thuốc.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan y tế và bệnh viện cần phối hợp triển khai các giải pháp kiểm soát kháng thuốc, đồng thời đẩy mạnh nghiên cứu và giám sát dịch tễ học để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Giới thiệu chung về kháng sinh và sự đề kháng kháng sinh của vi khuẩn 1. Lịch sử phát hiện kháng sinh Trước đầu thế kỷ 20, điều trị nhiễm trùng chủ yếu dựa trên các phương pháp y học dân gian. Các hợp chất với các đặc tính kháng khuẩn đã được sử dụng trong điều trị nhiễm khuẩn đã được phát hiện cách đây hơn 2000 năm (Lindblad, 2008).

Nhiều nền văn hóa cổ, bao gồm Hy Lạp cổ đại và Ai Cập cổ đại sử dụng nấm mốc được chọn lọc đặc biệt, nguyên liệu thực vật và các chiết xuất để trị nhiễm khuẩn (Forrest, 1982; Wright, 1999). Các nghiên cứu mới đây trong phòng thí nghiệm vi sinh đã phát hiện các kháng sinh tự nhiên được tạo ra từ vi sinh vật (Kingston, 2008). Năm 1895, Vincenzo Tiberio, nhà vật lý học ở đại học Naples đã phát hiện nấm mốc (Penicillium) trong nước có hoạt động kháng khuẩn tốt. Sau khi hợp chất trị liệu ban đầu tỏ ra có hiệu quả, những hợp chất khác cũng được quan tâm, nhưng không được sử dụng cho đến năm 1928 khi Alexander Fleming quan sát kháng sinh chống lại vi khuẩn từ một loài nấm trong chi Penicillium.

Ban đầu ông miêu tả một số đặc tính sinh học của nó, và sử dụng các điều chế thô để điều trị một số trường hợp nhiễm khuẩn. Tuy nhiên, phải đến khi các nhà khoa học khác trên thế giới bắt đầu nghiên cứu, công nghệ sản xuất kháng sinh mới thật sự phát triển (Fleming, 1980; Sykes, 2001). Đặc tính kháng kháng sinh của vi khuẩn Khả năng kháng thuốc là sức đề kháng của vi sinh vật với một loại kháng sinh mà ban đầu có hiệu quả để điều trị các bệnh nhiễm trùng. Vi sinh vật kháng (bao gồm 19 vi khuẩn, nấm, virus và ký sinh trùng) có thể chịu được sự tấn công của các loại thuốc kháng sinh như các loại thuốc kháng khuẩn (ví dụ như thuốc kháng sinh), thuốc kháng nấm, thuốc kháng virus, và thuốc chống sốt rét.

Do tình trạng kháng kháng sinh của vi khuẩn mà phương pháp điều trị tiêu chuẩn trở nên không còn hiệu quả và nhiễm trùng trở nên kéo dài, làm tăng nguy cơ lây lan trong cộng đồng. Sự tiến hóa của các chủng kháng thuốc là một hiện tượng tự nhiên xảy ra khi có sự sai sót trong quá trình tự nhân bản hoặc truyền tính kháng thuốc giữa các vi sinh vật. Việc sử dụng và lạm dụng các loại thuốc kháng sinh làm tăng tốc độ xuất hiện của các chủng kháng thuốc. Thực hành kiểm soát nhiễm trùng kém, điều kiện vệ sinh không đầy đủ cũng góp phần làm lây lan khả năng kháng kháng sinh của vi khuẩn (http://www.int/mediacentre/factsheets/fs194/en/).

Vi khuẩn trở nên kháng kháng sinh qua một loạt các cơ chế (Wright, 2005): thay đổi áp suất thẩm thấu của thành tế bào vi khuẩn qua đó giới hạn khả năng xâm nhập của kháng sinh vào vùng đích của tế bào; hoạt hóa kênh bơm đẩy kháng sinh ra khỏi tế bào; thay đổi enzyme của kháng sinh; phân hủy các hoạt chất kháng sinh; thu nhận các con đường trao đổi chất thay thế các con đường bị ức chế bởi kháng sinh; thay đổi đích tác động của kháng sinh; gia tăng sản xuất enzyme đích. Phân loại kháng sinh Kháng sinh thường được phân loại dựa theo cấu trúc hoặc chức năng  Theo cấu trúc: các kháng sinh có vòng beta lactam, các kháng sinh aminoglycoside thay đổi tùy theo chiều của chuỗi phân tử  Theo chức năng: 20 - Các kháng sinh ức chế tổng hợp thành tế bào: các beta lactam (penicillins, cephalosporin, monolactam, carbapenem), các glycopeptide, các fosfomycin - Kháng sinh ức chế tổng hợp protein: aminoglycoside, tetracycline, glycylcycline, phenicol, oxazolidinone, ansamicin - Kháng sinh ức chế các chức năng của màng tế bào: lipopeptide, polymyxin - Kháng sinh ngăn cản quá trình trao đổi chất - Kháng sinh ức chế quá trình tổng hợp axit nucleic: quinolone, furane 1. Carbapenem và đặc tính kháng carbapenem của vi khuẩn 1. Kháng sinh Carbapenem Kháng sinh đầu tiên được phát hiện ra, penicillin là một beta lactam.

Kháng sinh này được Alexander Flemming phát hiện ra một cách tình cờ từ nấm Penicillium notatum (Flemming, 1929). Sau đó, rất nhiều kháng sinh beta lactam đã được nghiên cứu sản xuất. Các kháng sinh beta lactam là các kháng sinh có vòng beta lactam trong cấu trúc phân tử. Kháng sinh họ beta lactam bao gồm penicillin và các dẫn xuất cephalosporin, carbapenem, monobactam, các chất ức chế beta lactamase (Queenan, 2007).

Cấu trúc phân tử của carbapenem Hın Nguồn: (Williams, 1987) 21 Các thuốc kháng sinh nhóm penicilin đều là dẫn xuất của acid 6- aminopenicilanic (viết tắt là 6-APA). Trong các kháng sinh nhóm penicilin, chỉ có penicilin G là kháng sinh tự nhiên, được chiết xuất từ môi trường nuôi cấy Penicilium. Các kháng sinh còn lại đều là các chất bán tổng hợp. Các cephalosporin bán tổng hợp tiếp tục được chia thành 4 thế hệ.

Sự phân chia này không căn cứ trên cấu trúc hóa học mà chủ yếu dựa vào phổ kháng khuẩn của kháng sinh. Xếp theo thứ tự từ thế hệ 1 đến thế hệ 4, hoạt tính trên vi khuẩn Gram dương giảm dần và hoạt tính trên vi khuẩn Gram âm tăng dần (hình 1.Nghiên cứu biến đổi cấu trúc hóa học của penicilin và cephalosporin đã tạo thành một nhóm kháng sinh beta lactam mới, có phổ kháng khuẩn rộng, đặc biệt có hoạt tính rất mạnh trên vi khuẩn Gram- âm, đó là kháng sinh nhóm carbapenem. Tên thuốc và phổ tác dụng của một số kháng sinh trong nhóm này được trình bày trong bảng 1.vn/content/cac- nhom-thuoc-khang-sinh-va-tac-dung-1334. Kháng sinh carbapenem và phổ tác dụng Nguồn: (http://bacsinoitru.vn/content/cac-nhom-thuoc-khang-sinh-va-tac-dung-1334.html) 22 Carbapenem có khả năng khuếch tán dễ dàng trong vi khuẩn nên chúng được xem là có phổ kháng khuẩn rộng.

Kháng sinh thuộc nhóm carbapenem có cấu trúc tương tự như penicillin nhưng nguyên tố lưu huỳnh được thay thể bằng nguyên tố các bon ở vị trí 1 (hình 1. Điều này cho phép chúng có khả năng tiêu diệt các vi khuẩn kháng kháng sinh phổ rộng sinh men beta lactamase (ESBL) bằng cách ức chế quá trình tổng hợp vỏ ngoài của tế bào vi khuẩn. Imipenem và meropenem là hai đại diện được sử dụng rộng rãi. Kháng sinh monobatam có công thức phân tử chứa beta lactam đơn vòng.

Các chất ức chế beta lactamase như clavulanic acid tuy không có vòng beta lactam và không có hoạt tính kháng khuẩn nhưng chúng được dùng kết hợp với các kháng sinh beta lactam để ức chế enzym beta lactamase do vi khuẩn tiết ra. Các kháng sinh beta lactam ức chế sự tổng hợp thành tế bào vi khuẩn bằng cách bám vào protein gắn penicillin (PBP-penicillin-binding protein) của vi khuẩn và ngăn cản sự hình thành peptidoglycan, qua đó ngăn cản sự hình thành màng tế bào. Hệ quả của quá trình này là làm thành tế bào vi khuẩn bị yếu đi và bị ly giải hoặc chết dưới tác dụng của áp suất thẩm thấu (Kotra, 1998). Đặc tính kháng Carbapenem của vi khuẩn Enzyme của vi khuẩn đầu tiên được tìm thấy có khả năng phá hủy kháng sinh đầu tiên penicillin được gọi là AmpC β-lactamase của E.

Khả năng kháng lại kháng sinh beta lactam của vi khuẩn ngày càng gia tăng và trở thành một hiện trạng thường được ghi nhận. Vi khuẩn kháng kháng sinh theo một vài cơ chế khác nhau. Cơ chế thường thấy và quan trọng nhất là do vi khuẩn có khả năng tiết ra enzyme beta lactamase như ESBL-extended-spectrum β-lactamase, enzyme AmpC qua plasmid trung gian, và beta lactamase ly giải carbapenem (Jacoby, 2009). Họ beta lactamase được phân loại dựa trên chức năng hoặc đặc tính phân tử và được chia thành 4 nhóm chính từ A đến D.

Các nhóm này chủ yếu phân loại dựa theo 23 chức năng hoạt động chứ không liên quan đến hoạt lực enzyme. Nhóm A, C và D bao gồm các beta lactamase với serine ở trung tâm hoạt động, trong khi đó nhóm B là các metallo enzyme cần phải có zinc cho hoạt động ly giải (Bush, 2010; Drawz, 2010). Vi khuẩn ngoài việc sử dụng enzyme beta lactamases để ly giải kháng sinh còn có thể kháng bằng cách sở hữu khả năng thay đổi PBP (Penicilline binding protein). Qua đó, các kháng sinh beta lactam không thể bám vào thụ thể PBP và làm cho kháng sinh hoạt động kém hiệu quả (Bradford, 2001).

Mặc dù penicillinase mã hóa trên plasmid xuất hiện khá sớm ở Staphylococcus aureus, khi penicilline được đưa vào hoạt động, beta lactamase mã hóa qua trung gian plasmid đầu tiên đã được phát hiện ra vào những năm 1960 trên vi khuẩn Gram âm (Datta, 1965). Ngày nay, hơn 1150 beta lactamase trên chromosome, plasmid và các gen nhảy đã được ghi nhận (Bush, 2010). Dựa trên hoạt động ly giải của enzyme có thể chia thành các các nhóm hẹp, trung bình, rộng và phổ rộng hơn (ESBL). Các enzyme kháng kháng sinh phạm vi rộng có thể kháng lại penicillin và cephalosporin mà không bị ức chế bởi các chất ức chế như clavulanic acid hay tazobactam.

Enzyme kháng kháng sinh phổ rộng (ESBL) có khả năng kháng lại penicillin, cephalosporin thế hệ 1, 2 và 3 và aztreonam, nhưng không kháng lại carbapenem và có thể bị ức chế bởi các chất ức chế beta lactamase. Trong một vài năm gần đây, các gen kháng kháng sinh vi khuẩn thu nhận được mang gen mã hóa ESBL đang trở thành một vấn đề nan giải trên toàn cầu (Bradford, 2001). Hiện nay, carbapenem là kháng sinh thuộc nhóm “lựa chọn cuối cùng” để điều trị cho các trường hợp nhiễm trùng với các vi khuẩn kháng kháng sinh phổ rộng như E. Tuy nhiên do việc sử dụng rộng rãi đã tạo áp lực chọn lọc cho vi khuẩn kháng lại kháng sinh này.

24 Dựa trên các nghiên cứu sâu về sinh học phân tử, có hai kiểu đề kháng của vi khuẩn với carbapenem: (1) tạo ra các enzyme serine tác động vào amino axit serine tại vị trí hoạt động trong cấu trúc phân tử của kháng sinh nhóm carbapenem; (2) sinh các enzyme Metallo beta lactamase (MBLs), các enzyme này hoạt hóa khi có sự tham gia của các ion kim loại có hóa trị 2, thông thường là kẽm. Các enzyme serine bao gồm NmcA, Sme 1-3, ImI-1, KPC1-3, GES-2, OXA 23-29, OXA40 và OXa 48 là nguyên nhân gây kháng carbapenem ở mức độ trung gian ở các vi khuẩn đường ruột và Acinetobacter. Các enzyme này có khả năng ly giải carbapenem ở mức độ yếu và thường được mã hóa bởi các gen nằm trong nhiễm sắc thể (Naas, 1994; Bush, 2001). Klebsiella pneumoniae kháng đa kháng sinh trong nhiễm khuẩn bệnh viện 1.

Vai trò gây bệnh K. pneumoniae có thể gây viêm và xuất huyết kèm hoại tử làm tổn thương phổi nặng. Những vi khuẩn này xâm nhập vào cơ thể khi hít phải giọt khí dung có chứa vi khuẩn xuống đường hô hấp dưới. Thông thường, nhiễm trùng Klebsiella được ghi nhận chủ yếu ở những người có hệ miễn dịch suy yếu.