Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Klebsiella pneumoniae Klebsiella là một trong những chi quan trọng của họ vi khuẩn đường ruột, được đặt theo tên nhà vi khuẩn học người Đức, Edwin Klebs (1834- 1913). Klebsiella là một trong bốn chi thuộc tộc Klebsielleae (ba chi khác là Enterobacter, Serratia và Hafnia). Chi Klebsiella gồm các loài: K.
Loài quan trọng nhất và cũng là đại diện điển hình của chi này là K. Đặc điểm phân loại của K. pneumoniae: Giới : Bacteria Ngành : Proteobacteria Lớp : Gammaproteobacteria Bộ : Enterobacteriales Họ : Enterobacteriaceae Chi : Klebsiella Loài : Klebsiella pneumoniae [27] 1. Đặc điểm sinh học 1.
Hình thái và cấu trúc Klebsiella pneumoniae là một loại trực khuẩn Gram âm, bắt màu đậm ở hai cực, kích thước 0,5 - 2 µm, hình que, không có lông, không di động, có vỏ, không sinh nha bào [1]. Vi khuẩn này thường đứng thành đôi, có vỏ dày (kích thước có thể gấp 2-3 lần tế bào vi khuẩn) [26]. Tính chất nuôi cấy Klebsiella pneumoniae là loài sống hiếu kỵ khí tùy nghi. Phát triển dễ dàng trên môi trường nuôi cấy thông thường: - Trên thạch dinh dưỡng hay thạch máu, khuẩn lạc lầy nhầy có màu xám, kích thước 3-4mm, dạng M, tuy nhiên có thể gặp một số dạng R.
- Trên môi trường DCA, SS, Mac Conkey khuẩn lạc màu hồng do lên men lactose. - Trong canh thang, vi khuẩn mọc nhanh và đục đều, ở đáy ống có lắng cặn [27].2: Khuẩn lạc Klebsiella pneumoniae trên môi trường MC (Nguồn: Atlas hình thể vi khuẩn và khuẩn lạc, (2009) [26]) 5 1. Sức đề kháng Giống như các vi khuẩn đường ruột khác, chúng dễ bị các hoá chất khử trùng diệt nhưng có khả năng tồn tại lâu ở ngoại cảnh (nước, đất) [27]. Vi khuẩn này được bao quanh bởi một lớp vỏ, có tác dụng làm tăng độc tính của vi khuẩn bằng cách hoạt động như một rào cản vật lý để tránh phản ứng miễn dịch của vật chủ.
Lớp vỏ này còn có khả năng bảo vệ các tế bào vi khuẩn không bị khô do tác động của môi trường ngoại cảnh. pneumoniae là vi khuẩn phổ biến trong môi trường sống, nó có thể cư trú trong hệ vi sinh của người [27]. Tính chất hóa sinh Lên men nhiều loại đường: glucose, lactose, saccarose. Oxydase âm tính.
Phản ứng indol âm tính. Phản ứng citrat dương tính. Urease dương tính. Phản ứng Red Methyl âm tính.
Phản ứng Voges-Proskauer dương tính. Dịch tễ Klebsiella pneumoniae có thể được tìm thấy trong miệng, da và đường ruột nhưng những chủng vi khuẩn này ban đầu không có khả năng gây bệnh. Mặc dù được tìm thấy trong hệ vi khuẩn bình thường ở người, K. pneumoniae có thể biến đổi thành dạng vi khuẩn có khả năng gây nhiễm khuẩn nặng cho người như viêm phổi, nhiễm trùng máu, nhiễm trùng vết thương, nhiễm trùng đường tiết niệu và viêm màng não [27].
Khả năng gây bệnh K. pneumoniae là một trong ba tác nhân vi khuẩn hàng đầu (K. aureus) trong 7 tác nhân gây nhiễm khuẩn cho người được Tổ chức Y tế Thế giới liệt kê [3], đưa vào danh sách các chủng vi khuẩn kháng kháng sinh mấu chốt. pneumoniae có thể gây viêm và xuất huyết kèm hoại tử làm tổn thương phổi nặng.
Thông thường, nhiễm trùng Klebsiella 6 được ghi nhận chủ yếu ở những người có hệ miễn dịch suy yếu [14], [21], [22]. Phân là nguồn lan truyền vi khuẩn quan trọng nhất từ những bệnh nhân bị nhiễm trùng, kế đến là việc tiếp xúc với dụng cụ bị nhiễm bẩn. Ngoài ra, việc sử dụng thuốc kháng sinh có thể là một yếu tố làm tăng nguy cơ nhiễm trùng bệnh viện với vi khuẩn Klebsiella [56]. pneumoniae là một trong những chủng vi khuẩn nhiễm khuẩn bệnh viện kháng đa kháng sinh [13], [42], [72], [74], trong đó, nguồn lây truyền tính kháng kháng sinh chủ yếu thông qua các gen kháng kháng sinh nằm trên plasmid từ chủng này sang chủng khác.
Môi trường sống của K. pneumoniae không chỉ giới hạn ở người mà còn lan rộng trong môi trường sinh thái, như đất và nước. pneumoniae có thể sống sót trong môi trường khắc nghiệt trong thời gian dài [27]. pneumoniae sinh KPC đã được phát hiện trong môi trường và các trang thiết bị ở bệnh viện như áo choàng, găng tay và nước thải.
Tần suất lây nhiễm K. pneumoniae sinh KPC do găng tay của nhân viên y tế cũng tương tự như nhiễm khuẩn do S. aureus và Enterococcus kháng Vancomycin. Việc chuyển gen KPC giữa các vi khuẩn Enterobacteriaceae (từ K.
coli) cư trú trong ruột người xảy ra thường xuyên [21]. Do đó, các ổ chứa là trang bị bảo hộ của nhân viên y tế, đồ dùng bệnh nhân hoặc môi trường bệnh viện có thể là phương thức lây lan các nhiễm khuẩn bệnh viện. Các chủng Klebsiella kháng thuốc mới đang ngày một gia tăng gây khó khăn cho công tác điều trị và là vấn đề toàn cầu. Một nghiên cứu gần đây cho thấy, đến năm 2050, hơn 10 triệu người sẽ chết mỗi năm nếu sự gia tăng của các vi khuẩn kháng kháng sinh vẫn tiếp tục duy trì tốc độ phát triển như hiện tại [82].
Chính vì vậy, nghiên cứu các đặc tính kháng kháng sinh và dịch tễ học phân tử các chủng K. pneumoniae gây bệnh trên người có vai trò hết sức quan trọng trong việc kiểm soát sự gia tăng kháng kháng sinh trên toàn cầu. Kháng sinh và sự đề kháng kháng sinh của Klebsiella pneumoniae 1. Kháng sinh 1.
Định nghĩa Kháng sinh (antibiotics) là những chất kháng khuẩn (antibacterial substances) được tạo ra bởi các chủng vi sinh vật (vi khuẩn, nấm, actinomycetes), có tác dụng ức chế sự phát triển của các vi sinh vật khác [3]. Hiện nay từ kháng sinh được mở rộng đến cả những chất kháng khuẩn có nguồn gốc tổng hợp như các sulfonamid và quinolon [3]. Các nhóm kháng sinh - Kháng sinh nhóm beta – lactam Nhóm beta-lactam là một họ kháng sinh rất lớn, bao gồm các kháng sinh có cấu trúc hóa học chứa vòng beta-lactam. Phân nhóm penicilin: sự thay đổi nhóm thế trong cấu trúc của penicilin bán tổng hợp dẫn đến sự thay đổi tính bền vững với các enzyme penicilinase và beta-lactamase, thay đổi phổ kháng khuẩn cũng như hoạt tính kháng sinh trên các chủng vi khuẩn.
Phân nhóm cephalosporin: các cephalosporin bán tổng hợp được chia thành bốn thế hệ. 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. Các beta-lactam khác: + Nhóm carbapenem: được nghiên cứu biến đổi cấu trúc hóa học của penicilin và cephalosporin, có phổ kháng khuẩn rộng, đặc biệt có hoạt tính rất mạnh trên vi khuẩn Gram-âm. + Nhóm monobactam: chất điển hình của nhóm này là aztreonam.
Thuốc chỉ có tác dụng trên vi khuẩn Gram-âm, không có tác dụng trên vi khuẩn Gram-dương và vi khuẩn kỵ khí. Tuy nhiên, hoạt tính rất mạnh trên Enterobacteriaceae và có tác dụng đối với P. 8 + Các chất ức chế beta-lactamase: cũng có cấu trúc β-lactam, nhưng không có hoạt tính kháng khuẩn, chỉ có vai trò ức chế enzyme β-lactamase do vi khuẩn tiết ra như acid clavulanic, sulbactam và tazobactam [3]. - Kháng sinh nhóm aminoglycosid Bao gồm kanamycin, gentamycin, neltimicin, tobramycin, amikacin.
Phổ kháng khuẩn chủ yếu trên trực khuẩn Gram-âm, tuy nhiên không hoàn toàn giống nhau. Kanamycin cũng như streptomycin có phổ hẹp nhất, chúng không có tác dụng trên Serratia, P. Tobramycin và gentamycin có hoạt tính tương tự nhau trên các trực khuẩn Gram-âm, nhưng tobramycin có tác dụng mạnh hơn trên P. aeruginosa, Proteus spp., trong khi gentamycin mạnh hơn trên Serratia.
Amikacin và một số trường hợp neltimicin vẫn giữ được hoạt tính trên các chủng kháng gentamycin vì cấu trúc của các thuốc này không phải là cơ chất của nhiều enzyme bất hoạt aminoglycosid [3]. - Kháng sinh nhóm macrolid Có phổ kháng khuẩn hẹp, chủ yếu có hoạt tính trên cầu khuẩn Gram- dương (liên cầu, tụ cầu), trực khuẩn Gram-dương (Clostridium perfringens, Corynebacterium diphtheriae, Listeria monocytogenes). Kháng sinh nhóm macrolid tác dụng tốt trên các vi khuẩn nội bào như Campylobacter jejuni, M. pneumoniae, Legionella pneumophila, C.
- Kháng sinh nhóm lincosamid Có phổ kháng khuẩn tương tự như kháng sinh nhóm macrolid trên pneumococci, S. pyogenes và viridans streptococci. Thuốc có tác dụng trên S. aureus, nhưng không có hiệu quả trên S.
aureus kháng methicilin. Có tác dụng tốt trên một số vi khuẩn kỵ khí [3]. - Kháng sinh nhóm phenicol Kháng sinh nhóm phenicol có phổ kháng khuẩn rộng, bao gồm các cầu khuẩn Gram-dương, một số vi khuẩn Gram-âm như H. Thuốc có tác dụng trên các chủng kỵ khí như Clostridium spp.
Thuốc cũng có tác dụng trên các chủng vi khuẩn không điển hình [3]. - Kháng sinh nhóm cyclin Các thuốc thuộc nhóm bao gồm: chlortetracyclin, oxytetracyclin, demeclocyclin, methacyclin, doxycyclin, minocyclin, có phổ kháng khuẩn rộng trên cả các vi khuẩn Gram-âm và Gram-dương, cả vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí và các chủng vi khuẩn gây bệnh không điển hình [3]. - Kháng sinh nhóm peptid + Kháng sinh glycopeptid: gồm vancomycin và teicoplanin, chủ yếu trên các chủng vi khuẩn Gram-dương. Trên lâm sàng, hai thuốc này chủ yếu được sử dụng trong điều trị S.
aureus kháng methicilin. + Kháng sinh polypeptid: các kháng sinh được sử dụng trên lâm sàng thuộc nhóm này bao gồm polymyxin B và colistin. Phổ tác dụng của hai thuốc này tương tự nhau, chỉ tập trung trên trực khuẩn Gram-âm. Thuốc cũng có tác dụng trên phần lớn các chủng P.
+ Kháng sinh lipopeptid: được sử dụng trên lâm sàng là daptomycin. Phổ kháng khuẩn: thuốc có tác dụng trên vi khuẩn Gram-dương hiếu khí và kỵ khí như staphylococci, streptococci, Enterococcus, Corynebacterium spp., Propionibacteria, Clostridium perfringens… Đặc biệt, thuốc có tác dụng trên các chủng vi khuẩn kháng vancomycin, tuy nhiên MIC trong các trường hợp này cao hơn so với trên các chủng nhạy cảm với vancomycin [3]. - Kháng sinh nhóm quinolon Thế hệ 1 (acid Nalidixic, cinoxacin): tác dụng ở mức độ trung bình trên các chủng trực khuẩn Gram-âm họ Enterobacteriaceae. Thế hệ 2: loại 1 (lomefloxacin, norfloxacin, enoxacin): các kháng sinh này vẫn thuộc nhóm fluoroquinolon, tuy nhiên phổ kháng khuẩn cũng chủ yếu trên các chủng trực 10 khuẩn Gram-âm họ Enterobacteriaceae.
Thế hệ 3 (levofloxacin, sparfloxacin, gatifloxacin, moxifloxacin): phổ kháng khuẩn trên Enterobacteriaceae và các vi khuẩn không điển hình. Thế hệ 4 (trovafloxacin): có hoạt phổ rộng, tác dụng trên Enterobacteriaceae, P. aeruginosa, vi khuẩn không điển hình, S. aureus nhạy cảm với methicilin, streptococci, vi khuẩn kỵ khí [3].
Sự đề kháng kháng sinh của Klebsiella pneumoniae 1. Sinh enzyme phân hủy kháng sinh Klebsiella pneumoniae có khả năng sinh ra enzyme beta-lactamase phổ mở rộng (ESBL). Các ESBL thuộc lớp A theo phân loại của Ambler, được mã hóa bằng gen trên plasmid, có khả năng phân huỷ các penicilin, cephalosporin từ thế hệ 1 tới thế hệ 4 và aztreonam, trừ carbapenem. Không những tạo ra enzyme ESBL phân giải các beta-lactam, Klebsiella pneumoniae còn tiết ra các carbapenemase, có khả năng phân hủy các kháng sinh carbapenem.