ĐẶT VẤN ĐỀ Colistin là một kháng sinh cũ đƣợc tìm ra vào năm 1949 nhƣng đã dần dần không đƣợc sử dụng ở hầu hết các nơi trên thế giới do độc tính thận cao và sự sẵn có của các kháng sinh thay thế khác an toàn hơn [76]. Tuy nhiên, trƣớc sự gia tăng mạnh mẽ của các bệnh lý nhiễm trùng do các chủng vi khuẩn Gram âm đa kháng nhƣ Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii và Klebsiella pneumoniae, colistin đã đƣợc sử dụng lại nhƣ là liệu pháp cứu cánh cho những trƣờng hợp nhiễm khuẩn nặng, đặc biệt là tại các khoa hồi sức tích cực [42]. Mặc dù tỷ lệ đề kháng của các chủng vi khuẩn Gram âm này đối với colistin vẫn còn thấp nhƣng đã ghi nhận đƣợc các chủng Klebsiella pneumoniae đề kháng kháng sinh này ở nhiều vùng tại châu Âu, Bắc Mỹ, Nam Phi và một số nƣớc châu Á [7],[13],[25],[54]. Gần đây, một nghiên cứu tại Trung Quốc công bố phát hiện chủng Escherichia coli mang gen plasmid mcr-1 đề kháng colistin có thể di truyền ngang cho các chủng Pseudomonas aeruginosa và Klebsiella pneumoniae đã dấy lên mối lo ngại toàn cầu về các giải pháp kiểm soát đề kháng [43].
Trƣớc nguy cơ đề kháng thuốc nhƣ trên, các bác sĩ lâm sàng buộc phải cân nhắc việc áp dụng chế độ liều cao hơn nhằm đảm bảo hiệu quả lâm sàng và ngăn ngừa phát sinh đề kháng. Lúc này, độc tính của thuốc lại trở thành mối lo ngại đáng kể, đặc biệt là độc tính thận. Tỷ lệ gặp độc tính thận trên bệnh nhân sử dụng colistin ghi nhận từ các nghiên cứu trên thế giới rất khác nhau, dao động trong khoảng từ 0% đến 76,1% [56],[68]. Cơ chế gây độc tính thận của colistin hiện vẫn còn chƣa đƣợc làm sáng tỏ và có liên quan đến nhiều yếu tố nguy cơ [57].
Trong bối cảnh đó, việc cân bằng giữa hiệu quả điều trị, ngăn ngừa phát sinh đề kháng với độc tính của thuốc thông qua chế độ liều phù hợp và kiểm soát các yếu tố nguy cơ đã và đang đƣợc nghiên cứu ở nhiều bệnh viện trên thế giới [63]. 1 Luan van thac si Tại bệnh viện Bạch Mai, colistin đƣợc đƣa vào danh mục thuốc bệnh viện từ năm 2011 và chủ yếu đƣợc sử dụng tại khoa Hồi sức tích cực (HSTC). Bệnh viện đã ban hành hƣớng dẫn sử dụng colistin, dựa trên các nghiên cứu đã công bố về dƣợc động học và dƣợc lực học của thuốc, đồng thời triển khai nghiên cứu đánh giá hiệu quả điều trị và độc tính với chế độ liều khuyến cáo trên một số bệnh nhân tại khoa HSTC [8]. Tuy nhiên, hiện nay vẫn chƣa có nghiên cứu chuyên biệt nào về độc tính thận của thuốc đƣợc thực hiện.
Vì vậy, để góp phần cung cấp thông tin về độc tính thận của thuốc nhằm hỗ trợ cho quyết định của các bác sĩ lâm sàng trong sử dụng thuốc tại khoa HSTC, nghiên cứu đƣợc thực hiện với các mục tiêu: 1. Mô tả tỷ lệ phát sinh và đặc điểm độc tính thận trên bệnh nhân sử dụng colistin tại Khoa HSTC - Bệnh viện Bạch Mai. Phân tích các yếu tố nguy cơ liên quan đến độc tính thận trên bệnh nhân sử dụng colistin tại Khoa HSTC - Bệnh viện Bạch Mai. 2 Luan van thac si CHƢƠNG I.
Một số đặc điểm dƣợc lý của kháng sinh colistin Colistin là một cation polypeptid thuộc nhóm kháng sinh polymyxin. Đây là nhóm kháng sinh đƣợc đƣa vào sử dụng từ những năm 1940 nhƣng sau đó đã bị cấm sử dụng trên ngƣời vào những năm 1970 do xuất hiện sớm độc tính thận và thần kinh sau khi dùng thuốc đƣờng tĩnh mạch. Nhóm thuốc này chỉ đƣợc sử dụng trở lại gần đây với vai trò là liệu pháp cuối cùng để điều trị nhiễm khuẩn bởi các chủng vi khuẩn Gram âm đa kháng thuốc do không có các kháng sinh mới để lựa chọn trong khi nhóm thuốc này vẫn giữ đƣợc hoạt tính diệt khuẩn tốt [52]. Cấu trúc hóa học và cơ chế tác dụng Polymyxin là nhóm kháng sinh có cấu trúc đại phân tử lipopeptid lƣỡng cực với phần thân lipid nhờ có cấu trúc acyl béo và phần thân nƣớc nhờ các acid γ-diaminobutyric.
Có 2 loại polymyxin gồm polymyxin B và polymyxin E (còn đƣợc gọi là colistin), khác nhau bởi một nhóm acid amin duy nhất trong cấu trúc vòng heptapeptid, đƣợc sử dụng trên lâm sàng. Là sản phẩm của quá trình lên men vi khuẩn, colistin và polymyxin B đều là hỗn hợp gồm nhiều thành phần. Có ít nhất 30 thành phần trong colistin đã đƣợc biết đến, trong đó 2 thành phần chính là colistin A và colistin B khác nhau về độ dài của chuỗi acyl béo. Hai thành phần này trong các sản phẩm thƣơng mại có tỷ lệ khác nhau giữa các lô và nhà sản xuất khác nhau [51].
Để dùng đƣờng tiêm, colistin phải đƣợc sử dụng ở dạng tiền thuốc natri colistin methanesulfonat không có hoạt tính hay còn đƣợc gọi là natri colistimethat (CMS). CMS đƣợc tạo thành bằng phản ứng giữa nhóm amin tự do của acid diaminobutyric với formaldehyd và tiếp theo là natri bisulfid. Do đó, ở pH sinh lý, colistin là một polycation nhƣng CMS là một polyanion. Cấu trúc hóa học khác nhau đã tạo ra sự khác biệt về dƣợc động học và dƣợc lực học giữa colistin và CMS[6],[52].
3 Luan van thac si Acid béo Acid béo Hình 1.Cấu trúc hóa học của colistin và colistimethat a. Colistimethat A và colistimethat B Cấu trúc hóa học của colistin quyết định đặc tính diệt khuẩn của thuốc. Ở vi khuẩn Gram âm, màng ngoài tế bào đóng vai trò là hàng rào ngăn thấm, đƣợc cấu tạo bởi lớp phospholipid bên trong và lớp bên ngoài gồm lipopolysaccharid (LPS), protein và phospholipid. Lipid A là thành phần quan trọng nhất của LPS có vai trò giữ chặt các chuỗi acyl béo ở bên trong nhờ đặc tính thân lipid, giúp ổn định toàn bộ cấu trúc màng ngoài của tế bào vi khuẩn.
Một số cation hóa trị 2 nhƣ Ca2+ và Mg2+ giữ vai trò là cầu nối giữa các phân tử LPS cạnh nhau [74]. Cơ chế tác dụng chính xác của colistin hiện vẫn còn đang đƣợc tranh cãi, có thể liên quan đến nhiều đích khác nhau của tế bào vi khuẩn. Cơ chế đƣợc đồng thuận nhất hiện nay liên quan đến ly giải màng tế bào. Nhóm amin của acid diaminobutyric bị ion hóa ở pH sinh lý và tạo ra proton gắn tĩnh điện với nhóm phosphat mang điện tích âm trong thành phần 4 Luan van thac si lipid A, thay thế các cation hóa trị 2 Ca2+ và Mg2+.
Đồng thời phần đầu tận N của chuỗi acyl béo thân lipid sẽ chèn vào trong thành phần lipid của màng ngoài tế bào vi khuẩn. Kết quả là làm gián đoạn liên kết giữa các LPS để polymyxin dễ dàng thấm qua màng ngoài tế bào, sau đó tiếp tục phá vỡ lớp phospholipid kép ở màng trong dẫn đến màng tế bào bị ly giải và gây chết tế bào (hình 1. Cơ chế tác dụng của colistin trên màng tế bào vi khuẩn [46] Một số cơ chế khác đƣợc đề xuất nhƣ qua con đƣờng tiếp xúc, colistin vào giữa lớp màng trong và màng ngoài của tế bào vi khuẩn làm thay đổi các thành phần lipid dẫn đến mất các thành phần phospholipid đặc hiệu và tế bào bị ly giải do mất cân bằng áp suất thẩm thấu. Ngoài ra, cơ chế gây chết nhanh tế bào thông qua tích lũy các gốc hydroxyl tự do cũng đƣợc đề xuất [74],[77].
Đề kháng colistin Vi khuẩn có thể sử dụng rất nhiều cách thức khác nhau để chống lại tác dụng của kháng sinh. Mặc dù cơ chế đề kháng colistin chƣa rõ ràng, đề kháng với colistin bằng nhiều cơ chế phân tử khác nhau đã đƣợc xác định trên các chủng vi khuẩn phân lập từ lâm sàng. Các cơ chế này bao gồm: thay đổi cấu 5 Luan van thac si trúc LPS, tạo ra các bơm đẩy kháng sinh, sản xuất dƣ thừa polysaccharid vỏ, thay đổi protein màng ngoài và mặc dù cơ chế enzym chƣa biết đến nhƣng cũng đã có báo cáo trên chủng B.polymyxa có khả năng tiết colistinase [7]. Nhƣ đã trình bày ở trên, bƣớc đầu tiên để colistin tác động trên các chủng vi khuẩn Gram âm là tƣơng tác tĩnh điện giữa phần mang điện tích dƣơng của thuốc và điện tích âm của nhóm phosphat trên lipid A.
Do vậy, nhiều vi khuẩn đề kháng thuốc bằng cách thay đổi lipid A để ngăn cản tƣơng tác tĩnh điện này. Trên các chủng vi khuẩn Gram âm nhƣ E. aeruginosa, phosphat của lipid A đƣợc thay bằng các nhóm mang điện tích dƣơng nhƣ L-4-aminoarabinose (L- Ara4N) và/hoặc phosphoethanolamin (PEtN) làm tăng khả năng đề kháng lại colistin. Đề kháng này thông qua trung gian là các hệ thống điều hòa 2 thành phần nhƣ PhoP-PhoQ.
Đây là hệ thống đƣợc tế bào vi khuẩn sử dụng trong những điều kiện bất lợi có giảm Mg2+. PhoQ là một kinase cảm biến ở màng trong tế bào vi khuẩn, PhoQ sẽ phosphoryl hóa PhoP đáp ứng, dẫn đến hoạt hóa hệ PmrA – PmrB. Sau đó, PmrA – PmrB tiếp tục hoạt hóa biểu hiện gen mã hóa cho các enzym cần thiết để thay đổi cấu trúc của lipid A và LPS (hình 1. Một cách khác để thay đổi lipid A là gắn thêm chuỗi acyl béo vào làm cho phân tử colistin khó thấm đƣợc qua màng ngoài tế bào hơn [55],[74].
Sự đề kháng colistin thông qua hoạt hóa các gen biến đổi LPS[55] 6 Luan van thac si Một số chủng vi khuẩn A. baumannii còn biểu hiện cơ chế đề kháng colistin bằng cách khắc phục mất LPS thông qua tăng điều hòa biểu hiện gen chịu trách nhiệm tổng hợp phospholipid, lipoprotein và poly-β-1,6-N- acetylglucosamin để củng cố lại cấu trúc vỏ của tế bào vi khuẩn [9]. Bên cạnh các cơ chế liên quan đến LPS, một số chủng vi khuẩn còn có thể tạo ra các cơ chế đề kháng thuốc khác.pneumoniae có thể đề kháng bằng cách giải phóng dƣ thừa polysaccharid vỏ mang điện tích âm ở bề mặt để bẫy và gắn vào thuốc colistin làm giảm lƣợng thuốc đến đƣợc vị trí tác dụng. Một số chủng đề kháng thuốc bằng cơ chế tạo ra các bơm đẩy kháng sinh nhƣ AcrAB, KpnEF và mexAB–oprM hoặc thay đổi protein màng ngoài OprH và OmpA [55].
Đặc điểm dược động học và dược lực học Polymyxin có cấu trúc phân tử lipopeptid lớn, khó hấp thu qua đƣờng tiêu hóa nên thƣờng phải sử dụng đƣờng tiêm dƣới dạng tiền thuốc CMS không có hoạt tính. Có nhiều quan niệm hiểu chƣa đúng về dƣợc động học của colistin bắt nguồn từ việc colistin đƣợc dùng dạng tiền thuốc CMS. CMS không ổn định, bị thủy phân từng phần trong huyết tƣơng thành các dẫn chất sulfomethyl hóa, có thể tạo ra ít nhất 32 sản phẩm thủy phân, trong đó có colistin.