Chương 1 TỔNG QUAN 1. KHÁNG SINH NHÓM CARBAPENEM 1. Cấu trúc của kháng sinh nhóm carbapenem Thienamycin là KS đầu tiên thuộc nhóm carbapenem và được tách chiết từ Streptomyces cattleya vào năm 1976. Hiện nay, đã có hơn 80 hợp chất với hoạt tính kháng khuẩn được cải tiến so với thienamycin [24].
Năm 1985, imipenem trở thành carbapenem đầu tiên được sử dụng để điều trị trên lâm sàng. Tiếp theo, các KS như ertapenem, meropenem, doripenem, panipenem, biapenem đã được phát triển.1: Cấu trúc hóa học của beta-lactam [24] luan an 4 Carbapenem là các KS thuộc nhóm beta-lactam. Carbapenem có cấu trúc tương tự như penicillin nhưng có liên kết không bão hòa giữa C2, C3 và nguyên tố lưu huỳnh được thay thế bằng nguyên tố các bon ở vị trí 1, điều này làm tăng hiệu suất và phổ tác dụng của carbapenem và sự ổn định của chúng với beta-lactamse (Hình 1.1D) và cấu hình trans của vòng β-lactam ở C5 và C6 (hình 1.1F) dẫn đến sự ổn định hơn đối với beta-lactamases so với penicillin và cephalosporin. Cấu hình R của hydroxyethyl làm tăng hoạt tính của carbapenem (Hình 1.
Vòng pyrrolidin (hình 1.1B) tăng độ ổn định và phổ tác dụng của KS. Meropenem có vòng pyrrolidin nên phạm vi tác dụng rộng trên Pseudomonas aeruginosa và VK kị khí.1A) làm tăng khả năng kháng lại dehydropeptidase ở thận của động vật có vú (Tuy nhiên, imipenem không có 1-β-methyl). Cơ chế tác động của carbapenem Carbapenem là một loại KS ưa nước như các beta-lactam khác, chúng xâm nhập vào vi khuẩn Gram âm qua các protein màng ngoài (outer membrane protein-OMP) còn gọi là porin. Sau đó, carbapenem liên kết với các protein gắn penicilin (Penicillin-Binding Proteins-PBPs) [25].
Kháng sinh carbapenem có cấu trúc tương tự d-alanyl-d-alanine (tiền chất của gốc pentapeptid của peptidoglycan). Sự tương đồng về cấu trúc tạo điều kiện để carbapenem gắn kết với vị trí hoạt tính của PBP. Đây là liên kết bền vững dẫn đến làm mất hoạt tính của PBP - ức chế tác dụng transpeptidase của PBP, ngăn cản tạo các liên kết ngang giữa các chuỗi glycan của lớp peptidoglycan mới. Sự tích tụ tiền chất peptidoglycan làm kích hoạt hoạt động tự ly giải peptidoglycan trong khi không có peptidoglycan mới được hình thành.
Kết quả là hoạt động diệt khuẩn của kháng sinh beta-lactam được tăng luan an 5 cường và cuối cùng tính toàn vẹn cấu trúc của vách tế bào giảm xuống đến khi quá trình tự ly giải xảy ra. Yếu tố chính làm tăng hiệu quả của carbapenem là khả năng liên kết với nhiều loại PBP khác nhau [25]. Carbapenems có hoạt tính chống lại các vi khuẩn Gram dương (ngoại trừ Staphylococcus aureus kháng methicillin và Enterococcus faecium). Meropenem có hoạt tính mạnh hơn 10-20 lần so với vancomycin hoặc methicillin trên Staphylococci [26].
Carbapenem là các thuốc có hoạt tính mạnh nhất so với các KS có tác dụng trên vi khuẩn kỵ khí, doripenem thường có nồng độ ức chế tối thiểu (Minimal inhibitory concentration-MIC) MIC90 ≤1 µg/ml trong khi MIC của cefoxitin, clindamycin và metronidazole tương ứng là 32, 16 và 2 µg/ml. ACINETOBACTER BAUMANNII Acinetobacter được Martinus W. Năm 1971, Ủy ban Quốc tế về danh pháp của vi khuẩn chính thức công nhận chi Acinetobacter dựa trên nghiên cứu của Baumann năm 1968 [28]. Theo các nghiên cứu phân loại gần đây nhất, chi Acinetobacter thuộc phân lớp Gamamproteobacteria, bộ Pseudomonadales, họ Moraxellaceae (Gồm các chi Moraxella, Acinetobacter, Psychrobacter).
Hiện nay, chi Acinetobacter bao gồm 63 loài đã được đặt tên và 11 loài khác chưa được công bố chính thức, ngoài ra còn có 17 loài đang nghiên cứu.cz/anemec/Classification. Đặc điểm sinh học của A. baumannii là vi khuẩn Gram âm, có hình thái cầu trực khuẩn, kích thước khoảng 1,0 - 1,5 x 2,0 - 2,5 µm, thường đứng thành đôi hoặc đám (Hình 1. luan an 6 Hình 1.2: Hình thái và tính chất nhuộm Gram của A.
baumannii trên tiêu bản nhuộm Gram. baumannii dưới kính hiển vi điện tử A. baumannii không lên men đường, hiếu khí tuyệt đối, dễ mọc trên các môi trường nuôi cấy thông thường. Chúng có thể phát triển được ở nhiệt độ từ 15 - 440C, nhiệt độ tối ưu là 33 - 350C.
baumannii là vi khuẩn duy nhất trong chi Acinetobacter có thể phát triển ở nhiệt độ 440C [30]. Khuẩn lạc của A. baumannii trên môi trường tryptocasein có hình tròn, lồi, trơn, hơi nhầy, màu xám đục hoặc vàng nhạt. Đường kính khuẩn lạc từ 2 - 3 mm sau 18-24 giờ nuôi cấy.
Đôi khi, vi khuẩn gây tan huyết ở môi trường thạch máu cừu, ngựa [31]. Các tính chất sinh hóa khác [32]: Vi khuẩn sinh catalase; có thể sinh acid yếu từ glucose, lactose, manose, galactose; thử nghiệm Citrat Simmon (dương tính); Red methyl và Voges-Proskauer (Âm tính), không có khả năng sinh oxidase, indole, không di động. Acinetobacter là thành viên duy nhất của họ Moraxellaceae không có cytochrome oxidase. Đây là tính chất thường được các nhà vi sinh lâm sàng sử dụng để phân biệt Acinetobacter với các Moraxellaceae khác.
Các yếu tố độc lực của A. Protein màng ngoài (Outer membrane protein - Omp) Một số Omp ở A.baumannii như OmpA, Omp từ 33 đến 36 kDa (Omp33-36), Omp22, ngoài vai trò sinh học là một porin cho các chất hòa tan nhỏ thấm qua chúng còn đóng một vai trò trong sinh bệnh học của A. luan an 7 Các Omp chịu trách nhiệm về sự tương tác của A. baumannii với tế bào biểu mô vật chủ.
Vi khuẩn đột biến mất AbOmpA giảm 95% sự xâm nhập vào tế bào vật chủ so với chủng vi khuẩn hoang dại (wild typ). Đặc biệt là khả năng gắn kết của AbOmpA với tế bào biểu mô đường hô hấp cao hơn so với các tế bào biểu mô khác. Đây có thể là một yếu tố góp phần cho sự phổ biến của nhiễm khuẩn do A. baumannii tại đường hô hấp [33].
Các chủng đột biến mất AbOmpA rất nhạy cảm với huyết thanh người so với chủng A. baumannii hoang dại [34] và hiếm khi được phát hiện trong máu [33]. Hơn nữa, OmpA cũng đóng góp vào kiểu hình đề kháng KS ở A. Các chủng mất gen OmpA nhạy cảm hơn so với chủng có biểu hiện OmpA đối với chloramphenicol (>8 lần), aztreonam (8 lần), và acid nalidixic (3 lần) [35].
Một số yếu tố ở vỏ của A. baumannii Lipopolysaccharide (LPS) LPS là thành phần chính của lớp ngoài cùng của màng ngoài ở hầu hết các vi khuẩn Gram âm, là một yếu tố kích thích đáp ứng miễn dịch, giải phóng các yếu tố hoại tử khối u và interleukin 8 từ các đại thực bào. LPS đóng một vai trò quan trọng đối với độc lực và sự tồn tại của A. baumannii trong vật chủ [36].
Ngăn chặn tổng hợp LPS là một chiến lược để khám phá các kháng sinh mới. Polysaccharides vỏ Các đột biến gen không sản xuất polysaccharide làm giảm tính gây chết trong mô hình nhiễm khuẩn huyết ở chuột [37]. Ngoài ra, polysaccharide vỏ còn liên quan đến tính đề kháng KS của A. Các đột biến thiếu polysaccharide vỏ dẫn đến vi khuẩn đề kháng thấp hơn đối với KS peptide [38].
Hệ thống thu nhận kim loại A. baumannii có khả năng thu nhận các ion sắt trong các điều kiện hạn chế sắt do có các chất có ái lực cao với sắt như siderophore và acinetobactin. Trong điều kiện nồng độ sắt thấp, mức phiên mã của các gen quy định các yếu tố thu nhận sắt đã tăng lên gấp 2 lần đối với 463 gen và gấp 4 lần đối với 95 gen, đặc biệt đối với 3 cụm gen sinh tổng hợp siderophore [39]. Phospholipase Phospholipase là một enzyme cần thiết cho quá trình trao đổi phospholipid và là một yếu tố độc lực trong nhiều loại vi khuẩn.
Giảm tổng hợp phospholipase ở A. baumannii làm giảm khả năng đề kháng với huyết thanh người, giảm khả năng xâm nhập các tế bào biểu mô và giảm độc lực trong mô hình gây bệnh ở phổi [40]. Khả năng tạo màng sinh học (Biofilm) Nhiều nghiên cứu đã chứng minh khả năng tạo màng sinh học mạnh mẽ của A. baumannii trên cả bề mặt sinh học và không sinh học [41],[42].
Màng sinh học giúp A. baumannii có thể tồn tại trên các đồ vật như thủy tinh, nhựa và các bề mặt môi trường khác ngay cả trong điều kiện khô trong một thời gian dài. Vi khuẩn trong màng sinh học có thời gian sống dài hơn (36 ngày so với 15 ngày, với p<0,001) [43] và có khả năng đề kháng KS cao gấp 1000 lần so với các vi khuẩn không tạo màng sinh học [44]. Như vậy, việc hình thành màng sinh học góp phần vào sự tồn tại của A.
baumannii trong điều kiện môi trường bất lợi như môi trường bệnh viện và trên các thiết bị y tế. Như vậy, khả năng gây bệnh của A. baumannii có thể do một số yếu tố tạo nên độc lực của vi khuẩn này: (i) khả năng hình thành màng sinh học; (ii) khả năng bám dính, xâm nhập vào các tế bào biểu mô của con người; (iii) khả năng trốn tránh hệ miễn dịch; (iv) và có nhiều cơ chế đề kháng KS [1]. Khả năng gây bệnh của A.
baumannii Trong chi Acinetobacter, A. baumannii là loài gây bệnh phổ biến nhất trên toàn thế giới [45],[46]. Trước đây, A. baumannii được coi là một loại vi khuẩn gây bệnh cơ hội có độc lực thấp.
Tuy nhiên, những năm gần đây, đã có sự gia tăng nhanh chóng tỷ lệ nhiễm khuẩn do A. baumannii trên toàn thế giới. baumannii là một trong những tác nhân chính gây nhiễm khuẩn bệnh viện và đã trở thành mầm bệnh “báo động đỏ” ở người [1]. Nhiễm trùng do A.
baumannii ngày càng trở nên phổ biến ở những bệnh nhân nặng điều trị tại các đơn vị chăm sóc tích cực (intensive care unit - ICU). Điều này, một phần liên quan đến các quy trình chẩn đoán, điều trị xâm lấn được sử dụng ngày càng nhiều ở ICU. Với rất nhiều các yếu tố độc lực giúp A. baumannii tồn tại lâu và trở thành một tác nhân thường trú trong môi trường bệnh viện, có khả năng phát tán và lây lan gây các đợt nhiễm khuẩn bùng phát.
baumannii có thể gây ra nhiều loại bệnh nhiễm trùng cấp tính liên quan đến NKBV như: Nhiễm trùng đường hô hấp, nhiễm khuẩn huyết, nhiễm trùng đường tiết niệu, nhiễm trùng da và mô mềm, viêm nội tâm mạc, viêm màng não và viêm tủy xương… [47]. Các yếu tố nguy cơ khiến bệnh nhân dễ bị nhiễm khuẩn và nhiễm A. baumannii bao gồm: Mắc bệnh mạn tính, phẫu thuật, thủ thuật, chấn thương lớn, sinh non hoặc cao tuổi, nhập viện, điều trị kháng sinh cũng như các can thiệp điều trị y tế bao gồm thở máy, ống thông nội mạch, ống thông tiểu và dẫn lưu… Trong số các NKBV do A. baumannii, nhiễm khuẩn đường hô hấp đặc biệt là VAP chiếm tỷ lệ cao nhất.
Ở các nước phát triển, A. baumannii thường đứng thứ 2 (khoảng 14%) sau P. aeruginosa gây VAP [48]. Trong khi đó, ở các nước thu nhập thấp và trung bình, A.