KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA CHỦNG PROBIOTIC ĐỐI VỚI VI KHUẨN SINH MEN B-LACTAMASE PHỔ RỘNG (ESBL)

• Tác giả: Ngô Thanh Phong
• Người hướng dẫn: PGS. TS Nguyễn Thúy Hương
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học
• Đề tài: Khả năng kháng khuẩn của chủng probiotic đối với vi khuẩn sinh men B-lactamase phổ rộng (ESBL)
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. HCM

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan probiotic
• 1.2. Khái niệm probiotic
• 1.3. Một số chủng vi khuẩn được sử dụng làm probiotic
• 1.4. Vi khuẩn sinh acid lactic (LAB)
• 1.5. Vi khuẩn kháng kháng sinh và vi khuẩn sinh men ß-lactamase phổ rộng (ESBL)
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Các chủng vi khuẩn khảo sát
• 2.2. Vi khuẩn chỉ thị
• 2.3. Dụng cụ - thiết bị - môi trường hóa chất
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5. Sàng lọc các chủng probiotic có khả năng kháng với các chủng vi khuẩn chỉ thị sinh ESBL
• 2.6. Khảo sát một số hoạt tính của bộ chủng sàng lọc
• 2.7. Khả năng chịu acid và muối mật của chủng probiotic
• 2.8. Định lượng L (+) acid lactic và D (-) acid lactic
• 2.9. Thử nghiệm khả năng sinh các yếu tố gây độc
• 2.10. Thử nghiệm tính kháng kháng sinh
• 2.11. Khảo sát khả năng kháng các chủng vi khuẩn chỉ thị sinh ESBL với chủng tuyển chọn bằng phương pháp nuôi cấy đồng thời
• 2.12. Bảo quản và định hướng tạo chế phẩm men vi sinh
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỂN LUẬN
• 3.1. Kết quả sàng lọc chủng probiotic khả năng kháng các chủng vi khuẩn chỉ thị sinh ESBL
• 3.2. Khảo sát một số hoạt tính của bộ chủng sàng lọc
• 3.3. Khả năng chịu acid và muối mật của chủng probiotic
• 3.4. Kết quả định lượng L (+) acid lactic và D (-) acid lactic
• 3.5. Kết quả đánh giá khả năng sinh các yếu tố gây độc
• 3.6. Kết quả đánh giá khả năng kháng kháng sinh
• 3.7. Kết quả khảo sát khả năng kháng các chủng vi khuẩn chỉ thị sinh ESBL với chủng tuyển chọn bằng phương pháp nuôi cấy đồng thời
• 3.8. Bảo quản và định hướng tạo chế phẩm men vi sinh
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH

I. Tổng Quan Về Probiotic Vi Khuẩn ESBL Nghiên Cứu Mới Nhất

Probiotic, vi sinh vật sống có lợi, ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Chúng cải thiện hệ tiêu hóa, tăng cường miễn dịch và thậm chí có tiềm năng ngăn ngừa ung thư. Một số nghiên cứu cho thấy probiotic có khả năng ức chế vi khuẩn gây bệnh như Escherichia coli. Tuy nhiên, sự xuất hiện của vi khuẩn sinh ESBL (Extended-Spectrum Beta-Lactamase) đang đặt ra thách thức lớn do khả năng kháng kháng sinh. Các nhà khoa học đang nỗ lực tìm kiếm giải pháp thay thế, trong đó việc nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của probiotic đối với vi khuẩn ESBL là một hướng đi đầy hứa hẹn. Nghiên cứu của Ngô Thanh Phong tập trung vào việc tuyển chọn và xây dựng bộ sưu tập probiotic có khả năng chống lại vi khuẩn ESBL. Theo Tổ chức Nông lương Liên Hiệp Quốc và Tổ chức Y tế Thế giới (FAO / WHO), probiotic là “các vi khuẩn có lợi cho sức khoẻ của con người khi ăn vào một lượng nhất định”.

1.1. Khái niệm Probiotic và Lịch sử hình thành

Năm 1965, Lilly và Stillwell đưa ra khái niệm "probiotic", bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp “pro bios” có nghĩa là "cho cuộc sống". Định nghĩa về probiotic đã phát triển theo thời gian, song song với sự quan tâm ngày càng tăng trong việc sử dụng các chất bổ sung từ vi khuẩn và hiểu biết về cơ chế hoạt động của chúng. Henry Tissier, một bác sĩ nhi khoa người Pháp, đã quan sát thấy một số vi khuẩn đặc trưng hình chữ Y xuất hiện với số lượng ít trong mẫu phân của trẻ em bị tiêu chảy, nhưng có mặt với số lượng nhiều ở những trẻ em khỏe mạnh. Ông đề nghị rằng những vi khuẩn này có thể được sử dụng cho bệnh nhân bị tiêu chảy để giúp khôi phục lại hệ vi khuẩn đường ruột khỏe mạnh. Loài vi khuẩn này được đặt tên là Bacillus bifidus.

1.2. Các Chủng Probiotic Phổ Biến và Ứng dụng

Hầu hết các chủng vi sinh vật probiotic thuộc về các chi Lactobacillus và Bifdobacterium. Bên cạnh đó, một số khác vi khuẩn và một số nấm men cũng có đặc tính probiotic. Lactobacilli và Bifidobacteria là những vi khuẩn sinh acid lactic Gram dương tạo thành một hàng rào lớn hệ vi khuẩn đường ruột trên động vật và người. Lactobacilli xuất hiện tự nhiên hoặc được chủ động thêm vào như là giống khởi động trong sữa và sản phẩm từ sữa chưa qua tiệt trùng như phô mai, sữa chua và sữa lên men. Loài Leuconostoc, Lactobacillus và Pediococcus rất cần thiết cho việc sản xuất các sản phẩm rau quả lên men (ví dụ như miso, nước tương, rau muối chua và kim chi). Acid lactic là sản phẩm cuối cùng chuyển hóa quan trọng nhất của quá trình lên men bởi vi khuẩn acid lactic.

II. Vi Khuẩn ESBL Thách Thức Tình Hình Kháng Kháng Sinh Hiện Nay

Vi khuẩn ESBL là một mối đe dọa nghiêm trọng đối với sức khỏe cộng đồng. Chúng có khả năng kháng lại nhiều loại kháng sinh beta-lactam, khiến việc điều trị nhiễm khuẩn trở nên khó khăn hơn. Tình trạng kháng kháng sinh ngày càng gia tăng do sử dụng kháng sinh không hợp lý và lan truyền trong môi trường bệnh viện. Việc tìm kiếm các phương pháp điều trị thay thế là vô cùng cấp thiết. Nghiên cứu này tập trung vào khả năng kháng khuẩn của probiotic như một giải pháp tiềm năng. Năm 1928, Alexander Fleming khám phá ra penicillin, nhưng ngay sau đó, sự kháng thuốc của penicillin trở thành vấn đề lâm sàng cần được nghiên cứu.

2.1. Lịch sử Kháng Kháng Sinh và Sự Xuất Hiện của ESBL

Để khắc phục tình trạng kháng penicillin, người ta đã nghiên cứu và phát triển ra kháng sinh thay thế đó là beta-lactam. Tuy nhiên, trường hợp kháng methicillin chung Staphylococcus aureus (MRSA) đã được xác định sau một thập kỷ, ở Anh vào năm 1962 và tại Mỹ năm 1968. Vancomycin đã được đưa vào thực hành lâm sàng vào năm 1972 để điều trị kháng methicillin ở cả S. aureus và tụ cầu có coagulase âm tính. Từ năm 1979 đến năm 1983 trường hợp kháng vancomycin đã được công bố ở một số chung staphylococci có coagulase âm tính.

2.2. Tình Hình Nhiễm Khuẩn ESBL Trên Thế Giới và Tại Việt Nam

Từ cuối những năm 1960 đến đầu những năm 1980, ngành công nghiệp dược phẩm chứng kiến sự chậm trễ trong việc phát triển các kháng sinh mới và sự kháng thuốc đã trở thành một thách thức nghiêm trọng trên toàn cầu. Tỷ lệ kháng kháng sinh ở vi khuẩn Gram âm gây ra hầu hết các nhiễm trùng trong bệnh viện đã tăng lên đáng kể. Nhiễm trùng do Enterobacteriaceae, Pseudomonas aeruginosa và Acinetobacter baumannii kháng với nhiều loại kháng sinh khác nhau ngày càng gia tăng. Nghiên cứu của Livermore (2004) chỉ ra tình hình kháng kháng sinh ở Châu Âu đã trở nên báo động hơn so với Bắc Mỹ.

2.3. Cơ chế Kháng Kháng Sinh của Vi Khuẩn ESBL

ESBL là enzyme do vi khuẩn tạo ra. Enzyme này có khả năng thủy phân các kháng sinh nhóm beta-lactam, bao gồm penicillin, cephalosporin thế hệ 1, 2, 3 và aztreonam. Việc này khiến các kháng sinh này mất tác dụng, dẫn đến vi khuẩn kháng thuốc. Cơ chế kháng thuốc của ESBL là một thách thức lớn trong điều trị nhiễm khuẩn, đòi hỏi các giải pháp mới để đối phó với tình trạng kháng kháng sinh ngày càng gia tăng.

III. Probiotic Chống ESBL Hướng Dẫn Cơ Chế Tác Động Lợi Ích

Các probiotic có nhiều cơ chế để ức chế vi khuẩn gây bệnh. Chúng có thể tăng cường chức năng rào cản của ruột, cạnh tranh với vi khuẩn gây bệnh để giành lấy vị trí bám dính và chất dinh dưỡng, tăng cường hệ miễn dịch và sản xuất các chất ức chế vi khuẩn. Bacteriocin, một hợp chất kháng khuẩn điển hình của vi khuẩn sinh acid lactic, cũng đóng vai trò quan trọng. Việc hiểu rõ các cơ chế này giúp tối ưu hóa việc sử dụng probiotic trong điều trị và phòng ngừa nhiễm khuẩn ESBL. Probiotic có khả năng ức chế mầm bệnh. Theo Havenaar và Huis In't Veld (1992), probiotic có thể ngăn chặn mầm bệnh bằng cách tạo ra các chất kháng khuẩn.

3.1. Chức Năng Rào Cản và Cạnh Tranh với Vi Khuẩn Gây Bệnh

Một trong những cơ chế chính của probiotic là tăng cường chức năng rào cản của ruột. Điều này giúp ngăn chặn sự xâm nhập của vi khuẩn gây bệnh vào cơ thể. Probiotic cũng cạnh tranh với vi khuẩn gây bệnh để giành lấy vị trí bám dính trên niêm mạc ruột và chất dinh dưỡng, từ đó ức chế sự phát triển của chúng. Cạnh tranh là một chức năng rất quan trọng để bảo vệ tế bào biểu mô khỏi bị tấn công bởi vi khuẩn gây bệnh. Các probiotic cạnh tranh với vi khuẩn gây bệnh về vị trí bám dính, dinh dưỡng và các yếu tố tăng trưởng. Sự cạnh tranh có thể xảy ra ở nhiều vị trí khác nhau, bao gồm niêm mạc ruột, lumen ruột và hệ thống bạch huyết.

3.2. Tăng Cường Hệ Miễn Dịch và Sản Xuất Chất Ức Chế Vi Khuẩn

Probiotic có thể kích thích hệ miễn dịch, giúp cơ thể chống lại nhiễm trùng hiệu quả hơn. Chúng cũng có thể sản xuất các chất ức chế vi khuẩn như acid lactic, bacteriocin và hydrogen peroxide, giúp tiêu diệt hoặc ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh. Probiotic có thể tương tác với các tế bào miễn dịch trong ruột, chẳng hạn như tế bào lympho và tế bào tua. Sự tương tác này có thể kích thích sản xuất các cytokine, là các protein tín hiệu giúp điều chỉnh phản ứng miễn dịch. Probiotic cũng có thể tăng cường chức năng của hàng rào biểu mô ruột, ngăn chặn sự xâm nhập của vi khuẩn vào cơ thể.

3.3. Bacteriocin Hợp Chất Kháng Khuẩn Điển Hình của Probiotic

Bacteriocin là các protein hoặc peptide kháng khuẩn được sản xuất bởi một số chủng vi khuẩn, đặc biệt là vi khuẩn sinh acid lactic. Chúng có thể ức chế sự phát triển của các vi khuẩn khác, bao gồm cả vi khuẩn gây bệnh. Một số bacteriocin có hoạt tính kháng khuẩn mạnh mẽ đối với vi khuẩn ESBL.

IV. Nghiên Cứu In Vitro In Vivo Đánh Giá Hoạt Tính Kháng Khuẩn Của Probiotic

Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để đánh giá khả năng kháng khuẩn của probiotic đối với vi khuẩn ESBL trong điều kiện in vitro (trong ống nghiệm) và in vivo (trên cơ thể sống). Các nghiên cứu này cung cấp bằng chứng về tiềm năng của probiotic trong việc kiểm soát nhiễm khuẩn ESBL. Việc đánh giá tính an toàn của các chủng probiotic cũng là một yếu tố quan trọng cần được xem xét. Mục tiêu nghiên cứu là tuyển chọn và đóng góp vào việc xây dựng một bộ sưu tập các chủng probiotic có khả năng chống lại các vi khuẩn chỉ thị sinh ESBL (Extended-Spectrum Beta-Lactamase).

4.1. Phương Pháp Nghiên Cứu và Vật Liệu Sử Dụng Trong Thí Nghiệm

Các chủng vi khuẩn được sử dụng trong nghiên cứu bao gồm các chủng probiotic được phân lập và các chủng vi khuẩn chỉ thị sinh ESBL (Escherichia coli, Salmonella Newport, Salmonella Bovismorbificans). Các phương pháp nghiên cứu bao gồm sàng lọc các chủng probiotic có khả năng kháng khuẩn, khảo sát một số hoạt tính của các chủng sàng lọc và khảo sát khả năng kháng khuẩn của chủng tuyển chọn bằng phương pháp nuôi cấy đồng thời.

4.2. Kết Quả Nghiên Cứu và Đánh Giá Hoạt Tính Kháng Khuẩn

Kết quả nghiên cứu cho thấy một số chủng probiotic có khả năng kháng khuẩn đối với các chủng vi khuẩn sinh ESBL. Đặc biệt, chủng Lactobacillus pentosus (L33.5) vừa có khả năng kháng cả 3 chủng vi khuẩn sinh ESBL vừa mang hoạt tính cao của chủng probiotic. Số lượng vi khuẩn sinh ESBL giảm rõ rệt khi được nuôi cấy đồng thời với Lactobacillus pentosus (L33.5).

4.3. Đánh giá khả năng bảo quản và tạo chế phẩm men vi sinh

Sau thời gian 6 tháng bảo quản chủng Lactobacillus pentosus (L33.5) bằng phương pháp đông khô có tỉ lệ sống cao 96,80%. Đồng thời, chế phẩm men vi sinh Lactobacillus pentosus (L33.5) phối trộn trên nền sữa bột có tỷ lệ sống đạt 81,25% sau 3 tuần bảo quản. Điều này chứng tỏ tiềm năng của chủng probiotic này trong việc tạo ra các sản phẩm men vi sinh ổn định và hiệu quả.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Probiotic Điều Trị Nhiễm Khuẩn ESBL

Với những kết quả đầy hứa hẹn từ các nghiên cứu, việc ứng dụng probiotic trong điều trị nhiễm khuẩn ESBL đang được quan tâm. Liệu pháp probiotic có thể được sử dụng như một phương pháp hỗ trợ hoặc thay thế cho kháng sinh trong một số trường hợp nhất định. Tuy nhiên, cần có thêm nhiều thử nghiệm lâm sàng để đánh giá hiệu quả và tính an toàn của liệu pháp probiotic trên người. Hiện nay, các nhà khoa học vẫn đang cố gắng tìm ra các giải pháp thay thế kháng sinh để điều trị bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn sinh ESBL gây ra. Trong đó, việc sử dụng probiotic kháng lại vi khuẩn sinh men beta-lactamase phổ rộng là hướng nghiên cứu khả thi trên thế giới trong xu thế hiện nay.

5.1. Liệu Pháp Probiotic Thay Thế Kháng Sinh

Việc sử dụng probiotic như một liệu pháp thay thế kháng sinh đang ngày càng được quan tâm do tình trạng kháng kháng sinh gia tăng. Probiotic có thể giúp khôi phục lại sự cân bằng của hệ vi sinh vật đường ruột, tăng cường chức năng rào cản của ruột và kích thích hệ miễn dịch. Điều này có thể giúp cơ thể chống lại nhiễm trùng hiệu quả hơn.

5.2. Thử Nghiệm Lâm Sàng và Đánh Giá Hiệu Quả Điều Trị

Cần có thêm nhiều thử nghiệm lâm sàng quy mô lớn để đánh giá hiệu quả và tính an toàn của liệu pháp probiotic trong điều trị nhiễm khuẩn ESBL. Các thử nghiệm này cần được thiết kế cẩn thận để đảm bảo tính khách quan và chính xác của kết quả. Các yếu tố cần được xem xét bao gồm chủng probiotic được sử dụng, liều lượng, thời gian điều trị và đối tượng bệnh nhân.

5.3. An Toàn của Chủng Probiotic

Sự an toàn của việc sử dụng các chủng probiotic cần được xem xét cẩn thận. Các chủng probiotic được sử dụng nên được kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo rằng chúng không gây ra bất kỳ tác dụng phụ nào. Cần có thêm nghiên cứu để đánh giá đầy đủ về sự an toàn của probiotic.

VI. Kết Luận Tiềm Năng và Hướng Nghiên Cứu Probiotic Tương Lai

Nghiên cứu về khả năng kháng khuẩn của probiotic đối với vi khuẩn ESBL mở ra một hướng đi mới trong cuộc chiến chống lại tình trạng kháng kháng sinh. Mặc dù vẫn còn nhiều thách thức phía trước, nhưng tiềm năng của probiotic là rất lớn. Các nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc xác định các chủng probiotic hiệu quả nhất, tối ưu hóa liệu pháp probiotic và đánh giá tính an toàn của probiotic trên quy mô lớn. Nghiên cứu về khả năng kháng khuẩn của chủng probiotic đối với vi khuẩn sinh men beta-lactamase phổ rộng nhằm giải quyết một số mục tiêu và nội dung sau: Tuyển chọn và góp phần xây dựng bộ sưu tập một số chủng probiotic có khả năng kháng lại vi khuẩn chỉ thị sinh men beta-lactamase phố rộng.

6.1. Các Chủng Probiotic Tiềm Năng và Nghiên Cứu Tương Lai

Các nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc xác định các chủng probiotic có khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ nhất đối với vi khuẩn ESBL. Cần có thêm nhiều nghiên cứu về cơ chế hoạt động của các chủng probiotic này để có thể tối ưu hóa việc sử dụng chúng trong điều trị và phòng ngừa nhiễm khuẩn ESBL.

6.2. Tối Ưu Hóa Liệu Pháp Probiotic và Đánh Giá Tính An Toàn

Cần có thêm nhiều nghiên cứu để xác định liều lượng, thời gian điều trị và phương pháp sử dụng probiotic hiệu quả nhất trong điều trị nhiễm khuẩn ESBL. Các nghiên cứu này cũng cần tập trung vào việc đánh giá tính an toàn của probiotic trên quy mô lớn và xác định các tác dụng phụ có thể xảy ra.

6.3. Hướng Đi Mới Trong Điều Trị Nhiễm Khuẩn Kháng Kháng Sinh

Nghiên cứu về khả năng kháng khuẩn của probiotic đối với vi khuẩn ESBL là một hướng đi đầy hứa hẹn trong cuộc chiến chống lại tình trạng kháng kháng sinh. Với những tiến bộ trong nghiên cứu và phát triển, probiotic có thể đóng vai trò quan trọng trong việc điều trị và phòng ngừa nhiễm khuẩn trong tương lai.

Tổng quan nghiên cứu

Tình trạng kháng kháng sinh đang trở thành một thách thức nghiêm trọng đối với y học hiện đại, đặc biệt là sự xuất hiện của các vi khuẩn sinh men beta-lactamase phổ rộng (ESBL) như Escherichia coli, Salmonella Newport và Salmonella Bovismorbificans. Theo báo cáo của ngành, tỷ lệ vi khuẩn E. coli sinh ESBL tại Việt Nam lên đến khoảng 51%, trong khi tại các nước châu Á khác như Trung Quốc và Thái Lan cũng ghi nhận tỷ lệ cao tương tự, từ 58% đến 65%. Việc điều trị các bệnh nhiễm khuẩn do vi khuẩn sinh ESBL gặp nhiều khó khăn do khả năng kháng thuốc đa dạng và mức độ nguy hiểm cao, làm tăng tỷ lệ tử vong và chi phí điều trị.

Trong bối cảnh đó, probiotic – các vi sinh vật sống có lợi – được xem là một giải pháp tiềm năng để kiểm soát và ức chế sự phát triển của các vi khuẩn gây bệnh, bao gồm cả các chủng sinh ESBL. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là tuyển chọn và đánh giá khả năng kháng khuẩn của các chủng probiotic đối với vi khuẩn sinh men beta-lactamase phổ rộng, đồng thời khảo sát các hoạt tính sinh học của các chủng probiotic được chọn lọc nhằm định hướng phát triển chế phẩm men vi sinh ứng dụng trong phòng ngừa và điều trị.

Nghiên cứu được thực hiện trên 324 chủng vi khuẩn probiotic phân lập từ các mẫu thực phẩm và môi trường tại Thành phố Hồ Chí Minh trong giai đoạn 2017-2018. Kết quả nghiên cứu không chỉ góp phần xây dựng bộ sưu tập chủng probiotic có khả năng kháng khuẩn cao mà còn cung cấp dữ liệu khoa học quan trọng cho việc phát triển các sản phẩm men vi sinh an toàn và hiệu quả, góp phần giảm thiểu sự phụ thuộc vào kháng sinh trong điều trị các bệnh nhiễm khuẩn do vi khuẩn sinh ESBL.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về probiotic và vi khuẩn sinh men beta-lactamase phổ rộng (ESBL). Probiotic được định nghĩa theo FAO/WHO (2001) là các vi sinh vật sống có lợi cho sức khỏe khi được sử dụng với lượng thích hợp. Các chủng probiotic phổ biến thuộc các chi Lactobacillus và Bifidobacterium, có khả năng cải thiện cân bằng hệ vi sinh đường ruột, tăng cường miễn dịch và ức chế vi khuẩn gây bệnh thông qua các cơ chế như cạnh tranh vị trí bám dính, sản xuất bacteriocin và acid hữu cơ.

Vi khuẩn sinh ESBL là các vi khuẩn Gram âm có khả năng thủy phân các kháng sinh beta-lactam thế hệ mới, gây khó khăn trong điều trị. Cơ chế kháng thuốc chủ yếu liên quan đến gen mã hóa beta-lactamase trên plasmid, đồng thời mang các gen kháng thuốc khác. Tình trạng nhiễm khuẩn do vi khuẩn sinh ESBL đang gia tăng nhanh chóng trên toàn cầu, đặc biệt tại các nước đang phát triển.

Các khái niệm chính trong nghiên cứu bao gồm: khả năng kháng khuẩn của probiotic, hoạt tính sinh học của chủng probiotic (chịu acid, muối mật, sản xuất acid lactic), phương pháp nuôi cấy đồng thời để đánh giá khả năng ức chế vi khuẩn sinh ESBL, và kỹ thuật bảo quản chủng probiotic nhằm phát triển chế phẩm men vi sinh.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là 324 chủng vi khuẩn probiotic phân lập từ các mẫu thực phẩm và môi trường tại Thành phố Hồ Chí Minh. Ba chủng vi khuẩn sinh ESBL được sử dụng làm vi khuẩn chỉ thị gồm Escherichia coli, Salmonella Newport và Salmonella Bovismorbificans.

Phương pháp sàng lọc khả năng kháng khuẩn sử dụng kỹ thuật khuếch tán giếng trên môi trường thạch Mueller Hinton agar, đo đường kính vòng kháng khuẩn để đánh giá hoạt tính. Các chủng probiotic được khảo sát thêm các hoạt tính sinh học như khả năng chịu acid (pH 2.0, 2.5, 3.0) và muối mật (0.3%), định lượng đồng phân L (+) và D (-) acid lactic bằng HPLC-MS/MS, thử nghiệm yếu tố gây độc (đông tụ huyết tương, tan huyết), và đánh giá tính kháng kháng sinh bằng phương pháp kháng sinh đồ.

Phương pháp nuôi cấy đồng thời trong môi trường lỏng Nutrient broth được áp dụng để khảo sát khả năng ức chế vi khuẩn sinh ESBL của chủng probiotic tuyển chọn ở các tỷ lệ phối trộn khác nhau (1:1, 1:2, 1:4, 1:8) và các thời điểm 0, 1, 2, 4 giờ. Số lượng vi khuẩn được xác định bằng đếm khuẩn lạc trên môi trường chọn lọc EMB và XLD.

Quá trình bảo quản chủng probiotic được thực hiện bằng hai phương pháp: giữ trong glycerol 15% ở -20°C và phương pháp đông khô (lyophilization). Tỷ lệ sống sót của chủng được theo dõi trong 6 tháng. Dữ liệu được xử lý bằng phần mềm Excel và Stata 10.0.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Sàng lọc chủng probiotic kháng vi khuẩn sinh ESBL: Trong tổng số 324 chủng probiotic khảo sát, có 9 chủng thể hiện hoạt tính kháng khuẩn rõ rệt với vi khuẩn sinh ESBL. Trong đó, chủng Lactobacillus pentosus (L33.5) nổi bật với khả năng kháng mạnh cả ba chủng vi khuẩn chỉ thị Escherichia coli, Salmonella Newport và Salmonella Bovismorbificans.

2. Khả năng ức chế vi khuẩn sinh ESBL qua nuôi cấy đồng thời: Khi phối trộn Lactobacillus pentosus (L33.5) với vi khuẩn sinh ESBL theo tỷ lệ 1:1, sau 4 giờ nuôi cấy, số lượng vi khuẩn Escherichia coli, Salmonella Newport và Salmonella Bovismorbificans giảm lần lượt 22,39%, 21,97% và 25,41%. Tỷ lệ giảm này thấp hơn khi tỷ lệ probiotic giảm dần, cho thấy hiệu quả ức chế tỷ lệ thuận với mật độ probiotic.

3. Khả năng chịu acid và muối mật: Các chủng probiotic được sàng lọc có khả năng sống sót cao ở pH 2.0 và trong môi trường chứa 0.3% muối mật, với tỷ lệ sống sót trên 80% sau 4 giờ, đảm bảo khả năng tồn tại qua môi trường dạ dày và ruột non.

4. Bảo quản chủng probiotic: Phương pháp đông khô giữ được tỷ lệ sống sót của Lactobacillus pentosus (L33.5) lên đến 96,8% sau 6 tháng bảo quản ở -20°C, trong khi phương pháp giữ trong glycerol 15% cũng duy trì tỷ lệ sống trên 90%. Chế phẩm men vi sinh phối trộn với sữa bột giữ được tỷ lệ sống 81,25% sau 3 tuần bảo quản ở nhiệt độ phòng.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng kháng khuẩn của chủng Lactobacillus pentosus (L33.5) đối với vi khuẩn sinh ESBL là đáng kể, phù hợp với các nghiên cứu quốc tế đã báo cáo về hiệu quả của các chủng Lactobacillus trong việc ức chế vi khuẩn gây bệnh đa kháng thuốc. Việc giảm số lượng vi khuẩn sinh ESBL trong nuôi cấy đồng thời phản ánh cơ chế cạnh tranh dinh dưỡng, sản xuất acid hữu cơ và bacteriocin của probiotic.

Khả năng chịu acid và muối mật cao của các chủng probiotic được chọn lọc đảm bảo tính khả thi khi sử dụng đường uống, giúp probiotic tồn tại và phát huy tác dụng trong hệ tiêu hóa. Phương pháp bảo quản đông khô được đánh giá là tối ưu, giữ được tính ổn định và tỷ lệ sống cao, phù hợp cho sản xuất chế phẩm men vi sinh thương mại.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện tỷ lệ giảm vi khuẩn sinh ESBL theo thời gian và tỷ lệ phối trộn probiotic, cũng như bảng so sánh tỷ lệ sống sót của chủng probiotic dưới các điều kiện bảo quản khác nhau. So sánh với các nghiên cứu trước đây, kết quả này khẳng định tiềm năng ứng dụng probiotic trong kiểm soát vi khuẩn kháng thuốc, góp phần giảm thiểu sử dụng kháng sinh và hạn chế sự lan truyền của vi khuẩn sinh ESBL.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Phát triển chế phẩm men vi sinh từ chủng Lactobacillus pentosus (L33.5): Tập trung nghiên cứu quy trình sản xuất, bảo quản và phối trộn với các chất mang như sữa bột để đảm bảo tỷ lệ sống sót trên 80% trong ít nhất 3 tuần, phục vụ mục tiêu phòng ngừa và hỗ trợ điều trị các bệnh nhiễm khuẩn do vi khuẩn sinh ESBL. Thời gian thực hiện: 12 tháng; chủ thể: các viện nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ sinh học.

2. Mở rộng khảo sát và tuyển chọn các chủng probiotic có hoạt tính kháng khuẩn cao: Tiếp tục thu thập và phân lập các chủng probiotic từ đa dạng nguồn thực phẩm và môi trường tại các vùng miền khác nhau để xây dựng bộ sưu tập chủng probiotic đa dạng và hiệu quả hơn. Thời gian: 18 tháng; chủ thể: các trung tâm nghiên cứu vi sinh vật.

3. Nghiên cứu cơ chế tác động của probiotic đối với vi khuẩn sinh ESBL: Thực hiện các thí nghiệm phân tử để xác định các hợp chất kháng khuẩn như bacteriocin, acid hữu cơ và các yếu tố miễn dịch được kích thích bởi probiotic nhằm tối ưu hóa hiệu quả sử dụng. Thời gian: 24 tháng; chủ thể: các phòng thí nghiệm chuyên sâu.

4. Thử nghiệm lâm sàng đánh giá hiệu quả và an toàn của chế phẩm probiotic: Tiến hành các nghiên cứu lâm sàng trên người để đánh giá khả năng giảm tải vi khuẩn sinh ESBL trong hệ tiêu hóa, cải thiện triệu chứng và giảm nhu cầu sử dụng kháng sinh. Thời gian: 36 tháng; chủ thể: các bệnh viện và trung tâm y tế.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu và chuyên gia công nghệ sinh học: Luận văn cung cấp dữ liệu khoa học chi tiết về tuyển chọn và đánh giá chủng probiotic có khả năng kháng khuẩn, hỗ trợ phát triển các sản phẩm men vi sinh mới.

2. Doanh nghiệp sản xuất thực phẩm chức năng và men vi sinh: Thông tin về quy trình bảo quản, phối trộn và phát triển chế phẩm probiotic giúp doanh nghiệp tối ưu hóa sản phẩm, nâng cao chất lượng và hiệu quả sử dụng.

3. Bác sĩ và chuyên gia y tế: Hiểu biết về vai trò của probiotic trong kiểm soát vi khuẩn sinh ESBL hỗ trợ tư vấn và áp dụng các biện pháp bổ trợ trong điều trị các bệnh nhiễm khuẩn đa kháng thuốc.

4. Sinh viên và học viên cao học ngành công nghệ sinh học, vi sinh vật: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá về phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật phân lập và đánh giá hoạt tính probiotic, cũng như ứng dụng thực tiễn trong y học và công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Probiotic có thể thay thế hoàn toàn kháng sinh trong điều trị nhiễm khuẩn do vi khuẩn sinh ESBL không?
   Probiotic không thể thay thế hoàn toàn kháng sinh nhưng có thể hỗ trợ giảm tải vi khuẩn gây bệnh và cải thiện cân bằng hệ vi sinh đường ruột, góp phần giảm nhu cầu sử dụng kháng sinh và hạn chế kháng thuốc.

2. Làm thế nào để chọn được chủng probiotic có khả năng kháng khuẩn hiệu quả?
   Chủng probiotic được chọn dựa trên khả năng kháng khuẩn qua phương pháp khuếch tán giếng, khả năng sống sót trong môi trường acid và muối mật, cũng như hoạt tính sinh học như sản xuất acid lactic và bacteriocin.

3. Phương pháp bảo quản nào giữ được tỷ lệ sống cao nhất cho probiotic?
   Phương pháp đông khô (lyophilization) giữ được tỷ lệ sống của chủng probiotic lên đến 96,8% sau 6 tháng bảo quản, được đánh giá là phương pháp tối ưu so với giữ trong glycerol 15%.

4. Chế phẩm probiotic có thể sử dụng trong bao lâu sau khi sản xuất?
   Chế phẩm phối trộn với sữa bột giữ được tỷ lệ sống trên 81% sau 3 tuần bảo quản ở nhiệt độ phòng, cho thấy khả năng ổn định trong thời gian này phù hợp cho sử dụng thực tế.

5. Có rủi ro nào khi sử dụng probiotic không?
   Probiotic được đánh giá an toàn với đa số người dùng, tuy nhiên cần thận trọng với các nhóm người suy giảm miễn dịch hoặc bệnh lý nặng. Các nghiên cứu an toàn vẫn đang được tiếp tục để đảm bảo không có tác dụng phụ nghiêm trọng.

Kết luận

• Đã tuyển chọn thành công 9 chủng probiotic có khả năng kháng khuẩn với vi khuẩn sinh men beta-lactamase phổ rộng, trong đó Lactobacillus pentosus (L33.5) là chủng nổi bật nhất.
• Chủng Lactobacillus pentosus (L33.5) giảm số lượng vi khuẩn sinh ESBL từ 21,97% đến 25,41% sau 4 giờ nuôi cấy đồng thời ở tỷ lệ 1:1.
• Khả năng chịu acid và muối mật của các chủng probiotic đảm bảo tính khả thi khi sử dụng đường uống.
• Phương pháp đông khô bảo quản probiotic giữ tỷ lệ sống cao (96,8%) trong 6 tháng, chế phẩm phối trộn với sữa bột giữ được 81,25% tỷ lệ sống sau 3 tuần.
• Nghiên cứu mở ra hướng phát triển chế phẩm men vi sinh ứng dụng trong phòng ngừa và hỗ trợ điều trị các bệnh nhiễm khuẩn do vi khuẩn sinh ESBL, góp phần giảm thiểu kháng thuốc.

Next steps: Tiếp tục nghiên cứu cơ chế tác động, mở rộng tuyển chọn chủng probiotic, và tiến hành thử nghiệm lâm sàng để đánh giá hiệu quả và an toàn.

Call-to-action: Các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ sinh học nên hợp tác phát triển sản phẩm men vi sinh dựa trên chủng Lactobacillus pentosus (L33.5) nhằm ứng dụng rộng rãi trong y tế và thực phẩm chức năng.