Tổng quan luận án

Bệnh sốt rét là bệnh truyền nhiễm do ký sinh trùng thuộc giống Plasmodium gây ra, lan truyền qua vết đốt của muỗi Anopheles. Theo các báo cáo dịch tễ học được tác giả viện dẫn từ Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), sốt rét phân bố lưu hành tại 99 quốc gia và vùng lãnh thổ, đe dọa trực tiếp đời sống của khoảng 3,3 tỷ người. Trong năm 2010, toàn cầu ghi nhận khoảng 216 triệu ca bệnh và 655 nghìn ca tử vong, trong đó 81% ca bệnh và 91% số trường hợp tử vong xảy ra tại khu vực châu Phi cận Sahara, chủ yếu tập trung ở nhóm đối tượng có nguy cơ cao là phụ nữ mang thai và trẻ em dưới 5 tuổi.

Tại Việt Nam, điều kiện sinh cảnh nhiệt đới ẩm gió mùa tạo môi trường thuận lợi cho muỗi truyền bệnh và mầm bệnh phát triển. Sau giai đoạn khống chế thành công (1958–1980), dịch sốt rét bùng phát trở lại nghiêm trọng vào thập niên 1980 và lên đến đỉnh điểm vào năm 1991 với trên 1 triệu ca mắc, 4.646 ca tử vong và 144 vụ dịch lớn trên cả nước. Chương trình Quốc gia phòng chống sốt rét được triển khai từ năm 1992 đã làm giảm nhanh tỷ lệ mắc và tử vong: năm 2001 tỷ lệ mắc là 3,07/1.000 dân giảm xuống còn 0,70/1.000 dân vào năm 2008; tỷ lệ chết giảm tương ứng từ 0,12/100.000 dân xuống mức rất thấp. Đến năm 2010, toàn quốc ghi nhận 588 bệnh nhân sốt rét và 14 ca tử vong.

Tuy nhiên, nguy cơ sốt rét quay trở lại vẫn tiềm ẩn tại các vùng sâu, vùng xa, vùng biên giới giáp Lào thuộc dải Bắc Trường Sơn (gồm 5 tỉnh: Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế). Đây là khu vực có địa hình núi đá vôi hiểm trở, kinh tế chậm phát triển, đồng bào dân tộc thiểu số sinh sống chủ yếu làm nương rẫy, giao lưu qua biên giới lớn, tạo điều kiện cho ký sinh trùng sốt rét tồn lưu và lây truyền.

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định xuất phát từ những giới hạn nội tại của các phương pháp xét nghiệm cổ điển:

  • Kỹ thuật nhuộm Giemsa soi kính hiển vi khó phát hiện các trường hợp nhiễm ký sinh trùng mật độ thấp (<1 ký sinh trùng/µl máu) và các ca nhiễm phối hợp nhiều loài khi có một loài chiếm ưu thế tuyệt đối.
  • Phương pháp thử nghiệm hiệu lực thuốc in vivo và in vitro tại thực địa đòi hỏi thời gian theo dõi dài ngày (7, 14, 28 ngày), tiêu chuẩn dung nạp khắt khe, khó phân biệt giữa tái phát (relapse) do thể ngủ hoặc tái nhiễm (re-infection) với thất bại điều trị do kháng thuốc.

Do đó, việc ứng dụng các chỉ dấu sinh học phân tử để khảo sát cấu trúc quần thể di truyền và định danh đột biến kháng thuốc là yêu cầu cấp thiết. Đề tài "Nghiên cứu tính đa hình di truyền của ký sinh trùng sốt rét và tính kháng thuốc sốt rét của Plasmodium falciparum tại một số tỉnh biên giới thuộc khu vực Bắc Trường Sơn, Việt Nam" được thực hiện nhằm giải quyết các mục tiêu cụ thể sau:

  1. Xác định thành phần, cơ cấu loài ký sinh trùng sốt rét tại 3 tỉnh Quảng Bình, Quảng Trị và Thừa Thiên Huế thuộc khu vực Bắc Trường Sơn, Việt Nam.
  2. Đánh giá tính đa hình di truyền của quần thể Plasmodium falciparum và Plasmodium vivax.
  3. Xác định tỷ lệ đột biến kháng của Plasmodium falciparum đối với các thuốc sốt rét pyrimethamin, sulfadoxin và chloroquin.
  • Đối tượng nghiên cứu: Ký sinh trùng sốt rét thuộc giống Plasmodium (trọng tâm là hai loài P. falciparum và P. vivax), các mẫu máu thấm trên giấy Whatman 3MM và tiêu bản lam máu của bệnh nhân sốt rét.
  • Phạm vi không gian: 3 huyện trọng điểm biên giới đại diện cho khu vực Bắc Trường Sơn gồm huyện Lệ Thủy (tỉnh Quảng Bình), huyện Hướng Hóa (tỉnh Quảng Trị) và huyện A Lưới (tỉnh Thừa Thiên Huế).
  • Phạm vi thời gian: Thu thập mẫu và số liệu thực địa trong giai đoạn 2008–2012; kết hợp phân tích đối sánh chuỗi số liệu dịch tễ các năm 2006, 2008, 2010 và 2011.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu của luận án hệ thống hóa các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về thành phần loài, vector truyền bệnh, dịch tễ học phân tử và tính kháng thuốc:

  • Thành phần vector truyền bệnh: Các công trình của Trần Đức Hinh, Nguyễn Đức Mạnh, Lê Khánh Thuận ghi nhận Việt Nam có 62 loài muỗi Anopheles. Trong đó, vector truyền bệnh chính gồm 3 loài: Anopheles minimus (khu vực đồi núi, ven suối nước chảy chậm), Anopheles dirus (rừng rậm, vũng nước đọng bóng râm) và Anopheles epiroticus (vùng nước lợ ven biển Nam Bộ). Bảy vector phụ gồm An. jeyporiensis, An. indefinitus...
  • Kỹ thuật phân tử nhận diện loài: Kary Mullis và cộng sự phát minh kỹ thuật PCR năm 1985. Snounou G. và cộng sự (1993) phát triển kỹ thuật Nested-PCR nhân bản gen mã hóa 18S-rRNA để chẩn đoán phân biệt 4 loài ký sinh trùng sốt rét ở người. Mehlotra R. và cs (2000) tại Papua New Guinea chứng minh Nested-PCR phát hiện tỷ lệ nhiễm ký sinh trùng cao hơn 3,0 lần và nhiễm phối hợp cao hơn 17,5 lần so với soi kính. Zakeri và cs (2003) tại Iran phát hiện tỷ lệ nhiễm phối hợp đạt 29% bằng PCR so với 0,6% bằng kính hiển vi. Al-Mekhlafi và cs (2010) tại Yemen phát hiện 16,8% nhiễm KSTSR (đơn nhiễm 86,1%, phối hợp 13,9%). Tại Việt Nam, Lê Đức Đào và cs (1996–1998) ghi nhận tỷ lệ nhiễm phối hợp tại Khánh Hòa (81%), Lâm Đồng (41%), Đắk Lắk (40%), Bình Phước (22%). Tại Bắc Trường Sơn, Lê Đức Đào, Trương Văn Hạnh và cs (2005) ghi nhận nhiễm phối hợp 2 loài tại Quảng Bình chiếm 29,1% và 3 loài chiếm 0,9%; Bùi Quang Phúc và cs (2004) ghi nhận 17,8% nhiễm phối hợp tại Quảng Trị.
  • Tính đa hình di truyền của P. falciparum:
    • Locus msp1 (Viriyakosol S. và cs, 1995) gồm 17 đoạn, có 3 họ alen chính ở đoạn 2: K1 (chứa chuỗi lặp lại 9 nucleotide AGTGCTCAA), MAD20 (chuỗi lặp lại GGTTCAAGT) và RO33 (chuỗi lặp lại CTGCAGATG, thường ít biến thiên, phổ biến alen 160 bp).
    • Locus msp2 gồm 5 đoạn, mang 2 họ alen: FC27 (chuỗi lặp lại 36 nucleotide AATACTAATAGTGTAGGTGCAAATGCTCCAAATGCT) và IC1/3D7 (chuỗi lặp lại 12 nucleotide GGTGGTAGTGCT).
    • Locus glurp mã hóa protein giàu glutamat gồm 3 vùng (R0, RI, RII), trong đó đoạn lặp lại RII chứa 57 nucleotide.
    • Các công trình quốc tế về đa hình P. falciparum gồm: Ferreira (1998) so sánh quần thể tại Brazil (10 alen msp1, MOI = 1,42), Tanzania (13 alen, MOI = 2,37) và Lâm Đồng - Việt Nam (24 alen, MOI = 1,76); Agnes Aubouy (2003) tại Gabon (25 alen msp1, 19 alen msp2, MOI = 4,0); Cavaco và cs (2004) tại Cameroon (23 alen msp2, 53% nhiễm phối hợp); Soulama I. (2009) tại Burkina Faso (41 alen msp1, 29 alen msp2, MOI > 3,0); Joshi và cs (2006) tại Ấn Độ (15 alen msp2, MOI = 1,0–1,6); Khattak và cs (2009) tại Pakistan (25 alen msp1, 33 alen msp2); Snounou G. và cs (1999) tại Thái Lan (10 alen msp1, 17 alen msp2, 12 alen glurp); Khang J. và cs (2010) tại Myanmar (14 alen msp1, 22 alen msp2, không có RO33); Atroosh và cs tại Malaysia; Khaminsou N. và cs (2011) tại Lào (26 alen msp1, MOI = 1,6). Tại Việt Nam, Lê Đức Đào và cs ghi nhận tại Quảng Bình giai đoạn 2004–2005 có 33 alen msp1, 26 alen msp2, 13 alen glurp; tại Bình Phước (2005–2009) có 10 alen glurp, MOI = 1,56 ở msp1; tại Ninh Thuận có 15 alen msp1, 14 alen msp2, 6 alen glurp.
  • Tính đa hình di truyền của P. vivax: Nghiên cứu tập trung vào locus Pvcs (gồm kiểu gen VK210 mang chuỗi peptide 9 axit amin GDRA(A/D)GQPA và kiểu gen VK247 mang chuỗi ANGAGNQPG) và locus Pvmsp1 (13 đoạn, với 3 vùng biến đổi F1, F2, F3). Imwong M. và cs (2005) tại Thái Lan phân tích 100 mẫu P. vivax phát hiện 10 alen Pvcs (90 mẫu VK210, 9 mẫu VK247), 11 alen Pvmsp1, MOI = 1,2–1,29. Prajapati và cs (Ấn Độ) ghi nhận ưu thế tuyệt đối của VK210 (150/151 mẫu). Tại Việt Nam, Lê Đức Đào và cs (2007) khảo sát 45 mẫu tại Bình Phước phát hiện 49,2% VK210, 50,8% VK247, 6 alen Pvcs (MOI = 1,35) và 13 alen Pvmsp1.
  • Cơ chế và tình hình kháng thuốc: Chloroquin tác động lên lysosome của ký sinh trùng, ức chế quá trình trùng hợp ferriprotoporphyrin IX (Fp9). Đột biến codon 76 trên gen Pfcrt làm tăng đào thải thuốc ra khỏi lysosome, kết hợp với bơm Pgh1. Nhóm antifolat ức chế tổng hợp acid folic: pyrimethamin ức chế enzym dihydrofolate reductase (mã hóa bởi gen dhfr), sulfadoxin ức chế enzym dihydropteroate synthase (mã hóa bởi gen dhps). Lịch sử kháng thuốc của P. falciparum được ghi nhận qua nhiều giai đoạn:
Thuốc điều trị Năm bắt đầu sử dụng Năm phát hiện kháng Quốc gia phát hiện đầu tiên
Quinin Khoảng 1630 1910 Brazil
Chloroquin 1945 1960 Colombia
Amodiaquin 1947 1961 Brazil
Proguanil 1948 1949 Brazil
Sulfadoxin - Pyrimethamin (Fansidar) 1964 1968 Thái Lan
Mefloquin 1972 1982 Thái Lan
Artemisinin và dẫn xuất 1990 2006–2007 Campuchia

Tại Việt Nam, P. falciparum kháng chloroquin được ghi nhận tại Nha Trang từ năm 1961, sau đó lan ra toàn miền Nam và miền Bắc. Giai đoạn 1985–1995, tỷ lệ kháng chloroquin tại miền Trung – Tây Nguyên đạt 55–90%. Thập niên 1990, kháng in vivo chung (RII + RIII) đối với chloroquin là 52% và Fansidar là 37,3%. Nông Thị Tiến (2000), Triệu Nguyên Trung (2001), Tạ Thị Tĩnh và Nguyễn Mạnh Hùng (2008–2009) ghi nhận tỷ lệ tái phát của artesunat đơn thuần và hiện tượng giảm đáp ứng điều trị tại Đắk Nhau (Bù Đăng, Bình Phước) với tỷ lệ khỏi 87,5%.

Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết: Trước thời điểm nghiên cứu, khu vực Bắc Trường Sơn (đặc biệt là 2 tỉnh Quảng Bình và Thừa Thiên Huế) hoàn toàn chưa có dữ liệu sinh học phân tử về đặc điểm kiểu gen và tính đa hình của quần thể P. vivax. Đồng thời, chưa có công trình nào xác định tỷ lệ mang các đột biến gen kháng thuốc pyrimethamin (dhfr), sulfadoxin (dhps) và chloroquin (Pfcrt) của P. falciparum tại Quảng Bình và Thừa Thiên Huế. Luận án được thực hiện nhằm lấp đầy các khoảng trống dữ liệu này.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

  • Định danh loài: Dựa trên tính đặc hiệu loài của trình tự nucleotide đoạn gen mã hóa tiểu phần nhỏ RNA ribosome 18S (18S-rRNA). Trình tự bảo thủ xen kẽ các vùng biến đổi cho phép thiết kế các cặp mồi chuyên biệt khuếch đại phân biệt 4 loài Plasmodium.
  • Đa hình di truyền: Phân tích các locus gen mã hóa kháng nguyên bề mặt merozoite và thoa trùng mang các đoạn trình tự lặp lại (tandem repeats):
    • P. falciparum: Phân tích độ dài và họ alen tại locus msp1 (phân biệt họ K1, MAD20, RO33), msp2 (phân biệt họ FC27 và IC1/3D7) và số lượng đoạn lặp 57 bp ở vùng RII locus glurp.
    • P. vivax: Phân tích tỷ lệ kiểu gen VK210 và VK247 tại locus Pvcs; phân tích các đoạn F1, F2, F3 của locus Pvmsp1.
    • Các chỉ số di truyền quần thể: Tỷ lệ alen, tần số xuất hiện, tỷ lệ nhiễm phối hợp và chỉ số đa alen MOI (Multiplicity Of Infection = Tổng số alen phát hiện / Tổng số mẫu dương tính).
  • Cơ chế đột biến kháng thuốc: Khung phân tích đột biến điểm (single nucleotide polymorphisms - SNPs):
    • Kháng pyrimethamin: Đột biến điểm trên gen dhfr (đặc biệt tại codon 108: Ser108Asn, kết hợp các vị trí 51, 59, 164).
    • Kháng sulfadoxin: Đột biến điểm trên gen dhps (tại các vị trí 436, 437, 540, 581, 613).
    • Kháng chloroquin: Đột biến điểm codon 76 trên gen Pfcrt (thay thế Lys76Thr).

Phương pháp nghiên cứu thực tế

  • Thiết kế nghiên cứu: Điều tra dịch tễ học cắt ngang mô tả kết hợp thực nghiệm phân tích sinh học phân tử trong phòng thí nghiệm.
  • Kỹ thuật xét nghiệm lam máu nhuộm Giemsa: Lấy máu ngoại vi làm giọt đặc và giọt mỏng, nhuộm dung dịch Giemsa, soi kính hiển vi quang học độ phóng đại 1000x để xác định thể, mật độ và loài ký sinh trùng.
  • Kỹ thuật sinh học phân tử (Nested-PCR):
    • Thu thập mẫu: Lấy máu đầu ngón tay thấm lên giấy thấm Whatman 3MM, phơi khô, bảo quản trong túi hạt chống ẩm.
    • Tách chiết ADN: Sử dụng kỹ thuật sốc nhiệt kết hợp hóa chất hoặc kit tách chiết ADN chuyên dụng từ giọt máu khô.
    • Phản ứng Nested-PCR: Sử dụng máy luân nhiệt (Thermal Cycler), thực hiện 2 vòng nhiệt với các cặp mồi chuyên biệt: vòng 1 khuếch đại vùng gen bao ngoài, vòng 2 sử dụng sản phẩm vòng 1 làm khuôn với các cặp mồi đặc hiệu loài hoặc đặc hiệu alen/đột biến.
    • Điện di sản phẩm: Chạy điện di trên thạch agarose hoặc polyacrylamide với nồng độ thích hợp, nhuộm ethidium bromide, đối chiếu thang chuẩn ADN Ladder (L) dưới đèn soi gel tia tử ngoại (UV transilluminator) và chụp ảnh lưu trữ.
  • Phương pháp phân tích số liệu: Sử dụng phần mềm thống kê y học để xử lý số liệu, tính toán tỷ lệ phần trăm, so sánh các tỷ lệ bằng kiểm định Chi bình phương ($\chi^2$), tính toán giá trị MOI cho từng locus và từng vùng địa lý.

Nội dung chính theo từng chương

Mở đầu

Phần Mở đầu trình bày bối cảnh dịch tễ học sốt rét toàn cầu và những thách thức tại Việt Nam sau giai đoạn can thiệp giảm mắc thành công. Tác giả chỉ rõ đặc thù dịch tễ tại các huyện miền núi biên giới giáp Lào thuộc Bắc Trường Sơn. Đặt vấn đề về nhu cầu cấp thiết phải ứng dụng kỹ thuật PCR nhằm khắc phục nhược điểm của kính hiển vi và thử nghiệm in vivo. Khẳng định rõ 3 mục tiêu, 5 nội dung nghiên cứu, đối tượng, địa bàn, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án.

Chương 1: Tổng quan tài liệu

Chương này tổng kết toàn diện các tài liệu khoa học liên quan:

  • Ký sinh trùng và chu kỳ sinh học: Mô tả chi tiết chu kỳ phát triển qua 2 giai đoạn: vô tính ở người (phân chia thể liệt trong tế bào gan, giai đoạn chu kỳ hồng cầu sinh dưỡng – phân liệt, và biệt hóa giao bào) và chu kỳ hữu tính trong dạ dày muỗi Anopheles giải phóng thoa trùng lên tuyến nước bọt.
  • Vector sốt rét: Hệ thống hóa 62 loài Anopheles tại Việt Nam và sinh cảnh đặc trưng của 3 vector chính (An. minimus, An. dirus, An. epiroticus).
  • Tình hình sốt rét qua số liệu thống kê:
    • So sánh quốc tế tại Tây Thái Bình Dương năm 2008:
Quốc gia Số ca mắc sốt rét Số ca tử vong
Campuchia 46.650 23
Papua New Guinea 1.117 628
Vanuatu 237.811 21
Malaysia 9.547 25
  • Biến động sốt rét tại các khu vực của Việt Nam (năm 2006 so với 2010):
Khu vực Năm 2006 - Ca mắc Năm 2006 - KSTSR Năm 2006 - Tử vong Năm 2010 - Ca mắc Năm 2010 - KSTSR Năm 2010 - Tử vong
Miền núi phía Bắc 21.490 1.341 0 12.647 355 0
Đồng bằng và duyên hải - - - 359 - 1
Duyên hải miền Trung 18.803 - 2 - - -
Đông Nam Bộ 6.349 - 9 - - -
Đồng bằng Nam Bộ 3.297 - - - - -
  • Diễn biến sốt rét tại 5 tỉnh Bắc Trường Sơn (năm 2008 so với năm 2011):
Tỉnh Năm 2008 - Ca mắc Năm 2008 - KSTSR Năm 2008 - Tử vong Năm 2011 - Ca mắc Năm 2011 - KSTSR Năm 2011 - Tử vong
Nghệ An 2.449 93 0 1.148 124 1
Hà Tĩnh 2.367 46 0 1.864 87 0
Quảng Bình 2.124 436 0 1.025 268 0
Quảng Trị 1.698 1.223 1 1.121 856 0
Thừa Thiên Huế 399 102 0 162 110 0
  • Cơ sở các phương pháp chẩn đoán: Phân tích nguyên lý, ưu thế và hạn chế của phương pháp soi lam nhuộm Giemsa, test chẩn đoán nhanh (RDT phát hiện kháng nguyên HRP-2, pLDH), và Nested-PCR dựa trên gen 18S-rRNA.
  • Đa hình di truyền và cơ chế kháng thuốc: Cung cấp bản đồ cấu trúc gen msp1, msp2, glurp, Pvcs, Pvmsp1. Trình bày cơ chế sinh hóa: sơ đồ chuyển hóa acid folic (GTP $\rightarrow$ H2-neopterin $\rightarrow$ H2-dihydropteroate $\rightarrow$ dihydrofolate $\rightarrow$ tetrahydrofolate) và vị trí ức chế của pyrimethamin, sulfadoxin; cơ chế tích lũy ferriprotoporphyrin IX và vai trò đột biến gen Pfcrt trong kháng chloroquin.

Chương 2: Đối tượng, vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết thực nghiệm tại thực địa và phòng thí nghiệm:

  • Địa bàn và thời gian: Tiến hành tại các xã biên giới thuộc huyện Lệ Thủy (Quảng Bình), Hướng Hóa (Quảng Trị) và A Lưới (Thừa Thiên Huế).
  • Vật liệu và thiết bị: Mẫu máu bệnh nhân, lam kính, giọt nhuộm Giemsa, giấy thấm Whatman 3MM; hóa chất ly trích ADN (đệm ly giải, proteinase K, ethanol...); hóa chất PCR (Taq DNA Polymerase, dNTPs, đệm PCR $10\times$, $\text{MgCl}_2$, hệ thống mồi chuyên biệt do tác giả công bố); thiết bị điện di, nguồn điện di, máy đọc gel UV, cân phân tích, tủ ấm.
  • Quy trình thực nghiệm:
    • Quy trình nhuộm Giemsa và soi kính chuẩn quốc gia.
    • Quy trình tách chiết ADN từ mẫu máu khô giấy thấm.
    • Quy trình phản ứng Nested-PCR xác định loài KSTSR (chu kỳ nhiệt, nhiệt độ gắn mồi cho từng loài).
    • Quy trình Nested-PCR xác định các họ alen của msp1 (K1, MAD20, RO33), msp2 (FC, IC), glurp, Pvcs (VK210, VK247) và các đoạn F1, F2, F3 của Pvmsp1.
    • Quy trình PCR-RFLP hoặc PCR mồi đặc hiệu phát hiện đột biến kháng thuốc trên gen dhfr (vị trí 108), dhps (vị trí 581, 613) và Pfcrt (vị trí 76).
  • Phương pháp phân tích số liệu: Xác định các chỉ số tỷ lệ nhiễm đơn, tỷ lệ nhiễm phối hợp giữa các loài; xác định tần số xuất hiện của các alen; tính toán chỉ số đa nhiễm MOI; tỷ lệ kiểu gen nhạy và đột biến đối với từng loại thuốc.

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương kết quả và thảo luận (dài 50 trang, gồm các bảng và biểu đồ từ Bảng 3.1 đến Bảng 3.30 và Hình 3.1 đến Hình 3.23) trình bày 4 mảng phát hiện cốt lõi:

  1. Thành phần và cơ cấu loài ký sinh trùng sốt rét:
    • So sánh đối chứng giữa kỹ thuật soi kính hiển vi và Nested-PCR tại 3 tỉnh Quảng Bình, Quảng Trị và Thừa Thiên Huế.
    • Kỹ thuật PCR khẳng định ưu thế vượt trội trong việc phát hiện các ca nhiễm phối hợp 2 loài (P. falciparum + P. vivax) và 3 loài (P. falciparum + P. vivax + P. malariae), làm thay đổi đáng kể cơ cấu thành phần loài so với xét nghiệm kính hiển vi thông thường.
  2. Tính đa hình di truyền của quần thể P. falciparum:
    • Tại locus msp1: Phân bố cả 3 kiểu gen K1, MAD20 và RO33. Tác giả thống kê chi tiết tỷ lệ nhiễm đơn từng kiểu gen, tỷ lệ nhiễm phối hợp giữa các kiểu gen (K1+MAD20, K1+RO33, MAD20+RO33, K1+MAD20+RO33); xác định phổ kích thước và tần số các alen thuộc kiểu gen K1 và MAD20.
    • Tại locus msp2: Phân tích tỷ lệ phân bố của 2 họ kiểu gen FC và IC, tỷ lệ nhiễm đơn và nhiễm phối hợp cả hai họ kiểu gen, sự đa dạng alen về kích thước đoạn sản phẩm PCR.
    • Tại locus glurp: Xác định số lượng và tần số các alen biến thiên kích thước tại vùng lặp lại RII; tính toán giá trị MOI phản ánh tính phức tạp của quần thể P. falciparum tại Bắc Trường Sơn.
  3. Tính đa hình di truyền của quần thể P. vivax:
    • Tại locus Pvcs: Lần đầu tiên ghi nhận cấu trúc alen của P. vivax tại Quảng Bình và Thừa Thiên Huế; công bố tỷ lệ lưu hành của kiểu gen VK210 so với VK247, tỷ lệ mẫu nhiễm đồng thời cả 2 kiểu gen, kích thước các alen đặc trưng.
    • Tại locus Pvmsp1: Đánh giá mức độ đa hình qua tần số xuất hiện các alen tại 3 phân đoạn biến đổi F1, F2 và F3; xác định mức độ nhiễm đa alen của P. vivax.
  4. Đặc điểm ký sinh trùng kháng thuốc sốt rét của P. falciparum:
    • Tỷ lệ đột biến kháng pyrimethamin trên gen dhfr: Xác định tỷ lệ mang đột biến tại vị trí Ser108Asn và các đột biến kết hợp; phân loại mức độ nhạy/kháng dựa trên số lượng đột biến điểm tích lũy.
    • Tỷ lệ đột biến kháng sulfadoxin trên gen dhps: Phân tích các đột biến điểm (như vị trí 581, 613...); xác định tỷ lệ ký sinh trùng mang kiểu gen nhạy và đột biến trong quần thể.
    • Tỷ lệ đột biến kháng chloroquin trên gen Pfcrt: Xác định tỷ lệ mẫu mang đột biến điểm tại vị trí codon 76 (Lys76Thr); kết quả khẳng định tỷ lệ mang gen kháng thuốc chloroquin của P. falciparum duy trì ở mức rất cao trong quần thể tại Bắc Trường Sơn dù thuốc này đã ngừng sử dụng điều trị P. falciparum từ nhiều năm trước.

Kết luận và kiến nghị

Tóm tắt các phát hiện nghiên cứu về sự tồn lưu loài, mức độ đa hình di truyền và tỷ lệ đột biến kháng thuốc. Đề xuất các biện pháp quản lý ca bệnh và khuyến nghị Chương trình Quốc gia điều chỉnh phác đồ phù hợp với thực tế dịch tễ học phân tử tại khu vực miền núi Bắc Trường Sơn.

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới của luận án

  1. Dữ liệu di truyền đầu tiên về Plasmodium vivax: Cung cấp bộ số liệu đầu tiên về đặc điểm cấu trúc kiểu gen và tính đa hình di truyền của quần thể P. vivax tại 2 tỉnh Quảng Bình và Thừa Thiên Huế thuộc khu vực Bắc Trường Sơn thông qua phân tích 2 locus gen Pvcs và Pvmsp1.
  2. Dữ liệu phân tử đầu tiên về kháng thuốc: Lần đầu tiên công bố số liệu về tỷ lệ mang đột biến gen kháng các thuốc sốt rét pyrimethamin (dhfr), sulfadoxin (dhps) và chloroquin (Pfcrt) của P. falciparum tại 2 tỉnh Quảng Bình và Thừa Thiên Huế.
  3. Bức tranh dịch tễ học phân tử toàn diện: Cung cấp hệ thống dữ liệu hoàn chỉnh giai đoạn 2008–2012 về thành phần cơ cấu loài, tỷ lệ nhiễm phối hợp và tính đa hình của quần thể ký sinh trùng sốt rét tại 3 tỉnh Bắc Trường Sơn (Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế).
  4. Khẳng định thực trạng kháng thuốc: Chứng minh bằng dẫn chứng sinh học phân tử rằng quần thể P. falciparum tại khu vực Bắc Trường Sơn có tỷ lệ đột biến kháng rất cao đối với pyrimethamin, sulfadoxin và chloroquin.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

  • Về phác đồ điều trị: Tiếp tục không sử dụng chloroquin và Fansidar (sulfadoxin - pyrimethamin) trong điều trị sốt rét do P. falciparum tại khu vực Bắc Trường Sơn do tỷ lệ đột biến kháng thuốc trên các gen Pfcrt, dhfr, dhps vẫn tồn lưu ở mức cao. Duy trì sử dụng các thuốc phối hợp dẫn xuất artemisinin (như Dihydroartemisinin – Piperaquin) theo phác đồ của Bộ Y tế.
  • Về công tác giám sát: Ứng dụng kỹ thuật Nested-PCR định kỳ tại các điểm sốt rét lưu hành nặng giáp biên giới Việt – Lào để phát hiện kịp thời các ca nhiễm phối hợp và các trường hợp mang ký sinh trùng mật độ thấp mà kính hiển vi bỏ sót.
  • Về phòng chống vector: Tăng cường các biện pháp phòng chống muỗi truyền bệnh thích hợp với tập quán đi rừng, ngủ rẫy của đồng bào dân tộc thiểu số tại các huyện Lệ Thủy, Hướng Hóa, A Lưới.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Phạm vi điều tra thực địa tập trung tại 3 huyện biên giới trọng điểm (Lệ Thủy, Hướng Hóa, A Lưới) thuộc 3 tỉnh Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế; chưa mở rộng thu thập mẫu toàn diện tại các vùng sâu thuộc 2 tỉnh còn lại của khu vực Bắc Trường Sơn là Nghệ An và Hà Tĩnh.
    • Phân tích kháng thuốc của P. falciparum tập trung vào các dòng thuốc cổ điển (chloroquin, sulfadoxin, pyrimethamin) thông qua các gen chỉ thị Pfcrt, dhfr, dhps; chưa mở rộng khảo sát các chỉ dấu phân tử kháng dẫn xuất artemisinin trên diện rộng.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Mở rộng giám sát dịch tễ học phân tử cấu trúc di truyền quần thể P. vivax và P. falciparum trên toàn bộ dải biên giới miền Trung và Tây Nguyên.
    • Thiết lập hệ thống theo dõi định kỳ các đột biến gen mới liên quan đến mức độ nhạy cảm của ký sinh trùng đối với các thuốc phối hợp chứa dẫn xuất artemisinin (ACTs) đang lưu hành.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo hữu ích cho nhiều đối tượng trong nghiên cứu và y tế công cộng:

  • Nghiên cứu sinh và học viên sau đại học: Cung cấp tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp luận nghiên cứu dịch tễ học phân tử ký sinh trùng, cách thức thiết kế nghiên cứu thực địa kết hợp kỹ thuật phòng thí nghiệm chuyên sâu (Nested-PCR, PCR-RFLP, xác định alen và tính toán chỉ số MOI).
  • Giảng viên và nhà nghiên cứu: Dùng làm học liệu giảng dạy trong các chuyên ngành Di truyền học, Ký sinh trùng học, Sinh học phân tử y học và Bệnh truyền nhiễm tại các trường đại học khoa học tự nhiên và y dược.
  • Cán bộ y tế dự phòng và kỹ thuật viên xét nghiệm: Tham khảo quy trình kỹ thuật khuếch đại gen 18S-rRNA để chẩn đoán phân biệt 4 loài ký sinh trùng sốt rét, hệ thống cặp mồi và điều kiện phản ứng PCR nhân bản các locus đa hình (msp1, msp2, glurp, Pvcs, Pvmsp1) và các gen kháng thuốc (dhfr, dhps, Pfcrt).
  • Nhà quản lý y tế và hoạch định chính sách: Cung cấp cơ sở khoa học thực chứng để xây dựng các hướng dẫn chuyên môn, đánh giá nguy cơ dịch bệnh và lựa chọn danh mục thuốc điều trị sốt rét tuyến cơ sở cho Chương trình Quốc gia phòng chống và loại trừ sốt rét.

Câu hỏi thường gặp

1. Ba địa bàn nghiên cứu đại diện cho khu vực Bắc Trường Sơn được lựa chọn trong luận án là những địa phương nào?

Luận án lựa chọn 3 huyện biên giới giáp Lào đại diện cho tình hình sốt rét lưu hành tại khu vực Bắc Trường Sơn gồm:

  • Huyện Lệ Thủy (tỉnh Quảng Bình).
  • Huyện Hướng Hóa (tỉnh Quảng Trị).
  • Huyện A Lưới (tỉnh Thừa Thiên Huế).

2. Luận án sử dụng những locus gen nào để đánh giá tính đa hình di truyền của P. falciparum và P. vivax?

  • Đối với Plasmodium falciparum: Tác giả phân tích 3 locus gen mã hóa protein bề mặt gồm msp1 (Merozoite Surface Protein 1), msp2 (Merozoite Surface Protein 2) và glurp (Glutamate-Rich Protein).
  • Đối với Plasmodium vivax: Tác giả phân tích 2 locus gen gồm Pvcs (Circumsporozoite Protein) và Pvmsp1 (Merozoite Surface Protein 1).

3. Những đột biến gen nào được phân tích để xác định tính kháng thuốc của P. falciparum trong nghiên cứu?

Nghiên cứu tiến hành phân tích các đột biến gen sau:

  • Đột biến điểm trên gen dhfr (dihydrofolate reductase), trọng tâm là vị trí codon 108, liên quan đến tính kháng thuốc pyrimethamin.
  • Đột biến điểm trên gen dhps (dihydropteroate synthase), trọng tâm là vị trí 581, 613, liên quan đến tính kháng thuốc sulfadoxin.
  • Đột biến điểm tại vị trí codon 76 trên gen Pfcrt (chloroquine resistance transporter gene), liên quan đến tính kháng thuốc chloroquin.

4. Báo cáo của WHO và văn bản luận án ghi nhận thời điểm xuất hiện kháng chloroquin và Fansidar tại Việt Nam từ khi nào?

  • Kháng chloroquin của P. falciparum được ghi nhận sớm tại Việt Nam từ năm 1961 tại Nha Trang, sau đó lan rộng ra các tỉnh miền Nam và miền Bắc.
  • Kháng Fansidar (sulfadoxin - pyrimethamin) bùng phát nhanh tại vùng biên giới Tây Nguyên từ năm 1980 (mức kháng 82%) và tăng lên 93,0% vào năm 1982; tại Nam Trung Bộ tỷ lệ kháng ghi nhận rất cao vào các năm 1986–1989.

5. Nested-PCR sử dụng đoạn gen đích nào để chẩn đoán phân biệt 4 loài ký sinh trùng sốt rét ở người?

Kỹ thuật Nested-PCR sử dụng đoạn gen mã hóa tiểu phần nhỏ RNA ribosome 18S (18S small subunit ribosomal RNA - 18S-rRNA) của ký sinh trùng sốt rét làm khuôn khuếch đại, do đoạn gen này có các vùng trình tự nucleotide đặc hiệu riêng biệt cho từng loài (P. falciparum, P. vivax, P. malariae, P. ovale).

Kết luận

Luận án tiến sĩ sinh học chuyên ngành Di truyền học của tác giả Trương Văn Hạnh đã giải quyết thành công các mục tiêu đặt ra về xác định cơ cấu loài, đánh giá tính đa hình di truyền quần thể ký sinh trùng sốt rét và tỷ lệ đột biến kháng thuốc của Plasmodium falciparum tại khu vực Bắc Trường Sơn giai đoạn 2008–2012. Bằng kỹ thuật Nested-PCR, công trình lần đầu tiên bổ sung dữ liệu phân tử về kiểu gen của Plasmodium vivax và tỷ lệ đột biến kháng pyrimethamin, sulfadoxin, chloroquin tại Quảng Bình và Thừa Thiên Huế. Kết quả nghiên cứu khẳng định tỷ lệ đột biến kháng cao đối với các thuốc sốt rét cổ điển, cung cấp luận cứ khoa học có giá trị phục vụ công tác giám sát dịch tễ và hoạch định chính sách sử dụng thuốc điều trị sốt rét tại Việt Nam.