Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Đại cương về 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. Klebsiella là một trong năm chi thuộc tộc Klebsielleae (bốn chi khác là Enterobacter, Serratia, Pantoea và Hafnia). Chi Klebsiella gồm các loài: Klebsiella pneumoniae, Klebsiella oytoca, Klebsiella panticola, Klebsiella onithicrocytica, Klebsiella terrigena.
Loài quan trọng nhất và cũng là đại diện điển hình của chi này là Klebsiella pneumoniae (K. Đặc điểm phân loại của K. pneumoniae: Giới: Bacteria Ngành: Proteobacteria Lớp: Gammaproteobacteria Bộ: Enterobacteriales Họ: Enterobacteriaceae Chi: Klebsiella Loài: Klebsiella pneumoniae 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) [11]. Hình ảnh Klebsiella pneumoniae dưới kính hiển vi (Nguồn: Trần Đỗ Hùng - 2019 [9]) 1. 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 [11]. - 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 [1]. Khuẩn lạc Klebsiella pneumoniae trên môi trường MC (Nguồn: Trần Đỗ Hùng - 2019 [9]) 5 - Trên môi trường DCA, SS, Mac Conkey khuẩn lạc màu hồng do lên men lactose [11]. - Trong canh thang, vi khuẩn mọc nhanh và đục đều, ở đáy ống có lắng cặn [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) [9]. 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 [11].
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 (Postgate, 1998).
Mặc dù được tìm thấy trong hệ vi khuẩn chí 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 [11]. 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, 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 được ghi nhận chủ yếu ở những người có hệ miễn dịch suy yếu. 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 pneumoniae. pneumoniae là một trong những chủng vi khuẩn nhiễm khuẩn bệnh viện kháng đa kháng sinh, 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, nước và nước thải.
pneumoniae có thể sống sót trong môi trường khắc nghiệt trong thời gian dài. pneumoniae sinh carbapenemase 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 carbapenemase do găng tay của nhân viên y tế cũng tương tự như nhiễm khuẩn do Staphylococcus aureus và Enterococcus kháng Vancomycin.
Điều này cho thấy sự lan truyền nhanh chóng của K. pneumoniae sinh carbapenemase trong môi trường bệnh viện. Một nghiên cứu cho thấy sau khi bệnh nhân xuất viện, các chủng K. pneumoniae sinh KPC vẫn có thể sống sót sau 3 năm [32].
Các vi khuẩn Enterobacteriaceae (từ K. coli) cư trú trong ruột người chuyển gen KPC cho nhau xảy ra thường xuyên. Do đó, các ổ chứa là trang bị 7 bảo hộ của nhân viên y tế, đồ dùng bệnh nhân, hoặc môi trường bệnh viện có thể là một phương thức chủ yếu 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. 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 [11]. Tổng quan về men beta-lactamase phổ rộng, men carbapenemase và các phương pháp phát hiện 1.
Men beta-lactamase phổ rộng Extended-Spectrum Beta-lactamase (ESBL) là các enzym có thể được sản xuất bởi vi khuẩn, chúng có nguồn gốc từ plasmid, chúng phân hủy tất cả β-lactam kể cả kháng sinh thuộc nhóm cephalosporin và aztreonam thế hệ thứ ba trừ carbapenems. Cho đến gần đây các enzyme này bị ức chế bởi acid clavulanic, sulbactam, và tazobactam [1], [2]. Vào đầu thập niên 1980, các cephalosporines thế hệ thứ 3 được lưu hành trên thị trường, nhưng sau khi được sử dụng rộng rãi trong điều trị nhiều bệnh nhiễm trùng, các biến đổi nhỏ trong chuỗi gen gốc đã làm thay đổi đáng kể tính ái lực của các enzyme đối với cơ chất, và đã hình thành một nhóm beta-lactamase phổ rộng, hay còn được gọi là ESBL. Phần lớn các ESBL này đến từ phổ TEM-1 và SHV-1.
Thực tế, có trên 90 types beta-lactamase TEM và 25 types beta lactamase SHV. Nhiều họ ESBL mới được mô tả gần đây là: CTX-M, OXA… [1]. Sự đề kháng này diễn tiến nhanh và việc thay thế một lượng nhỏ acid amin của các beta-lactamase làm cho vi khuẩn càng đề kháng cao hơn nữa, 8 đặc biệt là các beta-lactamase có gen AmpC hoặc các cephalosporinase cấp độ cao [51], [52], [55]. Gần đây, việc sản xuất quá mức các cephalosporinase từ nhiễm sắc thể ở cấp độ rất cao đã tạo nên một loại mới đề kháng với các cephalosporine thế hệ 3.
Các enzyme này không phân hủy kháng sinh mà ức chế sự tiếp cận của kháng sinh tại vị trí tác dụng [53]. Chúng được sinh ra ở các loài vi khuẩn tự sản sinh cephalosporinase do cảm ứng (trực khuẩn đường ruột, Pseudomonas aeruginosa), sau khi xảy ra đột biến, các vi khuẩn sản xuất ra một lượng rất lớn các men này. Đó là kiểu hình: “tăng sản sinh cephalosporinases” hoặc “cephalosporines bức phá”. Thêm nữa, việc sản sinh các carbapenemases bởi các vi khuẩn gram âm có thể làm cho vi khuẩn đề kháng với tất cả các thuốc nhóm betalactam, bao gồm cả kháng sinh nhóm carbapenemes [1].
Tóm lại, việc tăng dần sự đề kháng của vi khuẩn, làm giảm hiệu quả các các kháng sinh nhóm beta-lactam do sự sản sinh các beta-lactamase, đặc biệt là sự xuất hiện men ESBL, đồng thời với việc sản sinh carbapenemase gây thu hẹp đáng kể “kho vũ khí” hiện có và làm cho việc điều trị các bệnh nhiễm trùng ngày càng phức tạp. Men carbapenemase Carbapenemase là men phá huỷ được tất cả β-lactam kể cả carbapenem, có nhiều carbapenemase như: KPC, VIM, IMP, NDM-1, OXA-48 được phát hiện ở nhiều nơi trên thế giới. Trong số các carbapenem này thì KPC, NDM-1 là 2 loại enzyme có hoạt tính kháng kháng sinh mạnh và lây lan ở nhiều quốc gia trên thế giới [32]. Gen mã hóa KPC hiện diện trên nhân tố di truyền di động là transposon Tn4401, một cấu trúc có khả năng chuyển vị các bản sao với tần suất cao (4,4 x 106) các trình tự gene mã hóa enzyme này [36], [42], [43].
Transposon tn 4401 cũng có khả năng chèn vào nhiều trình tự khác 9 nhau, trên các plasmid có kích thướt khác nhau và trên những nhóm incompatitle khác nhau [38], [40]. Các ESBL có hoạt tính thủy phân carbapenems chia làm 3 nhóm: - Nhóm A β-lactamases: nguồn gốc NST, ức chế bởi clavulanic acid: IMI, NMC-A and SME, tìm thấy ở Enterobacter cloacae và Serratia marcescens. Nguồn gốc plasmid: tìm thấy trong Enterobacteriaceae; GES- type tìm thấy trong Enterobacteriaceae và P. - Nhóm B - metallo-beta-lactamases (MBLs) gồm cả New Delhi metallo- β-lactamase (NDM), Verona integron-encoded-metallo-β-lactamase (VIM) và imipenemase-metallo-β- lactamase (IMP): quan trọng nhất về lâm sàng nguồn gốc plasmid và intergon.
Tìm thấy nhiều nơi trên thế giới. Mới đây là NDM-1 được cảnh báo là nguy hiểm nhất vì lan truyền cao. AmC beta-lactamase, nguồn gốc plasmid, là CMY-10. có hoạt tính cephalosporinase và một số carbapenemase [9].
- Nhóm D - OXA-carbapenemases: chủ yếu tìm thấy ở Acinetobacter baumanii, làm yếu đi hoạt tính của imipenem và meropenem. Phương pháp phát hiện ESBL 1. Phương pháp đĩa kết hợp Bằng cách sử dụng hai loại đĩa kháng sinh là cephalosporins thế hệ 3 và cephalosporins thế hệ 3 tương ứng phối hợp với clavulanic acid. Vi khuẩn tiết ESBL khi hiệu số đường kính vòng vô khuẩn của đĩa cephalosporins có phối hợp với clavulanic acid so đĩa cephalosporins ≥ 5mm.
Các đĩa kháng sinh được sử dụng là cefotaxim (30µg)/ cefotaxim – clavulanic acid (30/10µg); ceftazidim (30µg)/ ceftazidim – clavulanic acid (30/10µg); cefpodoxim (10 µg)/ cefpodoxim (10/10 µg) [1], [4]. Phương pháp đĩa kết hợp phát hiện ESBL (Nguồn: Bộ Y tế - 2017 [4]) 1. Phương pháp E – test Dùng que E – test (AB Biodisk, Solna, Sweden), một đầu là dãy chứa nồng độ của cephalosporin và đầu đối diện là dãy nồng độ của cephalosporin / clavulanic acid. Khi đầu chứa clavulanic acid cho MIC giảm ≥ 8 lần so với đầu còn lại thì suy ra được rằng vi khuẩn có sinh ESBL.
Phương pháp này cho kết quả chính xác nhưng giá thành khá cao. Phương pháp E - test phát hiện ESBL (Nguồn: Bộ Y tế - 2017 [4]) 11 1.