Luận án một số đặc tính sinh học phân tử chủng klebsiella pneumoniae mang gen KPC kháng carbapenem phân lập tại một số bệnh viện tại hà nội trong giai đoạn 2010 2013

Mục lục

1


Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Ký hiệu

Viết đầy đủ tiếng Anh

Viết giải nghĩa tiếng Việt

ADN

Deoxyribonucleic Acid

Phân tử axit nucleic

AM

Ampicillin

Kháng sinh Ampicillin

AMC

Amoxicillin + clavunalate

Kháng sinh Amoxicillin +
clavunalate

ATCC

American Type Culture
Collection

Bộ sưu tập chủng chuẩn Mỹ

ATM

Aztreonam

Kháng sinh Aztreonam

bp

Base pair

Đơn vị đo trọng lượng của
phân tử DNA

CAZ

Ceftazidime

Kháng sinh Ceftazidime

CDC

Centre for Disease for Control

and Prevention

Trung tâm kiểm sốt và phịng
ngừa dịch bệnh Hoa Kỳ

CEF

Cefixime

Kháng sinh Cefixime

CF

Cephalothin

Kháng sinh Cephalothin

CIP

Ciprofloxacin

Kháng sinh Ciprofloxacin

CLSI

Clinical laboratory standards
institute

Viện chuẩn thức Lâm sàng và
phòng xét nghiệm

CRKP

Carbapenem resitant K.
pneumoniae

K. pneumoniae kháng
carbapenem

CRO

Ceftriaxone

Kháng sinh Ceftriaxone

CTX

Cefotaxim

Kháng sinh Cefotaxim

CTX

Cefotaxime

Kháng sinh Cefotaxime

2

Ký hiệu

Viết đầy đủ tiếng Anh

Viết giải nghĩa tiếng Việt

CTX-M

Cefotaximase

Enzym ly giải kháng sinh
cefotaxim

CXM

Cefuroxim

Kháng sinh Cefuroxim

ESBL

Extended-spectrum
betalactamase

Enzym beta-lactamase kháng
kháng sinh phổ rộng

FEP

Cefepime

Kháng sinh Cefepime

gapA

Glyceraldehyde 3-phosphate
dehydrogenase

Gen mã hóa enzyme
Glyceraldehyde 3-phosphate
dehydrogenase

GM

Gentamicin

Kháng sinh Gentamicin

ICE

Intergrative conjugative
element

Yếu tố tiếp hợp hòa nhập

infB

translation initiation factor 2

Gen mã hóa yếu tố khởi đầu

dịch mã 2

IPM

Imipenem

Kháng sinh Imipenem

K. pneumoniae

Klebsiella pneumoniae

Tên viết tắt của vi khuẩn
Klebsiella pneumoniae

KPC

Klebsiella pneumoniae
carbapenemase

Enzym kháng carbapenem
phát hiện trên các chủng
Klebsiella pneumoniae

LB

Luria-Bertani

LB Luria-Bertani Tên môi
trường nuôi cấy vi khuẩn

MBLs

Metallo-beta-lactamase

Enzym kháng kháng sinh
nhóm beta lactam

mdh

malate dehydrogenase

Gen mã hóa malate
dehydrogenase

MEM

Meropenem

Kháng sinh Meropenem

3


Ký hiệu

Viết đầy đủ tiếng Anh

Viết giải nghĩa tiếng Việt

MIC

Minimum inhibitory
concentration

Nồng độ ức chế tối thiểu

MLST

Multi locus sequence type

Phân loại dựa trên đa điểm
của trình tự gen

NCBI

National Center for
Biotechnology Information

Trung tâm thông tin công
nghệ sinh học quốc gia

NDM-1

New Delhi metallobetalactamase-1

New Delhi metallo-betalactamase-1 kháng
carbapenem

OXA

Oxacillinase

Enzym oxacillinase ly giải
carbapenem

PCR

Polymerase chain reaction

Phản ứng chuỗi

PFGE

Pulse field gel electrophoresis

Điện di trường xung

pgi

phosphoglucose isomerase

Gen mã hóa phosphoglucose
isomerase

phoE

phosphorine E

Gen mã hóa phosphorine E

rpoB

beta subunit of RNA
polymerase

Tiểu đơn vị B của chuỗi ARN
thông tin

SHV

Sulfhydryl variable

Enzym sulfhydryl ly giải
kháng sinh phổ rộng

SMA

Sodium mercapto acetic acid

Muối mercapto acetic acid

SME

Serratia marcescens enzyme

Enzym Serratia marcescens ly
giải carbapenem

ST

Sequence type

Kiểu trình tự

SXT

Trimethoprim
sulphamethoxazole

Kháng sinh Trimethoprim
sulphamethoxazole

4


Ký hiệu

Viết đầy đủ tiếng Anh

Viết giải nghĩa tiếng Việt

TEM A

β-lactamase named after a
Greek patient Temoneira

Tên enzym beta-lactamase
được đặt theo tên của bệnh
nhân người Hy Lạp

ton B

periplasmic energy transducer

Gen mã hóa chuyển đổi năng
lượng chu chất

VIM

Verona integron-encoded
metallo-β-lactamase

Tiểu thể Verona mang gen mã
hóa enzyme metallo-βlactamase

5


Danh mục các bảng

Bảng

Tên Bảng

Trang

1.1

Kháng sinh carbapenem và phổ tác dụng

7

1.2

Phân loại, các biến thể của Carbapenemase trong
họ Enterobacteriaceae

20

2.1

Các cặp mồi đặc hiệu phát hiện các gen mã hóa beta lactamase

42

2.2

Các cặp mồi dùng cho phân tích MLST

45

3.1

Phân bố chủng vi khuẩn đường ruột kháng carbapenem tại ba
bệnh viện theo các năm

49

3.2

Phân bố chủng K. pneumoniae mang gen blaKPC kháng
carbapenem

51

3.3.

Phân bố ca bệnh nhiễm khuẩn bệnh viện do vi khuẩn sinh KPC
theo nhóm tuổi

54

3.4

Phân bố ca bệnh nhiễm khuẩn bệnh viện do vi khuẩn sinh KPC
theo các khoa chuyên môn của bệnh viện

54

3.5

Kết quả kháng sinh đồ của K. pneumoniae mang blaKPC
kháng carbapenem tại 3 bệnh viện

56

3.6

Kết quả MIC tại bệnh viện Xanh pôn

59

3.7

Kết quả MIC tại bệnh viện Thanh Nhàn

60

3.8

Kết quả MIC tại bệnh viện Việt Đức

61

3.9

Phân bố các gen ESBLs của các chủng vi khuẩn K.pneumoniae
mang gen blaKPC kháng carbapenem

65

3.10

Phân bố genotype của các chủng K. pneumoniae mang gen blaKPC
kháng carbapenem phân lập được tại ba bệnh viện

69

3.11

Kết quả MLST của các chủng K. pneumoniea mang gen blaKPC
kháng carbapenem phân lập tại ba bệnh viện

75

3.12

Tỷ lệ truyền plasmid mang gen blaKPC từ chủng K. pneumoniae
kháng carbapenem sang chủng E. coli J53

80

6


Danh mục các hình vẽ, đồ thị

Hình

Tên Hình

Trang

1.1

Cấu trúc phân tử của carbapenem

6

1.2

Tỷ lệ phân bố các chủng Klebsiella pneumoniae sinh enzyme
carbapenemase

10

1.3

Tỷ lệ đề kháng của Klebsiella spp với một số kháng sinh thường
dùng trong điều trị

16

1.4

Cơ chế kháng kháng sinh của các vi khuẩn Gram âm

19

1.5

Sự khác nhau của các biến thể blaKPC

22

1.6

Cây tiến hóa của các biến thể blaKPC

23

1.7

Các đồng phân của Tn4401

24

2.1

Tóm tắt quy trình nghiên cứu

38

3.1

Phân bố Klebsiella pneumoniae kháng carbapenem tại các bệnh
viện

48

3.2

Kết quả đại diện phát hiện Klebsiella pneumoniae mang gen
blaKPC

52

3.3

Số lượng chủng K. pneumoniae mang gen blaKPC kháng
carbapenem

52

3.4

Phân bố ca bệnh nhiễm khuẩn bệnh viện do vi khuẩn sinh KPC
theo năm

53

3.5

Phân bố ca bệnh nhiễm khuẩn bệnh viện do vi khuẩn sinh KPC
theo loại bệnh phẩm,m

55

3.6

Trình tự đại diện của chủng K. pneumoniae kháng carbapenemase
mang gen blaKPC phân xlập được tại bệnh viện Xanh pơn

62

3.7

Trình tự đại diện của chủng K. pneumoniae kháng carbapenemase
mang gen blaKPC phân lập được tại bệnh viện Thanh Nhàn

63

3.8

Trình tự đại diện của chủng K. pneumoniae kháng carbapenemase
mang gen blaKPC phân lập được tại bệnh viện Việt Đức

63

3.9

So sánh trình tự gen blaKPC của K. pneumoniae kháng
carbapenem trong nghiên cứu với trình tự chuẩn trong ngân hàng
gen

64

7


Hình

Tên Hình

Trang

3.10

Kết quả phát hiện ESBLs của đại diện một số chủng K.

pneumoniae mang gen blaKPC kháng carbapenem

65

3.11

Kết quả điện di trường xung của đại diện một số chủng K.
pneumoniae mang gen blaKPC kháng carbapenem phân lập được
tại ba bệnh viện từ năm 2010 đến năm 2014

67

3.12

Cây phả hệ của 75 chủng K. pneumoniae mang gen blaKPC kháng
carbapenem phân lập được tại ba bệnh viện từ năm 2010 đến năm
2014

68

3.13

Ảnh điện di kết quả PCR các gen giữ nhà của K. pneumoniae
mang gen blaKPC kháng carbapenemase

70

3.14

Trình tự gen gapA

71

3.15

Trình tự gen infB

71

3.16

Trình tự gen mdh

72

3.17

Trình tự gen pgi

72

3.18

Trình tự gen phoE

73

3.19

Trình tự gen rpoB

73

3.20

Trình tự gen tonB

74

3.21

Kết quả PFGE sau khi cắt bằng enzyme S1 của một số chủng K.
pneumoniae mang gen blaKPC kháng carbapenem phân lập được
phân lập được tại ba bệnh viện từ năm 2010 đến năm 2014

77

3.22

Kết quả Southern blot phát hiện gen blaKPC của một số chủng K.
pneumoniae mang gen blaKPC kháng carbapenem phân lập được
phân lập được tại ba bệnh viện từ năm 2010 đến năm 2014

78

3.23

Hình ảnh khuẩn lạc E. coli J53 sau tiếp hợp plasmid trên mơi
trường thạch Macconkey có chứa Meropenem và NaN3

79

3.24

Hình ảnh PCR kiểm tra chủng vi khuẩn E. coli J53 mọc trên mơi
trường thạch Macconkey có chứa Meropenem và NaN3

79

8


9

MỞ ĐẦU
Trong hơn 70 năm qua kể từ khi được phát minh, kháng sinh đã đóng vai trị
quan trọng hàng đầu trong nền y học hiện đại góp phần to lớn vào công tác điều trị
và khống chế bệnh nhiễm trùng, làm giảm tỷ lệ tử vong và nâng cao tuổi thọ cho
con người. Tuy nhiên do việc sử dụng kháng sinh rộng rãi trong điều trị nhất là các
kháng sinh mới đã nhanh chóng làm gia tăng sự kháng thuốc của vi khuẩn. Tình
trạng kháng khuốc của vi khuẩn đã được tổ chức Y tế thế giới coi là một vấn đề
quan trọng tác động đến sức khỏe của con người và được xếp vào một trong năm
vấn đề quan trọng hàng đầu của các bệnh nhiễm trùng cần được giám sát một cách
chặt chẽ (Weinberg J, 1999).
Hiện nay, nhiễm trùng bệnh viện được coi là một trong những yếu tố quan
trọng liên quan đến tính kháng kháng sinh của vi khuẩn trên toàn cầu. Trong 2 thập
kỷ vừa qua, các nhóm kháng sinh thế hệ mới phổ rộng hơn như fluoroquinolone,
cephalosporin thế hệ I, II và III (extended-spectrum-β-lactamase - ESBL) được sử
dụng điều trị các chủng kháng đa kháng sinh có ý nghĩa quan trọng trong cơng tác
điều trị. Tuy nhiên, do sử dụng kháng sinh nhiều và kéo dài đã dẫn đến tình trạng

gia tăng các chủng vi khuẩn kháng đa kháng sinh thế hệ mới phổ rộng ở nhiều nước
trên thế giới (Harish, 2007). Năm 2003 kết quả nghiên cứu ở Mỹ cho thấy: 5,8% E.
coli, 31,9% K. pneumoniae và 31,1% các chủng Enterobacter đã kháng kháng sinh
thế hệ mới phổ rộng như Cephalosporin thế hệ III. Do vậy, nhóm carbapenem hiện
nay được sử dụng là thuốc đầu tay trong các bệnh viện để điều trị các trường hợp
nhiễm trùng nặng với các chủng vi khuẩn kháng các kháng sinh phổ rộng (ESBL).
Thực trạng sử dụng và lạm dụng kháng sinh đã gây ra áp lực chọn lọc cho vi
khuẩn kháng lại các kháng sinh nhóm carbapenem. Tại Anh năm 2009 đã cảnh báo
số chủng vi khuẩn Gram âm kháng carbapenem như E. coli, Klebsiella pneumoniae,


10

Pseudomonas aeruginosa đang gia tăng ở bệnh nhân nằm điều trị tại các bệnh viện.
Báo cáo tại Việt Nam về nhiễm khuẩn bệnh viện cũng cho thấy tỷ lệ nhiễm K.
pneumoniae đạt tỷ lệ cao nhất là 18,3% (Đoàn Mai Phương, 2010). Đây là một
trong những vấn đề hiện nay đang được tổ chức Y tế Thế giới, các quốc gia và nhiều
nhà khoa học quan tâm hàng đầu. Các bệnh nhân bị nhiễm trùng bởi các vi khuẩn
kháng carbapenem sẽ làm tăng nguy cơ thất bại trong điều trị, tăng chi phí, kéo dài
thời gian điều trị và nguy cơ tử vong cao cho bệnh nhân. Thêm vào đó những bệnh
nhân bị nhiễm các chủng kháng carbapenem khi trở về cộng đồng sẽ là nguồn lây
lan các chủng vi khuẩn kháng thuốc trong cộng đồng. Với tình trạng kháng kháng
sinh mạnh mẽ của các vi khuẩn như hiện nay sẽ dẫn tới tình trạng khơng có kháng
sinh điều trị hiệu quả các vi khuẩn này trong 5-10 năm tới. Đây là mối lo ngại toàn
cầu cần được nghiên cứu nhằm hiểu rõ thực trạng để đưa ra giải pháp hợp lý và hiệu
quả hạn chế tình trạng kháng kháng sinh của vi khuẩn.
Tại Việt Nam các nghiên cứu trước đây về tình hình kháng thuốc đã cung cấp
nhiều thơng tin quan trọng giúp cho cơng tác điều trị, phịng chống dịch và quản lý
sử dụng kháng sinh. Mặc dù Klebsiella pneumoniae mang gen blaKPC kháng
carbapenem nguyên nhân hàng đầu trong nhiễm khuẩn bệnh viện, cho đến nay chưa

có một nghiên cứu nào về dịch tễ học phân tử được thực hiện trên các chủng tại Việt
Nam.
Để tìm hiểu về tỷ lệ các chủng mang gen kháng kháng sinh tại các bệnh viện
trên địa bàn Hà Nội, cũng như đặc điểm dịch tễ học phân tử của các chủng phân lập
được, chúng tôi tiến hành nghiên cứu: “Một số đặc tính sinh học phân tử chủng
Klebsiella pneumoniae mang gen KPC kháng carbapenem phân lập tại một số
bệnh viện tại Hà Nội trong giai đoạn 2010-2013” với ba mục tiêu cụ thể sau:


11

(i): xác định tỷ lệ vi khuẩn K. pneumoniae mang gen blaKPC kháng
carbapenem phân lập được tại ba bệnh viện trên địa bàn Hà Nội
(ii): xác định một số đặc điểm sinh học phân tử của các vi khuẩn K.
pneumoniae mang gen blaKPC
(iii): xác định đặc điểm dịch tễ học phân tử của vi khuẩn K. pneumoniae
mang gen blaKPC.
Kết quả nghiên cứu sẽ giúp các cơ quan chức năng đưa ra các chương trình
kiểm sốt sự sử dụng kháng sinh nhằm khống chế gia tăng tình trạng vi khuẩn
kháng thuốc, làm cơ sở đưa ra các phương pháp điều trị bệnh nhân hợp lý và hiệu
quả.


12

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1
1

Giới thiệu chung về kháng sinh và sự đề kháng kháng sinh của vi khuẩn
Lịch sử phát hiện kháng sinh
Trước đầu thế kỷ 20, điều trị nhiễm trùng chủ yếu dựa trên các phương pháp

y học dân gian. Các hợp chất với các đặc tính kháng khuẩn đã được sử dụng trong
điều trị nhiễm khuẩn đã được phát hiện cách đây hơn 2000 năm (Lindblad,
2008). Nhiều nền văn hóa cổ, bao gồm Hy Lạp cổ đại và Ai Cập cổ đại sử
dụng nấm mốc được chọn lọc đặc biệt, nguyên liệu thực vật và các chiết xuất để
trị nhiễm khuẩn (Forrest, 1982; Wright, 1999). Các nghiên cứu mới đây trong
phịng thí nghiệm vi sinh đã phát hiện các kháng sinh tự nhiên được tạo ra từ vi sinh
vật (Kingston, 2008).
Năm 1928, Alexander Fleming lần đầu tiên quan sát thấy kháng sinh chống
lại vi khuẩn từ một loài nấm trong chi Penicillium. Tuy nhiên, phải đến khi các nhà
khoa học khác trên thế giới bắt đầu nghiên cứu, công nghệ sản xuất kháng sinh mới
thật sự phát triển (Fleming, 1980; Sykes, 2001).
2

Đặc tính kháng kháng sinh của vi khuẩn
Khả năng kháng thuốc là sức đề kháng của vi sinh vật với một loại kháng

sinh mà ban đầu có hiệu quả để điều trị các bệnh nhiễm trùng. Do tình trạng kháng
kháng sinh của vi khuẩn mà phương pháp điều trị tiêu chuẩn trở nên khơng cịn
hiệu quả và nhiễm trùng trở nên kéo dài, làm tăng nguy cơ lây lan trong cộng đồng.


13

Sự tiến hóa của các chủng kháng thuốc là một hiện tượng tự nhiên xảy ra khi
có sự sai sót trong q trình tự nhân bản hoặc truyền tính kháng thuốc giữa các vi
sinh vật.

Việc sử dụng và lạm dụng các loại thuốc kháng sinh làm tăng tốc độ xuất
hiện của các chủng kháng thuốc. Thực hành kiểm soát nhiễm trùng kém, điều kiện
vệ sinh khơng đầy đủ cũng góp phần làm lây lan khả năng kháng kháng sinh của vi
khuẩn ( />Vi khuẩn trở nên kháng kháng sinh qua một loạt các cơ chế (Wright, 2005):
thay đổi áp suất thẩm thấu của thành tế bào vi khuẩn qua đó giới hạn khả năng xâm
nhập của kháng sinh vào vùng đích của tế bào; hoạt hóa kênh bơm đẩy kháng sinh
ra khỏi tế bào; thay đổi enzyme của kháng sinh; phân hủy các hoạt chất kháng sinh;
thu nhận các con đường trao đổi chất thay thế các con đường bị ức chế bởi kháng
sinh; thay đổi đích tác động của kháng sinh; gia tăng sản xuất enzyme đích.
3

Phân loại kháng sinh
Kháng sinh thường được phân loại dựa theo cấu trúc hoặc chức năng
•

Theo cấu trúc: các kháng sinh có vịng beta lactam, các kháng sinh
aminoglycoside thay đổi tùy theo chiều của chuỗi phân tử

•

Theo chức năng:

-

Các kháng sinh ức chế tổng hợp thành tế bào: các beta lactam (penicillins,
cephalosporin, monolactam, carbapenem), các glycopeptide, các fosfomycin

-

Kháng sinh ức chế tổng hợp protein: aminoglycoside, tetracycline,

glycylcycline, phenicol, oxazolidinone, ansamicin

-

Kháng sinh ức chế các chức năng của màng tế bào: lipopeptide, polymyxin


14

4
1

-

Kháng sinh ngăn cản quá trình trao đổi chất

-

Kháng sinh ức chế quá trình tổng hợp axit nucleic: quinolone, furane
Carbapenem và đặc tính kháng carbapenem của vi khuẩn
Kháng sinh Carbapenem
Kháng sinh đầu tiên được phát hiện ra, penicillin là một beta lactam, là các

kháng sinh có vịng beta lactam trong cấu trúc phân tử (Flemming, 1929). Sau đó,
rất nhiều kháng sinh beta lactam đã được nghiên cứu sản xuất. Kháng sinh họ beta
lactam bao gồm penicillin và các dẫn xuất cephalosporin, carbapenem,
monobactam, các chất ức chế beta lactamase (Queenan, 2007).

Hình 1.1. Cấu trúc phân tử của carbapenem
Nguồn: (Williams, 1987)

Trong các kháng sinh nhóm penicilin, chỉ có penicilin G là kháng sinh tự
nhiên, các kháng sinh còn lại đều là các chất bán tổng hợp. Các cephalosporin bán
tổng hợp tiếp tục được chia thành 4 thế hệ dựa vào phổ kháng khuẩn của kháng
sinh. Xếp theo thứ tự từ thế hệ 1 đến thế hệ 4, hoạt tính trên vi khuẩn Gram dương
giảm dần và hoạt tính trên vi khuẩn Gram âm tăng dần (hình 1.1) (Williams,
1987).Nghiên cứu biến đổi cấu trúc hóa học của penicilin và cephalosporin đã tạo


15

thành một nhóm kháng sinh beta lactam mới, có phổ kháng khuẩn rộng, đặc biệt có
hoạt tính rất mạnh trên vi khuẩn Gram-âm, đó là kháng sinh nhóm carbapenem. Tên
thuốc và phổ tác dụng của một số kháng sinh carbapenem được trình bày trong bảng
1.1

( />
1334.html).
Bảng 1.1. Kháng sinh carbapenem và phổ tác dụng

Nguồn: ( />
Carbapenem có khả năng khuếch tán dễ dàng trong vi khuẩn. Kháng sinh
thuộc nhóm carbapenem có cấu trúc tương tự như penicillin nhưng nguyên tố lưu
huỳnh được thay thể bằng nguyên tố các bon ở vị trí 1 (hình 1.1). Do vậy, chúng có
khả năng tiêu diệt các vi khuẩn kháng kháng sinh phổ rộng sinh men beta lactamase
(ESBL) bằng cách ức chế quá trình tổng hợp vỏ ngoài của tế bào vi khuẩn.
Imipenem và meropenem là hai đại diện được sử dụng rộng rãi.


16

Các kháng sinh beta lactam ức chế sự tổng hợp thành tế bào vi khuẩn bằng
cách bám vào protein gắn penicillin (PBP-penicillin-binding protein) của vi khuẩn
và ngăn cản sự hình thành peptidoglycan, qua đó ngăn cản sự hình thành màng tế
bào. Hệ quả của quá trình này là làm thành tế bào vi khuẩn bị yếu đi và bị ly giải
hoặc chết dưới tác dụng của áp suất thẩm thấu (Kotra, 1998).
2

Đặc tính kháng Carbapenem của vi khuẩn
Enzyme của vi khuẩn đầu tiên được tìm thấy có khả năng phá hủy kháng sinh

đầu tiên penicillin được gọi là AmpC β-lactamase của E. coli. Khả năng kháng lại
kháng sinh beta lactam của vi khuẩn ngày càng gia tăng và trở thành một hiện trạng
thường được ghi nhận. Cơ chế kháng thường thấy và quan trọng nhất là vi khuẩn có
khả năng tiết enzyme beta lactamase như ESBL-extended-spectrum β-lactamase,
enzyme AmpC, và beta lactamase ly giải carbapenem (Jacoby, 2009). Họ beta
lactamase được phân loại dựa trên chức năng hoặc đặc tính phân tử và được chia
thành 4 nhóm chính từ A đến D. Nhóm A, C và D bao gồm các beta lactamase với
serine ở trung tâm hoạt động, trong khi đó nhóm B là các metallo enzyme cần phải
có zinc cho hoạt động ly giải (Bush, 2010; Drawz, 2010). Vi khuẩn ngoài việc sử
dụng enzyme beta lactamase để ly giải kháng sinh cịn có thể kháng bằng cách sở
hữu khả năng thay đổi PBP (Penicilline binding protein) (Bradford, 2001). Beta
lactamase mã hóa qua trung gian plasmid đầu tiên đã được phát hiện ra vào những
năm 1960 trên vi khuẩn Gram âm (Datta, 1965). Ngày nay, hơn 1150 beta lactamase
trên chromosome, plasmid và các gen nhảy đã được ghi nhận (Bush, 2010).
Dựa trên hoạt động ly giải của enzyme có thể chia thành các các nhóm hẹp,
trung bình, rộng và phổ rộng hơn (ESBL). Enzyme kháng kháng sinh phổ rộng
(ESBL) có khả năng kháng lại penicillin, cephalosporin thế hệ 1, 2 và 3 và

17

aztreonam, nhưng khơng kháng lại carbapenem và có thể bị ức chế bởi các chất ức
chế beta lactamase. Trong một vài năm gần đây, các gen kháng kháng sinh vi khuẩn
thu nhận được mang gen mã hóa ESBL đang trở thành một vấn đề nan giải trên toàn
cầu (Bradford, 2001).
Hiện nay, carbapenem là kháng sinh thuộc nhóm “lựa chọn cuối cùng” để
điều trị cho các trường hợp nhiễm trùng với các vi khuẩn kháng kháng sinh phổ
rộng như E. coli, K. pneumoniaea. Tuy nhiên do việc sử dụng rộng rãi đã tạo áp lực
chọn lọc cho vi khuẩn kháng lại kháng sinh này.
Dựa trên các nghiên cứu sâu về sinh học phân tử, có hai kiểu đề kháng của vi
khuẩn với carbapenem: (1) tạo ra các enzyme serine tác động vào amino axit serine
tại vị trí hoạt động trong cấu trúc phân tử của kháng sinh nhóm carbapenem; (2)
sinh các enzyme metallo beta lactamase (MBLs). (Naas, 1994; Bush, 2001).
2

Klebsiella pneumoniae kháng đa kháng sinh trong nhiễm khuẩn bệnh
viện

1.2.1. Vai trò gây bệnh
K. 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 (Epstein, 2015). Ngồi viêm phổi, Klebsiella cũng có thể gây nhiễm trùng ở
đường tiết niệu, đường mật, và nhiễm trùng vết thương sau phẫu thuật. Đối với
những bệnh nhân phải sử dụng thiết bị hỗ trợ gắn vào cơ thể (thiết bị hỗ trợ hô hấp
và ống thông tiểu cho bệnh nhân), nguy cơ bị nhiễm khuẩn là khá cao. Ngồi ra,
việc sử dụng thuốc kháng sinh có thể là một yếu tố làm tăng nguy cơ nhiễm trùng

18

bệnh viện với vi khuẩn Klebsiella. Các chủng Klebsiella kháng thuốc mới đang
ngày một gia tăng gây khó khăn cho cơng tác điều trị và là vấn đề tồn cầu
(Groopman, 2008).
1.2.2. Đặc điểm dịch tễ học
Nhiễm khuẩn gây ra bởi các vi khuẩn thuộc họ vi khuẩn đường ruột kháng
carbapenem (CRE-carbapenem-resistant Enterobacteriaceae) hoặc vi khuẩn sinh
carbapenemase (carbapenemase-producing Enterobacteriaceae) là các bệnh nhiễm
trùng nổi trội và là thách thức lớn cho ngành y tế trong giai đoạn hiện nay
(Limbago, 2011).

Hình 1.2. Tỷ lệ phân bố các chủng Klebsiella pneumoniae sinh enzyme
carbapenemase (KPC)


19

A) Phân bố KPC trên toàn thế giới; B) Phân bố KPC tại Mỹ; C) Phân bố KPC tại châu Âu; D)
Phân bố tại Trung Quốc
Ghi chú: Màu xanh nhạt: Klebsiella pneumoniae sinh enzyme carbapenemase phân lập được
từ các ca bệnh rải rác; Xanh đậm: Các chủng Klebsiella pneumoniae sinh enzyme
carbapenemase phân lập được từ các vụ dịch; Xanh tím: Các chủng Klebsiella pneumoniae
sinh enzyme carbapenemase phân lập được từ các vùng dịch lưu hành.
Nguồn: (Nordmann, 2011)

Tại Mỹ, ca bệnh đầu tiên được ghi nhận ở phía Bắc Carolina vào năm 1996
(Yigit, 2001). Tuy nhiên, nhiễm trùng bệnh viện này chỉ được biết đến khi có một
vụ dịch bùng phát tại các cơ sở y tế của Israel năm 2006 (Berrie, 2007). Từ đó, K.

pneumoniae kháng carbapenem (CRKP) đã được phát hiện tại 41 bang (Vastag,
2012) và nhiễm trùng gây ra bởi vi khuẩn này tồn tại thường xuyên trong một số
bệnh viện ở New York và New Jersey. Trong vòng 10 năm trở lại đây, sự gia tăng
đột biến tỷ lệ CRKP kháng carbapenem đã được ghi nhận trên tồn cầu (hình 1.2).
1.2.3. Tình hình kháng carbapenem do enzyme KPC trên thế giới
Bản đồ dịch tễ cho thấy sự gia tăng một cách nhanh chóng của các chủng vi
khuẩn kháng carbapenem mang gen KPC từ năm 2001. Sự phân bố của KPC thay
đổi tùy vùng. Mặc dù KPC được ghi nhận ở hầu hết các nước trên thế giới nhưng nó
vẫn chia thành hai thái cực rất rõ ràng: các vùng phát hiện được rất ít các chủng sinh
KPC (Úc và Châu Phi) và các vùng KPC được coi như dịch tại địa phương (Đông
bắc Mỹ, Puerto Rico, Hy Lạp, thành phố Chiết Giang Trung Quốc và Israel).
•

Tại Bắc Mỹ
Bắc Mỹ là nơi đầu tiên phân lập được các vi khuẩn sinh KPC thơng qua

chương trình điều tra vi khuẩn kháng kháng sinh tại các trung tâm hồi sức cấp cứu
trong một bệnh phẩm lâm sàng tại Bắc Carolina vào năm 1996 (Yigit, 2001). Tuy


20

nhiên sau đó, các nhà khoa học lại hiếm khi phân lập được các chủng KPC. Cho đến
tận năm 2001 lại phát hiện được trong một số vụ dịch tại New York và New Jersey
(Bratu, 2005; Lomaestro BM, 2006; Bratu, 2007). Rất nhanh sau đó, các chủng vi
khuẩn sinh KPC lan truyền một cách nhanh chóng dọc theo bờ đơng và phân bổ trên
khắp nước Mỹ. Các chủng vi khuẩn sinh KPC hiện nay đã được ghi nhận tại 38
bang của Mỹ ( Pueto Rico là một hòn
đảo nhỏ thuộc chủ quyền của Liên Bang Mỹ nhưng cũng có các báo cáo về các
dòng vi khuẩn sinh KPC như sự phát hiện các chủng KPC 4, 5, 6, 8, và 10 được

phân lập lần đâu tiên tại Pueto Rico (Robledo IE, 2011). Thêm vào đó, một điều tra
mở rộng về tính kháng beta lactam vào năm 2009 cho thấy sự lan rộng của các
chủng sinh KPC. Trong 10507 chủng đưa vào nghiên cứu, 12% các chủng được
phân loại là đa kháng với các beta lactam. Đáng chú ý, KPC được phát hiện ra trong
43% các chủng đa kháng với các beta lactam, bao gồm các chủng Escherichia coli,
K. pneumoniae, P. aeruginosa, và A. baumannii (Robledo IE, 2011). Các chủng vi
khuẩn sinh KPC thực sự là các vụ dịch địa phương tại Puerto Rico.
Tại Canada, một đất nước có đường biên giới chung với Mỹ, chỉ phát hiện
các ca bệnh lẻ tẻ và các vụ dịch có giới hạn các chủng vi khuẩn sinh KPC tại các
bệnh viện ở Ottawa (Goldfarb D, 2009), Toronto (Pillai DR, 2009) và Montreal
( Mặc dù dịch tễ học các chủng kháng kháng sinh do
KPC tại Canada chưa được nghiên cứu một cách rõ ràng, sự phổ biến của các chủng
kháng kháng sinh do KPC tại đất nước này cũng khơng cao.
•

Tại Châu Âu
Vi khuẩn sinh KPC đầu tiên được phát hiện ra là chủng KPC-2 tại Paris, Pháp

(Naas T, 2005). Điều thú vị là bệnh nhân này đã nhập viện tại một bệnh viện ở Mỹ 2


21

tháng trước đó. Các số liệu điều tra tiếp theo cho thấy tỷ lệ hiện hành các chủng vi
khuẩn KPC tại Tây Âu tương đối thấp. Tuy nhiên, vẫn còn một số vùng tại Châu Âu
có các vụ dịch địa phương và một số vụ dịch với các vi khuẩn KPC
( />f.pdf). Hy Lạp có tỷ lệ lưu hành của các chủng K. pnemoniae kháng carbapenem
cao nhất Châu Âu. Trong năm 2010, xấp xỉ 49% tổng số chủng K. pneumoniae phân
lập được từ Hy Lạp báo cáo về trung tâm kiểm sốt và phịng chống dịch bệnh Châu
Âu là kháng carbapenem. Các chủng sinh KPC (đặc biệt là KPC-2) chiếm xấp xỉ

53%

tổng

số

chủng,

47%

còn

lại

là

các

chủng

sinh

VIM

( />f.pdf; Mavroidi A, 2011; Canton R, 2012; Zagorianou A, 2012). Các số liệu dịch tễ
từ Athens, thủ đô của Hy Lạp cho thấy một số lượng lớn các chủng sinh KPC. Đây
được cho là trung tâm của các chủng đường ruột có khả năng kháng carbapenem.
Báo cáo này của trung tâm kiểm sốt và phịng chống dịch bệnh Châu Âu cũng cho
thấy 15,2% các chủng K. pneumoniae phân lập được từ Italy cũng có khả năng
kháng carbapenem. Điều này được cho là Italy có tỷ lệ bùng phát dịch địa phương

do các chủng sinh KPC thấp sau vụ dịch đầu tiên xảy ra do các chủng K.
pneumoniae sinh KPC-3 vào năm 2008. Tuy nhiên, trên thực tế, sự phân bố các
chủng sinh KPC sẽ tiếp tục xảy ra tại Italy. Vào năm 2010, các chủng KPC tương
đồng đã được tìm thấy ở bảy vùng khác nhau của Italy (Canton R, 2012). Sự lưu
hành của các chủng vi khuẩn kháng carbapenem trong các nước của Châu Âu
thường chỉ giới hạn là các vụ dịch lẻ tẻ do các chủng từ nơi khác đến (Woodford N,
2008). Tại Anh, NDM-1 mới là các carbapenemase nổi trội trong các vi khuẩn
đường ruột (Canton R, 2012). Tại Pháp, các vụ dịch do enzyme KPC-2 cũng đã
được ghi nhận là một số ca bệnh người Pháp đi Hy Lạp hoặc Mỹ nhập cảnh trở về
(Naas T, 2005; Carbonne A, 2010; Kassis-Chikhani N, 2010).


22

•

Tại Trung Đơng
Ca bệnh phân lập được KPC đầu tiên tại Israel là một người du lịch từ New

York trở về vào năm 2005. Tuy nhiên, kể từ sau ca bệnh đầu tiên, cả KPC-2 và
KPC-3 đều được tìm thấy tại các vụ dịch địa phương của Israel (Leavitt A, 2007).
Tương tự như Mỹ, dòng duy nhất (ST258) của các chủng K. pneumoniae sinh KPC
là phổ biến cho hầu hết các chủng của Israel. Điều may mắn là chính phủ Israel và
hệ thống chăm sóc sức khỏe đã nhận định được mối nguy hiểm tiềm tàng của các
chủng KPC và đã thi hành một hệ thống giám sát trên toàn quốc. Sau khi đưa vào
hoạt động với các biện pháp kiểm soát dịch bệnh, sự xuất hiện của các chủng KPC
tại Israel đã giảm và ổn định (Ciobotaro P, 2011).
•

Tại Nam Mỹ

Ca bệnh đầu tiên tại Nam Mỹ được phát hiện trên hai chủng K. pneumoniae

phân lập tại Colombia vào năm 2006 (Villegas MV, 2006). Kể từ đó, các chủng
kháng kháng sinh qua trung gian KPC đã lan rộng tại các vùng khác nhau của
Colombia và đã ghi nhận được các dòng khác nhau của các chủng vi khuẩn đường
ruột và Pseudomonas (Cuzon G, 2011). Tương tự, Brazil và Argentina cũng xuất
hiện các ca bệnh lẻ tẻ và các cluster của các nhiễm khuẩn với khả năng kháng kháng
sinh qua trung gian KPC trong các týp khác nhau của các chủng Gram dương, bao
gồm K. pneumoniae, E. coli và Pseudomonas (Peirano G, 2009; Pasteran F, 2012).
•

Tại Châu Á
Các chủng KPC phân bố tương đối rộng tại Châu Á (Jean SS, 2011). Cả Hàn

Quốc và Trung Quốc đều có báo cáo về các chủng sinh KPC của các vi khuẩn Gram
âm khác nhau, bao gồm cả Pseudomonas và một lượng lớn các chủng vi khuẩn
đường ruột như Proteus mirabilis, Enterobacter spp., Morganella morganii,
Serratia marcescens, and Citrobacter freundii (Lee HK, 2005; Cai JC, 2008). Dòng


23

K. pneumoniae sinh KPC nổi trội tại Trung Quốc là ST11, là dịng vi khuẩn có liên
quan đến ST258 (dịng vi khuẩn nổi trội trên thế giới) (Qi Y, 2011). Trường Mai,
một tỉnh phía Đơng Nam Trung Quốc được xem như là trung tâm tập trung các
chủng vi khuẩn sinh KPC (Hu YY, 2012; Sheng JF, 2012). Đài Loan cũng có báo
cáo về các trường hợp dương tính với vi khuẩn sinh KPC sau khi người bệnh du
lịch từ Trường Mai trở về (Chung KP, 2011).
Mặc dù lục địa Ấn Độ được xem như là nguồn chứa các ca KPC ngoại nhập
cho các đất nước khác, các số liệu gần đây cũng cho thấy các chủng kháng

carbapenem hiện đang nổi trội tại đây là các chủng sinh NDM-1 (Potron A, 2011;
Sidjabat H, 2011).
•

Tại Châu Úc
Úc và New Zealand khơng có nhiều các báo cáo về sự lan rộng của các

chủng sinh KPC mà chỉ có các ca bệnh lẻ tẻ xuất hiện do việc du lịch trở về từ các
vùng có dịch địa phương. Ca bệnh đầu tiên phân lập được blaKPC tại Úc là một
chủng K. pneumoniae từ một khách du lịch đã từng nhập viện tại Hy Lạp năm trước
đó (Huntington P, 2011). Tương tự như vậy, chủng đầu tiên tại New Zealand sở hữu
gen blaKPC-2 phân lập được tại một bệnh nhân đã từng chữa bệnh tại một bệnh viện
của Trung Quốc.
( />.

1.2.4. Tình hình kháng carbapenem do enzyme KPC tại Việt Nam
Tại Việt Nam, hiện các nghiên cứu tập trung vào xác định tỷ lệ nhiễm khuẩn
bệnh viện do vi khuẩn K. pneumoniae gây ra và mức độ kháng kháng sinh của các
chủng phân lập được mà chưa có nhiều các nghiên cứu chuyên sâu về đặc tính sinh
học của các chủng này.


24

Báo cáo sử dụng kháng sinh và kháng kháng sinh tại 15 bệnh viện Việt Nam
năm 2008-2009 cho thấy tỷ lệ kháng kháng sinh của các chủng Klebsiella rất khác
nhau giữa các bệnh viện (Báo cáo y tế, 2010). Nhìn chung, Klebsiella giảm nhạy
cảm với một số loại kháng sinh nhất định như cephalosporin thế hệ 3, (ceftazidime),
cotrimoxazole, ciprofloxacin và gentamicin. Một số kháng sinh vẫn còn hiệu lực
bao gồm carbapenem và beta lactamase phối hợp với chất ức chế beta lactamase. Tỷ

lệ kháng của Klebsiella với Imipenem thấp hơn 10%, trừ bệnh viện Bệnh Phổi trung
ương có tỷ lệ đáng nghi ngờ lên tới 53.6%. Có một vài điểm gián đoạn do thiếu số
liệu báo cáo từ các bệnh viện tương ứng (hình 1.3) (Báo cáo y tế, 2010).

Hình 1.3. Tỷ lệ đề kháng của Klebsiella spp với một số kháng sinh
thường dùng trong điều trị
Nguồn: (Báo cáo y tế, 2010)

Theo nghiên cứu của Phạm Hùng Vân và nhóm nghiên cứu MIDAS trên 16
bệnh viện tại Việt Nam, tỷ lệ các chủng K. pneumoniae kháng IMP là 3,2%; MEM
là 1,2%) (Phạm Hùng Vân, 2010).
Nghiên cứu khác của Phạm Thị Hoài An và cộng sự đã nghiên cứu trên 35
chủng K. pneumoniae dương tính từ 680 mẫu bệnh phẩm tại Viện Pasteur thành phố


25

Hồ Chí Minh từ tháng 1-6/2014 thu được kết quả như sau: K. pneumonia kháng cao
nhất với AM (94,29%), tiếp đó SXT (79,31%), CN, PIP (62,86%), CAZ (51,43%),
chỉ một tỷ lệ nhỏ kháng lại CS, IMP, MEM (2,86%); 65,71% chủng sinh ESBL và
20% chủng sản xuất carbapenemase (Phạm Thị Hoài An, 2014).
Kết quả nghiên cứu căn nguyên vi khuẩn gram âm đa kháng gây nhiễm
khuẩn tiết niệu tại Bệnh viện TƯQĐ 108 trong 1 năm (từ 2/2014 đến 2/2015) đã
cho thấy E. coli đa kháng chiếm 46,1%; Klebsiella spp chiếm 19,7%; Pseudomonas
spp chiếm

18,4%; Enterobacter

spp là

6,6%; Morganella

morganii là

3,9%; Acinetobacter spp và Proteus chiếm 2,9%. Klebsiella spp đa kháng kháng
sinh có đề kháng cao với ciprofloxacin và norfloxacin 100%, kháng hết với các
kháng sinh cephalosporin, piperacilin/tazobactam 93%, kháng cao với amikacin
(60%) và gentamycin (80%), đề kháng với nhóm carbapenem tỷ lệ cao nhất (60%)
trong

ba

loài

VK

đa

kháng

gây

nhiễm

khuẩn

( />Mới đây nhất, nghiên cứu của Trần Nhật Phương và cộng sự năm 2016 trên
các vi khuẩn K. pneumoniae mang gen blaKPC kháng carbapenem tại một số bệnh
viện trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh cho thấy các chủng K. pneumoniae phân
lập được mang gen blaKPC nhóm 2 và cũng kháng nhiều kháng sinh ở mức độ cao

(Trần Nhật Phương, 2012).
1.2.5. Các cơ chế kháng carbapenem của Klebsiella pneumoniae
K. 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
thơng qua các gen kháng kháng sinh nằm trên plasmid từ chủng này sang chủng
khác (Hudson, 2014). Klebsiella với khả năng sinh beta lactamase phổ rộng ESBL