TÌM HIỂU cơ CHẾ đề KHÁNG CARBAPENEM DO CARBAPENEMASE ở các CHỦNG ENTEROBACTERIACEAE KHÁNG CARBAPENEM BẰNG kỹ THUẬT bất HOẠT CARBAPENEM cải TIẾN, KHOANH GIẤY PHỐI hợp và PCR

B GIO DC V O TO

B Y T

TRNG I HC Y H NI

NGUYN TUN LINH

tìm hiểu cơ chế đề kháng carbapenem do
carbapenemase
ở các chủng Enterobacteriaceae kháng carbapenem
bằng kỹ thuật bất hoạt carbapenem cải tiến,
khoanh giấy phối hợp và pcr

LUN VN THC S Y HC

H NI, 2018


B GIO DC V O TO

B Y T

TRNG I HC Y H NI

NGUYN TUN LINH
tìm hiểu cơ chế đề kháng carbapenem do
carbapenemase
ở các chủng Enterobacteriaceae kháng carbapenem
bằng kỹ thuật bất hoạt carbapenem cải tiến,
khoanh giấy phối hợp và pcr

Chuyờn ngnh: Vi sinh y hc
Mó s

: 60720115

LUN VN THC S Y HC
Ngi hng dn khoa hc:
1.TS. Phm Hng Nhung
2.TS. Trn Minh Chõu

H NI, 2018


LỜI CẢM ƠN
Trước hết tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới thầy hướng
dẫn của mình - TS. Phạm Hồng Nhung và TS. Trần Minh Châu, người thầy
tận tâm đã nhiệt tình dẫn dắt, giúp đỡ tôi vượt qua những khó khăn trong suốt
quá trình học tập và nghiên cứu để hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm và các thầy cô Bộ môn Vi
sinh, trường Đại học Y Hà Nội đã truyền đạt kiến thức chuyên môn và tạo
những điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian học tập.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể Bác sĩ, Kỹ thuật viên,
nhân viên khoa Vi sinh Bệnh viện Bạch Mai đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong
suốt quá trình thực tập lâm sàng, thu thập số liệu và làm luận văn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tất cả thầy cô trong hội đồng thông
qua đề cương và hội đồng chấm luận văn đã dành thời gian đọc và cho tôi
những đóng góp quý báu giúp tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu và Phòng Đào tạo Sau đại học
của trường Đại học Y Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi
trong quá trình học tập và nghiên cứu.

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè thân
thiết, những người đã luôn ở bên cạnh, động viên khích lệ, giúp đỡ và tạo điều
kiện cho tôi được học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận văn này.
Hà Nội, ngày 12 tháng 9 năm 2018
Học viên

Nguyễn Tuấn Linh


LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Nguyễn Tuấn Linh, học viên lớp nội trú 41 chuyên ngành Vi sinh
Y học, Trường Đại học Y Hà Nội, xin cam đoan:
1. Đây là luận văn do bản thân tôi trực tiếp thực hiện dưới sự hướng
dẫn của TS. Phạm Hồng Nhung và TS. Trần Minh Châu.
2. Công trình này không trùng lặp với bất kỳ nghiên cứu nào khác đã
được công bố.
3. Các số liệu và thông tin trong nghiên cứu là hoàn toàn chính xác,
trung thực và khách quan.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những cam kết này.
Hà Nội, ngày 12 tháng 9 năm 2018
Học viên

Nguyễn Tuấn Linh


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

CDC

: Centers for Disease Control and Prevention

: Trung tâm kiểm soát và phòng ngừa dịch bệnh Hoa Kỳ
CLSI
: The Clinical and Laboratory Standards Institute
: Viện Tiêu chuẩn Lâm sàng và Xét nghiệm Hoa Kỳ
CPE
: Carbapenemase producing Enterobacteriaceae
: Enterobacteriaceae sinh carbapenemase
CRE
: Carbapenem resistant Enterobacteriaceae
: Enterobacteriaceae kháng carbapenem
DDST
: Double Disc Synergy Test
: Phương pháp đặt hai khoanh giấy
DNA
: Deoxyribonucleic acid
DPH
: Dehydropeptidase enzyme
EDTA
: Ethylenediaminetetraacetic acid
ESBL
: Extended-spectrum beta-lactamase
: Beta-lactamase phổ rộng
EUCAST
: European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing
Ủy ban về thử nghiệm độ nhạy cảm kháng sinh của châu Âu.
FDA
: Food and Drug Administration
: Cục quản lý thục phẩm và dược phẩm Hoa Kì
GIM
: German imipenemase

IMI
: Imipenem hydrolyzing lactamase
IMP
: Imipenemase
CE-IVD
: Conformité Européenne-In Vitro Diagnostics
:
Chứng chỉ cho các xét nghiệm chẩn đoán y tế của liên minh
châu Âu.
KPC
: Klebsiella pneumoniae carbapenemase
MALDI-TOF MS: Matrix assisted laser desorption ionization-time of flight
mass spectrometry
: Máy định danh dựa trên khối phổ
MBLs
: Metallo-β-lactamases
mCIM
: Modified carbapenem inactivation method
: Kỹ thuật bất hoạt carbapenem cải tiến


MHA
MHT
MIC
MRSA
NDM-1
NMC
OXA
PBP
PCR

SIM
SME
SMP
TSB
VIM

: Müller-Hinton agar
: Thạch Muller Hinton
: Modified Hodge test
: Kỹ thuật Hodge cải tiến
: Minimum inhibitory concentration
: Nồng độ ức chế tối thiểu
: Methicillin-resistant Staphylococcus aureus
: Tụ cầu vàng kháng methicillin
: New Delhi metallo-β-lactamase-1
: Not metalloenzyme carbapenemase
: Oxacillin-hydrolyzing
: Penicillin-binding protein
: Polymerase Chain Reaction
: Phản ứng trùng hợp chuỗi
: Seoul imipenemase
: Serratia marcescens enzyme
: Sao Paulo metallo-β-lactamase
: Trypton soya broth
: Canh thang trypton soya
: Verona integron–encoded metallo-β-lactamase


MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH



9

ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay, kháng kháng sinh đang là một trong những vấn đề nổi cộm
và nan giải của y tế thế giới. Theo đánh giá của tổ chức y tế thế giới công bố
năm 2017, các loài vi khuẩn thuộc họ Enterobacteriaceae kháng carbapenem
được xếp vào nhóm đầu trong các vi khuẩn kháng thuốc nguy hiểm nhất [1].
Kháng sinh nhóm carbapenem là những kháng sinh có phổ kháng
khuẩn rộng nhất trong nhóm beta-lactam. Các kháng sinh thuộc nhóm này là
một trong những lựa chọn cuối cùng cho những trường hợp nhiễm khuẩn đa
kháng [2], [3]. Tuy nhiên, tình trạng đề kháng carbapenem trên thế giới đang
ngày càng phổ biến [4], [5]. Các chủng vi khuẩn đề kháng carbapenem
thường kháng nhiều kháng sinh khác, và chỉ còn rất ít lựa chọn điều trị như
colistin, tigecycline, fosfomycin, amikacin [6], [7], [8], [9]. Ở các nước phát
triển, tỷ lệ tử vong của bệnh nhân nhiễm vi khuẩn kháng carbapenem vẫn lên
đến 50% [10], [11].
Theo cơ chế đề kháng, Enterobacteriaceae kháng carbapenem thường
được phân thành 2 nhóm chính: Enterobacteriaceae kháng carbapenem do
sinh carbapenemase và Enterobacteriaceae kháng carbapenem không sinh
carbapenemase. Nhóm Enterobacteriaceae sinh carbapenemase được chú ý
quan tâm nhiều hơn vì chiếm tỷ lệ chủ yếu, đề kháng được hầu hết các kháng
sinh nhóm beta-lactam, hay phối hợp với các cơ chế đề kháng khác, và đặc
biệt là khả năng lan truyền gen kháng thuốc do các gen tổng hợp
carbapenemase phần lớn nằm trên plasmid hoặc transposon [12].

Theo phân loại của Ambler, dựa trên trình tự acid amin, beta-lactamase
được chia làm 4 nhóm chính A, B, C, D [13]; các carbapenemase thuộc 3
nhóm A, B, D. Đối với các Enterobacteriaceae sinh carbapenemase, việc
phân loại theo nhóm carbapenemase có ý nghĩa quan trọng trong dịch tễ học,
kiểm soat nhiễm khuẩn và lựa chọn thuốc điều trị.


10

Hiện nay, trước tình trạng gia tăng của vi khuẩn kháng kháng sinh,
trong khi hầu như không phát hiện thêm được thuốc kháng sinh mới, việc tìm
cách sử dụng các kháng sinh cũ trở thành giải pháp hữu hiệu. Các kháng sinh
beta - lactam cũ kết hợp với các chất ức chế beta-lactamase mới như
avibactam, vaborbactam, relebactam có tác dụng tốt cho điều trị các vi khuẩn
đa kháng [14], [15]. Các thuốc mới này có tác dụng chọn lọc trên từng nhóm
carbapenemase, ví dụ như ceftazidime-avibactam có tác đụng điều trị tốt với
các Enterobacteriaceae sinh carbapenemase nhóm A và nhóm D, nhưng bị đề
kháng bởi các chủng nhóm B, hay meropenem-vaborbactam chỉ có tác dụng
tốt trên các chủng nhóm A [6], [16], [17], [18], [19].
Việc xác định kiểu hình carbapenemase cũng rất cần thiết để giúp các
bác sĩ lâm sàng cũng như các nhà hoạch định chính sách có được dữ liệu nền
để xây dựng phác đồ, hướng dẫn sử dụng kháng sinh..
Từ những lí do trên trên, chúng tôi thực hiện nghiên cứu: “Tìm hiểu cơ chế
đề kháng carbapenem do carbapenemase ở các chủng Enterobacteriaceae
kháng carbapenem bằng kỹ thuật bất hoạt carbapenem cải tiến, khoanh
giấy phối hợp và PCR”. Với 2 mục tiêu sau:
1. Phát hiện carbapenemase bằng kỹ thuật bất hoạt carbapenem cải
tiến và khoanh giấy phối hợp ở các chủng Enterobacteriaceae kháng
carbapenem phân lập tại bệnh viện Bạch Mai năm 2017-2018.
2. Xác định gen mã hoá carbapenemase bằng kỹ thuật PCR.

11

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Kháng sinh nhóm carbapenem
1.1.1. Cấu trúc
Carbapenem thuộc nhóm beta-lactam, có đặc điểm khác với các betalactam khác ở vòng beta-lactam: vị trí 1 là C thay vì S, và có nối đôi ở C2 và
C3. Ngoài ra về cấu hình không gian, carbapenem có cấu hình trans, còn
penicillin hay cephalosporin có cấu hình cis. Chính các sự khác biệt này đã
làm cho carbapenem có đặc tính ưu việt là kháng được hầu hết các betalactamase [20], [21], [22]

Hình 1.1: Cấu trúc hóa học của kháng sinh nhóm beta-lactam [20]


12

Vòng pyrrolidine (màu đỏ, hình B) tăng độ ổn định và phổ tác dụng của
carbapenem. Cấu hình trans của vòng β-lactam ở C5 và C6 (hình F) dẫn đến
sự ổn định đối hơn với beta-lactamase so với penicillin và cephalosporin. Cấu
hình R của hydroxyethyl làm tăng sức mạnh của beta-lactam (hình E) [20].
Carbapenem khác nhau ở cả R1 (ở C2) và R2 (C8).

Hình 1.2. Cấu trúc hóa học kháng sinh nhóm carbapenem [21] .
1.1.2. Cơ chế tác động của carbapenem


13

Carbapenem là một loại kháng sinh ưa nước như các beta-lactam khác,
chúng xâm nhập vào vi khuẩn Gram âm qua các protein màng ngoài còn gọi
là porin. Sau đó, carbapenem liên kết với các protein gắn penicilin (PenicillinBinding Proteins – PBPs). PBPs tham gia vào các giai đoạn cuối của quá
trình tổng hợp peptidoglycan- thành phần chính của thành tế bào vi khuẩn.
PBP xúc tác sự trùng hợp của sợi glycan (transglycosylation) và sự liên kết
chéo giữa các chuỗi glycan (transpeptidation), một số PBP có thể thủy phân
gốc D-alanine của pentapeptide (DD -carboxypeptidation) hoặc thủy phân kết
nối peptid kết nối hai sợi glycan (endopeptidation) [23].
Peptidoglycan rất quan trọng đối với tính toàn vẹn của cấu trúc vách tế
bào, đặc biệt đối với các vi khuẩn Gram dương, là thành phần ngoài cùng và
thành phần chính của vách. Chức năng quan trọng nhất của vách là duy trì hình
dạng vi khuẩn, áp lực thẩm thấu bên trong tế bào thường cao hơn rất nhiều so
với môi trường mà vi khuẩn tồn tại. Vách giữ cho màng sinh chất không bị
căng phồng, rồi tan vỡ. Sự tổng hợp thành tế bào vi khuẩn là cần thiết để tăng
trưởng, phân chia tế bào và duy trì cấu trúc tế bào của vi khuẩn. Sự ức chế PBP
dẫn đến bất thường cấu trúc của thành tế bào, làm mất tính thẩm thấu chọn lọc,
ảnh hưởng tới phân li của tế bào và cuối cùng là gây chết tế bào.
Kháng sinh carbapenem có cấu trúc tương tự d-alanyl-d-alanine (tiền
chất của gốc pentapeptid của peptidoglycan). Sự tương đồng về cấu trúc giữa
carbapenem và d-alanyl-d-alanine tạo điều kiện gắn kết với vị trí hoạt tính của
PBP. Đây là liên kết bền vững và hủy hoạt tính của PBP. Carbapenem ức chế
tác dụng transpeptidase của PBP, ngăn cản tạo các liên kết ngang giữa các
chuỗi glycan của lớp peptidoglycan mới. Sự tích tụ tiền chất peptidoglycan
kích hoạt hoạt động tự ly giải peptidoglycan mà không có peptidoglycan mới
được hình thành. Kết quả là hoạt động diệt khuẩn của kháng sinh beta-lactam


14

được tăng cường và cuối cùng tính toàn vẹn cấu trúc của thành tế bào giảm

xuống đến khi quá trình tự ly giải xảy ra [24].
Yếu tố chính làm tăng hiệu quả của carbapenems là khả năng liên kết
với nhiều PBP khác nhau [24]. Trong số các PBP trọng lượng phân tử cao có
tầm quan trọng và thiết yếu đối với vi khuẩn Gram âm là PBP1a, 1b, 2 và 3,
tất cả các loại carbapenem có ái lực lớn nhất đối với PBP2 ở Escherichia
coli và Pseudomonas aeruginosa [25], [26]. Tuy nhiên, từng loại carbapenem
khác nhau có ái lực với các PBP khác nhau. Imipenem ưu tiên gắn với PBP2,
tiếp theo là PBP1a và PBP1b và ít hơn với PBP3 [24]. Trong khi meropenem,
doripenem lại thích hợp nhất với PBP2, tiếp theo là PBP3 và cũng có thể gắn
với PBP1a và PBP1b [25], [26]. Vì vậy, trong trường hợp vi khuẩn đột biến
PBP2 thì imipenem bị giảm tác dụng, trong khi meropenem vẫn có tác dụng
mạnh. Đây có thể là nguyên nhân meropenem có hoạt tính mạnh hơn
imipenem đối với vi khuẩn Gram âm. Nhìn chung, meropenem hoạt động
mạnh hơn imipenem 2-16 lần đối với vi khuẩn Gram âm. Nhưng imipenem có
ái lực với PBP1a và PBP1b hơn 2-8 lần so với meropenem và doripenem. Do
đó, imipenem lại có hoạt tính mạnh hơn meropenem và doripenem đối vi
khuẩn Gram dương .
PBP2 chịu trách nhiệm cho việc kéo dài chuỗi glycan, khi PBP2 bị thay
đổi, gây ra những thay đổi về hình thái tế bào dẫn đến sự hình thành các tế
bào hình cầu. PBP3 có tác dụng hình thành các liên kết chéo trong quá trình
tổng hợp pepetidoglycal, ức chế PBP3 dẫn tới sự mất liên kết và hình thành tế
bào hình sợi [27]. PBPs 1a và 1b có cả hai chức năng mở rộng chuỗi glycan
và tạo liên kết chéo. Ức chế cả PBPs 1a và 1b liên quan đến sự ly giải tế bào.
1.1.3. Một số loại carbapenem sử dụng trên lâm sàng
1.1.3.1. Imipenem (N-formimidoylthienamycin)


15

Imipenem là kháng sinh bán tổng hợp đầu tiên của nhóm carbapenem

được sử dụng trên lâm sàng năm từ năm 1985. Tuy nhiên, imipenem không ổn
định đối với dehydropeptidase-1 ở thận của động vật có vú và các sản phẩm
phân hủy của nó còn độc đối với thận của một số động vật nhất định. Do đó,
nó được sử dụng với chất ức chế dehydropeptidase là cilastatin [33].
Có 2 dạng thuốc: tiêm bắp hoặc tiêm tĩnh mạch
Imipenem có tác dụng trên cả vi khuẩn Gram dương, Gram âm, hiếu
khí và kị khí.
Imipenem bị thủy phân bởi các enzyme dehydropeptidase-1 ở các tế
bào bàn chải của các ống lượn gần. Phối hợp imipenem với cilastatin ngăn
chặn imipenem bị phá hủy bởi dehydropeptidase và giảm độc đối với thận do
các chất chuyển hóa. Khoảng 75% liều dùng imipenem được bài tiết dưới
dạng không thay đổi trong nước tiểu khi có mặt cilastatin [28].
Imipenem phân phối tốt vào hầu hết các dịch cơ thể.
Imipenem không phải là một thuốc lựa chọn đầu tiên mà chỉ dành cho
những nhiễm khuẩn nặng, nhiễm khuẩn hỗn hợp và đặc biệt để điều trị những
trường hợp nhiễm khuẩn bệnh viện.
Imipenem - cilastatin có hiệu quả trên nhiều loại nhiễm khuẩn, bao gồm
nhiễm khuẩn đường tiết niệu và đường hô hấp dưới; nhiễm khuẩn trong ổ
bụng và phụ khoa; nhiễm khuẩn da, mô mềm, xương và khớp.
Những tác dụng phụ về thần kinh trung ương như giật rung cơ, trạng
thái lú lẫn hoặc cơn co giật sau khi tiêm tĩnh mạch imipenem - cilastatin.
Giám sát thử nghiệm thuốc giai đoạn 3 đã ghi nhận tỷ lệ mắc các cơn co giật
do imipenem gây ra là 1,5% - 2,0%. Các yếu tố nguy cơ về co giật bao gồm
chức năng thận bị suy giảm, bệnh hệ thống thần kinh trung ương từ trước
hoặc nhiễm trùng, đột quỵ hoặc tiền sử co giật trong quá khứ [29]. Do đó,
imipenem không được chỉ định để điều trị viêm màng não.


16

1.1.3.2. Meropenem.
Meropenem cấp bằng sáng chế năm 1983 và được chấp thuận sử dụng
trên lâm sàng tại Mỹ từ năm 1996. kháng sinh này ổn định đối với
dehydropeptidase do được bổ sung một nhóm methyl ở vị trí 1 của phân tử
carbapenem nên không yêu cầu phải dùng phối hợp cilastatin.
Meropenem dùng đường tĩnh mạch.
Phổ kháng khuẩn của meropenem bao gồm phần lớn các chủng vi khuẩn
Gram âm và Gram dương, hiếu khí và kỵ khí quan trọng trên lâm sàng.
Meropenem không có tác dụng chống lại tụ cầu kháng ethicillin. Imipenem
hoạt động tích cực hơn so với meropenem chống lại các Streptococcus spp.
Cả imipenem và meropenem đều có tác dụng chống lại S. pneumoniae kháng
penicillin. Imipenem hoạt động gấp 4 lần so với meropenem đối với
Enterococcus faecalis và đều không có tác dụng đối với E. faecium. Nói
chung, meropenem hoạt động mạnh gấp 2-16 lần so với imipenem đối với vi
khuẩn Gram âm hiếu khí, 4-16 lần đối với Enterobacteriaceae [30].
Giống như imipenem, meropenem phân phối tốt vào hầu hết các dịch cơ
thể. meropenem có khả năng thẩm thấu tốt vào mô tiêu hóa, mật, nước mắt,
phổi, dịch não tủy, phụ khoa, tiết niệu. Mức độ tập chung trong mô nói chung
bằng hoặc cao hơn mức cần thiết để điều trị các vi khuẩn thường gây bệnh.
Meropenem không phải là một thuốc lựa chọn đầu tiên mà chỉ dành cho
những nhiễm khuẩn nặng, nhiễm khuẩn hỗn hợp và đặc biệt để điều trị những
trường hợp nhiễm khuẩn bệnh viện.
Meropenem có hiệu quả trên nhiều loại nhiễm khuẩn, bao gồm nhiễm
khuẩn đường tiết niệu và đường hô hấp dưới; nhiễm khuẩn trong ổ bụng và
phụ khoa; nhiễm khuẩn huyết; nhiễm khuẩn da, mô mềm, xương và khớp.
Meropenem ít gây động kinh so với imipenem nên được dùng trong
điều trị viêm màng não do vi khuẩn [31].


17

1.1.3.3. Ertapenem
Ertapenem là một loại kháng sinh carbapenem có cấu trúc rất giống
với meropenem ở chỗ nó có một nhóm 1-β-metyl.
Ertapenem dùng đường truyền tĩnh mạch hoặc tiêm bắp.
Ertapenem có tác dụng trên cả vi khuẩn Gram dương, Gram âm, hiếu
khí và kị khí. Tuy nhiên, ertapenem có phổ hoạt động hẹp hơn so với
carbapenem khác (không có tác dụng đối với Pseudomonas aeruginosa và
Acinetobacter spp.). Do đó, không nên sử dụng kháng sinh này như là phương
pháp điều trị theo kinh nghiệm cho các bệnh nhiễm trùng bệnh viện vì
Pseudomonas aeruginosa và Acinetobacter là tác nhân chính gây nhiễm
khuẩn bệnh viện. Ertapenem là một lựa chọn quan trọng đối với các nhiễm
trùng cộng đồng phải điều trị tại bệnh viện và nhiễm trùng do vi khuẩn
Enterobacteriaceae sinh beta-lactamase phổ rộng (ESBL).
Ertapenem được chỉ định trong những trường hợp nhiễm khuẩn cộng
đồng từ trung bình đến nặng do vi khuẩn nhạy cảm. Nhiễm khuẩn có biến
chứng trong ổ bụng, da, mô mềm, tiết niệu (bao gồm viêm thận-bể thận);
viêm phổi mắc phải trong cộng đồng; nhiễm khuẩn cấp ở vùng chậu: viêm cơ,
viêm nội mạc tử cung sau sinh, nạo thai, nhiễm khuẩn phụ khoa sau mổ;
nhiễm khuẩn huyết.
1.1.3.4. Doripenem
Doripenem được Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ
(FDA) phê duyệt sử dụng năm 2007.
Doripenem kết hợp hoạt động in vitro của imipenem và ertapenem với
vi khuẩn Gram dương, hoạt tính in vitro của meropenem chống lại vi khuẩn
Gram âm.
Doripenem có MIC thấp hơn 2-4 so với imipenem và meropenem đối
với P. aeruginosa [32]. Doripenem tác dụng trên vi khuẩn Gram dương tương

18

tự imipenem và trên vi khuẩn Gram âm như với meropenem. Doripenem và
meropenem có MIC đối với các chủng vi khuẩn không sinh carbapenemase
nhìn chung thấp hơn từ 4 đến 8 lần so với imipenem. Ngoài ra, doripenem là
carbapenem ít bị thủy phân bởi nhiều beta-lactamase nhóm A, C, D. Thủy
phân doripenem bởi beta-lactamase chậm hơn từ 2-150 lần so với imipenem,
ngoại trừ SPM-1 là carbapenemase thủy phân doripenem và meropenem
nhanh hơn imipenem [33].
Các nghiên cứu trên động vật chỉ ra rằng doripenem có ái lực gắn kết thấp đối
với các thụ thể GABA và không gây co giật ở liều lớn hơn liều imipenem
hoặc meropenem gây co giật.
Doripenem được chỉ định trong những trường hợp nhiễm khuẩn nặng trong ổ
bụng, đường tiết niệu (bao gồm cả viêm thận - bể thận).
1.2. Enterobacteriaceae kháng carbapenem
1.2.1. Định nghĩa
1.2.1.1. Enterobacteriaceae
Enterobacteriaceae là họ vi khuẩn đường ruột gồm các trực khuẩn Gram
âm có chung các tính chất sau [34]:
- Nơi cư trú: các vi khuẩn đường ruột thường sống ở ống tiêu hóa của người và
động vật, có thể gây bệnh hoặc không gây bệnh. Ngoài ra chúng có thể sống ở
ngoại cảnh (đất, nước) và trong thức ăn.
- Hình thể: trực khuẩn Gram âm không sinh nha bào. Một số giống vi khuẩn
thường không di động (Klebsiella, Shigella), một số vi khuẩn khác di động
nhờ có lông ở xung quanh thân tế bào. Một số giống có vỏ nhìn thấy được
nhờ kính hiển vi thường như Klebsiella.
- Nuôi cấy: các vi khuẩn đường ruột hiếu khí kỵ khí tùy tiện, phát triển được
trên các môi trường nuôi cấy thông thường. Trên các môi trường đặc, các

19

khuẩn lạc của các vi khuẩn đường ruột thường nhẵn, bóng (dạng S). Tính chất
này có thể biến đổi sau nhiều lần nuôi cấy liên tiếp thành các khuẩn lạc có bề
mặt khô và xù xì (dạng R). Các khuẩn lạc của các vi khuẩn có vỏ như
Klebsiella thường nhầy, lớn hơn khuẩn lạc dạng S và có xu hướng hòa lẫn vào
nhau.
- Tính chất sinh vật hóa học: nghiên cứu các tính chất sinh vật hóa học giúp cho
việc định loại vi khuẩn.
Các vi khuẩn thuộc họ Enterobacteriaceae lên men glucose, có sinh hơi
hoặc không sinh hơi; oxidase âm tính; khử nitrate thành nitrit. Lên men hoặc
không lên men một số đường (ví dụ lactose). Có hay không có một số enzyme
như urease, tryptophanase. Khả năng sinh ra H2S khi dị hóa protein, axít amin
hoặc các dẫn chất có lưu huỳnh...
- Cấu trúc kháng nguyên: ở các vi khuẩn đường ruột người ta có thể phân
biệt:
Các kháng nguyên thân được gọi là kháng nguyên O.
Các kháng nguyên lông được gọi là kháng nguyên H.
Các kháng nguyên bề mặt (vỏ) được gọi là kháng nguyên K.
Việc nghiên cứu các kháng nguyên khác nhau này cho phép phân chia
các vi khuẩn thuộc cùng một loài hoặc một giống ra các type huyết thanh.
- Phân loại: có nhiều cách phân loại họ Enterobacteriaceae. Theo cách phân
loại của Bergey’s Manual (1984) chia Enterobacteriaceae làm 13 giống chính
như sau:
1. Escherichia.
2. Shigella.
3. Edwardsiella.
4. Citrobacter.
5. Salmonella.

20

6. Klebsiella.
7. Enterobacter.
8. Serratia.
9. Proteus.
10. Providencia.
11. Morganella.
12. Yersinia.
13. Erwinia.
Trong các giống kể trên thì các giống vi khuẩn có ý nghĩa y học nhất là:
Escherichia; Shigella; Salmonella; Klebsiella; Enterobacter; Proteus; Yersinia;
- Các vi khuẩn đường ruột đứng đầu trong các căn nguyên vi khuẩn gây
tiêu chảy. Ngoài đường tiêu háo, các vi khuẩn này có thể gây bệnh ở nhiều cơ
quan khác như tiết niệu, hô hấp, thần kinh,... Ở bất kì bệnh phẩm nào cũng có
thể gặp thành viên của họ vi khuẩn này [34].
1.2.1.2. Định nghĩa Enterobacteriaceae kháng carbapenem:
Theo CDC năm 2015 [11] là Enterobacteriaceae có:
+ Đề kháng bất kì kháng sinh thuộc nhóm carbapenem (nghĩa là, MIC 4
µg/ml với doripenem, meropenem, hay imipenem hoặc 2 µg/ml với
ertapenem).
+ Hoặc: được chứng minh là sinh carbapenemase.
+ Ngoài ra: với những vi khuẩn đề kháng tự nhiên với imipenem (như:
Morganella morganii, Proteus spp., Providencia spp.), cần kháng thêm với
kháng sinh thuộc nhóm carbapenem khác, không phải imipenem.
1.2.2. Cơ chế đề kháng và phân nhóm
Thường chia làm 2 nhóm chính theo cơ chế đề kháng carbapenem: do
sinh men carbapenemase và không sinh carbapenemase:

21

Sản xuất carbapenemase là cơ chế kháng carbapenem quan trọng và
phổ biến nhất ở các loài Enterobacteriaceae. Các enzyme này có thể thủy
phân hầu như tất cả các loại beta-lactam, ngoài ra các gen mã hóa enzyme
thường nằm trên plasmid, transposon nên truyền gen ngang cho các vi khuẩn
khác [35].
Cơ chế tác động của carbapenemase: Các beta-lactamase xúc tác sự
thủy phân liên kết amit của vòng beta-lactam để tạo ra sản phẩm không
hiệu quả.

Hình 1.3. Thủy phân liên kết amit của beta-lactam do beta-lactamase [35]

Hình 1.4. Cơ chế tác động của beta-lactamase [36]
Các ser-β-lactamase: là các enzym thủy phân các chất nền của chúng
bằng cách hình thành một acyl-enzyme thông qua serine hoạt tính. Sau đó,


22

acyl-enzym bị thủy phân tại liên kết amit của vòng beta-lactam để tạo ra sản
phẩm không hiệu quả [36].
Các metallo-beta-lactamase (MBL) hoạt động qua sự tác động trực tiếp
của một ion hydroxit phối hợp với cation Zn++ ở vị trí hoạt động để phá vỡ vòng
beta-lactam [36].
Vị trí hoạt động của MBL rộng và linh hoạt phù hợp với hầu hết các chất
nền beta-lactam, tạo điều kiện cho chúng có phổ hoạt động rộng. Hơn nữa, vị trí
hoạt động của MBL không thấm nước nên cản trở hoạt động của các chất ức chế
beta-lactamase nhóm serine như axit clavulanic, sulbactum và tazobactam [37].

1.2.2.1. Phân nhóm carbapenemase
- Theo phân loại của Ambler (dựa vào trình tự acid amin), betalactamase được chia thành 4 nhóm: A, B, C, D. Carbapenemase thuộc nhóm
A, B, D của beta-lactamase [38]:
+ Carbapenemase nhóm A là các beta-lactamase phụ thuộc serin (có
serin ở vị trí hoạt động). Chúng đều có khả năng thủy phân nhiều loại βlactam như: carbapenems, cephalosporins, penicillins, aztreonam, và bị ức
chế bởi acid boric, acid clavulanic, tazobactam. Một số enzyme nhóm A
(IMI-1, NCM-A, SME, SHV-38, SFC-1) do gen trên nhiễm sắc thể mã hóa
và thường không đi kèm với các yếu tố di truyền di động nên rất hiếm được
phát hiện [39]; ngược lại, các enzyme khác do gen trên plasmid mã hóa
(KPC, GES và IMI-2) có thể lan truyền nên xuất hiện rất phổ biến ở các vi
khuẩn Gram âm [12].
Klebsialla pneumoniaeae carbapenemase (KPC) là enzyme có tác động
quan trọng nhất trên lâm sàng trong các enzyme nhóm. KPC có khả năng ly
giải carbapenem cao, nên dù không có các cơ chế kháng khác phối hợp thì vi
khuẩn vẫn đề kháng carbapenem ở mức độ cao [40].


23

KPC có khả năng lây lan cao do gen mã hóa nằm trên trên rất nhiều
nhóm plasmid khác nhau như IncF, IncI2, IncX, IncA/C, IncR, IncL/M,
ColE1, trong đó phổ biến nhất là nhóm IncF/FIIK. Plasmid nhóm IncF thường
mang thêm một số gen kháng các loại kháng sinh khác như aminoglycosides,
tetracyclines, quinolones, trimethoprim, và sulfonamides [41].
+ Nhóm B metallo-beta-lactamase (MBL) là beta-lactamase phụ thuộc
kẽm (có chứa Zn2+ ở vị trí hoạt động). Các loại MBLs có phổ hoạt động rộng
có thể xúc tác sự thủy phân hầu hết các kháng sinh β-lactam, ngoại trừ các
monobactam.
Chúng không bị ức chế bởi các chất ức chế như acid boric, clavulanat,
sulbactam, tazobactam (là những chất có hiệu quả chống lại carbapenemase

nhóm A) [35]. Carbapenemase nhóm B có chứa kẽm ở vị trí hoạt động nên
các enzyme này bị ức chế bởi ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) và
dipicolinic acid (DPA) do các chất này có khả năng ức chế hoạt động của ion
kẽm [35], [41].
Các gen mã hóa MBL có thể nằm trên nhiễm sắc thể và hoặc plasmid
và thường được kết hợp với các yếu tố di truyền di động truyền di động
(mobile genetic elements), như transposon, gen casset và intergron [42], nên
rất dễ lan truyền cho các vi khuẩn cùng loài và khác loài cho phép phổ biến
nhanh chóng trên lâm sàng.
IMP-1 là MBL đầu tiên được phát hiện vào năm 1991 tại Nhật Bản
[43]. VIM-1 được phát hiện vào cuối năm 1997 tại Verona, Italy [44]. NDM 1 lần đầu tiên được ghi nhận trên chủng K. pneumoniae phân lập được trên
bệnh nhân người Thụy Điển có tiền sử du lịch tại Ấn Độ năm 2008 [45]. Hiện
nay, cả 3 nhóm trên đã lan tràn trên toàn thế giới trong đó có Việt Nam [46],
[47], [48]. Hầu hết các gen blaNDM-1 nằm trên plasmid, một số chủng vi khuẩn
mang nhiều plasmid có gen blaNDM-1 [45]. Tuy nhiên có một số chủng mang


24

gen blaNDM-1 nằm trên nhiễm sắc thể, điều này chứng minh các vi khuẩn này
có khả năng tái tổ hợp gen blaNDM-1 [44]. Ngoài ra plasmid chứa blaNDM-1 còn
chứa thêm các gen kháng kháng sinh khác như kháng aminoglycoside,
quinolone [41].
+ Nhóm D gồm các OXA (oxacillin-hydrolyzing) β-lactamase. Nhìn
chung hoạt tính thủy phân carbapenem của OXA yếu và không bị ức chế bởi
acid clavulanic, sulbactam, tazobactam, EDTA, DPA nhưng bị ức chế bởi
NaCl [49].
Hiện đã có hơn 400 β-lactamases nhóm D đã được báo cáo. Chúng
được đặc trưng bởi sự đa dạng cấu trúc cao và phổ kháng phổ rộng. Có hơn
190 các beta-lactamase nhóm D có khả năng thủy phân các carbapenem.

Trong đó, nhóm OXA-48-like là nhóm carbapenemase nhóm D phổ biến
nhất ở các chủng Enterobacteriaceae [50]. Gen blaOXA-48 lần đầu tiên được
phát hiện năm 2001 trên chủng Shewanella ở Thổ Nhĩ Kỳ. Đến nay đã có 12
biến thể thuộc nhóm này được phân loại trên toàn thế giới [51]. Các enzym
này có tính thủy phân yếu cả carbapenem và cephlosporin phổ rộng. Nhiều
nghiên cứu chỉ ra rằng nhiều chủng Enterobacteriaceae sinh OXA-48-like có
khả năng đề kháng kháng sinh mạnh là do đồng mang nhiều gen đề kháng
khác như các gen mã hóa ESBL (blaTEM, blaSHV, blaCTX-M-like), pAmpC (blaCMY), NDM và cả các gen đề kháng aminoglycosid armA, rmtB, rmtC, rmtF

2

[50], [51], [52].
1.2.2.2. Nhóm không sinh carbapenemase
Nhóm này thường kháng carbapenem theo cơ chế phối hợp: sinh betalactamase nhóm AmpC hoặc ESBL kết hợp với đột biến mất porin hoặc tăng
bơm đẩy carbapenem ra ngoài tế bào [35].
Giảm tính thấm màng ngoài của vi khuẩn với kháng sinh
Carbapenem xâm nhập vào vi khuẩn Gram âm qua các kênh porin là


25

một loại protein màng ngoài (Outer membrane proteins - OMPs). Thay đổi
hoặc giảm sự biểu hiện của các porin làm giảm sự xâm nhập của carbapenem
vào vi khuẩn [53], [54].
Ở E. coli, OmpC và OmpF là những porin giúp cho beta-lactam và một
số kháng sinh khác xâm nhập vào tế bào vi khuẩn [55]. Sự đề kháng với
carbapenem ở E. coli liên quan đến sự mất biểu hiện OmpC . Mất OmpC
không chỉ tăng sức đề kháng carbapenems và cephalosporin thế hệ thứ 4, mà
còn làm tăng khả năng sống của vi khuẩn trong huyết thanh của người do
thoát khỏi con đường hoạt hóa kháng thể kháng thể OmpC. Sự mất biểu hiện

OmpC có thể là do sự lựa chọn dưới áp lực kháng sinh [56].
Tăng bơm ngược kháng sinh
Hệ thống bơm ngược chủ động vận chuyển nhiều loại thuốc kháng sinh
ra khỏi tế bào và là nguyên nhân chính gây ra sự đề kháng nội tại của vi
khuẩn Gram âm đối với nhiều thuốc kháng sinh sử dụng để điều trị nhiễm
trùng do vi khuẩn Gram dương. Khi biểu hiện quá mức, hệ thống bơm này
cũng thể hiện mức độ đề kháng cao hơn đối với các kháng sinh đang có hiệu
quả điều trị. Các cơ chế làm tăng biểu hiện của bơm thải được tìm thấy trong
các chủng phân lập trên lâm sàng gồm: (i) đột biến gen tổng hợp (ii) đột biến
gen điều hòa (iii) các đột biến vùng promoter của gen vận chuyển và (iv) các
yếu tố chèn vào vùng promoter của gen vận chuyển. Thuốc kháng sinh có thể
là chất cảm ứng và điều chỉnh biểu hiện của một số bơm thải [57].
Dựa vào thành phần cấu tạo, số vùng xuyên màng, các nguồn năng lượng
và chất nền, các bơm ngược của vi khuẩn được chia thành 5 nhóm: bơm đa
kháng nhỏ (Small multidrug resistance - SMR), bơm kháng đa vùng (Resistancenodulation-division - RND), bơm siêu hỗ trợ chính (Major facilitator
superfamily- MFS), bơm phụ thuộc ATP (Adenosine triphosphate -binding