MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bản
g
Tên Bảng
Trang
1.1
Phân loại một số nhiễm khuẩn bệnh viện
7
1.2
Sự phát triển đề kháng kháng sinh của vi khuẩn
12
1.3
Một số đặc tính của các enzym ly giải carbapenem của các
chủng vi khuẩn Gram âm
21
2.1
Trình tự mồi để phát hiện gen NDM1 của vi khuẩn
38
2.2
3.1
3.2
2
Các trình tự mồi sử dụng trong kỹ thuật MLST đối với chủng A.
baumannii
Nồng độ kháng sinh tối thiểu ức chế vi khuẩn (MIC) của 23
chủng vi khuẩn A. baumannii mang gen NDM1 phân lập trong
nghiên cứu
Phân tích kết quả MLST các chủng A. baumannii
40
53
61
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình
Tên Hình
Trang
1.1
Sơ đồ nhiễm khuẩn bệnh viện
Tỷ lệ phân bố nhiễm khuẩn bệnh viện ở các nước có thu nhập
cao
Tỷ lệ phân bố nhiễm khuẩn bệnh viện ở các nước có thu nhập
thấp và trung bình
Cơ chế kháng kháng sinh của các vi khuẩn Gram âm
6
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3
Cấu trúc phân tử của carbapenem
Sự phân bố và cách thức di truyền của các kiểu gen OXA trong
A. baumannii
Tỷ lệ phân bố vi khuẩn A. baumannii kháng carbapenem tại 3
bệnh viện theo năm (n=582)
Tỷ lệ phân bố của các chủng vi khuẩn A. baumannii kháng
carbapenem 3 bệnh viện theo giới (n=582)
Phân bố theo giới của các chủng A. baumannii kháng carbapenem
trong từng bệnh viện (n=582)
Hình ảnh đại diện cho các chủng vi khuẩn A. baumannii mang
gen NDM1 trong nghiên cứu
Tỷ lệ vi khuẩn A. baumannii mang gen NDM1 kháng
carbapenem trong nghiên cứu (n=23)
Tỷ lệ phân bố A. baumannii mang gen NDM1 ở 3 bệnh viện
(n=23)
Tỷ lệ phân bố vi khuẩn A. baumannii mang gen NDM1 theo
khoa ở 3 bệnh viện (n=23)
Tỷ lệ phân lập các chủng A. baumannii mang gen NDM1 theo
độ tuổi (n=23)
Tỷ lệ các chủng A. baumannii mang gen NDM1 theo giới (n=23)
Hình ảnh đại diện cho kiểu gen PFGE của một số chủng A.
baumannii mang gen NDM1 kháng carbapenem trong nghiên
cứu
Cây phân loại kiểu gen PFGE của các chủng A. baumannii mang
gen NDM1 kháng carbapenem
Kết quả đại diện phát hiện plasmid mang gen NDM1 trên một
số chủng vi khuẩn A. baumannii phân lập tại 3 bệnh viện
Hình ảnh đại diện cho PCR – MLST chủng A. baumannii
8
9
14
19
30
45
46
46
48
48
49
50
51
52
55
56
58
60
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký
hiệu
Viết đầy đủ tiếng anh
Viết giải nghĩa tiếng
việt
DNA
Deoxyribonucleic Acid
Phân tử axit nucleic
bp
Base pair
Đơn vị đo trọng lượng
của phân tử DNA
CDC
Centers for Disease Control and Prevention
Trung tâm kiểm soát và
phòng ngừa bệnh dịch
ESBL
Extendedspectrum betalactamases
Enzym kháng kháng sinh
phổ rộng beta lactam
GARP
Global Antibiotic Resistance Partnership
Hiệp hội kháng kháng
sinh toàn cầu
MBLs
Metallobetalactamase
Enzym kháng kháng sinh
nhóm beta lactam
MLST
Multilocus Sequence Typing
Phân loại dựa trên đa
điểm của trình tự gen
NDM1
New Delhi Metallobetalactamase1
New Delhi Metallobeta
lactamase1 kháng
carbapenem
PCR
Polymerase chain reaction
Chuỗi phản ứng trùng
hợp
PFGE
Pulsedfield gel electrophoresis
Điện di xung trường
WHO
World Health Orgnization
Tổ chức Y tế Thế giới
4
MỞ ĐẦU
Nhiễm khuẩn bệnh viện (NKBV) hiện nay đang là một thách thức lớn đối
với các bệnh viện trong việc điều trị bởi tỷ lệ nhiễm khuẩn ngày càng cao.
NKBV là một trong những nguyên nhân hàng đầu đe dọa đến tính mạng người
bệnh, là nguyên nhân chính gây ra tỷ lệ mắc, tử vong cao cho các bệnh nhân tại
các bệnh viện trên thế giới [76]. NKBV thường gây nên bởi các vi khuẩn kháng
đa kháng sinh, gây rất nhiều khó khăn cho công tác điều trị, kéo dài thời gian mắc
bệnh, tăng biến chứng, tăng sự kháng thuốc của vi sinh vật qua đó tăng mức sử
dụng kháng sinh, tăng chi phí dùng thuốc và là gánh nặng bệnh tật cho cả người
bệnh và hệ thống y tế. Theo báo cáo của tổ chức Y tế thế giới tại 55 bệnh viện
ở 14 nước trên thế giới đại diện cho các khu vực và đưa ra được tỷ lệ NKBV là
8,7%. Ước tính ở bất cứ thời điểm nào cũng có hơn 1,4 triệu người bệnh trên thế
giới mắc NKBV [68]. Hàng năm thế giới có khoảng 2 triệu người mắc NKBV
với 90.000 người tử vong, chi phí chăm sóc cho bệnh nhân tăng khoảng 4,5 tỉ đô
la [73]. Đây là một vấn đề y tế nghiêm trọng mang tính toàn cầu đang được các
quốc gia trên thế giới cũng như Việt Nam quan tâm một cách đặc biệt.
Hiện nay Acinetobacter baumannii (A. baumannii) là một trong những tác
nhân gây bệnh quan trọng hàng đầu tác động đến các cơ sở điều trị trên thế giới.
Tuy nhiên sự gia tăng nhanh chóng của các chủng vi khuẩn A. baumannii kháng
lại các kháng sinh thuộc nhóm βlactam, bao gồm cả các kháng sinh nhóm
carbapenem thuộc “nhóm lựa chọn cuối cùng”. Đặc biệt là sự xuất hiện của các
chủng Acinetobacter mang gen New Delhi Metallobetalactamase1 (NDM1)
kháng carbapenem được ghi nhận ở một số quốc gia như Đức và Vương quốc
Anh [64]. Điều này sẽ dẫn đến nhiều hậu quả nghiêm trọng như: không còn
kháng sinh để điều trị, tăng nguy cơ thất bại trong điều trị, giá thành cao, kéo dài
thời gian điều trị và bệnh nhân có nguy cơ tử vong cao khi mắc các chủng A.
5
baumannii kháng kháng sinh này [1]. Trong nghiên cứu gần đây của chúng tôi tại
một số bệnh viện ở Hà Nội, A. baumannii chiếm 53,33% (320/600) trong tổng số
chủng vi khuẩn gram âm gây NKBV và hơn 95% số chủng kháng lại
cephalosporin thế hệ 3, với ít nhất 1 kháng sinh nhóm carbapenem. Câu hỏi
nghiên cứu được đặt ra là liệu các chủng A. baumannii kháng carbapenem phân
lập tại các bệnh viện có mang gen NDM1 hay không? Do vậynghiên cứu này
được tiến hành nhằm phát hiện vi khuẩn A. baumannii kháng carbapenem mang
gen NDM1, đồng thời xác đinh một số đặc tính sinh học phân tử của các chủng
A. baumannii mang gen NDM1 ở Việt Nam là hết sức cần thiết để từ đó đưa ra
các biện pháp phù hợp phòng chống sự lây lan và đề xuất phác đồ điều trị phù
hợp cho bệnh nhân bị mắc các chủng A. baumannii mang gen NDM1 tại Việt
Nam. Chính sự cấp thiết và ý nghĩa thực tiễn nêu trên, chúng tôi tiến hành đề tài
nghiên cứu: “Một số đặc tính của các chủng Acinetobacter baumannii gây
nhiễm khuẩn bệnh viện mang gen NDM1 kháng carbapenem” với mục tiêu:
Mục tiêu chung:
Mô tả thực trạng kháng kháng sinh và một số đặc điểm sinh học phân tử
của các chủng vi khuẩnA. baumannii kháng carbapenem tại 3 bệnh viện ở Hà
Nội bao gồm bệnh viện Việt Đức, Thanh Nhàn, Xanh Pôn.
Mục tiêu cụ thể:
1. Mô tả thực trạng kháng kháng sinh của các chủng A. baumannii kháng
carbapenem phân lập tại 3 bệnh viện Việt Đức, Thanh Nhàn, Xanh Pôn.
2. Phát hiện tỷ lệ vi khuẩn A. baumannii mang gen NDM1 phân lập được trong
nghiên cứu.
3. Xác định một số đặc tính sinh học phân tử của vi khuẩn A. baumannii mang
gen NDM1
6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.
Nhiễm khuẩn bệnh viện
Theo Tổ chức Y tế Thế giới, nhiễm khuẩn bệnh viện (hospitalacquired
infection hay nosocomial infection) là “những nhiễm khuẩn người bệnh mắc phải
trong thời gian điều trị tại bệnh viện mà thời điểm nhập viện không thấy có yếu
tố nhiễm khuẩn hay ủ bệnh nào. Nhiễm khuẩn bệnh viện thường xuất hiện sau
48 giờ kể từ khi người bệnh nhập viện”.
Hình 1.1. Sơ đồ nhiễm
khuẩn bệnh viện
Để chẩn đoán nhiễm khuẩn bệnh viện, người ta thường dựa vào định
nghĩa và tiêu chuẩn chẩn đoán cho từng vị trí nhiễm khuẩn bệnh viện. Ví
dụ: nhiễm khuẩn vết mổ sau phẫu thuật, nhiễm khuẩn máu có liên quan đến
dụng cụ đặt trong lòng mạch, nhiễm khuẩn đường tiết niệu... Hiện nay, theo
hướng dẫn từ Trung tâm Giám sát và Phòng bệnh Hoa Kỳ (CDC) và các hội nghị
quốc tế đã mở rộng định nghĩa ca bệnh cho các vị trí nhiễm khuẩn khác nhau và
đang được áp dụng để giám sát nhiễm khuẩn bệnh viện trên toàn cầu. Dựa trên
các tiêu chuẩn lâm sàng và sinh học, các nhà khoa học đã xác định có khoảng 50
loại nhiễm khuẩn bệnh viện khác nhau có thể xảy ra tại bệnh viện.
7
Bảng 1.1. Phân loại một số nhiễm khuẩn bệnh viện [76]
Loại nhiễm khuẩn
Nhiễm khuẩn vết mổ
Nhiễm khuẩn tiết niệu
Nhiễm khuẩn đường hô
hấp
Tiêu chuẩn
Có dịch chảy ra từ vết mổ, abcess hoặc viêm mô
lan tỏa tại vết mổ trong tháng đầu tiên sau khi
phẫu thuật
Nuôi cấy dương tính (1 hoặc 2 vi khuẩn) với
nồng độ >105vk/ml, có hoặc không có các triệu
chứng lâm sàng
Có tối thiểu 2 triệu chứng viêm nhiễm đường
hô hấp xuất hiện trong thời gian nhập viện:
Ho
Có đờm mủ
Có hình ảnh viêm phổi trên phim Xquang
Nhiễm khuẩn khi đặt
catheter
Có biểu hiện viêm, nổi hạch hoặc có mủ chảy
ra từ vị trí đặt catheter
Nhiễm khuẩn huyết
Sốt hoặc rét và kết quả cấy máu dương tính với
ít nhất một tác nhân gây bệnh
Hiện nay nhiễm khuẩn bệnh viện là một vấn đề nghiêm trọng tác động
đến sức khoẻ toàn cầu. Theo báo cáo của tổ chức Y tế thế giới về nhiễm khuẩn
bệnh viện từ năm 1995 đến 2010 cho thấy: Tỷ lệ nhiễm khuẩn bệnh viện tính
chung cho các quốc gia có thu nhập cao nằm trong khoảng từ 5% đến 12% (Hình
1.2) và tỷ lệ chung cho tất cả các quốc gia này vào khoảng 7,6% [77]. Theo ước
tính của trung tâm phòng chống và kiểm soát bệnh châu Âu, hàng năm có khoảng
4.100.000 bệnh nhân bị nhiễm khuẩn bệnh viện và khoảng 37.000 trường hợp tử
vong. Phần lớn các trường hợp là nhiễm khuẩn tiết niệu tiếp theo là nhiễm
khuẩn đường hô hấp, nhiễm khuẩn sau khi phẫu thuật, nhiễm khuẩn huyết và
một số nhiễm khuẩn khác (bao gồm tiêu chảy do Clostridium difficile). S. aureus
kháng đa kháng sinh cũng chiếm khoảng 5% các trường hợp nhiễm khuẩn bệnh
viện tại liên minh châu Âu [24]. Tại Mỹ năm 2002, tỷ lệ nhiễm khuẩn bệnh viện
8
vào khoảng 4,5% tương đương với khoảng 1,7 triệu bệnh nhân bị mắc nhiễm
khuẩn. Nhiễm khuẩn đường tiết niệu chiếm tỷ lệ cao nhất (36%) tiếp theo là
nhiễm khuẩn vết mổ (20%), nhiễm trùng huyết và viêm phổi (11%) [37].
Hình 1.2. Tỷ lệ phân bố nhiễm khuẩn bệnh viện ở các nước có thu nhập
cao *(nguồn WHO, 2011, Report on the Burden of Endemic Health Care
Associated Infection Worldwide) [77]
Tỷ lệ nhiễm khuẩn bệnh viện ở các quốc gia có thu nhập trung bình và
thấp dao động từ 5,7% đến 19,9% và tỷ lệ tính chung là khoảng 10,1/100 bệnh
nhân (Hình 1.3) [77]. Trong đó nhiễm khuẩn vết mổ chiếm tỷ lệ cao nhất
(29,1%), nhiễm khuẩn tiết niệu (23,9%), nhiễm khuẩn huyết (19,1%), đường hô
hấp (14,8%) và các nhiễm khuẩn khác là 13,1% [77].
9
Hình 1.3. Tỷ lệ phân bố nhiễm khuẩn bệnh viện ở các nước có thu nhập
thấp và trung bình *(nguồn WHO, 2011, Report on the Burden of Endemic
Health CareAssociated Infection Worldwide) [77]
Có rất nhiều tác nhân gây nhiễm khuẩn bệnh viện và sự tác động của các
tác nhân này cũng rất khác nhau giữa các nhóm bệnh nhân, các bệnh viện, khoa
điều trị và giữa các quốc gia bao gồm: vi rút như viêm gan B, C (lây qua đường
tiêm truyền, chạy thận nhân tạo và phẫu thuật nội soi). Vi rút rota và các vi rút
đường ruột (lây truyền qua đường phânmiệng) [8, 77]. Một số loại ký sinh trùng
như Giardia lamblia và nhiều loại nấm Candida albicans, Aspergillus spp.,
Cryptococcus neoformans và Cryptosporidium gây nhiễm trùng cơ hội cho các
bệnh nhân sau khi điều trị kháng sinh dài ngày và trên các bệnh nhân bị suy giảm
miễn dịch và có thể lây truyền dễ dàng trong bệnh viện [ 76]. Hiện nay vi khuẩn
là một trong căn nguyên quan trọng hàng đầu gây nhiễm khuẩn bệnh viện bao
gồm như C. perfringen là nguyên nhân gây bệnh hoại thư sinh hơi trong bệnh
viện [76]. Vi khuẩn Gram dương điển hình là S. aureus (sống ký sinh trên da và
mũi) là nguyên nhân gây nhiều loại nhiễm khuẩn trong bệnh viện như viêm phổi,
xương, tim và nhiễm khuẩn huyết [76]. Đặc biệt trong 10 năm vừa qua các vi
khuẩn Gram âm như Escherichia coli (E. coli), Klebsiella pneumoniae (K.
10
pneumoniae), Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) và Acinetobacter baumanii
(A. baumannii) là nguyên nhân quan trọng gây nhiễm khuẩn nặng trong các bệnh
viện như nhiễm khuẩn vết mổ, viêm phổi, nhiễm khuẩn huyết, đặc biệt khi các
vi khuẩn này đã kháng lại các nhóm kháng sinh thế thệ mới đắt tiền được sử
dụng để điều trị nhiễm khuẩn bệnh viện như cephalosporin và carbapenem là
kháng sinh mạnh nhất hiện nay gia tăng một cách nhanh chóng trên toàn thế giới.
Điều này đe doạ thực sự đến hiệu quả điều trị cho bệnh nhân tại các bệnh viện
trên toàn thế giới [39, 54, 60, 79].
1.2.
Kháng sinh và sự đề kháng kháng sinh của vi khuẩn
Kháng sinh được phát hiện ở thế kỷ 20 và lập tức đóng vai trò quan trọng
trong việc khống chế các bệnh nhiễm trùng. Cùng với việc cải thiện điều kiện
vệ sinh, nhà ở, dinh dưỡng và chương trình tiêm chủng mở rộng đã góp phần
quan trọng làm giảm tỷ lệ tử vong của các bệnh nhiễm trùng và tuổi thọ của con
người đã được nâng cao. Cho đến nay nhiều thế hệ kháng sinh khác nhau đã
được nghiên cứu và chế tạo thành công đáp ứng kịp thời cho công tác điều trị.
Tuy nhiên hiện nay do sự gia tăng tỷ lệ các vi khuẩn kháng kháng sinh trong bệnh
viện và cộng đồng là một vấn đề quan trọng hàng đầu trên thế giới cần được
nghiên cứu và tìm ra các giải pháp phòng chống một cách hiệu quả.
1.2.1. Lịch sử phát triển kháng sinh
Năm 1929 Alexander Fleming là người đầu tiên nghiên cứu và phát minh ra
loại thuốc kháng sinh đầu tiên có tên là Penicillin, trong nghiên cứu tác giả quan
sát thấy ở trên các đĩa thạch bị nhiễm nấm penicillin (mold Penicillium notatum)
có khả năng ức chế sự phát triển của tụ cầu, ở trên các đĩa thạch này xuất hiện
một vòng vô khuẩn xung quanh khóm nấm do tụ cầu không có khả năng mọc
xung quanh khóm nấm. Sau đó tác giả tiến hành nhiều thử nghiệm và thấy rằng
các huyền dịch nuôi cấy nấm này có khả năng ức chế sự phát triển của tụ cầu
ngay cả khi pha loãng huyền dịch nấm nuôi cấy tới 800 lần, hoạt chất này được
11
đặt tên là penicillin [62]. Tuy nhiên phải đến năm 1939, Ernst Chain và Howard
Florey mới tách chiết thành công hoạt chất penicillin và được sử dụng để điều trị
các bệnh nhiễm khuẩn trong chiến tranh thế giới lần thứ II. Năm 1946, penicillin
bắt đầu được sử dụng trong lâm sàng và có đóng góp to lớn cho y học. Những
phát minh này đã tạo ra một cuộc cách mạng khoa học trong nền y học hiện đại
và làm tiền đề nghiên cứu và phát triển nhiều hợp chất kháng sinh có nguồn gốc
từ thiên nhiên [62].
Bác sỹ người Đức Gerhard Domagk đã công bố phát minh tổng hợp được
hoạt chất kháng sinh mới prontosil. Đây là thế hệ đầu tiên của các kháng sinh
thuộc dòng sulfonamides được sử dụng trong lâm sàng để điều trị các bệnh
nhiễm trùng đường tiết niệu hô hấp và một số bệnh nhiễm trùng khác. Với phát
minh này Gerhard Domagk được nhận giải thưởng Nobel năm 1939 [62].
Thập kỷ 50 đến 70 của thế kỷ 20 được coi là thời kỳ hoàng kim của
kháng sinh, nhiều loại kháng sinh mới đã được giới thiệu bao gồm: streptomycin,
chloramphenicol và tetracycline được sử dụng điều trị các bệnh nhiễm trùng do vi
khuẩn. Các loại thuốc khác như para aminosalisylic acid và isoniazid cũng được
nghiên cứu, sản xuất thành công và sử dụng rộng rãi để điều trị bệnh lao [ 19,
62]. Cho đến nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nhiều nhóm và các thế
hệ kháng sinh khác nhau như cephalosporin, fluoroquinolone, macrolide và
carbapenem đã được nghiên cứu và sản xuất thành công, góp phần to lớn cho
công tác phòng và điều trị các bệnh nhiễm trùng.
1.2.2. Sự đề kháng kháng sinh của vi khuẩn
1.2.2.1. Sự phát triển đặc tính kháng kháng sinh của vi khuẩn
Trong tự nhiên phần lớn các vi khuẩn đều sở hữu riêng các gen kháng
kháng sinh. Điều này được quan sát thấy trên một số chủng Staphylococcus đã đề
kháng với penicillin ngay sau khi được đưa vào sử dụng năm 1946. Dưới áp lực
chọn lọc tự nhiên và sự đấu tranh sinh tồn đã giúp các loài vi khuẩn có khả năng
12
chống lại tác dụng của kháng sinh, do vậy sự đề kháng kháng sinh của vi khuẩn
thường xuất hiện rất nhanh ngay sau khi kháng sinh được đưa vào sử dụng, ví dụ
streptomycin được đưa vào sử dụng năm 1943 đến năm 1959 vi khuẩn đã lại
kháng kháng sinh này (Bảng 1.2). Tương tự các chủng Shigella dysenteriae phân
lập tại vụ dịch lỵ ở Nhật Bản năm 1953 đã kháng đa kháng sinh bao gồm:
chloramphenicol, tetracyclin, streptomycin và sulfonamide. Hiện nay hầu hết các
vi khuẩn gây bệnh đã kháng lại một hoặc nhiều loại kháng sinh [71].
Bảng 1.2. Sự phát triển đề kháng kháng sinh của vi khuẩn [71]
Năm phát hiện
Kháng sinh
Năm sử dụng
Sulfonamid
1930
1940
Penicillin
1943
1946
Streptomycin
1943
1959
Chloramphenicol
1947
1959
Tetracyclin
1948
1953
Erythromycin
1952
1988
Vancomycin
1956
1988
Methicillin
1960
1961
Ampicillin
1961
1973
Cephalosporin
1960
1960
đề kháng kháng sinh
Trong thời gian gần đây, khoảng 70% các chủng vi khuẩn gây bệnh trong
bệnh viện đã kháng lại ít nhất 1 loại kháng sinh thường dùng trong điều trị, đặc
biệt một số vi khuẩn như E. coli, K. pneumoniae, P. aeruginosa và A. baumannii
đã kháng lại tất cả các loại kháng sinh bao gồm cả các kháng sinh mạnh nhất
13
hiện nay như cephalosporin và carbapenem. Đây là một mối lo ngại và thách thức
lớn đối với nền y học hiện đại [9, 39, 50, 79].
1.2.2.2. Phân loại đề kháng
Về nguyên lý của kháng sinh là ức chế sự phát triển của vi khuẩn, nhưng
nếu trong môi trường kháng sinh ở nồng độ thường dùng mà vi khuẩn vẫn phát
triển được gọi là đề kháng [4]. Đề kháng được chia làm hai loại đề kháng giả và
đề kháng thật.
Đề kháng giả: là hiện tượng có biểu hiện đề kháng nhưng bản chất
không phải do di truyền. Ví dụ khi vi khuẩn nằm trong ổ áp xe hoặc nằm trong
các tổ chức hoại tử bao bọc, kháng sinh không thấm được tới ổ viêm chứa vi
khuẩn nên không phát huy được hết tác dụng. Khi vi khuẩn ở trạng thái nghỉ
(không nhân lên, không chuyển hóa) thì sẽ không chịu tác dụng của thuốc kháng
sinh ức chế quá trình tổng hợp vách. Thêm vào đó, ở một số bệnh nhân bị suy
giảm hệ thống miễn dịch hay chức năng của thực bào bị hạn chế, khi đó cơ thể
không đủ khả năng loại trừ những vi khuẩn đã bị ức chế ra khỏi cơ thể, vì thế
khi không còn thuốc kháng sinh vi khuẩn sẽ phục hồi và phát triển trở lại [4].
Đề kháng thật bao gồm đề kháng tự nhiên và đề kháng thu được
+ Đề kháng tự nhiên: Là do cấu trúc di truyền của một số loài vi khuẩn,
ví dụ một số loài vi khuẩn không có hệ thống vận chuyển kháng sinh hoặc không
có đích tác động của kháng sinh như Mycoplasma thuộc loại vi khuẩn không có
vách sẽ không chịu tác động của kháng sinh tổng hợp vách, như lactam. Ở một
số các vi khuẩn Gram âm, tế bào vi khuẩn được bao bọc bởi một lớp vỏ bên
ngoài sẽ ngăn không cho kháng sinh xâm nhập vào bên trong tế bào [4].
+ Đề kháng thu được: Có rất nhiều cơ chế đã được vi khuẩn phát triển
để kháng lại kháng sinh. Các đề kháng thu được này liên quan đến sự thay đổi
nhiễm sắc thể của vi khuẩn đó hoặc do được truyền các gen kháng kháng sinh
14
nằm trên các plasmid và class I intergron cho vi khuẩn cùng và khác loài thông qua
hình thức biến nạp và tiếp hợp [4].
1.2.3. Cơ chế kháng kháng sinh của vi khuẩn
Có rất nhiều cơ chế tham gia vào tình trạng kháng kháng sinh của vi
khuẩn. Những cơ chế này có thể thay đổi đích tác động, tạo ra các enzym, ngăn
cản khả năng gắn vào tế bào vi khuẩn và làm thay đổi đường chuyển hóa (tạo ra
các isoenzym).
Bơm thoát dòng
Enzym phá hủy
kháng sinh
Kháng sinh
Kháng sinh
Gen đề kháng
kháng sinh
Kháng sinh
Enzym biến đổi
kháng sinh
Hình 1.4. Cơ chế kháng kháng sinh của các vi khuẩn Gram âm [22]
1.2.3.1.
Thay đổi đích tác động
Vi khuẩn thay đổi đích tác động của kháng sinh do đó kháng sinh không
còn vị trí để tác động, ví dụ: A. baumannii kháng lại imipenem và P. aeruginosa
kháng ticarcilline và imipenem do chúng thay đổi vị trí gắn vào protein của các
15
kháng sinh [55]. Cơ chế tác động của các kháng sinh nhóm quinolone là ức chế
hoạt động của đoạn gen mã hóa quá trình tổng hợp enzym GyrA(DNA gyrase
subunit A) và ParC (topoisomerase IV) của tế bào vi khuẩn. Ví dụ tính kháng
quinolone của S. typhi xảy ra do đột biến điểm của các đoạn gen mã hóa quá trình
tổng hợp enzym GyrA và ParC trên nhiễm sắc thể của vi khuẩn [15, 70].
1.2.3.2. Tạo ra các enzym
Enzym được tạo ra làm biến đổi hoặc phá hủy cấu trúc phân tử của kháng
sinh.Ví dụ với các enzym betalactamase có khả năng phá hủy penicillin được báo
cáo trước khi được đưa vào sử dụng vào đầu những năm 1940.Sau đó hàng loạt
các enzym betalactamase có khả năng ức chế hoặc phân hủy các kháng sinh
mạnh như cephalosporin và carbapenem được phát hiện. Hiện nay đã xác định
được hơn 890 loại enzym kháng kháng sinh của vi khuẩn, nhiều hơn số lượng
các loại kháng sinh đã được sản xuất và phần lớn các gen mã hóa các enzym này
nằm trên các plasmid có thể truyền dễ dàng trong quần thể vi khuẩn cùng và
khác loài [17, 54].
1.2.3.3. Giảm tính thấm của màng nguyên sinh chất
Làm giảm mức độ thấm của kháng sinh qua thành tế bào vi khuẩn trong
trường hợp kháng tetracycline hoặc làm mất hệ thống vận chuyển qua màng
trong trường hợp kháng kháng sinh nhóm aminoglycosid [54]. Việc thâm nhập
của các kháng sinh nhóm betalactam được thực hiện qua các kênh vận chuyển
(porin), vi khuẩn biến đổi làm mất các kênh vận chuyển và làm hạn chế sự tác
động của nhóm kháng sinh này [54]. Cơ chế bơm đẩy (efflux pump) của các
kháng sinh nhóm quinolon của vi khuẩn E. coli và P. aeruginosa, thường liên quan
đến hệ thống vận chuyển ion qua màng tế bào [54].
1.2.4. Các yếu tố nguy cơ gây kháng kháng sinh
1.2.4.1. Lạm dụng sử dụng kháng sinh trong cộng đồng
Ở hầu hết các quốc gia đang phát triển kháng sinh có thể mua mà không
cần đơn thuốc, các loại kháng sinh sẵn có ở khắp nơi từ các bệnh viện, hiệu
thuốc, cửa hiệu, thậm chí người bán hàng rong. Nghiên cứu ở khu vực nông thôn
16
của Bangladesh cho thấy chỉ có 8% số lượng kháng sinh được bán hàng tháng tại
các hiệu thuốc là mua theo đơn thuốc của bác sỹ.
Thiếu kiến thức về sử dụng kháng sinh của người dân như quên không
uống thuốc, dừng kháng sinh khi thể trạng cảm thấy tốt hơn hoặc khi không có
khả năng chi trả cho một đợt điều trị đầy đủ trước khi vi khuẩn bị tiêu diệt hoàn
toàn [7]. Nhiều người dân tin rằng kháng sinh có thể chữa được các bệnh như
nhức đầu, bệnh cúm hay để phòng chống các bệnh lây truyền qua đường tình
dục và kháng sinh tiêm có tác dụng mạnh hơn thuốc viên [6, 7].
Ngoài ra, các nhân viên bán thuốc do không được đào tạo đầy đủ và cập
nhật kiến thức thường xuyên về kháng sinh lại thường tư vấn cho khách hàng
khi mua thuốc kháng sinh, thậm chí còn khuyến khích mua kháng sinh khi họ
không bị ốm [23, 33, 35].
1.2.4.2. Sử dụng kháng sinh trong bệnh viện
Hiện nay phương thức sử dụng kháng sinh được chia làm 3 phác đồ điều
trị: (1) để phòng chống nhiễm khuẩn: kháng sinh thường được sử dụng trước,
trong hoặc sau khi phẫu thuật; (2) theo kinh nghiệm: sử dụng kháng sinh trước
khi biết căn nguyên nhiễm khuẩn; và (3) phương thức chọn lọc: sử dụng kháng
sinh khi biết căn nguyên gây nhiễm khuẩn. Các nghiên cứu cho thấy nếu các
bệnh viện thực hiện tốt công tác giám sát tình trạng sử dụng kháng sinh của phác
đồ 1 và 2 sẽ làm giảm áp lực chọn lọc cho vi khuẩn kháng lại kháng sinh trong
các bệnh viện. Ngoài ra, bệnh nhân điều trị dài ngày trong bệnh viện có sức đề
kháng yếu, thường sử dụng kháng sinh kéo dài và dễ bị nhiễm khuẩn chéo với
các chủng vi khuẩn kháng đa kháng sinh trong các bệnh viện.
Nhiễm khuẩn bệnh viện là yếu tố quan trọng liên quan đến tính kháng
kháng sinh của vi khuẩn trên thế giới. Việc phòng chống nhiễm khuẩn bệnh
viện gặp rất nhiều khó khăn và tốn kém đặc biệt là các quốc gia đang phát
triển.Ví dụ tại Việt Nam, phần lớn các bệnh viện có cơ sở hạ tầng cũ và tình
trạng quá tải.Công suất sử dụng giường vượt quá 100%. Hơn nữa người nhà
17
bệnh nhân ở lại viện để chăm sóc người bệnh dẫn đến tình trạng quá tải càng
nghiêm trọng [30]. Ngay cả việc không tuân thủ các quy định thực hiện chống
nhiễm khuẩn trong bệnh viện, đơn giản như rửa tay và thay găng trước và sau
khi thăm khám cho bệnh nhân của các nhân viên y tế, đây là nguyên nhân chủ yếu
gây nhiễm khuẩn tại hầu hết các bệnh viện trên thế giới và tạo điều kiện thuận
lợi cho sự lây lan của các chủng vi khuẩn kháng kháng sinh không chỉ trong bệnh
viện mà còn có nguy cơ lây lan ra ngoài cộng đồng [61]. Việc quản lý chất thải
bệnh viện cũng là vấn đề đáng lưu ý, một số nghiên cứu được tiến hành ở các
bệnh viện tại Việt nam cho thấy: nước thải của bệnh viện không qua xử lý
được thải trực tiếp ra cống sinh hoạt, đồng ruộng và sông ngòi. Thiếu nước cho
công tác vệ sinh và rác thải sinh hoạt được thải ra ở gần nguồn nước, điều này
sẽ làm tăng nguy cơ lây lan các tác nhân gây bệnh trong đó có các vi khuẩn kháng
kháng sinh ra ngoài cộng đồng [30].
1.2.4.3. Sử dụng kháng sinh trong chăn nuôi
Việc sử dụng kháng sinh trong chăn nuôi tác động vào tình trạng kháng
kháng sinh của vi khuẩn. Tại Bắc Mỹ và châu Âu, khoảng 50% lượng kháng sinh
sản xuất ra được sử dụng trong thức ăn cho gia súc và gia cầm. Phần lớn lượng
kháng sinh này được sử dụng như là hoạt chất phụ trợ trong thức ăn để phòng
bệnh và tăng trọng bất chấp tình trạng sức khỏe của gia súc và gia cầm sẽ làm
tăng tình trạng kháng kháng sinh của các vi khuẩn như Salmonella, E. coli…và
thông qua thực phẩm sẽ gây bệnh trên người. Tại Đan Mạch, năm 1994 trong khi
chỉ có 24kg vancomycin được sử dụng trên người thì có tới 24.000kg apoparcin
(biệt dược của vancomycin) được sử dụng cho chăn nuôi. Vancomycin được cho
là nguyên nhân tạo ra các chủng Enterococcus faecium kháng vancomycin và các
chủng vi khuẩn này được phát hiện trên người do ăn phải các sản phẩm thịt bị ô
nhiễm. Khi apoparcin bị cấm sử dụng tại Đan Mạch năm 1995, Đức năm 1996 và
toàn liên minh châu Âu năm 1997 thì tỷ lệ Enterococcus faecium kháng
vancomycin phân lập trên người giảm rõ rệt, điều này cho thấy có thể khống chế
18
được sự gia tăng của vi khuẩn kháng thuốc thông qua việc sử dụng kháng sinh
[12, 63, 73, 74].
1.2.4.4. Do bác sỹ
Khi sử dụng kháng sinh sẽ tạo ra áp lực chọn lọc cho vi khuẩn kháng
thuốc. Sử dụng kháng sinh không hợp lý và thường xuyên sẽ làm tăng nguy cơ
kháng kháng sinh của vi khuẩn. Đối với thầy thuốc việc sử dụng kháng sinh theo
kinh nghiệm, liều cao và kéo dài và phần lớn không dựa vào các kết quả xét
nghiệm xảy ra phổ biến ở các quốc gia đang phát triển. Thầy thuốc phải chịu áp
lực khi kê đơn thuốc theo yêu cầu của bệnh nhân ngay cả khi không có chỉ định
điều trị bằng kháng sinh. Ở một số quốc gia, nhiều người tin rằng sử dụng
kháng sinh theo đường tiêm có tác dụng tốt hơn so với đường uống, điều này đã
dẫn đến tình trạng gia tăng việc sử dụng các loại kháng sinh phổ rộng bằng
đường tiêm trong khi chỉ cần điều trị bằng đường uống với các kháng sinh thông
thường [14, 34, 49, 52].
1.2.4.5. Chất lượng kháng sinh kém
Khi bảo quản nhiệt độ >250C sẽ giảm hoạt tính kháng sinh, kháng sinh
quá hạn sử dụng, hàm lượng thấp không những không thể tiêu diệt được hoàn
toàn vi khuẩn gây bệnh mà còn tạo điều kiện cho vi khuẩn kháng lại kháng sinh
[26, 51, 65]. Ngoài ra một số kháng sinh được bán tại các nước đang phát triển
không chứa đủ hàm lượng như đã ghi trên nhãn thuốc, thành phần chủ yếu trong
các loại thuốc giả này thường là bột mỳ. Nhiều nghiên cứu cho thấy có khoảng
65% trong tổng số 751 hoạt chất đã được làm giả tại hơn 28 quốc gia trên thế
giới được ghi nhận [7, 41, 45].
1.2.4.6. Gia tăng sự đi lại quốc tế
Làm lây lan các chủng vi khuẩn kháng thuốc từ 1 quốc gia sang các quốc
gia khác trên thế giới qua đường hàng không. Ví dụ: vi khuẩn kháng carbapenem
mang gen NDM1 tại Anh có nguồn gốc từ Ấn Độ [39].
1.2.4.7. Hệ thống giám sát kháng sinh
19
Tại các quốc gia phát triển đã xây dựng được hệ thống giám sát kháng
sinh như Mỹ và liên minh châu Âu chuẩn thức, qua hệ thống này các thông tin về
mức độ, xu hướng và phát hiện được các trường hợp kháng thuốc mới của vi
khuẩn sẽ được sử dụng để phân tích và đánh giá…qua đó sẽ giúp cho các thầy
thuốc và các nhà quản lý đưa ra các chính sách phù hợp để ngăn chặn sự gia tăng
của vi khuẩn kháng kháng sinh. Tuy nhiên, hiện nay hầu hết tại các quốc gia
đang phát triển, các số liệu về tình hình kháng kháng sinh của vi khuẩn chủ yếu
dựa vào các báo cáo từ các bệnh viện, và các kết quả từ các hoạt động nghiên
cứu. Các số liệu này không thể phản ánh được đầy đủ thực trạng kháng kháng
sinh của một quốc gia và cũng thể sử dụng để so sánh với nhau do chưa có sự
thống nhất từ việc lựa chọn cỡ mẫu, phương pháp xét nghiệm phát hiện vi
khuẩn kháng kháng sinh. Ngoài ra ở các bệnh viện thường bị thiếu hụt các trang
thiết bị, nhân lực hóa chất và thường không được yêu cầu đánh giá chất lượng
bằng các hình thức như nội kiểm và ngoại kiểm, do đó các dữ liệu về kháng
kháng sinh cũng không thể xem là chính xác và các số liệu này rất khó sử dụng
để so sánh giữa các bệnh viện, cộng đồng cũng như giữa các vùng địa lý khác
nhau [16, 73].
1.3.
Kháng sinh nhóm carbapenem
Thienamycin là kháng sinh đầu tiên thuộc nhóm carbapenem được phát
hiện và tách chiết từ vi khuẩn Streptomyces cattleya (S. cattleya) sống trong đất.
Hoạt chất này có khả năng ức chế quá trình tổng hợp peptidoglycan của tế bào vi
khuẩn. Năm 1979 Kahan và cộng sự đã tách chiết thành công thienamycin có độ
tinh khiết cao >90%. Năm 2003, gen mã hóa quá trình tổng hợp thienamycin của
vi khuẩn S. cattleya được phát hiện và giải trình tự, tổng hợp và phát triển thành
các kháng sinh thuộc nhóm carbapenem. Kháng sinh thuộc nhóm carbapenem có
cấu trúc tương tự như penicillin nhưng nguyên tố lưu huỳnh được thay thế bằng
nguyên tố các bon ở vị trí 1 (Hình 1.5). Cấu trúc này có khả năng tiêu diệt các vi
20
khuẩn kháng kháng sinh phổ rộng sinh enzym betalactamase (ESBL) b ằng cách
ức chế quá trình tổng hợp vỏ ngoài của tế bào vi khuẩn.
Hình 1.5. Cấu trúc phân tử của carbapenem
Phân loại enzym ly giải kháng sinh nhóm carbapenem
Có hai kiểu đề kháng của vi khuẩn với kháng sinh nhóm carbapenem: (1):
tạo ra serine tác động vào amino acide serine tại vị trí 70 hoạt động trong cấu trúc
phân tử của kháng sinh nhóm carbapenem (enzym nhóm A và D). (2): và nhóm B,
sinh các enzym metallobetalactamase (MBLs), các enzym này hoạt hóa khi có sự
tham gia của các ion kim loại có hóa trị 2, thông thường là kẽm [ 50]. Các enzym
kháng carbapenem được chia ra làm 3 nhóm chính (Bảng 1.3) [50].
21
Bảng 1.3. Một số đặc tính của các enzym ly giải carbapenem của các chủng vi khuẩn Gram âm [50]
Nhóm
enzym
A
B
Enzym
Plasmid/
Chromosom
e
Khả năng ly
giải kháng
sinh
Penicillin
Cephalosporin
thế hệ I
Enzym bị ức chế
Cephalospo
rin thế hệ
II
Cephalosporin
thế hệ III
Aztreonam
Carbapenem
SME1,2, 3
Chromosome
++
++
+
+
+
NMCA
Chromosome
++
++
+
++
IM2
Plasmid
++
++
+
++
GES4,5,6
Plasmid
++
++
+
+
+
KPC2 đến 12
Plasmid
++
++
++
+
++
IMP1 đến 33
Plasmid
++
++
++
++
++
VIM1 đến
Plasmid
33
++
++
++
++
++
NDM1 đến 6
Plasmid
++
++
++
++
+
KHM1
Plasmid
++
++
++
++
++
22
Clavulanate,
Tazobactam,
sulbactam
Clavulanate,
Tazobactam,
sulbactam,
boronic acid
EDTA
D
OXA48
Plasmid
++
++
+/
+/
+
OXA181
Plasmid
++
++
+/
+/
+
23
NaCl
1.4.
Thực trạng kháng kháng sinh của các vi khuẩn Gram âm hiện nay
Thực trạng đa kháng kháng sinh của các vi khuẩn Gram âm hiện nay là
một trong những vấn đề mang tính toàn cầu, đặc biệt ở tại các quốc gia đang
phát triển với gánh nặng của các bệnh nhiễm khuẩn. Sự gia tăng tỷ lệ vi khuẩn
Gram âm kháng kháng sinh đe dọa hiệu lực tác động của kháng sinh, thậm chí
ngay cả với các kháng sinh mạnh nhất hiện nay. Bằng chứng mới nhất là sự
lây lan của các chủng vi khuẩn Gram âm như Klebsiella, Pseudomonas, E.
coli, A. baumannii... mang gen New Delhi Metalloβ lactamase 1 (NDM1)
kháng carbapenem “thuộc nhóm lựa chọn cuối cùng” ở một số quốc gia.
Điều này cho thấy, với mức độ vi khuẩn kháng kháng sinh mạnh mẽ như hiện
nay sẽ dẫn đến không còn kháng sinh hiệu quả để điều trị các bệnh nhiễm trùng
trong 5 đến 10 năm nữa [39, 72, 79].
Hậu quả của vi khuẩn kháng đa kháng sinh để lại rất nặng nề, ví dụ theo
như báo cáo của trung tâm kiểm soát bệnh tật tại Mỹ (CDC), hơn 70% trong tổng
số 1,7 triệu ca nhiễm trùng tại các bệnh viện của Mỹ kháng lại với ít nhất một
loại kháng sinh được khuyến cáo sử dụng để điều trị cho tác nhân nhiễm khuẩn
đó và tỷ lệ tử vong do nhiễm khuẩn bệnh viện là 99.000 xảy ra hàng năm. Hay
tại châu Âu tỷ lệ tử vong hàng năm là 25.000 ca có liên quan đến nhiễm khuẩn
bệnh viện do vi khuẩn kháng kháng sinh. Thêm vào đó khi bị nhiễm khuẩn do các
vi khuẩn kháng kháng sinh sẽ có nguy cơ cao gây thất bại trong điều trị, tăng chi
phí, kéo dài thời gian điều trị và gây thiệt hại cho nền kinh tế (do ốm đau, mất
sức và tạo ra ít sản phẩm lao động), ví dụ, liên minh châu Âu mất 1,5 tỉ EUR và
Mỹ Mất 1,87 tỉ đô la hàng năm, cao hơn rất nhiều số tiền sử dụng cho công tác
phòng chống dịch cúm hàng năm tại các quốc gia này [78].
Ngoài ra vi khuẩn kháng đa kháng sinh còn tác động đến nhiều lĩnh vực
khác nhau như sức khỏe con người, kinh tế, dịch tễ học, ngành công nghiệp dược
phẩm và các biện pháp phòng chống vi khuẩn kháng kháng sinh. Thêm vào đó,
các nghiên cứu sâu về các đặc tính sinh học phân tử của vi khuẩn kháng kháng
24
sinh cũng rất quan trọng để phát hiện ra nguồn truyền và phương thức lây lan qua
đó chúng ta có thể đề ra các biện pháp nhằm hạn chế sự lây lan của các vi khuẩn
kháng kháng sinh trong bệnh viện và cộng đồng.
1.5.
Đặc điểm vi sinh vật học và tình trạng kháng kháng sinh của A.
baumannii
1.5.1. Đặc điểm vi sinh vật học của A. baumannii
1.5.1.1. Đặc điểm chung
Lịch sử loài Acinetobacter có niên đại vào những năm đầu thế kỷ 20, chính
xác là vào năm 1911, Beijerinck nhà vi sinh vật học người Hà Lan đã miêu tả nó
như là một Micrococcus calcoaeticus được phân lập từ đất và được làm giàu
trong môi trường chứa tối thiểu calcium acetate. Acinetobacter là vi khuẩn Gram
âm, hiếu khí và dựa trên nhiều dữ liệu phân loại gần đây nó đã được phân loại
trong họ Moraxellaceae mới trong trật tự Gammaproteobacteria, trong đó bao
gồm các chi Moraxella, Acinetobacter, Psychrobacter. Năm 1986, Bouvet và
Grimont đã đạt được một bước đột phá lớn trong lịch sử việcđặt cơ sở cho
nghiên cứu lai DNADNA, phân biệt được 12 nhóm hoặc genospecies DNA, một
số trong đó đã được đặt tên loài chính thức, bao gồm A. baumannii, A.
calcoaceticus, A. haemolyticus, A. johnsonii, A. junii, và A. lwoffii. Cho đến nay,
các nhà khoa học đã nghiên cứu và tìm ra 31 loài Acinetobacter khác nhau, trong
đó 17 loài đã được đặt tên [13, 31].
A. baumannii là một trong các chủng Acinetobacter spp. có cấu trúc của
một
cầu trực khuẩn Gram âm, có nguồn gốc từ trong thiên nhiên như trong đất, nước,
thực phẩm. Ngày nay, người ta đã phát hiện chúng như là một tác nhân thường
trú
trong bệnh viện và có khả năng phát tán và lây lan thành các vụ dịch, đặc biệt ở
là
ở
khoa HSTC, trên những bệnh nhân nặng, nằm điều trị kéo dài, có thực hiện các
thủ thuật xâm lấn giúp chẩn đoán, điều trị bệnh và sử dụng nhiều loại kháng
25