Nghiên cứu tính kháng kháng sinh nhóm betalactam và gen mã hóa betalactamase của Escherichia coli và Klebsiella pneumoniae ở bệnh nhân nhiễm khuẩn huyết (Luận án tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ QUỐC PHÒNG

VIỆN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Y DƯỢC LÂM SÀNG 108

TRỊNH VĂN SƠN

NGHIÊN CỨU TÍNH KHÁNG KHÁNG SINH NHĨM
BETA-LACTAM VÀ GEN MÃ HĨA BETA-LACTAMASE
CỦA ESCHERICHIA COLI VÀ KLEBSIELLA PNEUMONIAE
Ở BỆNH NHÂN NHIỄM KHUẨN HUYẾT

LUẬN ÁN TIẾN SĨ Y HỌC

Hà Nội - 2021


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ QUỐC PHÒNG

VIỆN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Y DƯỢC LÂM SÀNG 108

TRỊNH VĂN SƠN

NGHIÊN CỨU TÍNH KHÁNG KHÁNG SINH NHĨM
BETA-LACTAM VÀ GEN MÃ HĨA BETA-LACTAMASE
CỦA ESCHERICHIA COLI VÀ KLEBSIELLA PNEUMONIAE
Ở BỆNH NHÂN NHIỄM KHUẨN HUYẾT

Chuyên ngành: Truyền nhiễm và các bệnh nhiệt đới
Mã số: 62 72 01 53
LUẬN ÁN TIẾN SĨ Y HỌC

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Lê Hữu Song
2. TS. Nguyễn Đăng Mạnh

Hà Nội - 2021


i
LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi với sự hướng dẫn
khoa học của tập thể cán bộ hướng dẫn.
Các kết quả nêu trong luận án là trung thực và được công bố một phần
trong các bài báo khoa học. Luận án chưa từng được cơng bố. Nếu có điều gì
sai tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm.

Tác giả

NCS Trịnh Văn Sơn


ii
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc, Phịng sau đại học, Bộ mơn
Truyền nhiễm và các bệnh nhiệt đới – Viên Nghiên cứu Khoa học Y Dược lâm
sàng 108/Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 đã cho phép và tạo mọi điều
kiện thuận lợi cho tôi trong suốt q trình học tập, nghiên cứu và hồn thành

luận án.
Tơi tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới những người thầy hướng dẫn của tôi là:
PGS. TS Lê Hữu Song, TS Nguyễn Đăng Mạnh đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi
điều kiện tốt nhất cho tơi trong q trình học tập và hồn thiện luận án.
Tơi xin chân thành cảm ơn các Bác sỹ, Điều dưỡng, Kỹ thuật viên Viện Lâm
sàng các bệnh Truyền nhiễm, Khoa Sinh học phân tử, Khoa Vi sinh Y học, Trung
tâm Nghiên cứu Y học Việt Đức - Bệnh viện Trung ương Quân đội 108.
Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô, các bạn đồng nghiệp trong và ngoài
cơ sở đào tạo đã đóng góp những ý kiến quý báu cho luận án.
Cuối cùng, nhưng vô cùng quan trọng, tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn
tới gia đình, những người ln bên cạnh và động viên tơi những lúc khó khăn.
Luận án cũng như một món q thể hiện tình cảm xâu sắc xin gửi đến người vợ
đã khuấn của tôi và con gái thân yêu.
Hà Nội, ngày 20 tháng 04 năm 2021

NCS Trịnh Văn Sơn


iii

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cam đoan ……………………………………………………………….. i
Lời cảm ơn …………………………………………………………………. ii
Mục lục .......................................................................................................... iii
Danh mục chữ viết tắt ................................................................................... vi
Danh mục bảng .............................................................................................. ix
Danh mục biểu đồ ......................................................................................... xii
Danh mục sơ đồ …………………………………………………………… xiii

Danh mục hình ……………………………………………………………. xiii
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1
Chương 1: TỔNG QUAN ................................................................................. 3
Tình hình và căn nguyên gây nhiễm khuẩn huyết................................ 3
1.1.1. Tình hình nhiễm khuẩn huyết ..................................................... 3
1.1.2. Căn nguyên gây nhiễm khuẩn huyết ........................................... 5
Kháng sinh và kháng kháng sinh .......................................................... 7
1.2.1. Kháng sinh: khái niệm và cơ chế tác dụng ................................. 7
1.2.2. Cơ chế kháng kháng sinh của vi khuẩn ...................................... 8
1.2.3. Kháng kháng sinh nhóm beta-lactam ......................................... 9
1.2.4. Tình hình kháng kháng sinh...................................................... 12
Họ vi khuẩn đường ruột và khả năng sinh enzym beta-lactamase ..... 17
1.3.1. Họ vi khuẩn đường ruột (Enterobacteriaceae) .......................... 17
1.3.2. Enterobacteriaceae sinh betalactamase ..................................... 17
1.3.3. Các báo cáo về gen mã hóa beta-lactamse của
Enterobacteriaceae .............................................................................. 21


iv
Phương pháp phát hiện vi khuẩn và đặc tính kháng kháng sinh của
chúng trong nhiễm khuẩn huyết ................................................................ 24
1.4.1. Phương pháp xác định vi khuẩn gây nhiễm khuẩn huyết ......... 24
1.4.2. Phương pháp xác định tính kháng kháng sinh cúa vi khuẩn .... 28
1.4.3. Phương pháp khác định danh vi khuẩn và kháng/nhạy kháng
sinh ...................................................................................................... 34
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................. 37
Đối tượng nghiên cứu ......................................................................... 37
2.1.1. Đối tượng .................................................................................. 37
2.1.2. Tiêu chuẩn lựa chọn .................................................................. 37
2.1.3. Tiêu chuẩn loại trừ .................................................................... 37

Địa điểm và thời gian nghiên cứu ...................................................... 39
2.2.1. Địa điểm .................................................................................... 39
2.2.2. Thời gian ................................................................................... 39
Phương pháp nghiên cứu .................................................................... 39
2.3.1. Thiết kế nghiên cứu .................................................................. 39
2.3.2. Thu thập các chỉ tiêu nghiên cứu .............................................. 40
2.3.3. Phương tiện, sinh phẩm và quy trình kỹ thuật .......................... 46
Phương pháp xử lý số liệu .................................................................. 56
Đạo đức nghiên cứu............................................................................ 57
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ........................................................... 58
Đặc điểm chung .................................................................................. 58
3.1.1. Đặc điểm lâm sàng .................................................................... 58
3.1.2. Đặc điểm cận lâm sàng ............................................................. 59
3.1.3. Đáp ứng điều trị ........................................................................ 60
Đặc điểm kháng kháng sinh và phân bố gen mã hóa beta-lactamase 61
3.2.1. Đặc điểm kháng kháng sinh ...................................................... 61
3.2.2. Đặc điểm phân bố gen mã hóa sinh beta-lactamase ................. 64


v

Liên quan giữa kiểu gen mã hóa sinh beta-lactamase với kiểu hình
kháng kháng sinh của vi khuẩn và đáp ứng điều trị .................................. 66
3.3.1. Liên quan giữa kiểu gen và kiểu hình kháng beta-lactam ........ 66
3.3.2. Giá trị của gen mã hóa sinh beta-lactamase trong chẩn đốn
kiểu hình kháng kháng sinh nhóm beta-lactam .................................. 73
3.3.3. Liên quan của kiểu gen kháng kháng sinh với đáp ứng điều trị76
Chương 4: BÀN LUẬN .................................................................................. 85
Đặc điểm chung .................................................................................. 85
4.1.1. Đặc điểm lâm sàng .................................................................... 85

4.1.2. Đặc điểm cận lâm sàng ............................................................. 87
4.1.3. Đáp ứng điều trị ........................................................................ 88
Đặc điểm kháng kháng sinh và phân bố gen mã hóa beta-lactamase 90
4.2.1. Đặc điểm kháng kháng sinh nhóm beta-lactam ........................ 90
4.2.2. Phân bố các gen mã hóa beta-lactamase ................................... 95
Liên quan giữa kiểu gen mã hóa beta-lactamase với kiểu hình kháng
kháng sinh của vi khuẩn và đáp ứng điều trị ........................................... 102
4.3.1. Liên quan kiểu gen và kiểu hình kháng kháng sinh ............... 102
4.3.2. Giá trị chẩn đốn kiểu gen với kiểu hình kháng kháng sinh .. 107
4.3.3. Liên quan kiểu gen mã hóa beta-lactam với đáp ứng điều trị 111
Điểm mạnh và hạn chế của nghiên cứu............................................ 114
KẾT LUẬN ................................................................................................... 115
KIẾN NGHỊ .................................................................................................. 116
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA TÁC GIẢ CÔNG
BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ……………………………………….. t1
TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………………………. t2
PHỤ LỤC


vi

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Phần viết đầy đủ

STT Phần viết tắt

Chủng mang ít nhất 1 trong 3 gen TEM, SHV và

1

1-POS

2

2-POS

3

3-POS

Chủng mang cả 3 gen TEM, SHV và CTX-M

4

Accu

Accuracy (Độ chính xác)

5

AM

Ampicillin

6

AMC

Amoxicillin/Acid clavulanic

7

CAZ

Ceftazidime

CTX-M
Chủng mang ít nhất 2 trong 3 gen TEM, SHV và
CTX-M

Centers for Disease Control and Prevention
8

CDC

(Trung tâm kiểm sốt và phịng ngừa bệnh tật
Mỹ)

9

CLSI

10 CN
11 CRE

Clinical and Laboratory Standards Institute
(Viện tiêu chuẩn vi sinh lâm sàng)
Chủng mang đồng thời CTX-M và NDM
Carbapenem-resistant Enterobacteriaceae
(Chủng Enterobacteriaceae kháng Carbapenem)

12 CTX

Cefotaxime

13 CTX-M

CTX: Cefotaxim và -M: Munich

14 E. coli

Escherichia coli
European Centre for Disease Prevention and

15 ECDC

Control (Trung tâm kiểm sốt và phịng ngừa
bệnh tật Châu Âu)


vii
Phần viết đầy đủ

STT Phần viết tắt

Extended-Spectrum Beta-lactamase (beta16 ESBL

lactamase phổ rộng/enzyme kháng beta-lactam
phổ rộng)

17 Etest

Epsilometer test

18 ETP

Ertapenem

19 FEP

Cefepime

20 GES

Guiana extended spectrum beta-lactamase

21 IPM

Imipenem

22 K. pneumoniae

Klebsiella pneumoniae

23 KPC

Klebsiella pneumoniae carbapenemase

24 MBL

Metallo-beta-lactamase

25 MEM

Meropenem

26 MIC

Minimum Inhibitory Concentration (Nồng độ ức
chế tối thiểu)

27 NDM

New Delhi Metallo-beta-lactamase

28 NKH

Nhiễm khuẩn huyết

29 NoC

Chủng mang gen NDM và/hoặc CTX-M

30 NoS

Chủng mang gen NDM và/hoặc SHV

31 NoT

Chủng mang gen NDM và/hoặc TEM

32 NPV
33 OXA
34 PCR

35 PPV

Negative predict value (Giá trị tiên đốn âm
tính)
Oxacillinase
Polymerase Chain Reaction (Phản ứng khuếch
đại chuỗi)
Positive predict value (Giá trị tiên đốn dương
tính)


viii
Phần viết đầy đủ

STT Phần viết tắt
36 Sen

Sensitivity (Độ nhạy)

37 SGPT

Serum glutamic pyruvate transaminase

38 SGOT

Serum glutamic oxaloacetic transaminase

39 SHV

Sulfhydrine variable

40 Spe

Specificity (Độ đặc hiệu)

41 SOFA

Sequential organ failure assessment

42 TC

Chủng mang đồng thời CTX-M và TEM

43 ToC

Chủng mang gen TEM và/hoặc CTX-M

44 TEM

45 TSCN

Temoniera (Từ tên của bệnh nhân, người đầu
tiên được phân lập vi khuẩn mang gen này)
Chủng mang cả 4 gen CTX-M, TEM, SHV và
NDM-1

46 TZP

Piperacillin/Tazobactam

47 VEB

Vietnamese extended-spectrum beta-lactamase

48 VIM

49 WGS

50 WHO

Verona intergron encoded metallo-betalactamase
Whole genome sequencing (giải trình tự toàn bộ
bộ gen)
World Health Organization (Tổ chức Y tế thế
giới)


ix

DANH MỤC BẢNG
Số bảng

Tên bảng

Trang

Bảng 1.1. Mức độ nguy hiểm của các chủng vi khuẩn kháng thuốc ............ 13
Bảng 1.2. Một số báo cáo kháng kháng sinh ở Việt Nam ............................ 16
Bảng 1.3. Các bộ kít PCR xác định mầm bệnh gây NKH [115] .................. 28
Bảng 2.1. Tiêu chuẩn chẩn đoán nhiễm khuẩn huyết [107], [133] .............. 38
Bảng 2.2. Cách thức và thời điểm thu thập số liệu....................................... 41
Bảng 2.3. Các chỉ số về huyết học và đông máu .......................................... 42
Bảng 2.4. Các chỉ số về sinh hóa máu .......................................................... 43
Bảng 2.5. Kiểu gen kháng thuốc kết hợp của các chủng vi khuẩn ............... 45
Bảng 2.6. Bảng điểm đánh giá suy tạng (SOFA) ......................................... 46
Bảng 2.7. Tỷ lệ phát triển của các chủng vi khuẩn có MIC khác nhau ở các
dải nồng độ kháng sinh ................................................................................. 49
Bảng 2.8. Quy trình định danh vi khuẩn và làm kháng sinh đồ ................... 50
Bảng 2.9. Giới hạn nồng độ ức chế tối thiểu của các kháng sinh với
Enterobacteriaceae (CLSI M100-S24, 2014) ............................................... 51
Bảng 2.10. Thành phần tham gia phản ứng PCR ......................................... 53
Bảng 2.11. Các gen mã hóa beta-lactamase và cặp mồi tương ứng [136] ... 55
Bảng 2.12. Bảng tính độ nhạy, độ đặc hiệu và giá trị chẩn đoán ................. 56
Bảng 3.1. Đặc điểm lâm sàng của bệnh nhân ............................................... 58
Bảng 3.2. Đặc điểm xét nghiệm huyết học................................................... 59
Bảng 3.3. Đặc điểm xét nghiệm sinh hóa máu ............................................. 60
Bảng 3.4. Đáp ứng điều trị ........................................................................... 60
Bảng 3.5. Tỷ lệ kháng Penicillin và Cephalosporin ..................................... 62
Bảng 3.6. Tỷ lệ kháng Carbapenem của các chủng vi khuẩn....................... 63
Bảng 3.7. Liên quan kiểu gen và kiểu hình sinh ESBL và kháng Cefotaxime
của các chủng E. coli .................................................................................... 67


x

Số bảng

Tên bảng

Trang

Bảng 3.8. Liên quan kiểu gen và kiểu hình kháng Ceftazidime và Cefepime
của các chủng E. coli .................................................................................... 67
Bảng 3.9. Liên quan kiểu gen và kiểu hình kháng Amoxicillin/Acid
clavulanic và Piperacillin/Tazobactam của các chủng E. coli ..................... 68
Bảng 3.10. Liên quan kiểu gen và kiểu hình sinh ESBL và kháng
Cefotaxime của các chủng K. pneumoniae................................................... 69
Bảng 3.11. Liên quan kiểu gen và kiểu hình kháng Ceftazidime và
Cefepime của các chủng K. pneumoniae ...................................................... 69
Bảng 3.12. Liên quan kiểu gen và kiểu hình kháng Amoxicillin/Acid
clavulanic và Piperacillin/Tazobactam của các chủng K. pneumoniae........ 70
Bảng 3.13. Liên quan kiểu gen và kiểu hình kháng Carbapenem của các
chủng K. pneumoniae ................................................................................... 71
Bảng 3.14. Đặc điểm kiểu hình của các chủng mang kiểu gen đa kháng .... 72
Bảng 3.15. Giá trị của CTX-M và NoC trong chẩn đốn kiểu hình kháng
beta-lactam của E. coli.................................................................................. 73
Bảng 3.16. Giá trị của kiểu gen trong chẩn đốn kiểu hình kháng
Cephalosporin của K. pneumoniae ............................................................... 74
Bảng 3.17. Giá trị của kiểu gen trong chẩn đốn kiểu hình kháng AMC và
TZP của K. pneumoniae ............................................................................... 75
Bảng 3.18. Giá trị của kiểu gen chẩn đoán K. pneumoniae kháng
Carbapenem .................................................................................................. 76
Bảng 3.19. Thời gian cắt sốt ở bệnh nhân NKH do các chủng vi khuản còn
nhạy với Cephalosporin ................................................................................ 78
Bảng 3.20. Thời gian nằm viện ở bệnh nhân NKH do các chủng vi khuẩn

còn nhạy với Cephalosporin ......................................................................... 78


xi

Số bảng

Tên bảng

Trang

Bảng 3.21. Thời gian cắt sốt ở nhóm NKH do E. coli còn nhạy với
Cephalosporin ............................................................................................... 80
Bảng 3.22. Thời gian nằm viện ở nhóm NKH do E. coli còn nhạy với
Cephalosporin ............................................................................................... 81
Bảng 3.23. Thời gian cắt sốt ở bệnh nhân NKH do K. pneumoniae còn nhạy
với Cephalosporin ......................................................................................... 82
Bảng 3.24. Thời gian nằm viện ở bệnh nhân NKH do K. pneumoniae còn
nhạy với Cephalosporin ................................................................................ 83
Bảng 3.25. Thời gian cắt sốt ở nhóm NKH do K. pneumoniae còn nhạy với
Carbapenem .................................................................................................. 84
Bảng 3.26. Thời gian nằm viện ở nhóm NKH do K. pneumoniae cịn nhạy
với Carbapenem ............................................................................................ 84


xii
DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Số biểu đồ

Tên biểu đồ

Trang

Biểu đồ 1.1. Số ca nhiễm khuẩn huyết được chẩn đoán và khỏi ở Mỹ ..........4
Biểu đồ 3.1. Tỷ lệ các chủng sinh ESBL ......................................................61
Biểu đồ 3.2. Phân bố gen mã hóa sinh ESBL...............................................64
Biểu đồ 3.3. Phân bố các gen mã hóa carbapenemase .................................64
Biểu đồ 3.4. Phân bố chủng mang kết hợp gen mã hóa ESBL ....................65
Biểu đồ 3.5. Phân bố chủng mang kiểu gen kết hợp beta-lactamase ...........66
Biểu đồ 3.6. Phân bố tỷ lệ sốc nhiễm khuẩn ở bệnh nhân NKH do các chủng
vi khuẩn còn nhạy với Cephalosporin ..........................................................77
Biểu đồ 3.7. Phân bố tỷ lệ tử vong ở bệnh nhân NKH do các chủng vi khuẩn
còn nhạy với Cephalosporin .........................................................................77
Biểu đồ 3.8. Phân bố tỷ lệ sốc nhiễm khuẩn ở bệnh nhân NKH do các chủng
E. coli còn nhạy với Cephalosporin..............................................................79
Biểu đồ 3.9. Phân bố tỷ lệ tử vong ở bệnh nhân NKH do E. coli còn nhạy
với Cephalosporin .........................................................................................79
Biểu đồ 3.10. Phân bố tỷ lệ sốc nhiễm khuẩn ở bệnh nhân NKH do K.
pneumoniae còn nhạy với Cephalosporin ....................................................81
Biểu đồ 3.11. Phân bố tỷ lệ sốc và tử vong ở bệnh nhân NKH do K.
pneumoniae còn nhạy Carbapenem ..............................................................83


xiii
DANH MỤC SƠ ĐỒ
Số hình

Tên hính

Trang

Sơ đồ 1.1. Phân loại kháng sinh nhóm beta-lactam .....................................10
Sơ đồ 1.2. Phân lớp các enzym beta-lactamase ............................................11
Sơ đồ 1.3. Phân lớp Carbapenemase/beta-lactamases ..................................20
Sơ đồ 2.1. Sơ đồ thiết kế nghiên cứu ............................................................40

DANH MỤC HÌNH
Số hình

Tên hính

Trang

Hình 1.1. Đích tác động và cơ chế kháng kháng sinh ....................................8
Hình 1.2. Phân bố gen mã hóa carbapenemase theo các vùng địa lý ..............21
Hình 1.3. Nguyên lý xác định nồng độ ức chế tối thiểu ...............................29
Hình 1.4. Test Hodge cải tiến xác định chủng sinh carbapenemase ............31
Hình 1.5. Hệ thống Vitek 2 và Card định danh, kháng sinh đồ ...................32
Hình 1.6. Phổ hoạt động của một số họ enzymes [127] ...............................34
Hình 2.1. Hình ảnh điện di kết quả chạy các gen ESBL-1 ...........................54


1
ĐẶT VẤN ĐỀ
Kháng kháng sinh đã và đang trở thành vấn đề toàn cầu và là một gánh
nặng với hệ thống chăm sóc y tế. Theo thống kê ở Mỹ, mỗi năm có ít nhất 2,8
triệu người mắc bệnh nhiễm khuẩn nghiêm trọng và trên 35000 người chết liên
quan đến nhiễm khuẩn do vi khuẩn kháng kháng sinh [1]. Nhiễm khuẩn huyết
(NKH), đặc biệt là do các vi khuẩn kháng thuốc và đa kháng thuốc, là một thách
thức với hệ thống chăm sóc sức khỏe, ảnh hưởng đến hàng triệu người trên thế

giới. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, số ca mắc và tử vong do NKH vẫn không
ngừng gia tăng trong những năm gần đây và là gánh nặng về chi phí y tế [2],
[3], [4]. Tỷ lệ tử vong gia tăng ở bệnh nhân NKH do vi khuẩn đa kháng thuốc,
đặc biệt các chủng kháng beta-lactam phổ rộng, Carbapenem [5], [6].
Các báo cáo trên thế giới và trong khu vực Đông Nam Á cho thấy các
chủng Enterobacteriaceae là căn nguyên phổ biến gây NKH [2], [7], [8]. Thêm
vào đó, các nghiên cứu về cơ chế kháng kháng sinh đã chỉ ra rằng extendedspectrum beta-lactamase (ESBL) và carbapenemase là các cơ chế kháng phổ
biến của các chủng vi khuẩn đường ruột kháng lại kháng sinh beta-lactam, là
nhóm kháng sinh được sử dụng phổ biến trên lâm sàng [9], [10], [11]. Báo cáo
ở Italy, tỷ lệ chủng Escherichia coli (E. coli) sinh ESBL trong giai đoạn 20072015, tăng từ 29% lên 42% với NKH từ cộng đồng và tăng từ 25% lên 35% với
NKH bệnh viện [12]. Nghiên cứu đa trung tâm từ năm 2002 đến 2011 cho thấy
tỷ lệ các chủng vi khuẩn sinh ESBL tăng từ 20% đến 45% ở khu vực Châu Á
Thái Bình Dương và tăng từ 39% lên 55% ở khu vực Đông Nam Á [11].
Nghiên cứu cho thấy tính đa dạng của enzyme beta-lactamase với hàng
nghìn enzyme đã được ghi nhận, chủ yếu liên quan đến các chủng
Enterobacteriaceae [13]. Các họ gen mã hóa ESBL được ghi nhận đầu tiên là
TEM và SHV; CTX-M vào những năm 2000, sau đó lan rộng tồn cầu và đóng
vai trị quan trọng trong lâm sàng [14], [15]. Các gen mã hóa sinh


2
carbapenemase được ghi nhận đầu tiên là KPC, sau đó là các gen thuộc họ
metallo-beta-lactamase gồm VIM, IMP, NDM [16]. Các nghiên cứu cho thấy
kiểu gen có độ tương đồng cao với kiểu hình kháng thuốc. Walker và cộng sự
so sánh kiểu gen và kiểu hình kháng thuốc ở gần 3000 chủng E. coli cho thấy
độ tương đồng 89-94% [17]. Các nghiên cứu khác đều ghi nhận độ nhạy và độ
đặc hiệu trên 90% [18], [19]. Tuy nhiên, các nghiên cứu này đều sử dụng kỹ
thuật giải trình tự tồn bộ bộ gen của chủng vi khuẩn, đây là kỹ thuật chưa tiếp
cận được trong thực hành lâm sàng.
Các báo cáo giám sát kháng kháng sinh ở Việt Nam gặp các chủng

Enterobacteriaceae kháng Cephalosporin và Carbapenem cao nhất trong khu
vực và có xu hướng tiếp tục gia tăng [20], [21]. Những năm gần đây Chính phủ
và Bộ Y tế đã có cam kết mạnh mẽ về chính sách kiểm sốt kháng kháng sinh.
Trong đó, E. coli và Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae) là hai căn nguyên
hàng đầu cần ưu tiên trong chương trình quốc gia về giám sát kháng kháng sinh
giai đoạn 2020-2025 [22]. Tuy nhiên, còn thiếu các dữ liệu về kiểu gen mã hóa
các cơ chế kháng phổ biến như ESBL, carbapenemase, đặc biệt đối với các
chủng E. coli và K. pneumoniae gây NKH. Một số báo cáo ghi nhận CTX-M là
gen phổ biến mã hóa ESBL của các chủng E. coli và K. pneumoniae [23], [24].
Gen NDM đã được ghi nhận ở một số chủng vi khuẩn đa kháng thuốc [25],
[26], [27]. Vì vậy, chúng tơi tiến hành đề tài nghiên cứu với 02 mục tiêu:
1. Xác định đặc điểm kháng kháng sinh nhóm beta-lactam và phân bố
các gen mã hóa beta-lactamase của Escherichia coli và Klebsiella pneumoniae
phân lập được ở bệnh nhân nhiễm khuẩn huyết tại Bệnh viện Trung ương Quân
đội 108 (10/2014 - 05/2016).
2. Đánh giá giá trị của kiểu gen mã hóa beta-lactamase trong chẩn đốn
kiểu hình kháng kháng sinh nhóm beta-lactam của vi khuẩn và mối liên quan
với đáp ứng điều trị.


3
Chương 1: TỔNG QUAN
Tình hình và căn nguyên gây nhiễm khuẩn huyết
1.1.1. Tình hình nhiễm khuẩn huyết
Nhiễm khuẩn huyết đã và vẫn là một trong những thách thức với hệ thống
chăm sóc y tế tồn cầu với tỷ lệ mắc không ngừng gia tăng và tỷ lệ tỷ vong cao
[4], [28], [29], [30]. Sử dụng dữ liệu về tỷ lệ tử vong trong giai đoạn 1990-2017
và mơ hình dự đốn, ước đốn năm 2017 có khoảng 48,9 triệu ca mắc và 11
triệu ca tử vong liên quan đến NKH, chiếm khoảng 19,7% số ca tử vong trên
toàn cầu [4]. Ước tính có khoảng 19 triệu ca mắc, trong đó có 5 triệu ca NKH

tử vong mỗi năm ở các nước có thu nhập trung bình và thấp [31]. Với các nước
phát triển, chỉ tính riêng ở Mỹ có khoảng 970000 (khoảng 3 ca bệnh trên 1000
dân; 2,26 ca bệnh trên mỗi 100 bệnh nhân điều trị nội trú ở bệnh viện) ca bệnh
NKH mỗi năm và không ngừng gia tăng qua các năm [32]. Rubens và cộng sự
phân tích dữ liệu về NKH tại Mỹ cho thấy số ca mắc tăng từ 541694 ca năm
2005 lên 1338905 ca năm 2014, tăng 124% [30].
Thêm vào đó, NKH có liên quan đến trên 50% những ca tử vong trong
bệnh viện [33], tỷ lệ tử vong tăng theo mức độ nặng của bệnh, khoảng 10-20%
với những ca NKH, 20-40% ca NKH nặng và 40-80% ca sốc nhiễm khuẩn [34].
Chi phí y tế cho các bệnh viện ở Mỹ để điều trị NKH thuộc hạng cao nhất trong
các bệnh. Một nghiên cứu dựa trên chẩn đoán ra viện của bệnh nhân trên 18
tuổi trong thời gian từ 2010 đến 2016 của hệ thống bệnh viện ở Mỹ đã ghi nhận
2,5 triệu ca NKH, với tỷ lệ tử vong 12,5% (từ 5,6% đến 34,2%) với chi phí y
tế 16,3 ngàn đơ la Mỹ với NKH khơng có suy tạng và 38,3 ngàn đơ la Mỹ với
sốc nhiễm khuẩn [3], [35].
Không chỉ là một thách thức với hệ thơng y tế nói chung, NKH cịn là
một thách thức lớn trong các đơn vị hồi sức với tỷ lệ mắc và tỷ lệ tử vong cao.
Nghiên cứu ICON (Intensive Care Over Nations) thu thập dữ liệu của 10069


4
bệnh nhân từ các đơn vị hồi sức trên toàn thế giới, ghi nhận có 2873 (29,5%)
bệnh nhân NKH, gồm 1808 (18,0%) bệnh nhân được chẩn đoán NHK khi nhập
đơn vị hồi sức, trong đó tỷ lệ tử vong là 25,8% với bệnh nhân NKH cao hơn so
với 12,1% ở nhóm bệnh nhân khơng có NKH [8]. Một nghiên cứu phân tích
tổng hợp gồm 343860 bệnh nhân nhập viện tại các đơn vị hồi sức ở Anh, xứ
Wales và Bắc Ireland cho kết quả, NKH chiếm khoảng 25% tổng số bệnh nhân
được điều trị tại các đơn vị hồi sức tích cực với tỷ lệ tử vong khoảng 25% [36].
Báo cáo về NKH ở nhóm bệnh nhân cao tuổi tại các đơn vị hồi sức tích cực gặp
tỷ lệ tử vong 54,2% ở nhóm trên 80 tuổi và 47,4% ở nhóm 65-79 tuổi [37].

Akira Komori và cộng sự (2020) phân tích về bệnh nhân NKH tại 56 đơn vị hồi
sức tích cực của Nhật Bản cho thấy tỷ lệ tử vong 25,6% với nhóm có kết quả
cấy máu dương tính và 21,0% với nhóm cấy máu âm tính [38].

Biểu đồ 1.1. Số ca nhiễm khuẩn huyết được chẩn đoán và khỏi ở Mỹ
(Nguồn: Hallie C. Prescott, 2018. doi:10.1001/jama.2017.17687)

Tại Việt Nam chưa có những báo cáo dữ liệu quốc gia về tình hình NKH.
Tuy nhiên, có một số dữ liệu của các bệnh viện báo cáo về tình trạng NKH.
Báo cáo năm 2013, trong số 5763 ca cấy máu, có 385 (6,7%) ca cấy máu dương
tính [39]. Nghiên cứu của Phung NTN và cộng sự (2020) về bệnh nhân NKH
được chẩn đoán tại đơn vị hồi sức của Bệnh viện Nhi Đồng 1, Thành phố Hồ


5
Chí Minh trong giai đoạn 2008-2018 gặp 687 bệnh nhân với tỷ lệ tử vong là
37,0% [40]. Báo cáo khác của Tran HT và cộng sự (2015) cho thấy trong số
2555 trẻ sơ sinh nhập viện, 41,0% do bệnh lý nhiễm trùng và 24,1% được chẩn
đốn NKH, trong đó 46,0% (49/106) số ca tử vong được chẩn đoán NKH [41],
[42]. Một nghiên cứu về NKH ở người lớn trong thời gian ba năm (2011-2013)
có 738 bệnh nhân NKH có cấy máu dương tính [43].
1.1.2. Căn nguyên gây nhiễm khuẩn huyết
Các căn nguyên vi khuẩn gây NKH cũng thay đổi theo thời gian, cũng
như phụ thuộc vào vùng địa lý, điều kiện kinh tế, xã hội [44].
Những nghiên cứu được công bố trong thập niên gần đây cho thấy vi
khuẩn Gram âm đã trở thành nguyên nhân chính gây NKH, kể cả nhiễm khuẩn
bệnh viện hay tại cộng đồng. Trong số vi khuẩn Gram âm thì
Enterobacteriaceae, Acinetobacter spp và Pseudomonas spp là các tác nhân
chính gây NKH [2], [44], [45]. Nghiên cứu đa trung tâm SENTRY được báo
cáo năm 2019 đã ghi nhận S. aureus, E. coli và K. pneumoniae là ba tác nhân

thường gặp nhất gây NKH; trong đó E. coli gặp tỷ lệ tăng (từ 18,5% giai đoạn
1997-2000 tăng lên 24,0% giai đoạn 2013-2016) cịn S. aureus có xu hướng
giảm (22,5% giai đoạn 1997-2000 giảm xuống 18,7% giai đoạn 2013-2016)
[46]. Nghiên cứu đa trung tâm gồm 13796 bệnh nhân điều trị tại các đơn vị hồi
sức tích cực ở 75 quốc gia ghi nhận tỷ lệ cấy máu dương tính là 75%, các chủng
vi khuẩn Gram âm gặp 62%; trong đó, các chủng Enterobacteriaceae chiếm
36% trong tổng số các chủng vi khuẩn Gram âm (E. coli 16%, Klebsialla spp
12,7% và Enterobacter 7%) [47]. Cohen J và cộng sự (2004) đã phân tích tổng
hợp 510 nghiên cứu cho thấy NKH Gram âm có tỷ lệ tử vong cao hơn so với
NKH Gram dương [48]. Reddy, E.A và cộng sự (2010) nghiên cứu phân tích
tổng hợp các bệnh nhân NKH cộng đồng ở Châu Phi gặp căn nguyên do vi
khuẩn Gram âm là 58,2% (trong đó chủ yếu là họ vi khuẩn đường ruột 41,3%)


6
[49]. Nghiên cứu đơn trung tâm tại Hungary, các căn nguyên phổ biến gây
NKH là E. coli (28,0%), S. pneumoniae (8,4%), S. aureus (6,5%) và K.
pneumoniae (5,6%) [50]. Một báo cáo ở Mỹ về NKH trong thời gian từ 20102016 gặp căn nguyên chủ yếu là vi khuẩn Gram âm, trong đó E. coli được ghi
nhận với tỷ lệ cao nhất [3].
Nghiên cứu ở những khu vực gần Việt Nam cũng cho những kết quả
tương tự. Vincent JL và cộng sự (2009) có nghiên cứu phân tích tổng hợp tại
các vùng địa lý trên thế giới về căn nguyên NKH thấy rằng, tỷ lệ cấy máu dương
tính từ 55% đến 84%; trong đó vi khuẩn Gram âm gặp 62,2% (trong đó khu
vực Châu Á cao nhất với tỷ lệ 73,4%). Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng ở khu vực
châu Á, họ vi khuẩn đường ruột chiếm phần lớn trong các chủng vi khuẩn Gram
âm, trong đó E. coli và K. pneumoniae vẫn là các vi khuẩn hay gặp với tỷ lệ
gặp lần lượt tương ứng là 16,7% và 20,7% [47]. Báo cáo về đặc trưng NKH tại
các đơn vị hồi sức tại Nhật Bản, có 403/636 (63,4%) số ca có kết quả cấy máu
dương tính, trong số đó 157/403 (39,0%) ca có kết quả dương tính với E. coli
[38]. Nghiên cứu phân tích tổng hợp gồm 40644 bệnh nhân từ 17 báo cáo tại

khu vực Nam và Đông Nam Á (2012) cho thấy, NKH do vi khuẩn Gram âm và
Gram dương gặp tỷ lệ lần lượt tương ứng là 60,6% và 17,8%; trong đó
Salmonella enterica gặp tỷ lệ cao nhất 32,2%; trong các chủng vi khuẩn đường
ruột không phải Salmonella thì ba tác nhân chính gây bệnh lần lượt là E. coli
và K. pneumoniae [51]. Một nghiên cứu đa trung tâm ở khu vực Đơng Nam Á
(trong đó có Việt Nam) về căn nguyên của NKH ghi nhận, trong các căn nguyên
vi khuẩn thường gặp thì E. coli là một trong ba vi khuẩn thường gặp, hai họ vi
khuẩn khác là Leptospira và Rickettsia [7]. Như vậy, họ vi khuẩn đường ruột
(chủ yếu là E. coli và K. pneumoniae) vẫn là ngun nhân chính và có xu hướng
ngày càng tăng trong số các vi khuẩn Gram âm gây NKH trong khu vực cũng
như trên thế giới.


7
Các nghiên cứu đã được báo cáo về căn nguyên gây NKH tại Việt Nam
chủ yếu là từ một số bệnh viện lớn và kết quả cũng rất khác nhau giữa các bệnh
viện. Tuy nhiên, hầu hết các báo cáo cho thấy rằng các chủng E. coli và K.
pneumoniae là tác nhân thường gặp gây NKH ở Việt Nam. Nguyễn Văn Việt
và cộng sự (2011) nghiên cứu căn nguyên NKH tại Bệnh viện 103 giai đoạn
2005 - 2011 cho thấy, NKH do vi khuẩn Gram âm gặp 44,54% so với vi khuẩn
Gram dương 50,42%, các chủng vi khuẩn Gram âm hay gặp là E. coli,
Enterobacter spp, Salmonella spp và Klebsiella spp [52]. Phạm Văn Ca nghiên
cứu về căn nguyên gây NKH tại bệnh viện Bạch Mai từ 1989 đến 1993 ghi
nhận tỷ lệ NKH gặp 11,8% trong đó cao nhất là S. aureus (35,06%) sau đó là
E. coli (19,05%), E. aerogenes (8,5%), S. viridans (7,47%), Enterococci
(5,03%) và P. Aeruginosa (4,11%) [53]. Nghiên cứu của Vũ Quốc Đạt và cộng
sự (2017) về NKH tại Bệnh viện Bệnh nhiệt đới Trung ương trong giai đoạn
2011-2013 gặp các căn nguyên phổ biến là K. pneumoniae (17,5%), E. coli
(17,3%) sau đó đến S. aureus (14,9%) và S. maltrophila (9,6%) [43]. Một
nghiên cứu về NKH cộng đồng tại các bệnh viện phía nam ghi nhận 90% các

chủng vi khuẩn gây bệnh là vi khuẩn Gram âm, trong đó S. typhi (67%), E. coli
(10%) và Klebsiella sp (5%) [54].
Kháng sinh và kháng kháng sinh
1.2.1. Kháng sinh: khái niệm và cơ chế tác dụng
Trong hơn 70 năm qua, kháng sinh được coi là một vũ khí quan trọng
chống lại các bệnh nhiễm khuẩn, góp phần làm giảm những thách thức của
bệnh nhiễm trùng, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của con người.
Kháng sinh là những chất do vi sinh vật tiết ra hoặc những chất hóa học
bán tổng hợp, tổng hợp, với nồng độ rất thấp, có khả năng đặc hiệu kìm hãm sự
phát triển hoặc diệt được vi khuẩn.


8

Hình 1.1. Đích tác động và cơ chế kháng kháng sinh
(Nguồn: />
Các kháng sinh được phân loại theo cấu trúc hóa học, từ đó chúng có
chung một cơ chế tác dụng. Tuy nhiên, trong cùng một họ kháng sinh, tính chất
dược động học, sự dụng nạp và đặc điểm về phổ kháng khuẩn cũng khơng hồn
tồn giống nhau. Một số họ kháng sinh chính gồm [55]: nhóm Beta-lactam
(gồm Penicillin, Cephalosporin, Monobactam và Carbapenem); nhóm
Aminoside hay Aminoglycoside; nhóm Chloramphenicol; nhóm Tetracyclin;
nhóm Quinolone; nhóm 5-Nitro-imidazol và nhóm Sulfonamid.
Cơ chế tác động của kháng sinh, gồm bốn cơ chế chính (hình 1.1):
- Ức chế quá trình tổng hợp vách của vi khuẩn
- Ức chế quá trình sinh tổng hợp protein
- Thay đổi thành phần cấu trúc của màng tế bào
- Ức chế quá trình tổng hợp acid nucleic hoặc acid folate
1.2.2. Cơ chế kháng kháng sinh của vi khuẩn
Cùng với việc sử dụng kháng sinh một cách rộng rãi, các chủng vi khuẩn

cũng phát triển các cơ chế đề kháng với các kháng sinh.


9
Có bốn cơ chế chính gây đề kháng kháng sinh của vi khuẩn được thể
hiện trong hình 1.1 [55], [56].
- Bất hoạt kháng sinh bằng enzyme
- Giảm tính thấm của thành hoặc màng tế bào vi khuẩn
- Thay đổi ví trị gắn đích với kháng sinh
- Hệ thống bơm đẩy
1.2.3. Kháng kháng sinh nhóm beta-lactam
Cho đến nay, kháng sinh nhóm beta-lactam vẫn là nhóm kháng sinh được
sử dụng nhiều nhất trên lâm sàng, nhất là trong điều trị các nhiễm trùng bệnh
viện, NKH (gồm cả các vi khuẩn Gram âm và Gram dương) [57]. Kháng sinh
beta-lactam được phát triển qua nhiều thế hệ (Penicillin, Cephalosporin,
Carbapenem và Monobactam) được đặc trưng bởi vòng beta-lactam và hoạt
động theo cơ chế ức chế sinh tổng hợp vách tế bào [55].
Song song với việc con người phát triển và sử dụng kháng sinh nhóm
beta-lactam một cách phổ biến thì vi khuẩn tự tiến hóa và phát triển rất nhiều
cơ chế kháng với kháng sinh nhóm này, trong đó cơ chế phổ biến nhất là bất
hoạt kháng sinh bằng beta-lactamase [55]. Các enzym này có ái lực với kháng
sinh cao hơn hẳn đích tác động của chúng và kết quả là thủy phân vòng betalactam. Gen mã hóa beta-lactamase được xác định cả trên chromosomal và
vùng ngoài chromosomal và trên cả các chủng vi khuẩn Gram âm và Gram
dương. Chúng ta đã phát triển các thế hệ kháng sinh mạnh mẽ hơn (như
Ceftriaxone, Cefepime) dùng để điều trị các nhiễm trùng do các vi khuẩn đã
kháng lại với kháng sinh nhóm thế hệ đầu beta-lactam. Tuy nhiên, extendedspectrum beta-lactamase (ESBL), được lan truyền qua các gen di động (như
plasmid) ở các chủng vi khuẩn Gram âm như E. coli, K. pneumoniae hoặc nằm
trong hệ gen của vi khuẩn (như của Enterobacter), có khả năng hoạt động rất
mạnh, thủy phân toàn bộ các Penicillin và Cephalosporin. Chúng ta có sự kết

10
hợp kháng sinh nhóm beta-lactam với các chất ức chế beta-lactamase (như acid
clavulanic, sulbactam hay tazobactam) nhằm làm tăng hiệu quả của kháng sinh.
Tuy nhiên, khơng có một kháng sinh nhóm beta-lactam hay một chất ức chế
nào hiện có, có thể kháng lại với tất cả enzym beta-lactamase đã được xác định
[55], [56], [58].

Sơ đồ 1.1. Phân loại kháng sinh nhóm beta-lactam
( />
Cơ chế thứ hai của vi khuẩn kháng với kháng sinh nhóm beta-lactam là
thay đổi cấu trúc đích tác động của kháng sinh như penicillin binding protein
(PBP), làm giảm sự kết hợp của kháng sinh với các PBP. Cơ chế này thường
xuất hiện do đột biến của một gen, nhận được một gen mới (như các chủng
Staphylococcus kháng methicillin), hoặc thay đổi một phần của các gen PBP
(như Streptococcus, Gonococcus và Meningococcus kháng penicillin) [56].
Một cơ chế khác là sự kết hợp giữa giảm tính thấm màng tế bào với bơm
đẩy (efflux) từ trong tế bào ra ngoài tế bào, cơ chế này thường gặp ở các chủng
vi khuẩn Gram âm. Những đột biến gen mã hóa các kênh protein ở màng tế bào
(gọi là porin) làm giảm khả năng đi vào trong tế bào của beta-lactam, trong khi