Nghiên cứu mối liên hệ giữa sự đa kháng với tỷ lệ phát hiện gen kháng cephalosporin của vi khuẩn escherichia coli phân lập được từ chất thải của lợn

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

PHẠM LÊ MINH

NGHIÊN CỨU MỐI LIÊN HỆ GIỮA SỰ ĐA KHÁNG VƠI
TỶ LỆ PHÁT HIỆN GEN KHÁNG CEPHALOSPORIN
CỦA VI KHUẨN ESCHERICHIA COLI PHÂN LẬP ĐƯỢC
TỪ CHẤT THẢI CỦA LỢN

Ngành:

Thú y

Mã số:

60 64 01 01

Người hướng dẫn khoa học:

TS. Đặng Thị Thanh Sơn
PGS.TS. Huỳnh Thị Mỹ Lệ

NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực
và chưa được sử dụng công bố trong bất kỳ tài liệu nào.
Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm
ơn và các thơng tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2017

Tác giả luận văn

Phạm Lê Minh

i


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp, bên cạnh sự cố gắng
của bản thân, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, những lời động viên khuyến khích
và sự chia sẻ chân thành của cácThày Cô và đồng nghiệp
Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS. Đặng Thị Thanh Sơn –
Phó trưởng Bộ mơn Vệ Sinh Thú y, Viện Thú y và PGS.TS. Huỳnh Thị Mỹ Lệ –
Trưởng Bộ môn Vi sinh vật Truyền nhiễm, Khoa Thú Y, Học Viện Nơng Nghiệp
Việt Nam đã ln tận tình, tâm huyết hướng dẫn tôi trong suốt thời gian tôi thực tập
làm luận văn tốt nghiệp.
Tôi luôn biết ơn tập thể các Thày Cô giáo Khoa Thú y- Học viện NN đã giảng
dạy và giúp đỡ tơi hồn thành các mơn học của chương trình Thạc sĩ. Tơi gửi lời cảm ơn
tập thể cán bộ, nhân viên Bộ môn Vệ sinh Thú Y- Viện Thú Y đã tạo điều kiện giúp đỡ,
hỗ trợ tôi trong suốt thời gian tôi thực tập tại Bộ môn.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn
động viên tôi trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2017

Tác giả luận văn

Phạm Lê Minh

ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan ..................................................................................................................... i
Lời cảm ơn ........................................................................................................................ ii
Mục lục .......................................................................................................................... iii
Danh mục chữ viết tắt ....................................................................................................... v
Danh mục bảng ................................................................................................................ vi
Danh mục hình ảnh ......................................................................................................... vii
Trích yếu luận văn ......................................................................................................... viii
Thesis abstact ................................................................................................................... ix
Phần 1. Mở đầu .............................................................................................................. 1
1.1.

Tính cấp thiết của đề tài ..................................................................................... 1

1.2.

Ý nghĩa của đề tài .............................................................................................. 2

Phần 2. Tổng quan tài liệu ............................................................................................ 3
2.1.

Vi khuẩn Escherichia coli (E. Coli)................................................................... 3

2.2.

Một số nhóm kháng sinh chính .......................................................................... 3

2.3.

Khả năng kháng kháng sinh của vi khuẩn ......................................................... 6

2.3.1.

Bản chất di truyền của tính đề kháng và các phương thức chuyển tải gene ............. 6

2.3.2.

Cơ chế kháng thuốc nhóm Cephalosporia của vi khuẩn E. Coli. ...................... 9

2.4.

Các kiểu gen ESBL ............................................................................................ 9

2.4.1.

Kiểu gen TEM - ESBL ...................................................................................... 9

2.4.2.

Kiểu gen SHV- ESBL ...................................................................................... 10

2.4.3.

Kiểu gen CTX-M ESBL ................................................................................. 10

2.5.

Phân bố dịch tễ của ESBL ............................................................................... 11

2.6.

Chất thải chăn nuôi- nguồn lưu cữu vi khuản mang gen kháng thuốc ............ 16

2.7.

Một số nghiên cứu về hiện tượng kháng thuốc của vi khuẩn .......................... 17

2.7.1.

Tình hình nghiên cứu ngồi nước .................................................................... 17

2.7.2.

Tình hình nghiên cứu trong nước .................................................................... 17

Phần 3. Đối tượng, nội dung, nguyên liệu, phương pháp nghiên cứu ............... 19
3.1.

Vật liệu nghiên cứu .......................................................................................... 19

3.2.

Nội dung nghiên cứu........................................................................................ 19

3.3.

Địa điểm nghiên cứu và số mẫu nghiên cứu .................................................... 19

iii


3.4.

Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 19

3.4.1.

Phương pháp thu thập mẫu phân lợn tại nền chuồng nuôi............................... 19

3.4.2.

Phương pháp phân lập vi khuẩn E.coli kháng cefotaxime............................... 20

3.4.3.

Phương pháp kiểm tra tính mẫn cảm kháng sinh của các chủng vi khuẩn
E. Coli kháng cefotaxime phân lập được ......................................................... 21

3.4.4.

Phương pháp khoanh giấy đôi (Doulble-disks test)phát hiện các chủng
E.coli sản sinh ESBL ....................................................................................... 22

3.4.5.

Phương pháp PCR phát hiện gen kháng cephalosporin (TEM, CTX, và SHV)
của các chủng E. Coli sản sinh ESBL (Hasman et al., 2005, Olesen et al.,
2004)................................................................................................................. 23

3.4.6.

Phương pháp điện di kiểm tra kết quả ............................................................. 24

3.4.7.

Phương pháp sử lý số liệu ................................................................................ 24

Phần 4. Kết quả và thảo luận ...................................................................................... 25
4.1.

Kết quả thu thập thông tin về sử dụng kháng sinh cho lợn tại Thái Bình
và Sóc Sơn ....................................................................................................... 25

4.2.

Kết quả thu thập mẫu ....................................................................................... 26

4.3.

Kết quả phân lập vi khuẩn E. Coli kháng cefotaxime ..................................... 27

4.4.

Kết quả giám định đặc tính sinh hóa của các chủng E. Coli phân lập
được ................................................................................................................. 27

4.5.

Kết quả xác định mức độ mẫn cảm và tỷ lệ đa kháng với một số kháng
sinh nhóm Cephalosporin của các chủng E. Coli phân lập được ..................... 30

4.6.

Kết quả phát hiện mối liên quan giữa khả năng sản sinh men ESBL và tỷ
lệ mẫn cảm với kháng sinh nhóm Cephalosporin của E. Coli ......................... 33

4.7.

Kết quả phát hiện gene kháng Cephalosporin ở các chủng E. Coli sản
sinh men ESBL phân lập được ........................................................................ 37

Phần 5. Kết luận và đề nghị ........................................................................................ 39
5.1.

Kết luận ............................................................................................................ 39

5.2.

Đề nghị ............................................................................................................. 39

Tài liệu tham khảo .......................................................................................................... 41

iv


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Nghĩa tiếng Việt

MH:

Muller Hinton

PCA:

Plate count agar

E. coli:

Escherichia coli

ESBL:

Men beta-lactamase phổ rộng

VP, MR:

VOGES- PROSKAUER , METHYL RED

ST:

Stable toxin

VK:

Vi khuẩn

PAB:

Para- amino benzoic

Cs, et al

Cộng sự

PSW:

Penton saline water

AMC:

Amoxicillin/clavulanic

NA:

Nutrient agar

Cf:

Cefoperazone

Cx:

Ceftriaxone

Cz:

Ceftazidime

Cu:

Cefuroxime

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Một số kháng sinh thuộc nhóm Cephalosporin .............................................. 4
Bảng 3.1. Bảng đánh giá đường kính vịng vơ khuẩn ................................................... 22
Bảng 3.2. Chu trình nhiệt phản ứng PCR ...................................................................... 23
Bảng 3.3. Các cặp gen mồi để phát hiện các gen kháng kháng sinh TEM, SHV
and CTX-M (Hasman et al. 2005) ................................................................ 24
Bảng 4.1. Một số loại thuốc kháng sinh trong phòng và trị bệnh cho lợn tại các
hộ chăn ni thuộc tỉnh Thái Bình................................................................ 25
Bảng 4.2. Một số loại thuốc kháng sinh trong phòng và trị bệnh cho lợn tại các
hộ chăn ni thuộc huyện Sóc Sơn ............................................................... 26
Bảng 4.3. Số lượng mẫu phân nền chuồng lợn thu thập được ...................................... 27
Bảng 4.4. Kết quả phân lập vi khuẩn E. coli kháng cefotaxime ................................... 27
Bảng 4.5. Kết quả kiểm tra sinh hóa của một số chủng vi khuẩn E. coli phân lập

được ở Thái Bình và Sóc Sơn ....................................................................... 28
Bảng 4.6. Tỷ lệ đa kháng thuốc nhóm Cephalosporin của các chủng E. Coli được
kiểm tra tính mẫn cảm kháng sinh ................................................................ 31
Bảng 4.7. Mối tương quan giữa khả năng đa kháng kháng sinh nhóm
cephalosporin và tỷ lệ sản sinh men ESBL của vi khuẩn E. coli phân
lập được ........................................................................................................ 33
Bảng 4.8. Khả năng sản sinh ESBLcủa các chủng vi khuẩn E.coli phân lập được
tỷ lệ vớikhả năng mẫn cảm kháng sinh cephalosporin ................................. 35
Bảng 4.9. Tỷ lệ phát hiện các chủng E.coli mang một hoặc cả hai genes (CTX,
TEM) kháng cephalosporin .......................................................................... 37

vi


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1. Hình ảnh vi khuẩn E.coli trên kính hiển vi điện tử ......................................... 3
Hình 2.2. Cơ chế kháng thuốc của vi khuẩn ................................................................... 8
Hình 2.3. Vị trí tác động của enzyme beta-lactamse ...................................................... 9
Hình 2.4. Cấu trúc xoắn của một số dẫn chất kiểu gen TEM ....................................... 10
Hình 2.5. Phân bố của vi khuẩn mang gen ESBL trên thế giới Nam và Trung Mỹ ..... 12
Hình 4.1. Tỷ lệ phát hiện các chủng E. coli đa kháng cephalosporin ở phân lợn ......... 33
Hình 4.2. Mối tương quan giữa khả năng đa kháng kháng sinh nhóm
cephalosporin và tỷ lệ sản sinh men ESBL của vi khuẩn E. coli phân
lập được ........................................................................................................ 34
Hình 4.3. Khả năng sản sinh ESBLcủa các chủng vi khuẩn E.coli phân lập được
tỷ lệ với khả năng mẫn cảm kháng sinh cephalosporin ................................ 35
Hình 4.4. Tỷ lệ các gen kháng cephalosporin được phát hiện từ các chủng E. coli
sản sinh ESBL ............................................................................................... 41

vii

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Tên tác giả : Phạm Lê Minh
Tên luận văn: Nghiên cứu mối liên hệ giữa sự đa kháng với tỷ lệ phát hiện gen nhóm
Cephalosporin của vi khuẩn Escherichia coli phân lập đươck từ chất thải của lợn.
Ngành : Thú y

Mã số : 60 64 01 01

Tên cơ sở đào tạo: Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
Mục đích nghiên cứu: Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ từng bước làm rõ mối tương
quan giữa mức độ kháng kháng sinh nhóm cephalosporin- là kháng sinh thường được sử
dụng trong điều trị bệnh đường tiêu hóa và tiết niệu của vi khuẩn E. coli và khả năng
sản sinh men beta- lactamase của các chủng phân lập được. Từ đó đánh giá được nguy
cơ mang gen kháng thuốc của E.coli phân lập từ chất thải lợn trong thực tế chăn nuôi
lợn hiện nay.
Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp thu thập mẫu phân lợn tại nền chuồng nuôi.
- Phương pháp phân lập vi khuẩn E.coli kháng cefotaxime.
- Phương pháp kiểm tra tính mẫn cảm kháng sinh của các chủng vi khuẩn E. coli
kháng cefotaxime phân lập được.
- Phương pháp khoanh giấy đôi (Doulble-disks test)phát hiện các chủng E. coli
sản sinh ESBL.
- Phương pháp PCR phát hiện gen kháng cephalosporin (TEM, CTX, và SHV)
của các chủng E. coli sản sinh ESBL.
- Phương pháp xử lý số liệu.
Kết quả chính và kết luận
1.

Tỷ lệ nhiễm E.coli kháng cefotaxime ở chất thải lợn thu thập tại nền chuồng là
82% và tương đương ở cả 2 địa phương Thái Bình và Sóc Sơn.

2.

Tỷ lệ vi khuẩn E. coli mẫn cảm với cả 5 loại kháng sinh nhóm cephalosporin
được kiểm tra là 11,4%. Tỷ lệ E. coli kháng cefotaxime tiếp tục kháng với
1,2,3,4,5 loại kháng sinh khác nhóm cephalosporin có chiều hướng tăng, lần lượt
là 7,7%, 6,8%, 19,5%, 34,1%, và 20,5%.

3.

Tỷ lệ vi khuẩn E. Coli phân lập từ phân nền chuồng lợn kháng với ít nhât một
loại cephalosporin khác cefotaxime, có khả năng sản sinh men ESBL là 80.5%.
Nghiên cứu cũng xác định được 100% các chủng kháng với 5 loại kháng sinh

viii


cephalosporin thế hệ 2 và 3 có khả năng sinh ESBL và 97.3% các chủng kháng 4
loại thế hệ 2 và 3 có khả năng sản sinh ESBL.
4.

Tỷ lệ vi khuẩn E. coli mang gen CTX và TEM của các chủng E.coli sản sinh
ESBL tại nghiên cứu này lần lượt là 68.8% và 19.8%. Trong đó, 61.2% số chủng
E. coli sản sinh ESBL chỉ mang gen CTX, 12.1% số chủng chỉ mang gen TEM,
và 7.7% số chủng mang đồng thời cả 2 gen CTX và TEM. Tại nghiên cứu này
chúng tôi không phát hiện chủng E. coli mang gen SHV.

5.

Vi khuẩn E. coli kháng với ít nhất 2 trong 5 loại (cefoperazone, ceftriaxone,
cefuroxime, ceftazidime, và cefamandole mang một hoặc cả hai genes (CTX,
TEM). Trong đó, các chủng kháng với ceftriaxone và cefuroxime thường mang
gen CTX, các chủng E. coli kháng với cefuroxime là các chủng mang gen TEM,
và các chủng kháng với cefamandole và cefuroxime là những chủng thường
mang cả 2 gen CTX và TEM.

ix


THESIS ABSTACT
Master student: Minh Pham Le
Study tittle: Study on the relationship between multi-antibiotic resistance levels and
the rate carrying-out Cephalosporin resistance gene of Escherichia coli isolated from
pig manure
Field of study: Veterinary

Master code: 60 64 01 01

University: Vietnam National Agricultural Academy
Objectives: The research results of the study will gradually clarify the correlation
between cephalosporin antibiotic resistance level - the commonly used in the treatment of
gastrointestinal and urinary tract infections of E. coli and the prevalence of beta- lactamase
enzymes produces of the isolated strains. Evaluation the risk of carrying the E. coli
resistance gene from pig waste in the current practice of raising pigs has been assessed.
Methodology
- Method of pig manure sample collection from floor of pig-pens
- Isolation and identification of cefotaxime resistant E. coli
- Method of antibiotic sensitive test of cefotaxime resistant E.coli strains isolated

- Determine ESBL producing E. coli strains (Doulble-disks test)
- Detection TEM, CTX, and SHV genes of ESBL producing E. coli strains by
PCR method
- Data analysis.
Results and discussion
1.

The prevalence of cefotaxime resistant E. coli in pigs manure was 82% and the
same prevalence in both Thai Binh and Soc Son provinces.

2.

The percentage of E. coli susceptible to all five cephalosporin antibiotics was
11.4%. The rate of isolated strains resistan to 1,2,3,4,5 other kinds of antibiotics
were 7.7%, 6.8%, 19.5%, 34 , 1%, and 20.5%, repectively.

3.

The percentage of E. coli isolated from pig manure resistant to at least one other
cephalosporin which produced ESBL was 80%. The study also identified that
ESBL-producing strains were 100% of resistant strains which resistant to 5
kinds of cephalosporin belong to second generation and 3th generation), and
97.3% strains resistaned to of 4-cephalosporin drugs (belong to 2nd and 3th
generations) produced ESBL.

x


4.

The percentage of E. coli bacteria that carry the CTX and TEM gene in this
study were 68.8% and 19.8%, respectively. Of those, 61.2% of ESBL-producing
E. coli strains carry only the CTX gene, 12.1% of the strains carry only the TEM
gene, and 7.7% of the strains carry both CTX and TEM genes simultaneously. In
this study we did not detect E. coli strains carrying the SHV gene.

5.

E. coli resistant to at least 2 out of 5 kind of antibiotics(cefoperazone,
ceftriaxone, cefuroxime, ceftazidime, and cefamandole) carry one or both genes
(CTX, TEM). In particular, strains resistant to ceftriaxone and cefuroxime
nomally carry the CTX gene, strains resistant to cefuroxime are TEM- carrying
strains, and strains resistant to cefamandole and cefuroxime are strains that carry
both CTX and TEM genes.

xi


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Thực trạng lây nhiễm vi khuẩn kháng kháng sinh đang là một trong những
thách thức lớn nhất đến hiệu quả điều trị bệnh ở vật ni và người trên tồn thế
giới. Đặc biệt đối với các chủng vi khuẩn mang gen kháng thuốc (Julian and
Dorothy, 2010). Ở Việt Nam tình trạng lây nhiễm vi khuẩn kháng kháng sinh đã
ở mức độ phổ biến (GARP Việt Nam, 2010), việc sử dụng kháng sinh rộng rãi
trong chăn nuôi và chưa được quản lý tốt là những nguy cơ chủ yếu làm gia tăng
khả năng kháng thuốc của vi khuẩn. Vi khuẩn mang gen kháng thuốc, đặc biệt là
trực khuẩn gram âm sản sinh men Extended-spectrum ß-lactamases (ESBL) có
yếu tố di truyền qua plasmid có thể lây nhiễm giữa các lồi và giống khác nhau
(Phạm Ngọc Hiếu và cs., 2012).

Vi khuẩn Escherichia coli sống cộng sinh trong đường tiêu hóa của vật
ni. Theo các nghiên cứu trên thế giới, vi khuẩn này có khả năng kháng kháng
sinh ngày một gia tăng, nhất là những chủng có khả năng sinh men β- lactamase
phổ rộng, kháng với nhiều kháng sinh nhóm cephalosporin- là nhóm kháng sinh
được dùng phổ biến trong điều trị bệnh do E. coli ở người và vật nuôi (Mark de
Been,2014; George, 2009; Bonet, 2004).
Việc sử dụng kháng sinh điều trị bệnh ở vật nuôi không tuân thủ theo quy
định và nhiều kháng sinh không đạt tiêu chuẩn là những yếu tố nguy cơ làm
cho q trình điều trị bệnh ở vật ni và người khơng có hiệu quả và làm tăng
khả năng kháng thuốc của nhiều loại vi khuẩn gây bệnh. Hiện nay, những
nghiên cứu về nguồn lưu cữu vi khuẩn E. coli có khả năng sản sinh men ESBL
ở Việt Nam mới cơ bản được thực hiện tại một số cơ sở y tế. Đề tài: " Nghiên
cứu mối liên hệ giữa sự đa kháng với tỷ lệ phát hiện gen nhóm
Cephalosporin của vi khuẩn Escherichia coli phân lập đươck từ chất thải
của lợn" được xây dựng nhằm nghiên cứu sâu về mối tương quan giữa mức
độ kháng thuốc nhóm cephaloporin và sự xuất hiện của gen kháng thuốc của
vi khuẩn E. coli phân lập từ chất thải lợn. Kết quả thu được từ nghiên cứu
này sẽ là cơ sở dữ liệu khoa học góp phần xây dựng bộ số liệu về vi khuẩn
E.coli kháng thuốc tại Việt Nam và giúp các cơ quan liên quan có thể đưa ra

1


các giải pháp phù hợp về sử dụng kháng sinh nhằm nâng cao hiệu quả điều trị
bệnh do E. coli gây ra ở lợn tại nước ta.
1.2. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ từng bước làm rõ mối tương quan giữa
mức độ kháng kháng sinh nhóm cephalosporin- là kháng sinh thường được sử
dụng trong điều trị bệnh đường tiêu hóa và tiết niệu của vi khuẩn E. coli và khả
năng sản sinh men beta- lactamase của các chủng phân lập được. Từ đó đánh giá

được nguy cơ mang gen kháng thuốc của E.coli phân lập từ chất thải lợn trong
thực tế chăn nuôi lợn hiện nay.

2


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. VI KHUẨN ESCHERICHIA COLI (E. coli)
Vi khuẩn Escherichia do nhà khoa học Escherich phát hiện lần đầu tiên
năm 1885. Giống Escherichia được chọn là đại diện điển hình của họ vi khuẩn
đường ruột (Hình 2.1). Giống này gồm nhiều loại như E.coli, E.adecarboxylase,
E.blattae, E.fergusonii, E.hermanii và E.vulneris. Trong đó E.coli có vai trị
quan trọng nhất và được chọn là lồi điển hình của giống Escherichia, chiếm
80% các vi khuẩn hiếu khí kí sinh ở đường ruột của người lớn (Hoàng Thủy
Nguyên và cs., 1974 ).

Hình 2.1. Hình ảnh vi khuẩn E.coli trên kính hiển vi điện tử
Trước đây vi khuẩn Escherichia coli được gọi là Bacterium coli commune
hayBacilus coli commnis, lần đâu tiên được phân lập từ phân trẻ em bị tiêu chảy
năm 1885 và được đặt theo tên của người bác sĩ nhi khoa Đức Theodor
Escherich (1857 – 1911) (Nguyễn Vĩnh Phước, 1974; Nguyễn Lân Dũng , 1976;
Nguyễn Như Thanh và cs., 1997; Lê Văn Tạo, 1997). Vi khuẩn E.coli tổng hợp
một số sinh tố B, E, K và tạo quần thể vi khuẩn cân bằng ở ruột. Đồng thời E.coli
cũng là nguyên nhân gây nên một số bệnh nguy hiểm ở người và vật nuôi: Bệnh
tiêu chảy, bệnh đường tiết niệu, v.v..
2.2. MỘT SỐ NHĨM KHÁNG SINH CHÍNH
Kháng sinh là chất lấy từ vi sinh vật (vi nấm, vi khuẩn, …), bán tổng hợp,
tổng hợp, có tác dụng ức chế một số quá trình sống của vi sinh vật và đơn bào
với liều thấp, khơng hoặc ít ảnh hưởng tới vật chủ.

3


Thuốc kháng sinh là những chất hữu cơ có cấu tạo phức tạp, phần lớn trong
số đó lúc đầu do xạ khuẩn, vi khuẩn và nấm sinh ra. Với nồng độ thấp đã có tác
dụng úc chế hay tiêu diệt sinh trưởng hay phát triển của vi sinh vật gây bệnh,
nhưng khơng hay rất ít độc cho người, gia súc, gia cầm (Bùi Thị Tho, 2003).
 Phân loại thuốc kháng sinh
(Theo tác giả Hồng Tích Huyền, 1993; Bùi Thị Tho, 2003)
+ Nhóm β –lactamin
Các thuốc thuộc nhóm này, trong cơng thức phân tử có chứa nhóm β–
lactamin.Liên kết này rất yếu và dễ bị đứt, khi đứt thì hoạt tính kháng sinh giảm.
Nhóm này gồm có:
Penicillin thiên nhiên: Penicillin G, Penicillin O, Penicillin K, Penicillin V
và Penicillin G có tác dụng chậm như Quinine Penicillin, Procain Penicillin G…
Penicillin bán tổng hợp: Oxacillin, Cloxacillin, Ampicillin, Amoxicillin
Các Cephalosporin: Cephalosporin thiên nhiên và bán tổng hợp hay tổng
hợp như Cephalothin, Cephaloridin, Cephapirin (Bảng 2.1)
Bảng 2.1. Một số kháng sinh thuộc nhóm Cephalosporin
Các thế hệ kháng sinh

Tên kháng sinh

Cephalosporin
Thế hệ 1 (1 )

Cefazolin, Cephalothin, Cephalexin, Cefadroxil,
Cefaloridine, Cefalotin, Cefapirin, Cefazedone,
Ceftezole…

Thế hệ 2 (2nd)

Cefuroxime, Cefaclor, Cefamandole, Cefamycins

Thế hệ 3 (3rd)

Cefotaxime, Ceftriaxone, Cefpodoxime, cefodizime,
Ceftizoxime, Ceftazidime…

Thế hệ 4 (4th)

Cefepime, Cefpirome, Cefquinome, Cefozopran

Thế hệ 5 (5th)

Ceftobiprole, Ceftaroline fosamil

st

+ Nhóm Aminnoglycosid
Các kháng sinh thường gặp nhóm này: Streptomycin, Gentamicin,
Neomycin, Kanamycin…
+ Nhóm Chloramphenicol

4


Bao gồm: Chloramphenicol, Thiamphenicol, …
+ Nhóm Tetracycline
Gồm có các Tetracycline thiên nhiên, Oxytetracline, Chlotetracycline và

các Tetracycline tổng hợp.
+ Nhóm Macrolid
Gồmcó: Erythromycin, Oleandomycin, Lincomycin, Clindammycin,
Rifamicin, Spyramycin, Tylosin, …
+ Nhóm Polypeptide
Các thuốc hay gặp: Bacitracin, Colistin, Polymycin.
+ Nhóm thuốc hóa học trị liệu có cơ chế tác dụng kiểu bắt chước kháng sinh
+ Nhóm sufamid và Nitrofurantoin
Các thuốc kháng sinh nhóm này được tổng hợp hồn tồn, có tác dụng
kìm khuẩn nhưng yếu hơn thuộc nhóm trên.
+ Nhóm Quinolon
Đây là kháng sinh tổng hợp, gồm 3 thế hệ. Các thuốc phổ biến như:
Norfloxacin, Ofloxacin, Ciprofloxacin, Enrofloxacin.
Để thuận tiện cho việc sử dụng và phối hợp kháng sinh, trong điều trị
lâm sàng người ta chia kháng sinh ra làm hai nhóm: nhóm diệt khuẩn và nhóm
kìm khuẩn.
+ Nhóm có tác dụng diệt khuẩn: Một kháng sinh dược coi là diệt khuẩn
khi với nồng độ ức chế tối thiểu có khả năng làm cho các chủng vi khuẩn chỉ cịn
sống sót ít hơn 0, 01 % sau 24 giờ. Theo cách này, gia súc bị nhiễm khuẩn nặng
bao giờ cũng chọn những kháng sinh có tác dụng diệt khuẩn.
Các kháng sinh thuộc nhóm này bao gồm: Penicillin, Cephalosporin,
Polymycin, Aminoglyciside, Trimethoprim-Sulfonamid.
+ Nhóm kháng sinh có tác dụng kìm khuẩn: Tetracucline, Chloramphenicol,
Macrolid, Trimethoprim, Erythromycin, Sulphamid, Nitrofurantoin.
- Cơ chế tác dụng của thuốc kháng sinh
+ Kháng sinh ức chế tổng hợp màng vách tế bào vi khuẩn
Chất kháng sinh ức chế tổng hợp mucopeptid ở vách thế bào vi khuẩn.
Thuộc nhóm này gồm có các β –lactamin, Cephalosporin… Penicillin và
các dẫn xuất β –lactamin có cấu trúc giống như chuỗi peptid do vi khuẩn tổng
hợp nên để tạo màng tế bào. Do vậy, khi tổng hợp màng tế bào vi khuẩn, vi

5


khuẩn tạo phức nhầm với các chất đó, phức hợp này bền vững và không hồi
phục. Phản ứng xuyên mạch tạo màng bị cản trở.
Một số kháng sinh lại có tác dụng vào việc vận chuyển, trùng hợp
mucopeptid. Chúng có tác dụng phá hoại chức năng màng nguyên sinh của tế bào
vi khuẩn. Thuộc nhóm này có 30 chất, trong đó có: Polymicin B, Colistin,
Bacitracin, Anbomycin, Vancomycin, Ristomycin.
+ Kháng sinh ức chế tổng hợp protein của vi khuẩn
Kháng sinh làm tổng hợp protein bất thường: Đại diện nhóm này là
Streotomycin, nó gây ức chế tổng hợp protein của vi khuẩn ở mức ribosome.
Thuốc gắn vào tiểu phần 30s của ribosom.Qua đó làm đọc sai mã di truyền, dẫn
đến việc tổng hợp tích lũy những polypeptide sai lạc. Thuốc có tác dụng kìm hãm
sự phát triển của vi khuẩn.
Kháng sinh phong bế tổng hợp protein: Đại diện nhóm này là
Chloramphenicol, thuốc gắn với tiểu phần 50s, 70s của ribosom trong tế bào,
ngăn cản mạch peptid kéo dài. Chlophenicol làm quá trình tổng pjprotein của vi
khuẩn bị đình trệ ngay. Các thuốc thuộc nhóm Tetracycline lại gây ức chế q
trình tổng hợp protein của vi khuẩn bằng cách ngăn cản hai tiểu phần 30s, 50s
của ribosom.
2.3. KHẢ NĂNG KHÁNG KHÁNG SINH CỦA VI KHUẨN
2.3.1. Bản chất di truyền của tính đề kháng và các phương thức chuyển
tải gene
Tính đề kháng kháng sinh của vi khuẩn có nguồn gốc ở gene. Các gene
kháng thuốc hiện diện hoặc ở trong nhiễm sắc thể (đề kháng nhiễm sắc thể), hoặc
trong một yếu tố di động như các plasmid, các yếu tố có thể chuyển vị trí (đề
kháng ngồi nhiễm sắc thể).Sự đề kháng có thể tự nhiên hoặc mắc phải.
2.3.1.1. Đề kháng tự nhiên

Các gene đề kháng là tài sản di truyền của chính vi khuẩn. Đề kháng tự
nhiên là đặc điểm có ở tất cả các chủng của cùng một loài. Đây là sự đề kháng
thường xuyên và có nguồn gốc nhiễm sắc thể, ổn định và di truyền lại cho các thế
hệ con cháu (truyền dọc) khi phân chia tế bào, nhưng không truyền từ vi khuẩn
này sang vi khuẩn khác (truyền ngang).
2.3.1.2. Đề kháng mắc phải

6


Vi khuẩn có thể phát triển đề kháng với kháng sinh mà trước đó nhạy cảm,
do thay đổi ở gene. Sự đề kháng này thường khơng ổn định và có thể là một
trong hai loại sau: đột biến nhất thời hoặc mắc phải các gene đề kháng từ một vi
khuẩn khác.
- Đột biến nhiễm sắc thể nhất thời
Đột biến nhiễm sắc thể nhất thời là cơ chế đề kháng kháng sinh của
khoảng 10-20% các vi khuẩn.Khi đó các gene đề kháng có trong nhiễm sắc thể
của vi khuẩn. Sự đột biến chỉ ảnh hưởng đến một đặc tính và sự đề kháng nói
chung chi liên quan đến một kháng sinh hoặc một nhóm kháng sinh có cùng cơ
chế tác dụng. Ví dụ : đề kháng với kháng sinh rifampicine và các quinolone luôn
luôn là do đột biến.
- Mắc phải các gene kháng thuốc từ một vi khuẩn khác
Tính đề kháng của vi khuẩn do mắc phải các yếu tố di truyền ngoại lai
thấy ở cả vi khuẩn gram dương và gram âm. Việc mắc phải yếu tố di truyền mới
có thể do trao đổi trực tiếp chất liệu nhiễm sắc thể hoặc do trao đổi các yếu tố
di động. Trong trường hợp này, các gene đề kháng có ở trong một đoạn DNA
vi khuẩn nằm trên một số yếu tố di động của nhiễm sắc thể, như các plasmids,
gen nhảy. Dạng đề kháng này có thể chuyển từ vi khuẩn này sang vi khuẩn
khác và thậm chí ở các vi khuẩn thuộc các lồi khác nhau. Ví dụ: Vi khuẩn
Shigella, gây bệnh tiêu chảy, có thể chuyển một plasmide đề kháng với 4-5

kháng sinh khác nhau.
Các gene hoặc nhóm gene đề kháng có thể lây truyền bằng nhiều cách:
Biến nạp (transformation), tải nạp (transduction), chuyển vị (transposition) hoặc
tiếp hợp (conjugation). Sự biến nạp cho phép sát nhập DNA tự do vào vi khuẩn
khác sau khi vi khuẩn mẹ chết. Sự chuyển nạp là cơ chế chuyển tải gene, mà vật
mang là virus hay còn gọi là bacteriophage.Việc chuyển plasmid giữa các vi
khuẩn thường được chuyển bằng cách tiếp hợp. Tiếp hợp là một tiến trình trong
đó DNA được chuyển từ một vi khuẩn cho sang một vi khuẩn nhận theo một cơ
chế phức hợp cần sự tiếp xúc của 2 tế bào cho và nhận và là cách thức chính gây
sự phát tán tính kháng thuốc của các vi khuẩn gây bệnh.
* Ngồi ra, về cơ chế sinh hóa của hiện tượng kháng thuốc được trình bày
tại hình 2.2 cho thấy có 5 yếu tố chính:

7


Hình 2.2. Cơ chế kháng thuốc của vi khuẩn
+Ức chế sinh tổng hợp thành tế bào: Đối với các kháng sinh Penicillin,
cephalosporin, glycopeptid, bacitracin,
+ Ức chế sinh tổng hợp Protein: Đối với các kháng sinh Aminosid,
macrolid, Tetracyclin, Chloramphenicol.
+ Ức chế sinh tổng hợp acid nucleic: Đối với các kháng sinh Quinolon và
rifampicin.
+ Tạo ra sự bất ổn định của màng tế bào: Đối với các kháng sinh Colistin,
polymycin, amphotericin.
+ Ức chế sinh tổng hợp những chất chuyển hóa quan trọng: Đối với các
kháng sinh Sulfamid, Trimetoprim.
2.3.2. Cơ chế kháng thuốc nhóm Cephalosporia của vi khuẩn E. coli.
- Vi khuẩn E. coli là vi khuẩn đại tràng kí sinh trong đường ruột của động
vật máu nóng. Sự có mặt của vi khuẩn E. coli được cho là một chỉ thị thường gặp

cho hiện tượng ơ nhiễm phân. Trong nhóm vi khuẩn này, nhóm E. Coli có khả
năng sản sinh enzyme Beta- lactamase đang được nhiều nhà khoa học trên thế
giới quan tâm nghiên cứu.
- Cơ chế kháng kháng sinh của vi khuẩn E. coli sản sinh enzyme Betalactamase là do loại enzyme này có khả năng phân hủy các kháng sinh nhóm
Cephalosporin (Paterson, 2006). Theo các tác giả Howard et al., (1996), Paterson
and Yu (1999), và Chaudhary and AggarWal R (2004) bản chất hóa học của hiện

8


tượng kháng thuốc là cac enzyme bât- lactamines bằng cách phá hủy mạch nối
amide của vòng beta- lactam của cephalosporin (Hình 2.3).

Hình 2.3. Vị trí tác động của enzyme beta-lactamse
ESBL: Extended-Spectrum Beta-lactamase (ESBLs) là các enzym có thể
được sản xuất bởi vi khuẩn làm cho chúng kháng với cephalosporin như
cefuroxim, cefotaxime và ceftazidime - đó là các kháng sinh phổ biến nhất được
sử dụng tại nhiều bệnh viện.Ngày nay người ta đã khám phá hơn 300 typs vi
khuẩn ESBL, trong đó các typ chủ yếu là TEM, SHV, CTX- M và VEB. Các gen
đa kháng thuốc này được truyền chủ yếu qua plasmid, transposons và intergrons.
Các gen này cóthể truyền ngay giữa các họ vi khuẩn Gram âm dẫn đến sự lan
truyền nhanh chóng đặc tính đề kháng kháng sinh.
2.4. CÁC KIỂU GEN ESBL
2.4.1. Kiểu gen TEM - ESBL
Kiểu gen TEM-ESBL có thể nói là các dẫn chất của TEM-1 vàTEM-2
thơng qua các đột biến tại vị trí hoạt động như trong hình 2.4.

9

Hình 2.4. Cấu trúc xoắn của một số dẫn chất kiểu gen TEM
Có khoảng 100 TEM type beta-lactamse, tất cả chúng đều là các ESBL trừ
TEM-1 và TEM-2.Những TEM type ESBL được tìm thấy phổ biến nhất ở E. coli
và K. pneumoniae.Tuy nhiên chúng cũng có thể tìm thấy ở những vi khuẩn Gram
âm khác và cũng như ở những loài Enterobacteriaceae khác (Enterobacter
aerogenes, Enterobacter cloacae, Morganella morganii, Proteus mirabilis và
Salmonella spp).
Ngồi những vi sinh vật nhóm Enterobacteriaceae, chúng cịn được tìm
thấy ở những chủng vi sinh vật khác như P. aeruginosa.
2.4.2. Kiểu gen SHV- ESBL
Khơng giống như nhóm TEM, có rất ít SHV type betalactamase có nguồn
gốc từ SHV-1. Đa số các gen SHV nằm trên plasmid của vi khuẩn mang
chúng.Trên 100 SHV đã được tìm thấy trên tồn thế giới. SHV-type ESBL được
tìm thấy ở một loạt các Enterobacteriaceae , P.aeruginosa và Acinetobacter spp.
2.4.3. Kiểu gen CTX-M ESBL
CTX-M được tìm thấy năm 2000 bởi Tzouvelekis Thuật ngữ CTX-M
beta-lactamase thể hiện khả năng kháng của nó với cefotaxime. CTX-M có khả

10


thủy phân cephalothin (C1G) tốt hơn benzyl-penicillin và có tác dụng kháng trên
cả các C3G, tuy với hoạt lực khác nhau .
CTX-M cũng bị ức chế bởi các chất ức chế b-lactamase, trong đó thì nó bị
ức chế bởi tazobactam mạnh hơn so với sulbactam và clavulanat. Không giống
như những enzym TEM và SHV,các nghiên cứu không nhận thấy các đột biến
trên CTX-M. CTX-M được tìm thấy lần đầu tiên trên nhiễm sắc thể của
Kluyvera spp. sau đó nó được lây nhiễm qua các plasmid và các yếu tố di truyền
di động. Theo Bradford, 128 type của CTX-M đã được báo caó được chia làm
5 lớp như sau: CTX-M-1, CTX-M-2, CTX-M-8, CTX-M-9 và CTX-M-25.

Chúng được tìm thấy ở các Enterobacteriaceae khác nhau.
* Ngồi ra cịn có các type ESBL khác như PER, VEB, CepA với tỷ lệ thấp.
2.5. PHÂN BỐ DỊCH TỄ CỦA ESBL
Về mặt dịch tễ thì tỷ lệ mắc ESBL ở các vùng khác nhau trên thế giới là
khác nhau. Các nghiên cứu đã được thực hiện trên rất nhiều các quốc gia và đã có
rất nhiều các báo cáo cũng như các bài review:
Châu Âu
Báo cáo đầu tiên về chủng vi sinh vật sinh ESBL là các báo cáo từ châu
Âu, cụ thể là ở Đức của Knothe vào năm 1983 và Anh của Du Bois vào năm
1995 Trường hợp dương tính với ESBL ở Pháp được tìm thấy đầu tiên năm 1986,
ở 54 bệnh nhân trong đơn vị chăm sóc tích cực dương tính với ESBL Sau đó,
phần lớn các chủng dương tính ESBL được tìm thấy ở Pháp.
Trong thập kỷ 1990, khoảng 25 đến 35% ca nhiễm trùng bệnh viện của
K. pneumoniae dương tính với ESBL. Ở thời điểm đó, tuần suất ESBL trong
Enterobacteriaceae ở Pháp chỉ là dưới 1%. Arpin trong một nghiên cứu tại Pháp
đã chỉ ra có sự tăng tỷ lệ E. coli sinh ESBL từ 0.2% lên 2% . Theo báo cáo
giám sát quốc gia về kháng kháng sinh, có một sự tăng tỷ lệ các chủng sinh
ESBL ở các nước bắc Âu như Đan mạch, Na uy, Thụy điển. Các nghiên cứu
cũng chỉ ra tỷ lệ các chủng dương tính với ESBL ở Tây Ban Nha và Bồ Đào Nha
và sâu hơn đó là sự tăng về tỷ lệ CTX-M ở các bệnh nhân nhiễm khuẩn niệu .
10 năm trở lại đây, Italya cũng báo cáo sự tăng các chủng dương tính
với ESBL.
Tần suất xuất hiện của các chủng ESBL dương tính là trên 10% ở các
nước Đơng Âu như Hungary, Phần Lan, Romania, Nga và Thổ Nhỉ Kỳ. Enzyme

11


chính mà các chủng ESBL dương tinh sinh ở Đơng Âu đó là CTX-M-3, SHV-2
và SHV-5. Các nghiên cứu đã chỉ ra một sự tăng tỷ lệ CTX-M và đã trở thành

dịch ESBL các nước châu Âu.
Theo số liệu của EARSS, Tỷ lệ E. coli kháng lại C3G có sự biến đổi lớn,
từ 3% ở Thụy Điển đến 36% ở đảo Syp, và cũng chỉ rõ một grandient Bắc tới
nam với tỷ lệ cao nhất châu Âu tại các nước Nam Âu và thấp nhất ở các nước
Bắc Âu. Từ năm 2008 tới 2011, tỷ lệ E. coli kháng cephalosporin thế hệ 3 tăng ở
18 trên 28 nước và không có một nước nào có tỷ lệ giảm trong giai đoạn này. Tỷ
lệ được biểu diễn trong bản đồ tại hình 2.5.

Hình 2.5. Phân bố của vi khuẩn mang gen ESBL trên thế giới Nam và
Trung Mỹ

12


SHV-2 và SHV-5 được báo cáo lần đầu tiên ở K. pneumoniae vào khoảng
năm 1989 tại Chile và Argentina (EARSS, 2011). Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng
có sự hiện diện của ESBL ở 30% đến 60% Klebsiella spp. ở Brazil, Colombia, và
Venezuela [93]. Tỷ lệ E. coli sinh ESBL ở khu vực Châu Mỹ Latin tăng so với các
năm trước. Về số lượng cụ thể, 26% of E. coli tại châu Mỹ Latin có sinh ra ESBL
vào năm 2008 trong khi đó tỷ lệ này chỉ là 10% vào năm 2003 và 2004.
Bắc Mỹ
Báo cáo đầu tiên về ESBL tại Mỹ vào năm 1988, là K. pneumoniae với
enzyme TEM-10 [95]. Sau đó là các báo cáo về TEM-12 và TEM -26. Năm
2001, Winokur đã chỉ ra rằng 5,6% các chủng vi sinh vật tại Mỹ có dương tính
với ESBL.Năm 2009, một nghiên cứu trên E. coli đã chỉ ra rằng có 9% E. coli
sinh ESBL. Ngồi ra, các báo cáo còn chỉ ra sự bùng nổ của ESBL type SHV .
Châu Phi
Một nghiên cứu trong giai đoạn năm 1998 đến 1999, ở các bệnh viện
Nam Phi, đã chỉ ra 36,1% K. pneumoniae sinh ra ESBL.
Cũng có những nghiên cứu về ESBL ở khu vực tiểu vùng Sahara và tuy

nhiên chúng không đưa lại nhiều kết quả.
Nghiên cứu đầu tiên về ESBL tại Tanzania được thực hiện vào giai đoạn
2001- 2002, nghiên cứu này được thực hiện trên máu trẻ sơ sinh và đã chỉ ra rằng
25% E. coli và 17% K. pneumoniae có dương tính với ESBL, chủ yếu là type
CTX-M-15 và TEM-63.
Một nghiên cứu khác tại Tanzania, tổng tỷ lệ các vi sinh vật gram – sinh
ESBL là 29%- trong đó chủ yếu là là K. pneumoniae (64%) và E coli (24%)
Ngoài ra 1 nghiên cứu khác ở Mali đã chỉ ra rằng 63% người lớn và 100% trẻ em
mang vi khuẩn nhóm Enterobacteriaceae sinh ESBL và nó đồng thời cũng chỉ ra
sự tăng tỷ lệ đa kháng kháng sinh. Một nghiên cứu khác ở Madagascar,
Herindrainy đã quan sát thấy có 10% các bệnh nhân ngoại trú mang vi sinh vật
sinh ESBL, về cơ bản là các enzym nhóm CTX-M-15, và các nhà nghiên cứu đã
đề xuất rằng nghèo đó cũng là một yếu tố nguy cơ của việc nhiễm vi sinh vật sinh
ESBL. [106].
Trung Đông
Các nghiên cứu ở trung đông đã chỉ ra 1 tỷ lệ ESBL cao hơn hẳn các vùng
khác trên thế giới. Một nghiên cứu trên E. coli sinh ESBL tại Ai cập, trong giai

13