Tiến Sĩ Một số đặc điểm dịch tễ học của nhiễm khuẩn bệnh viện do vi khuẩn kháng carbapenem mang gen NDM-1 tạ

1
ĐẶT VẤN ĐỀ
Nhiễm khuẩn bệnh viện (Hospital-Acquired Infections - HAI) (NKBV) là
nhiễm khuẩn mà bệnh nhân mắc phải trong thời gian nằm viện là một trong
những nguyên nhân chính gây ra tỷ lệ mắc, tử vong cao cho các bệnh nhân tại
các bệnh viện trên thế giới [137]. NKBV thường gây nên do các vi khuẩn kháng
đa kháng sinh, gây rất nhiều khó khăn cho công tác điều trị, kéo dài thời gian
mắc bệnh, nguy cơ tử vong cao [112]. Khi vi khuẩn kháng lại 1 kháng sinh phải
thay thế bằng những kháng sinh thế hệ mới có giá thành cao hơn gây nên những
thiệt hại lớn về kinh tế. Tại liên minh châu Âu, tỷ lệ tử vong hàng năm do bị
nhiễm các chủng vi khuẩn kháng thuốc là 25.000 ca và tại Mỹ là hơn 63.000 ca,
và gây thiệt hại cho nền kinh tế bao gồm chi phí điều trị và tạo ra ít sản phẩm lao
động. Mỗi năm tại châu Âu là 1,5 tỉ Euro và Mỹ là 1,87 tỉ đô la, cao hơn rất
nhiều chi phí cho công tác phòng chống bệnh cúm [43].
Từ năm 2000, sự lây lan nhanh chóng của các chủng vi khuẩn Gram âm là
căn nguyên quan trọng gây nhiễm khuẩn bệnh viện có khả năng sinh ra các
enzyme (extended-spectrum beta-lactamases; ESBLs) ly giải hầu hết các kháng
sinh phổ rộng thuộc nhóm cephalosporin đã được ghi nhận trên toàn thế giới
[103]. Carbapenem là nhóm kháng sinh mạnh nhất “thuộc nhóm lựa chọn cuối
cùng” được sử dụng để điều trị cho các trường hợp bị nhiễm khuẩn bệnh viện
nặng do các chủng vi khuẩn Gram âm sinh enzym ESBLs. Tuy nhiên do sử dụng
rộng rãi loại kháng sinh này đã tạo áp lực cho vi khuẩn kháng lại carbapenem
[89]. Enzym ly giải carbapenem mã hóa bởi gen KPC, IMP và VIM được phát
hiện ở khắp nơi trên thế giới [89;108]. Enzym OXA-48 ly giải carbapenem tập
trung chủ yếu ở các quốc gia vùng Địa Trung Hải, châu Âu và Ấn Độ
[82;101;102]. Đặc biệt gần đây nhất vào năm 2008, giới khoa học đã công bố
thông tin chấn động, gây quan ngại lớn cho toàn thế giới về việc phát hiện ra các
chủng vi khuẩn kháng carbapenem mang gen New Delhi metallo-beta-
lactamase-1 (NDM-1) ở bệnh nhân người Thụy Điển có tiền sử chữa bệnh tại Ấn 2
Độ. Các vi khuẩn mang gen NDM-1 có tính kháng kháng sinh rất mạnh, khả
năng lây lan nhanh, dẫn đến nguy cơ làm giảm hiệu quả và vô hiệu hóa nhóm
kháng sinh hết sức quan trọng này trong thực hành lâm sàng. Hiện tại các chủng
vi khuẩn kháng carbapenem mang gen NDM-1 đã được báo cáo lây lan ra nhiều
quốc gia trên thế giới [70;89;140]. Điều này cho thấy tính kháng kháng sinh của
vi khuẩn diễn ra đa dạng, phức tạp, xu hướng kháng kháng sinh ngày càng gia
tăng và nguy hiểm hơn. Đây là vấn đề y tế nghiêm trọng mang tính toàn cầu
được tổ chức Y tế Thế giới cảnh báo, nếu không có các nghiên cứu kịp thời và
đưa ra giải pháp nhanh chóng và hiệu quả thì sẽ không có kháng sinh để điều trị
hiệu quả cho các vi khuẩn này trong 5 – 10 năm tới.
Ở Việt Nam, nhiều báo cáo cho thấy tình trạng vi khuẩn kháng kháng sinh tại
các bệnh viện đã ở mức độ cao. Trong báo cáo gần đây cho thấy tại một số bệnh
viện ở thành phố Hồ Chí Minh, các vi khuẩn gram âm là căn nguyên thường gặp
gây nhiễm khuẩn bệnh viện cũng đã kháng lại cephalosporin thế hệ 3 và gia tăng
từ 25% năm 2000-2001 lên đến 42% vào năm 2009 [49]. Kháng sinh nhóm
carbapenem được đưa vào thị trường Việt Nam vào đầu những năm 2000 và xu
hướng sử dụng nhóm kháng sinh này ngày càng gia tăng và mở rộng đặc biệt tại
các bệnh viện lớn. Hai căn nguyên gây nhiễm khuẩn bệnh viện thường gặp là P.
aeruginosa và A. baumannii được đánh giá ở 6 bệnh viện năm 2008 cho thấy:
20% các chủng P. aeruginosa và 50% các chủng A. baumannii kháng kháng sinh
nhóm carbapenem [49]. Bệnh viện Việt Đức là bệnh viện ngoại khoa đầu ngành
với qui mô 500 giường bệnh, mỗi năm bệnh viện thực hiện khoảng 28.000 ca
phẫu thuật thuộc nhiều chuyên khoa sâu, luôn trong tình trạng quá tải, gây nhiều
khó khăn cho công tác phòng chống nhiễm khuẩn. Kháng sinh chiếm một tỷ lệ
lớn trong cơ cấu thuốc sử dụng, trong đó các kháng sinh thế hệ mới như
cephalosporin và đặc biệt là kháng sinh nhóm carbapenem được sử dụng thường
xuyên tại bệnh viện, chính điều này dẫn đến nguy cơ cao cho các vi khuẩn kháng
kháng sinh nói chung trong đó có carbapenem. Tuy nhiên, cho đến nay chưa có 3
nghiên cứu đầy đủ, toàn diện về tình trạng kháng kháng sinh nói chung và đặc
biệt là các nghiên cứu về vi khuẩn kháng carbapenem mang gen NDM-1. Vấn đề
vi khuẩn kháng carbapenem là vấn đề rất mới nên hầu như chưa có những
nghiên cứu về vấn đề này tại Việt Nam. Việc có những hiểu biết cơ bản và
chuyên sâu về vấn đề này bao gồm : dịch tễ học, lâm sàng, các yếu tố nguy cơ,
đặc điểm về vi sinh và sinh học phân tử của vi khuẩn kháng carbapenem mang
gen NDM-1 là hết sức cấp thiết và vô cùng quan trọng trong giai đoạn hiện nay.
Những số liệu khoa học này sẽ giúp cho các nhà chuyên môn, các nhà quản lý
cũng như các nhà hoạch định chính sách y tế trong việc định hướng sử dụng
thuốc, phối hợp thuốc và nhất là đưa ra các giải pháp khống chế sự lây lan của vi
khuẩn kháng carbapenem mang gen NDM-1 trong bệnh viện và cộng đồng tại
Việt Nam. Chính vì sự cần thiết và ý nghĩa thực tiễn đã nêu ở trên chúng tôi tiến
hành đề tài nghiên cứu: “Một số đặc điểm dịch tễ học của nhiễm khuẩn bệnh
viện do vi khuẩn kháng carbapenem mang gen NDM-1 tại bệnh viện Việt
Đức-Hà Nội, 2010-2011” với 3 mục tiêu cụ thể sau.

1. Mô tả một số đặc điểm dịch tễ học của bệnh nhân nhiễm khuẩn bệnh viện do
vi khuẩn kháng carbapenem mang gen NDM-1 phân lập tại bệnh viện Việt Đức-
Hà Nội.
2. Mô tả tình trạng ô nhiễm vi khuẩn kháng carbapenem mang gen NDM-1 trong
một số mẫu môi trường bệnh viện Việt Đức.
3. Xác định một số đặc điểm sinh học phân tử của một số chủng vi khuẩn kháng
carbapenem mang gen NDM-1.
4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Nhiễm khuẩn bệnh viện
Nhiễm khuẩn bệnh viện: “Là nhiễm khuẩn xảy ra sau 48 giờ kể từ khi
vào viện, các nhiễm khuẩn này không xuất hiện hay ở trong giai đoạn ủ bệnh
lúc nhập viện”. Định nghĩa này bao gồm cả các nhiễm khuẩn của bệnh nhân
sau khi ra viện và nhiễm khuẩn nghề nghiệp trên các nhân viên y tế trong
bệnh viện [137]. Dựa trên định nghĩa này, các định nghĩa riêng, đơn giản và
không cần sử dụng tất cả các kỹ thuật chẩn đoán đã được phát triển cho từng
loại nhiễm khuẩn bệnh viện thường gặp, qua đó có thể sử dụng cho công tác
giám sát nhiễm khuẩn ở các bệnh viện thiếu hụt các trang thiết bị chẩn đoán
hiện đại (bảng 1.1) [48;59;80;137].
Bảng 1.1. Phân loại nhiễm khuẩn bệnh viện
Loại nhiễm khuẩn Tiêu chuẩn
Nhiễm khuẩn vết mổ Có dịch chảy ra từ vết mổ, abcess hoặc viêm
mô lan tỏa tại vết mổ trong tháng đầu tiên sau
khi phẫu thuật
Nhiễm khuẩn tiết niệu Nuôi cấy dương tính (1 hoặc 2 vi khuẩn) với
nồng độ >10
5
vk/ml, có hoặc không có các
triệu chứng lâm sàng
Nhiễm khuẩn đường hô hấp 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 X-
quang
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

5
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 1.1)
và tỷ lệ chung cho tất cả các quốc gia này vào khoảng 7,6% [138]. 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 [40]. Tại Mỹ năm 2002, tỷ lệ nhiễm khuẩn bệnh viện 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%) [5;67].


Hình 1.1. 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) [138].
Tỷ lệ nhiễm khuẩn bệnh viện ở các quốc gia có thu nhập trung bình và 6
thấp dao động từ 5,7% đến 19,9% và tỷ lệ tính chung là khoảng 10,1/100
bệnh nhân (hình 1.2) [138]. 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% [138].










Hình 1.2. 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 Care-Associated Infection Worldwide) [138].

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 phân-miệng) [5;138]. 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 [137]. Hiện nay vi khuẩn là một trong những 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 [137]. Vi khuẩn Gram dương 7
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 [137]. Đặc biệt trong 10 năm vừa qua các vi khuẩn Gram âm như
Escherichia coli (E. coli), Klebsiella pneumoniae (K. 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 [8;42;70;103;140].

1.2. Kháng sinh và sự đề kháng kháng sinh của vi khuẩn
Việc phát minh ra kháng sinh ở thế kỷ 20 đã đóng một 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 8
penicillin 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 đặt tên là penicillin [115]. 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 [29;115].
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 [115].
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
[31;115]. Cho đến nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nhiều nhóm và
các thế hệ kháng sinh khác nhau như cephalosporins, fluoroquinolones,
macrolides 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. 9
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 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 [127].
Bảng 1.2. Sự phát triển đề kháng kháng sinh của vi khuẩn [127]
Kháng sinh Năm sử dụng
Năm phát hiện
đề kháng kháng sinh
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 10
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 hiện nay như cephalosporin và carbapenem. Đây là một mối lo
ngại và thách thức lớn đối với nền y học hiện đại [7;70;88;140].
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 [1]. Đề kháng được chia làm hai loại đề
kháng giả và đề kháng thật.
Đề kháng giả
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 [1].
Đề kháng thật
+ 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, 11
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 [1].
+ 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
nằm trên các plasmid và class I intergron cho vi khuẩn cùng và khác loài
thông qua hình thức biến nạp và tiếp hợp [1].
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).
1.2.3.1. Làm 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 kháng sinh [97]. 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 (ADN 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 [20;126].
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 beta-lactamase có khả năng phá hủy
penicillin được báo cáo trước khi được đưa vào sử dụng vào đầu những năm 12
1940. Sau đó hàng loạt các enzym beta-lactamase 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 [8;24].
1.2.3.3. Làm 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 [8]. Việc thâm nhập
của các kháng sinh nhóm beta-lactam 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 [8]. 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 [8].
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 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 [60].
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 [4]. Nhiều người dân tin rằng kháng sinh có thể chữa được các bệnh như 13
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 [3;4].
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 [39;51;53].
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 bệnh nhân ở lại
viện để chăm sóc người bệnh dẫn đến tình trạng quá tải càng nghiêm trọng [49].
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 14
các chủng vi khuẩn kháng kháng sinh không chỉ trong bệnh viện mà còn có nguy
cơ lây lan ra ngoài cộng đồng [112]. 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
[49].
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
được sự gia tăng của vi khuẩn kháng thuốc thông qua việc sử dụng kháng sinh
[12;116;135;136]. 15
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, 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 [15;52;92;96].
1.2.4.5. Chất lượng kháng sinh kém
Khi bảo quản nhiệt độ >25
0
C 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
[45;95;122]. 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 [4;73;81].
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 NDM-1 tại Anh có nguồn gốc từ Ấn Độ [70].
1.2.4.7. Hệ thống giám sát kháng sinh
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 16
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
không 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 [21;135].
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% [65;66]. 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 [94]. 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 1.3). Cấu trúc
này có khả năng tiêu diệt các vi khuẩn kháng kháng sinh phổ rộng sinh enzym
beta-lactamase (ESBL) bằng cách ức chế quá trình tổng hợp vỏ ngoài của tế bào
vi khuẩn. 17

Hình 1.3. 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 metallo-beta-lactamase (MBLs), các enzym này hoạt
hóa khi có sự tham gia của các ion kim loại có hóa trị 2, thông thường là kẽm
[88]. Các enzym kháng carbapenem được chia ra làm 3 nhóm chính (bảng 1.3).