Tài liệu 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

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-betalactamase-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 ĐứcHà 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 Nhiễm khuẩn vết mổ Nhiễm khuẩn tiết niệu Nhiễm khuẩn đường hô hấp Nhiễm khuẩn khi đặt catheter Nhiễm khuẩn huyết Tiêu chuẩn Có dịch chảy ra từ vết mổ, abcess hoặc viêm mô lan tỏa tại vết mổ trong tháng đầu tiên sau khi phẫu thuật Nuôi cấy dương tính (1 hoặc 2 vi khuẩn) với nồng độ >105vk/ml, có hoặc không có các triệu chứng lâm sàng Có tối thiểu 2 triệu chứng viêm nhiễm đường hô hấp xuất hiện trong thời gian nhập viện: - Ho - Có đờm mủ - Có hình ảnh viêm phổi trên phim Xquang Có biểu hiện viêm, nổi hạch hoặc có mủ chảy ra từ vị trí đặt catheter 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 CareAssociated 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] 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 Kháng sinh 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 >250C sẽ giảm hoạt tính kháng sinh, kháng sinh quá hạn sử dụng, hàm lượng thấp không những không thể tiêu diệt được hoàn toàn vi khuẩn gây bệnh mà còn tạo điều kiện cho vi khuẩn kháng lại kháng sinh [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). 18 Bảng 1.3. Một số đặc tính của các enzym ly giải carbapenem của các chủng vi khuẩn Gram âm [88] Nhóm enzym A B D Enzym Plasmid/ Chromosome Khả năng ly giải kháng sinh Enzym bị ức chế Penicillin Cephalosporin thế hệ I Cephalosporin thế hệ II Cephalosporin thế hệ III Aztreonam Carbapenem SME-1,-2, -3 Chromosome ++ ++ - + + + NMC-A Chromosome ++ ++ - + - ++ IM-2 Plasmid ++ ++ - + - ++ GES-4,-5,-6 Plasmid ++ ++ + + - + KPC-2 đến 12 Plasmid ++ ++ - ++ + ++ IMP-1 đến -33 Plasmid ++ ++ ++ ++ - ++ VIM-1 đến -33 Plasmid ++ ++ ++ ++ - ++ NDM-1 đến 6 Plasmid ++ ++ ++ ++ - + KHM-1 Plasmid ++ ++ ++ ++ - ++ OXA-48 Plasmid ++ ++ +/- +/- - + OXA-181 Plasmid ++ ++ +/- +/- - + Clavulanate, Tazobactam, sulbactam Clavulanate, Tazobactam, sulbactam, boronic acid EDTA NaCl 19 1.4. Tình hình vi khuẩn kháng carbapenem trên thế giới 1.4.1. Kháng carbapenem do enzym carbapenemase nhóm A Enzym nhóm A bao gồm NmcA/IMI, SME, GES và KPC [110;132]. Các enzym này có khả năng ly giải nhiều loại kháng sinh nhóm beta-lactam bao gồm: penicillin, cephalosporin, carbapenem và aztreonam và có thể bị ức chế bởi clavulanic acid và tazobactam (bảng 1.3) [6;]. Enzym IMI và NmcA được mã hóa bởi các gen nằm trên nhiễm sắc thể của một số chủng Enterobacter spp. phân lập tại Anh, Pháp và Agrentina [84;110;111]. IMI2 được mã hóa bởi gen IMI-2 nằm trên các plasmid của các chủng Enterobacter asburiae phân lập được từ nước sông tại Mỹ. Enzym SME được mã hóa bởi các gen nằm trên nhiễm sắc thể của các chủng Serratia marcescens phân lập tại Mỹ và được chia thành 3 loại (SME-1, SME-2 và SME-3) [46;84;109]. Enzym nhóm GES được phát hiện lần đầu năm 2000 được mã hóa bởi các gen nằm trên plasmid và có khả năng ly giải các kháng sinh phổ rộng cephalosporin, tuy nhiên một vài enzym thuộc nhóm này (GES-4,-5 và -6) được xác định có khả năng ly giải các kháng sinh nhóm carbapenem [69]. KPC là enzym có tác động quan trọng nhất trên lâm sàng trong các enzym thuộc nhóm A do KPC gây ra tình trạng kháng đa kháng sinh. KPC lần đầu tiên được phát hiện trên chủng K. pneumoniae phân lập ở miền Nam nước Mỹ năm 1996 [141]. Sau đó các trường hợp nhiễm khuẩn bởi các chủng K. pneumoniae kháng carbapenem được phân lập rải rác tại Mỹ trong thập kỷ 1990 [17;76]. Cho đến những năm 2000, tỷ lệ phân lập các chủng K. pneumoniae kháng carbapenem trên bệnh phẩm lâm sàng tại Mỹ gia tăng một cách nhanh chóng, nghiên cứu tại Brooklyn-New York cho thấy khoảng 1/3 số chủng K. pneumoniae phân lập năm 2004 mang gen KPC mã hóa enzym KPC ly giải carbapenem [18;19;37]. Năm 2009 tại hầu hết các 20 quốc gia châu Âu có tỷ lệ kháng carbapenem của các chủng K. pneumoniae phân lập từ máu và dịch não tủy <1%; tuy nhiên ở Hy lạp, Đảo Cyprus và Ý tỷ lệ kháng cao hơn lần lượt là 43,5%, 17% và 1,3% [41;114;125]. Hiện nay các trường hợp nhiễm khuẩn bệnh viện do vi khuẩn mang gen KPC được ghi nhận ở nhiều quốc gia trên thế giới như: ở châu Âu, Nam Mỹ, Israel và Trung Quốc [86;90;91]. 1.4.2. Kháng carbapenem do enzym nhóm B (metallo-beta-lactamases) Nhóm B, metallo-beta-lactamase có khả năng ly giải hầu hết các kháng sinh phổ rộng bao gồm: penicillin, cephalosporin và carbapenem, tuy nhiên các vi khuẩn sinh enzym này còn nhạy cảm với aztreonam. EDTA có thể ức chế các enzym thuộc nhóm B thông qua ức chế Zn2+ (tham gia vào quá trình hoạt hóa enzym) [88]. Enzym metallo-beta-lactamase được phát hiện lần đầu tiên trên B. cereus và Stenotrophomonas maltophilia, các gen mã hóa MBLs phần lớn nằm trên nhiễm sắc thể của các vi khuẩn [93]. Sau đó nhiều nghiên cứu đã phát hiện sự lây lan nhanh chóng của các gen mã hóa MBLs nằm trên plasmid sang nhiều loại vi khuẩn đường ruột phân lập từ các bệnh phẩm lâm sàng ở nhiều quốc gia trên thế giới [22;74;93]. Các enzym thường gặp nhất được phát hiện trên các chủng vi khuẩn đường ruột bao gồm các enzym IMP, VIM và NDM-1 [22;23;74;93;140]. IMP được phát hiện lần đầu tiên trên các chủng Pseudomonas và Acinetobacter và vi khuẩn đường ruột [62;133;144)]. Hiện nay có khoảng 33 loại enzym thuộc nhóm IMP được xác định có khả năng ly giải carbapenem được phát hiện tại nhiều quốc gia như Nhật Bản, Đài Loan, Trung Quốc và Hy Lạp [89;144]. Enzym VIM được xác định có khoảng 33 loại chủ yếu phát hiện trên các chủng P. aeruginosa và một số ít các vi khuẩn đường ruột, tuy nhiên chỉ có VIM-2 là enzym được phát hiện nhiều nhất trên thế giới, ví dụ, VIM-2 gây ra các vụ dịch ở một số quốc gia Nam Âu, Nam Triều Tiên và Đài Loan [106;143].