2.6.5.1 Cơ chế bơm kháng sinh
V. cholerae kháng kháng sinh bằng cơ chế bơm kháng sinh ra ngoài,
hoặc đột biến nhiễm sắc thể thông qua gene di truyền như việc trao đổi (tiếp hợp) plasmid, transposon (gene nhảy), integrons và các yếu tố đề kháng. Sự kháng kháng sinh của V. cholerae từ năm 2003 đến năm 2009 được thể hiện
qua Phụ lục số 7 (Maya et al., 2011).
V. cholerae sử dụng cơ chế bơm ra khỏi màng tế bào một loạt các loại
thuốc kháng sinh, hoặc thuốc sát trùng có cấu trúc hóa học không liên quan (Paulsen et al., 1996). Hai yếu tố chính cho cơ chế bơm của V. cholerae là
nguồn năng lượng từ sự thủy phân ATP, hoặc di chuyển qua màng tế bào của ion H+ hoặc Na+ (Putman et al., 2000). V. cholerae sử dụng một loạt các hệ
thống gene bao gồm VcmB, VcmD, VcmH, VcmN, VcmA và VcrM (Begum
et al., 2005). Gần đây chủng V. cholerae O395 type sinh học cổ điển mang
gene EmrD-3 đề kháng đối với linezolid, rifampicin, erythromycin và chloramphenicol (Smith et al., 2009). Gene EmrD-3 cũng hiện diện trong bộ
gene của chủng N16961 El Tor và non- O1/non- O139. Nhiều nghiên cứu cho thấy cơ chế bơm kháng sinh hoặc các hoá chất ra khỏi màng tế bào của vi khuẩn là biểu hiện của gene độc lực quan trọng đối với V. cholerae (Bina et al., 2006).
2.6.5.2 Đột biến tự phát
Đề kháng kháng sinh có thể phát sinh thông qua các đột biến tự phát trong các nhiễm sắc thể của vi khuẩn. Đột biến tự phát là sự ức chế quá trình sinh tổng hợp thành tế bào và ức chế sự sao chép DNA của V. cholerae, từ đó
V. cholerae đề kháng với nhóm kháng sinh quinolone (Allen et al., 1979). Một
nghiên cứu của Towner et al., (1980) cho thấy V. cholerae có tỉ lệ đột biến cao hơn so với E. coli, tạo điều kiện cho khả năng kháng kháng sinh như
alafosfalin (Atherton et al., 1979). Tuy nhiên, đột biến nhiễm sắc thể dẫn đến việc đề kháng này vẫn còn chưa biết (Towner et al., 1980). Năm 2002,
Baranwal et al. (2002) cũng phát hiện ra đột biến nhiễm sắc thể trong các gene gyrA và Parc, trong đó mã hóa tiểu đơn vị của gyrase DNA và topoisomerase IV, tương ứng. Những đột biến làm thay đổi mối quan hệ của gyrase DNA và topoisomerase IV đối với kháng sinh, và do đó bảo vệ V. cholerae không bị
tác động bởi nhóm kháng sinh thuộc quinolone. Năm 2010, Kim và đồng nghiệp đã tiến hành một nghiên cứu hồi cứu để xác định cơ chế kháng quinolone ngày càng tăng ở bệnh viện Dhaka của Bangladesh trong 6 năm giai đoạn từ năm 2002 đến năm 2008. Tương tự như các nghiên cứu của Baranwal
40
et al. (2002), Kim et al. (2010) đã phát hiện V. cholerae đã tích lũy đột biến
nhiễm sắc thể trong các gene gyrA và Parc, làm tăng sức đề kháng với kháng sinh nhóm quinolone. Các chủng thu thập trong 6 năm trước đó chứa một đột biến duy nhất trong gyrA và qua thời gian, các chủng này tăng đột biến thêm ở Parc, mức độ đề kháng của vi khuẩn đối với quinolone ngày càng cao.
Kháng sinh thuộc nhóm quinolone đã được sử dụng nhiều trong quá trình điều trị bệnh tả do V. cholerae gây ra, do đó cũng làm tăng tỉ lệ đề kháng của nhiều vi khuẩn kháng kháng sinh khác. Nhiều nghiên cứu của Abera et al. (2010); Karki et al. (2010); Ranjbar et al. (2010) đã ghi nhận sự đề kháng của
V. cholerae đối với nhiều loại kháng sinh thường được sử dụng để điều trị
bệnh tả (ví dụ như tetracycline, erythromycin, chloramphenicol, quinolone); tuy nhiên, những nghiên cứu này chỉ đánh giá sự kháng kháng sinh của các chủng V. cholerae, nhưng chưa làm sáng tỏ cơ chế kháng thuốc.
2.6.5.3 Yếu tố SXT và integrons
Sự lây lan gene kháng kháng sinh của V. cholerae là sự chuyển gene
ngang giữa các tế bào vi khuẩn khác loài hoặc qua sự tự lây truyền nhờ yếu tố di động, bao gồm cả các yếu tố SXT. Yếu tố SXT đầu tiên được mô tả với V.
cholerae nhóm huyết thanh O139 có chứa gene kháng sulfamethoxazole,
trimethoprim và streptomycin (Waldor et al., 1996). Ngày nay, nhiều chủng
nhóm huyết thanh O1 và O139 được phân lập trên toàn thế giới đã có các yếu tố SXT qua lây lan tự nhiên (Burrus et al., 2006).
2.6.5.4 Kháng kháng sinh do Plasmid
Tetracycline là kháng sinh được dùng bằng đường uống để điều trị cho bệnh nhân do đó có rất nhiều chủng V. cholerae kháng với các loại thuốc này.
V. cholerae là một trong những loài kháng tetracycline đầu tiên được báo cáo,
tiếp đó là streptomycin và chloramphenicol (Greenough et al., 1964). Gene
kháng kháng sinh đã được truyền gene ngang cho vi khuẩn E. coli K12, và
một plasmid duy nhất (Hedges et al., 1975). Tương tự, một đợt dịch tả bùng
phát ở Matlab, Bangladesh năm 1979 là do một chủng vi khuẩn mang plasmid đa kháng thuốc được truyền ngang thông qua sự tiếp hợp với các vi khuẩn khác, bao gồm cả E. coli (Glass et al., 1983). Plasmid này truyền gene kháng một số loại kháng sinh như tetracycline, ngoài ra còn có cả ampicillin, kanamycin, streptomycin, gentamicin và trimethoprim. Tuy nhiên, nhiều chủng đa kháng kháng sinh cũng đã biến mất trong vòng một thập kỷ qua (Faruque et al., 1998).
Một số cơ chế tiến hóa của vi khuẩn là nhận gene kháng kháng sinh giữa các chủng trong cùng một loài. Những cơ chế này có thể thay đổi tính
41
chất hóa học của kháng sinh, hoặc thay đổi vị trí tác động bởi các kháng sinh. Phương thức phổ biến nhất là làm bất hoạt enzyme của kháng sinh, một enzyme của tế bào được sửa đổi để phản ứng với kháng sinh mà không ảnh hưởng đến vi sinh vật.
Bảng 2.5: Cơ chế kháng kháng sinh của V. cholerae
Kháng sinh Cơ chế đề kháng
Chloramphenicol Giảm hấp thụ vào tế bào
Tetracycline Bơm kháng sinh ra ngoài màng tế bào Β-lactams, Erythromycin,
Lincomycin Thay đổi vị trí gắn kháng sinh Β-lactams, Aminoglycosides,
Chloramphenicol Tiết enzyme làm bất hoạt kháng sinh Sulfonamides, Trimethoprim Ức chế trao đổi chất
(Maya et al., 2011)