K. pneumoniae thay đổi con đường chuyển hoá làm cho kháng sinh không can thiệp vào quá trình chuyển hoá của vi khuẩn pneumoniae kháng
1.2.2. Phân loại serotype và gen của K.pneumoniae
K. pneumoniae là một loài vi khuẩn Gram âm thuộc họ
Enterobacteriaceae. Tuy nhiên, có sự khác biệt giữa K. pneumoniae và các
Enterobacteriaceae khác là sự hiện diện của lớp vỏ polysaccharide dày, được cho là yếu tố độc lực quan trọng giúp K. pneumoniae tránh hiện tượng thực bào [15], [65].
K. pneumoniae đang được ngành y tế của nhiều nước trên thế giới quan tâm đến bởi khả năng gây bệnh và mức độ đề kháng kháng sinh. Các thể lâm sàng nhiễm khuẩn do K. pneumoniae ở người đã thay đổi kể từ khi vi khuẩn này được phát hiện cách đây hơn 100 năm. Mô hình nhiễm khuẩn cộng đồng trên toàn cầu do K. pneumoniae cũng thay đổi theo khu vực địa lý. Tại Hoa Kỳ, châu Âu, Úc, và Ác-hen-ti-na, loài vi khuẩn này thường gây nhiễm trùng đường tiết niệu, ống thông mạch máu, gây viêm đường mật. Ở châu Á và Nam Phi, K. pneumoniae là căn nguyên chủ yếu gây viêm phổi trong hai thập kỷ qua. Tại
châu Á, đặc biệt ở Đài Loan thường gặp K. pneumoniae gây áp xe gan, viêm nội nhãn và viêm màng não [65].
Gần đây một số nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu các yếu tố độc lực của K. pneumoniae, bao gồm gen magA và rmpA, serotype K1, K2 và kiểu hình chất nhày [36], [67]. Các nhà khoa học Đài Loan đã giải trình tự bộ gene của chủng NTUH-K2044 phân lập từ trường hợp áp xe gan đầu tiên do K. pneumoniae phát hiện ở Đài Loan [65].
Hình 1.1. Bản đồ bộ gen của nhiễm sắc thể của chủng K. pneumoniae NTUH- K2044 và plasmid
Nguồn: theo Keh - Ming W. và CS. (2009) [65]
Ghi chú: từ ngoài vào trong: vòng tròn thứ nhất và thứ hai là vùng mã hóa; vòng tròn thứ ba cho thấy GC (Groups Clusters) đối xứng; ở vòng tròn thứ tư: phần màu xanh là
transposon, phần màu xanh lá cây là sự tái tổ hợp, màu đỏ là chèn trình tự nucleotide; vòng tròn thứ năm và thứ sáu là tARN và rARNs [65].
Các yếu tố liên quan đến độc lực của K. pneumoniae như độ bám dính có fimbriae bám và không có fimbriae bám, bacteriocin, đại thực bào chứa sắt, kháng nguyên O và vỏ polysaccharide. Vỏ polysaccharide bao quanh K. pneumoniae có liên quan đến bệnh sinh, đồng thời có tác dụng bảo vệ ngăn cản các yếu tố diệt khuẩn trong huyết thanh và làm suy yếu hiện tượng thực bào [58]. Bởi vậy, polysaccharide có thể được coi là yếu tố quyết định độc lực của
K. pneumoniae [74], [93], [103]. Những yếu tố độc lực chính của K. pneumoniae để gây các bệnh nhiễm trùng như: serotype, kiểu hình hypermucoviscosity, lipopolysaccharide, đại thực bào có chứa sắt và pili [101]. Mức độ độc lực của K. pneumoniae có thể gây nhiễm khuẩn khác nhau, như đối với serotype của chủng vi khuẩn K. pneumoniae được chia thành 77 serotype và độc lực của serotype ở các vùng địa lý khác nhau thì rất khác nhau [101]. Trong số 77 serotype kháng nguyên vỏ của K. pneumoniae theo phân loại thì serotype K1, K2, K4 và K5 đã được chứng minh có độc lực cao khi gây nhiễm khuẩn thực nghiệm ở chuột, đồng thời các serotype này cũng gây nhiễm trùng nặng ở người và động vật [93]. Do vậy những chủng K. pneumoniae có serotype K1, K2 thì độc lực cao hơn so với những chủng K. pneumoniae không có serotype K1, K2 [101]. Serotype K1 thường gặp trong các trường hợp viêm phổi và áp xe gan, gây biến chứng nặng nề làm nhiễm khuẩn hệ thống thần kinh trung ương như viêm màng não [93]. Trong thời gian gần đây, người ta còn xác định được K1 là một tác nhân gây nhiễm khuẩn ở mắt. Serotype K2, K4 và K5 là nguyên nhân thường gây viêm tử cung ngựa và cũng liên quan đến viêm phổi mắc phải cộng đồng ở người [50], [93].
Nghiên cứu của Chuang Y. P. và cộng sự (2006) cho biết: những chủng
K. pneumoniae thuộc serotype K1 và K2 hay gây nhiễm khuẩn hô hấp, serotype K8, K9, K10 thường gây nhiễm khuẩn tiết niệu [40].
Nghiên cứu một số nước trên thế giới cho thấy, các chủng K. pneumoniae
phân lập từ bệnh phẩm nước tiểu, đờm trên bệnh nhân viêm phổi, nhiễm trùng tiết niệu và nhiễm khuẩn huyết thường thuộc serotype K2 [101]. Serotype K2, K21, K55 thường gặp ở châu Âu và phổ biến nhất là miền Bắc nước Mỹ. Trong khi đó serotype K1 lại chiếm ưu thế trong nhiễm khuẩn huyết, áp xe gan và viêm màng não tại Đài Loan [101]. Ở Hàn Quốc, các chủng K. pneumoniae thuộc serotype K1 gặp ở bệnh nhân bị áp xe gan, còn ở Úc các chủng K. pneumoniae
thuộc serotype K54 thường phân lập được từ nước tiểu, đờm, máu [101].
K. pneumoniae có serotype K1, K2 thường gây bệnh hơn so với chủng
K. pneumoniae không có serotype K1, K2 do có sự khác biệt vì đối với chủng
K. pneumoniae có serotype K1, K2 có kiểu hình hypermucoviscosity, do vậy có khả năng sản sinh chất nhày làm tăng độ nhớt và độ bám dính của vi khuẩn trên môi trường nuôi cấy, đây là điều kiện giúp K. pneumoniae có khả năng bám dính vào các mô cơ thể chống lại cơ chế đào thải của cơ thể người bệnh [101].
Các nghiên cứu về gen của K. pneumoniae gồm có: cps (capsular polysaccharide synthesis), rmpA, (regulator mucoid phenotype A), magA
(mucoviscosity associated gene A). Chức năng của các gen này là hoàn toàn khác nhau, như gen cps thực hiện việc tổng hợp polysaccharide. Gen rmpA
chịu trách nhiệm điều hoà sự tổng hợp các polysaccharide ngoại bào và sinh ra các kiểu hình hypermucoviscosity. Chủng K. pneumoniae mang gen rmpA cùng sự hiện diện của serotype K1 làm tăng tính độc của K. pneumoniae và khả năng gây bệnh càng cao [77], [101].
Hầu hết các chủng K. pneumoniae có lớp ngoài được cấu trúc một mạng lưới sợi mịn có nguồn gốc từ vỏ polysaccharide. Cấu trúc này được mã hóa bởi vỏ capsular polysaccharide (cps) cụm gen trên nhiễm sắc thể và được điều chỉnh tích cực của gen magA (gen liên quan đến chất nhày), rmpA (điều chỉnh của kiểu hình nhầy) qua trung gian plasmid [101].
Gen magA mã hóa protein màng ngoài 43 kD. Gen magA nằm trong operon có liên quan đến serotype K1 hay nói cách khác, các operon có chứa gen magA là thuộc serotype K1 và gen magA có khả năng chống lại yếu tố thực bào do vậy hay gây áp xe gan, viêm màng não [101]. Gen magA còn là nhiễm sắc thể đóng vai trò quan trọng trong nhiễm trùng do Klebsiella như nhiễm khuẩn huyết, viêm phổi cũng như áp xe phổi và áp xe gan [58], đồng thời cũng mang đặc trưng kiểu hình và độ nhày của K. pneumonia, làm tăng khả năng chống lại hiện tượng thực bào, làm cho K. pneumonia càng trở nên độc hơn [58]. Gen magA (gen liên quan đến chất nhày) gần đây đã được xác định trong các chủng K. pneumoniae gây áp xe gan ở bệnh nhân không chỉ ở Đài Loan mà còn các nước khác trên thế giới. Chủng K. pneumoniae mang gen magA thì độc lực tăng và có thể gây nên bệnh cảnh lâm sàng nặng nề, dẫn đến tỷ lệ tử vong cao [37], [77]. Nghiên cứu về K. pneumoniae tại Đài Loan cho thấy, sự kết hợp của gen magA với kiểu gen chất nhày có liên quan đến sinh bệnh học của thể áp xe gan. Gen rmpA được biết đến với chức năng chịu trách nhiệm tổng hợp vỏ ngoài polysaccharide của kiểu hình chất nhày. Ngoài magA thì rmpA cũng có thể đóng vai trò quan trọng trong biểu hiện của kiểu hình chất nhày [93].
