2.5.1. Khái niệm
Theo Bùi Thị Tho (2003), kháng sinh là những hợp chất đặc biệt do vi sinh vật, động vật và thực vật hay do người tổng hợp nên. Có tác dụng tiêu diệt, ức chế vi sinh vật với nồng độ rất thấp mà không gây độc cho người và vật chủ.
Thuốc kháng sinh được coi là một giải pháp cho loài người trong điều trị các bệnh do nhiễm vi khuẩn. Nhờ có thuốc kháng sinh mà có thể kiểm soát được nhiều dịch bệnh
2.5.2. Phân loại thuốc kháng sinh
2.5.2.1. Nhóm Beta – lactam
Các thuốc thuộc nhóm này, trong công thức phân tử có chứa nhóm Beta- lactamin. Liên kết này rất yếu và dễ bị bẻ gãy, lúc đó hoạt tính kháng sinh giảm. Nhóm này gồm có:
+ Penicilin thiên nhiên: Penicilin G, Penicilin O, Penicilin K, Penicilin V và Penicilin G có tác dụng chậm như: Quinine Penicilin, Procain Penicilin G…
+ Penicilin bán tổng hợp: Oxacillin, Cloxacillin, Ampicillin, Amoxicillin,… + Các Cephalosporin: Cephalosporin thiên nhiên và bán tổng hợp hay tổng hợp như Cephalothin, Cephaloridin, Cephacetril, Cephapirin…
2.5.2.2. Nhóm Aminnoglycosid
Các kháng sinh thường gặp ở nhóm này: Streptomycin, Gentamicin, Neomycin, Kanamycin…
2.5.2.3. Nhóm Chloramphenicol
Bao gồm: Chloramphenicol, Thiamphenicol,…
2.5.2.4. Nhóm Tetracycline
Gồm có các Tetracycline thiên nhiên, Oxytetracline, Chlotetracycline và các Tetracycline tổng hợp.
2.5.2.5. Nhóm Macrolid và đồng loại
Gồm có: Erythromycin, Oleandomycin, Lincomycin, Clindammycin, rifamicin, Spyramycin, Tylosin,…
2.5.2.6. Nhóm polypeptide
Các thuốc hay gặp: Bacitracin, Colistin, Polymycin,…
2.5.2.7. Nhóm thuốc hoá học trị liệu có cơ chế tác dụng kiểu bắt chước kháng sinh
+ Nhóm Sufamid và Nitrofurantoin
Các thuốc thuộc nhóm này được tổng hợp hoàn toàn, có tác dụng kìm khuẩn nhưng yếu hơn thuộc nhóm trên.
+ Nhóm Quinolon
Đây là kháng sinh hoàn toàn do con người tổng hợp nên, 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 lâm sàng người ta chia kháng sinh ra làm hai nhóm: nhóm diệt khuẩn và nhóm kìm khuẩn. - Nhóm diệt khuẩn: một kháng sinh được coi là diệt khuẩn khi với nồng độ ức chế tối thiểu có khả năng làm cho các chủng vi khuẩn chỉ còn 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: Tetracycline, Chloramphenicol, Macrolid, Trimethoprim, Erythromycin, Sulphamid, Nitrofurantoin.
2.5.3. Cơ chế tác dụng của thuốc kháng sinh
2.5.3.1. Kháng sinh ức chế tổng hợp màng vách tế bào vi khuẩn
Chất kháng sinh ức chế tổng hợp mucopeptid ở vách tế 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 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.
2.5.3.2. Kháng sinh ức chế tổng hợp protein của vi khuẩn
a. Kháng sinh làm tổng hợp protein bất thường
Đại diện nhóm này là Streptomycin, nó gây ức chế tổng hợp protein của vi khuẩn ở mức ribosom. Thuốc gắn vào tiểu phần 30s của ribosom, qua đó làm đọc sai mã di truyền, dẫn đến việc tổng hợp tích luỹ những polypeptid sai lạc. Thuốc có tác dụng kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn.
b. 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, Chloramphenicol làm quá trình tổng hợp protein của vi khuẩn bị đình trệ ngay. Các thuốc thuộc nhóm Tetracycline lại gây ức chế quá trình tổng hợp protein của vi khuẩn bằng cách ngăn cả hai tiểu phần 30s, 50s của ribosom.
2.6. HIỆN TƯỢNG KHÁNG THUỐC CỦA VI KHUẨN E. COLI VÀ SALMONELLA SALMONELLA
2.6.1. Tính kháng thuốc của vi khuẩn
2.6.1.1. Khái niệm
Kháng kháng sinh và hóa dược là hiện tượng vi khuẩn hay mầm bệnh không bị diệt hoặc bị kìm hãm sự phát triển bởi kháng sinh, hóa dược. Chúng vẫn tồn tại,
sinh sản tạo ra thế hệ kế tiếp không mẫn cảm (kháng) với một hoặc nhiều kháng sinh, hóa dược nào đó (Lê Quyên, 2017).
2.6.1.2. Phân loại
Hiện tượng kháng thuốc của vi khuẩn được chia thành 2 loại:
+ Kháng thuốc tự nhiên: Bản thân vi khuẩn bình thường đã có sẵn những men hay một chất nào đó có khả năng chống lại tác dụng của kháng sinh, hoặc có thể loại vi khuẩn đó không có vị trí công kích, điểm tác dụng của kháng sinh.
+ Kháng thuốc thu được: Là hiện tượng kháng thuốc phát sinh do sự tiếp xúc nhiều lần với chất kháng sinh hoặc lây truyền từ vi khuẩn đề kháng sang vi khuẩn mẫn cảm. Bao gồm: đột kháng và kháng thuốc lây lan.
Cũng như mọi sinh vật trên trái đất, vi sinh vật cũng có quá trình đấu tranh, sinh tồn và phát triển. Trong quá trình đấu tranh giữa con người và bệnh tật, loài người đã tìm được vũ khí sắc bén là kháng sinh và các thuốc hóa học trị liệu để khống chế đi đến tiêu diệt các bệnh nhiễm khuẩn. Nhưng sự thật, bệnh này bị đẩy lui, bệnh khác lại xuất hiện, nhiều khi có phần nguy kịch hơn vì lúc này căn bệnh - vi khuẩn gây bệnh đã xuất hiện thêm vũ khí bảo vệ mới.
2.6.2. Cơ chế gây hiện tượng kháng thuốc của vi khuẩn
Khả năng kháng thuốc của vi khuẩn có được do các biến đổi ở hệ gen của chúng, đó là sự gia tăng tần số gen kháng thuốc gây ra, do chọn lọc rồi truyền theo chiều dọc (vertical transfer) từ bố mẹ truyền cho con cái. Trong thực tế sự nảy sinh khả năng kháng thuốc của vi khuẩn chủ yếu lại do khả năng truyền các gen kháng thuốc theo chiều ngang (horizontal transfer) giữa các vi khuẩn với nhau trong cùng 1 thế hệ, hoặc giữa các loài vi khuẩn của các họ khác nhau.
Giữa các vi khuẩn khác nhau, gen kháng thuốc có thể được trao đổi qua 3 cách: + Tải nạp (transduction): là quá trình DNA được thực khuẩn thể (phage) sát nhập và chuyển cho một vi khuẩn khác
+ Biến đổi hay còn gọi là chuyển dạng (transformation): là quá trình một đoạn DNA trần (có nguồn gốc từ 1 tế bào vi khuẩn chết) đi vào một tế bào vi khuẩn và gắn vào các yếu tố di truyền của vi khuẩn đó nhờ tương đồng nhiễm sắc thể (crossover)
+ Tiếp hợp (conjugation): là quá trình tế bào vi khuẩn cho (donor) tổng hợp yếu tố giới tính (sex pili) và gắn vào tế bào vi khuẩn nhận (recipient). Từ cầu nối
này, một bản sao (copy) gen kháng thuốc nằm trên plasmid được chuyển cho vi khuẩn nhận. Trong quá trình tải nạp, vi khuẩn cần có điểm tiếp nhận phù hợp với phage trên bề mặt của chúng. Trong tiến trình biến đổi, DNA phải chèn vào bộ gen nhờ tương đồng về di truyền. Như vậy, với cả hai tiến trình này, vi khuẩn phải tương đồng về di truyền để sự tái tổ hợp có thể xảy ra. Dạng trao đổi này chỉ có thể xảy ra ở các loài vi khuẩn có mối liên hệ về di truyền.
2.6.3. Khả năng kháng kháng sinh của vi khuẩn E. coli
Hiện tượng kháng kháng sinh của vi khuẩn đã được các nhà nghiên cứu trong nước đề cập đến từ khá lâu. Nguyên nhân của hiện tượng này là việc sử dụng kháng sinh bừa bãi, kết hợp nhiều loại kháng sinh cùng một lúc với mong muốn điều trị bệnh hiệu quả hơn, nhưng cũng chính điều này đã gây nên hiện tượng “nhờn” thuốc. Thêm vào đó là việc sử dụng kháng sinh một cách không kiểm soát để bổ sung trong thức ăn gia súc, gia cầm như những chất kích thích tăng trọng.
Tỉ lệ đề kháng với kháng sinh của E. coli ngày càng tăng và càng có tính đa kháng với nhiều loại kháng sinh, đặc biệt là với những kháng sinh thường sử dụng hiện nay thuộc họ beta lactam, cephalosporin và các quinolone thế hệ mới. E. coli là vi khuẩn gây bệnh rất thường gặp, xử dụng kháng sinh đã điều trị thành công bệnh nhiễm trùng, đồng thời cũng tạo nên một áp lực để tồn tại đối với vi khuẩn, đưa đến các chủng vi khuẩn kháng và đa kháng thuốc. Hơn nữa các chủng vi khuẩn không gây bệnh như E. coli thường trú trong ruột có chứa các gen đề kháng kháng sinh có thể truyền các gene này cho các vi khuẩn gây bệnh khác rất nguy hiểm.
Yếu tố quy định khả năng kháng kháng sinh của E. coli nằm trong plasmid. Các plasmid nằm trong tế bào vi khuẩn thuộc họ vi khuẩn đường ruột nói chung và E. coli nói riêng có khả năng tồn tại, nhân lên và chuyển giao giữa các chủng vi khuẩn. Do vậy nó có vai trò hết sức quan trọng trong việc gieo rắc tính kháng thuốc. Sử dụng một thuốc hoá học trị liệu nào điều trị E. coli trong một thời gian dài dẫn đến khả năng kháng không chỉ thuốc đó mà còn kháng cả thuốc khác nữa. Phạm Khắc Hiếu (1998), cho biết 5% số chủng E. coli kháng lại 7 loại kháng sinh, 25% kháng lại 4 loại đồng thời tác giả cũng đã chứng minh khả năng truyền tính kháng kháng sinh của E. coli cho nhiều loại vi khuẩn khác.
Phạm Khắc Hiếu và cs. (1995), trong 20 năm từ 1975-1995 đã cho thấy các chủng E. coli kháng thuốc tăng lên nhanh. Với Chloramphenicol, từ 0% năm
1975 lên 34% năm 1985 và năm 1995 đã là 62.84%. Streptomycin từ 40% năm 1975 lên 52% năm 1985, năm 1995 là 77.05%.
Kết quả điều tra của Dương Thanh Liêm (2004), tại khu vực thành phố Hồ Chí Minh, Tiền Giang và Bà Rịa - Vũng Tàu cho thấy vi khuẩn E. coli đã có
100% kháng Erythromycin; 93,35% kháng với Tetracycllin; 91,61% kháng với Streptomycin; 77,42% kháng Lincomycin; 72,26% kháng Ampicillin, 70,79% kháng Bactrim; 65,16% kháng Amoxicillin; 63,87% kháng Kanamycin; 29,68% kháng Colistin; 21,94% kháng Gentamycin và 17,42% kháng Norfoxacin.
Tô Liên Thu (2004), nghiên cứu tình trạng kháng kháng sinh của vi khuẩn
Salmonella và E. coli phân lập được từ thịt lợn và thịt gà tại vùng đồng bằng Bắc
bộ cho kết quả các chủng Salmonella và E. coli phân lập được từ thịt gà kháng lại các loại kháng sinh thông thường như Streptomycin, Ampicillin, Tetracyclin, Chloramphenicol với tỷ lệ cao.
Nguyễn Thị Nguyệt và cs. (2005), Nghiên cứu về tính kháng kháng sinh của vi khuẩn E. coli cho thấy có 90,5% số chủng kháng Amoxicilline 86,4% số
chủng kháng Ciprofloxacin và 85% số chủng kháng các loại kháng sinh Ticarcillin, Trimethoprime-Sulfamethoxazole và Norfloxacine. Vi khuẩn
Salmonella có tỷ lệ kháng thuốc thấp hơn vi khuẩn E. coli nhưng tỷ lệ kháng với
6 loại kháng sinh cúng khá cao: Tetracycline và Nalidixique (82,4%), Amoxicillin (76,5%), Sulfonamide (64,7%), Cloramphenicol (58,8%) và Cotrimoxazole/Bactrim (52.9%). Trong nghiên cứu này không phát hiện vi khuẩn
Salmonella kháng với Cefotaxime và Ciprofloxacin.
2.6.4. Khả năng kháng kháng sinh của vi khuẩn Salmonella
Vi khuẩn kháng thuốc phát triển trong thực phẩm là một trong những nguyên nhân gây nên hiện tượng khó điều trị bệnh cho người. Rải rác đã có những báo cáo về vi khuẩn gây bệnh kháng thuốc sống sót trong thịt lây nhiễm sang người của các quốc gia. Năm 1983 tại miền tây nước Mỹ đã xảy ra vụ ngộ độc thực phẩm, 18 bệnh nhân phải nhập viện do ăn thịt bò nhiễm Salmonella có khả năng kháng lại tất cả các loại thuốc kháng sinh đang được sử dụng để điều trị tại bệnh viện và một số bệnh nhân đã bị chết. Với cơ chế lan truyền gien đề kháng kháng sinh và việc lạm dụng kháng sinh trong chăn nuôi cũng như trong điều trị cho động vật hiện nay dẫn đến hậu quả khó lường trước được.
Ở Việt Nam hiện nay vấn đề kháng thuốc của các vi khuẩn đang trở thành mối quan tâm lớn trong ngành y tế. Một số bệnh trước kia xảy ra lác đác nay lại xuất hiện khá nhiều, mặc dù nhiều thế hệ và nhiều loại kháng sinh mới được sử dụng nhưng đôi khi việc điều trị vẫn gặp khó khăn, điển hình như lao và thương hàn.
Khả năng này được coi như là một yếu tố độc lực của Salmonella vì hiện
tượng kháng thuốc của vi khuẩn này phát triển gây nhiều khó khăn cho việc điều trị Salmonellosis ở động vật. Nếu hệ vi khuẩn có lợi trong đường ruột bị tiêu diệt sẽ tạo điều kiện cho Salmonella kháng thuốc nhân lên gấp bội.
Tại Brazil, trong số 91 chủng S.enteritidis phân lập từ thịt gà, thực phẩm
của người, và các mẫu liên quan đến gia cầm (nền chuồng, phân), 90,1% số chủng kháng với hơn một loại kháng sinh, 75,8% số chủng kháng Sulfonamides, Nitrofuran là 52,8%, 51,6% số chủng cùng kháng với nhiều loại kháng sinh (Dias de Oliveiria et al., 2005; trích Nguyễn Thị Ngà, 2011).
Ở cộng hoà liên bang Đức, người ta phát hiện rất nhiều chủng Salmonella
mang các gen kháng lại kháng sinh tồn tại ở người và động vật, do có sự đột biến diễn ra trên đoạn gen Gyr A và Gyr B trong cấu trúc của phân tử AND tạo nên sự kháng lại kháng sinh Quinolone. Nhiều chủng vi khuẩn đường ruột cũng như S.typhimurium phân lập từ năm 1972-1980 ở cộng hoà liên bang Đức mang các plasmid kháng kháng sinh (Erhard Tietze et al., 1983; trích dẫn bởi Nguyễn Thị Ngà, 2011).
Những nghiên cứu về tính kháng kháng kháng sinh của vi khuẩn gây bệnh trong thú y cho thấy trong 88 chủng Salmonella kháng Ampicillin,
Chloramphenicol, Penicillin, Chlotracycline, Neomycin, Furazolidon, Streptomycin và Sulphonamid, chưa có chủng Salmonella nào kháng lại
Furazolidon. Chỉ có một chủng Salmonella duy nhất kháng lại với Neomycin
(Phạm Khắc Hiếu và Bùi Thị Tho, 1998). Theo Đinh Bích Thuý và cs. (1995), có 37,4% - 68,1% số chủng Salmonella sp kháng lại Chloramphenicol; 74,6% -
89%, 24% kháng lại Streptomycin; 4,26% kháng lại Gentamycin.
Kết quả nghiên cứu của Trương Hà Thái và cs. (2012), cho thấy tỷ lệ kháng kháng sinh của Salmonella là Tetracycline (58,5%), Sulphonamides (58,1%),
Streptomycine (47,3%), Ampicillin (39,8%), Chloramphenicol (37,3%), Sulfa trimethoprim (34%), Nalidixic acid (27,8%).
Nguyễn Viết Không và cs. (2012), khi nghiên cứu về tình trạng ô nhiễm
Salmonella tại các điểm giết mổ gia cầm quy mô nhỏ tại các huyện ngoại thành
Hà Nội cho biết các chủng Salmonella có khả năng kháng đối với những kháng sinh thông thường với tần số khác nhau Streptomycin (84,44%), Tetracycline (82,22%), Ciprofloxacin (35,56%), Norfloxacin (35,56%), Ampicillin (62,22%), Nalidixic acid (62,22%), Sulfa trimethoprim (80%), Ceftazidime (33,33%),
Gentamycin (33,33%), Nitrofurantoin (33,33%).
Phạm Hồng Ngân và Cam Thị Thu Hà (2014), đã phân lập, xác định tỷ lệ nhiễm và tình trạng kháng kháng sinh của vi khuẩn Salmonella phân lập từ thịt
lợn ở môt số chợ thuộc huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội cho kết quả tỷ lệ kháng với Streptomyxin (92,9%), Tetrecycline (82,1%), Ampicilline (71,4%), Sulfamethoxazole-Trimethoprim (28,6%), Amoxicillin/clavulanic acid (17,9%), Cefotaxime (7,1%), Colistin (3,6%), Nalidixic acid (3,6%).
Tại Thái Lan, Chaiwat Pulsrikarn et al. (2012), nghiên cứu serotype và tính kháng sinh của vi khuẩn Salmonella phân lập từ lợn và thịt lợn cho thấy 69% số chủng kháng lại Tetracycline, 50% số chủng kháng Ampicillin, 36% số chủng kháng Sulfamethoxazole-Trimethoprim, 31% kháng Streptomycin. Không có chủng nào kháng lại Amoxicillin/clavulanic acid, Norfloxacin.
2.6.5. Phương pháp xác định độ mẫn cảm của vi khuẩn gây bệnh đối với một số thuốc kháng sinh thuốc kháng sinh
Kháng sinh đồ là kỹ thuật tìm hiểu và đánh giá độ mẫn cảm của vi khuẩn với loại kháng sinh, qua đó định hướng cho thầy thuốc sử dụng kháng sinh một cách khoa học, nhằm nâng cao hiệu quả điều trị, hạn chế hiện tượng nhờn thuốc, kháng thuốc của vi khuẩn.
Có nhiều cách để đánh giá độ mẫn cảm của vi khuẩn với thuốc kháng sinh như phương pháp đặt ống trụ, khuếch tán trên thạch… Theo Nguyễn Xuân Thành và cs. (2005), phổ biến nhất là kỹ thuật khoanh giấy khuếch tán dựa theo nguyên lý của Kirby-Bauer. Ưu điểm của kỹ thuật này là có thể cùng một lúc thử tác dụng của nhiều loại kháng sinh trên cùng một loại vi khuẩn. Kỹ thuật này dựa trên nguyên lý khuếch tán kháng sinh từ khoanh giấy vào môi trường thạch. Mức độ khuếch tán phụ thuộc vào phân tử lượng của từng loại kháng sinh và vào độ dày của thạch trên đĩa Petri. Do đó, nồng độ kháng sinh càng gần quanh khoanh giấy thì càng cao, càng xa khoanh giấy càng thấp. Những vùng xung quanh khoanh giấy là vùng ức chế. Đường kính của vòng vô khuẩn càng lớn thì chứng tỏ khả năng mẫn cảm của vi khuẩn đối với kháng sinh đó càng cao, vi khuẩn đó nhạy cảm với kháng sinh. Ngược lại, nếu đường kính nhỏ hay vi khuẩn mọc sát vào mép khoanh giấy chứng tỏ vi khuẩn đó không nhạy cảm (kháng) với kháng sinh tẩm trong giấy.