Phần 2 Tổng quan tài liệu
2.5. Gen kháng kháng sinh
Theo bài viết trên trang Science (2001), cácgen của vi sinh vật được coi là gen kháng kháng, bằng cách mã hóa cho enzym chống lại kháng sinh, mã hóa cho các protein bề mặt ngăn chặn sự xâm nhập của kháng sinh hoặc thay đổi cấu trúc của các bộ phận mục tiêu để kháng sinh không nhận ra được.
GS. MacLean cho rằng: “Sự lan truyền của các gen kháng kháng sinh trong quần thể vi khuẩn được thúc đẩy bởi sự chọn lọc đơn giản của Darwin: trong khi điều trị bằng kháng sinh, vi khuẩn với các gen kháng kháng sinh có tỷ lệ sinh sản cao hơn vi khuẩn nhạy cảm. Kết quả là việc sử dụng kháng sinh làm lan truyền các gen kháng kháng sinh”.
Nhiều gen kháng kháng sinh quan trọng nhất được phát hiện trên plasmid, là các phân tử ADN nhỏ, tròn sống bên trong vi khuẩn. Plasmid có khả năng di chuyển giữa các vi khuẩn và thường được xem là công cụ quan trọng vận chuyển các gen kháng kháng sinh giữa vi khuẩn (N.P.D-NASATI, 2016). Điều này dễ dàng tạo ra các chủng vi khuẩn đa kháng thuốc.
2.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước
Sự phát triển của vi khuẩn mang gen siêu kháng thuốc nhóm carpapenem đã trở thành mối lo ngại hàng đầu trên toàn thế giới.Phát hiện lần đầu tiên tại Mỹ năm 1996, sau đó lây lan ra toàn thế giới, chủng K.pneumoniae mang gen KPClà nguyên nhân gây ra dịch trong bệnh viện tại Mỹ và các nước châu Âu, Nam Mỹ và Hy Lạp (Yigit et al., 2001; Bratu et al., 2005; Navon-Venezia et al., 2009).
Năm 2008 tại Ấn Độ phát hiện gen đề kháng NDM-1ở chủng
K.pneumonia và E.coli có khả năng ly giải tất cả các kháng sinh thuộc nhóm
beta-lactam ngoại trừ aztreonam (Yong et al., 2009).
Ở vi khuẩn siêu kháng thuốc được phát hiện gần đây nhất tại châu Âu,
MCR-1 có khả năng đề kháng với tất cả các loại kháng sinh, bao gồm cả nhóm
carbapenem và colistin. Với khả năng đề kháng colistin, vi khuẩn mang nhóm gen này thực sự đã trở thành mối đe dọa lớn nhất hiện nay bởi colistin là phương án cuối cùng được lựa chọn khi tất cả các loại kháng sinh khác đều không phát huy tác dụng.
Năm 2011, các nhà khoa học tìm thấy hơn 5% dòng vi khuẩn E.coli từ thịt gà và thịt bò của Trung Quốc có khả năng đề kháng colistin. Mãi đến tháng 11/2015, khi những số liệu thống kê được hoàn tất, thì con số này đã tăng lên đến 25%. Năm 2013, nhóm nghiên cứu tại Trung Quốc lần đầu tiên phát hiện ra
thểE.coli trên mẫu thịt lợn ở trang trại có khả năng đề kháng colistin. Nhóm tiếp
tục nghiên cứu trên các mẫu thịt lợn thu thập ở các lò giết mổ, siêu thị và mẫu bệnh phẩm từ bệnh nhân. Kết quả nghiên cứu cho thấy mối liên quan giữa gen
MCR-1đề kháng colistin như sau:78 (15%) trong tổng số 523 từ các mẫu thịt lợn
và thịt gà thô, 166 (21%) trong tổng số 804 từ các mẫu lợn tại lò mổ và 16 (1%) trong tổng số 1322 mẫu từ bệnh nhân tại các bệnh viện (Liu et al., 2016).
Tại Việt Nam, Võ Thành Thìn và cs. (2011) đã tiến hành phân tích gen kháng kháng sinh của 184 chủng vi khuẩn E. coli phân lập từ lợn conmắc bệnh tiêu chảy tại một số tỉnh Nam Trung bộ và Tây Nguyên. Tất cả các chủng vi khuẩn đều mang ít nhất 1 gen kháng kháng sinh. Trong đó, tỷ lệ các chủng vi khuẩn mang một số gen đề khángnhóm kháng sinh aminoglycosid là cao nhất (98,37%), tiếp theo là nhóm tetracyclin (95,11%),sulfonamid (84,24%), β – lactam (62,5%), phenicol (56,52%) và quinolone (46,74%). Đây là nhữngkết quả đầu tiên về gen kháng kháng sinh ở vi khuẩn E. coli phân lập từ lợn con bị bệnh tiêu chảy của nước ta.
Hoàng Hoài Phương và cs. (2008) khi khảo sát gen kháng kháng sinh của một số vi khuẩn phân lập từ thực phẩm thìtỷ lệ các gen kháng kháng sinh trên 18 chủng E. coli và 11 chủng Salmonellaspp. có cùng kiểu hình kháng đa kháng sinh: E. coli {blaTEM (88,9%), sul2 (72,2%), tetA (77,8%), clmA (61,1%), sul1
(72,7%),tetA, tetB, và sul1 cùng là 63,6%,clmA (45,5%), blaSHV(18,2%)}. Năm 2012, Trương Hà Thái và cộng sựkhi nghiên cứu các chủng
Salmonella kháng thuốc phân lập từ cửa hàng thịt tại một số chợ ở miền Bắc, đã
phát hiện được 13 gen kháng (blaTEM, blaOXA-1, aadA1, sul1, tetA, tetB, tetG,
cmlA1, Flor, dfrA1, dfrA12, aac(3) IV, và aphA1-1AB). Nghiên cứu này chỉ ra
rằng vi khuẩn Salmonella phân lập từ các cửa hàng thịt đã đề kháng với nhiều loại kháng sinh và những gen kháng kháng sinhtìm thấy phổ biếntrong số các chủng phân lập (Trương Hà Thái và cs., 2012).
Như vậy, những nghiên cứu trên chứng tỏ rằng trong những năm gần đây, xuất hiện ngày càng nhiều gen đề kháng của chủng vi khuẩn đa kháng thuốc. Ngay từ bây giờ, chúng ta cần nâng cao nhận thức về sử dụng kháng sinh nhằm hạn chế khả năng kháng kháng sinh sẽ trở thành hiểm họa khôn lường của nhân loại trong những năm tới.
2.5.2. Một số loại gen kháng kháng sinh
a, Gen kháng kháng sinh nhóm tetracyclin
Vi khuẩn có khả năng đề kháng lại tetracyclin là nhờ một trong ba cơ chế: - Vi khuẩn sẽ sản sinh ra một protein trong cytoplasmic, protein này có chức năng bơm tetracyclin từ bên trong tế bào ra ngoài và luôn duy trì nồng độ tetracyclin ở mức rất thấp, không đủ ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp protein của tế bào;
- Vi khuẩn sản sinh ra protein có trọng lượng phân tử khoảng 72 KDa, protein này bám lên ribosome và ngăn cản quá trình tương tác của tetracyclin lên ribosome;
- Vi khuẩn sản sinh ra enzym (44 KDa) làm biến đổi cấu trúc hóa học của tetracyclin, do đó làm kháng sinh mất hoạt tính diệt khuẩn và được thẩm thấu chủ động qua màng tế bào ra bên ngoài (Speer et al., 1992). Các protein tham gia vào quá trình đề kháng với tetracyclin của vi khuẩn được mã hóa bởi các gen kháng kháng sinh. Có hơn 60 gen kháng tetracyclin (tet) đã được xác định và giải trình tự nucleotic. Tuy nhiên, ba trong số những gen thường gặp nhất là tetA, tetB và
tetC (Roberts, 2005).
b, Gen kháng kháng sinh nhóm phenicol
50S, ức chế enzyme peptidyl transferase, do đó ức chế quá trình sinh tổng hợp protein của vi khuẩn. Đây cũng là những 24 kháng sinh được sử dụng rộng rãi trong chăn nuôi. Hiện nay, chloramphenicol đã được cấm sử dụng trong điều trị bệnh gia súc cũng như bổ sung vào thức ăn. Florfenicol là kháng sinh thế hệ mới, có nguồn gốc từ chloramphenicol với nhóm p-methyl sulfonyl, fluorine thay thế cho nhóm p-nitro và hydroxyl trong cấu trúc của chloramphenicol (Plumb, 2002). Kháng sinh này được sử dụng điều trị bệnh nhiễm khuẩn ở lợn từ năm 2000. Hiện tượng vi khuẩn đề kháng lại với kháng sinh này cũng đã xuất hiện trong nhiều trường hợp (Blickwede and Schwarz, 2004).
Gen floR được xem là gen giúp vi khuẩn đề kháng lại với chloramphenicol và florfenicol. Gen này nằm trên plasmid và được phát hiện lần đầu tiên trên vi khuẩn Pasteurella piscicida phân lập từ cá vào năm 1996. Gen floR mã hóa cho protein màng, protein này hoạt động như cái bơm để đẩy chloramphenicol và florfenicol từ bên trong tế bào vi khuẩn ra ngoài. Vì thế, không đủ lượng kháng sinh cần thiết để thể hiện hoạt tính đối với vi khuẩn (Kim and Aoki, 1996).