baumannii
1.5.1. Đặc điểm vi sinh vật học của A. baumannii 1.5.1.1. Đặc điểm chung
Lịch sử loài Acinetobacter có niên đại vào những năm đầu thế kỷ 20, chính xác là vào năm 1911, Beijerinck nhà vi sinh vật học người Hà Lan đã miêu tả nó như là một Micrococcus calcoaeticus được phân lập từ đất và được làm giàu trong môi trường chứa tối thiểu calcium acetate. Acinetobacter là vi khuẩn Gram âm, hiếu khí và dựa trên nhiều dữ liệu phân loại gần đây nó đã được phân loại trong họ
Moraxellaceae mới trong trật tự Gammaproteobacteria, trong đó bao gồm các chi
Moraxella, Acinetobacter, Psychrobacter. Năm 1986, Bouvet và Grimont đã đạt
được một bước đột phá lớn trong lịch sử việcđặt cơ sở cho nghiên cứu lai DNA- DNA, phân biệt được 12 nhóm hoặc genospecies DNA, một số trong đó đã được đặt tên lồi chính thức, bao gồm A. baumannii, A. calcoaceticus, A. haemolyticus, A.
johnsonii, A. junii, và A. lwoffii. Cho đến nay, các nhà khoa học đã nghiên cứu và
tìm ra 31 lồi Acinetobacter khác nhau, trong đó 17 lồi đã được đặt tên [13, 31].
A. baumannii là một trong các chủng Acinetobacter spp. có cấu trúc của một
cầu trực khuẩn Gram âm, có nguồn gốc từ trong thiên nhiên như trong đất, nước, thực phẩm. Ngày nay, người ta đã phát hiện chúng như là một tác nhân thường trú trong bệnh viện và có khả năng phát tán và lây lan thành các vụ dịch, đặc biệt ở là ở khoa HSTC, trên những bệnh nhân nặng, nằm điều trị kéo dài, có thực hiện các thủ thuật xâm lấn giúp chẩn đoán, điều trị bệnh và sử dụng nhiều loại kháng sinh kéo dài trong điều trị. Trước kia, người ta thường cho rằng độc lực của A. baumannii
thấp và thường từ nhiễm khuẩn cộng đồng, nên khơng nặng và cịn nhạy cảm với nhiều loại kháng sinh điều trị thông thường. Song, ngày nay, một khi nó trở thành vi khuẩn thường trú trong môi trường bệnh viện và xâm nhập vào cơ thể người bệnh hoặc nhân viên y tế, chúng sẽ trở nên có độc lực cao, và kháng với hầu hết với các
loại kháng sinh điều trị như nhóm β-lactam (cephalosporin, carbapenem), nhóm Fluoquinolone (ciprofloxacin), nhóm Aminoglycoside (amikacin) và nhóm Polymycin (colistin). Sự đa kháng thuốc này có được là nhờ vào cơ chế đề kháng kháng sinh rất phong phú của vi khuẩn này. Đặc biệt với khả năng tồn tại lâu trong môi trường bệnh viện và trên nhân viên y tế, người lành mang trùng, nên chúng có thể tích lũy sự kháng thuốc và phát tán tính kháng kháng sinh của chúng cho trong cùng một loài hoặc khác loài qua nhiều con đường khác nhau, nguy hiểm nhất là qua plasmid [13, 31, 32, 58].
A. baumannii là vi khuẩn hiếu khí tuyệt đối và dễ mọc trên các môi trường
thông thường ở nhiệt độ 20 - 30o
C, nhiệt độ tối ưu là 35oC. Một số lồi có thể mọc được ở nhiệt độ 41oC- 44oC. Vi khuẩn mọc dễ dàng trên môi trường thạch máu thỏ, cừu và không gây tan máu trên môi trường thạch máu. Khuẩn lạc nhẵn, màu xám trắng đôi khi hơi nhầy đường kính khoảng từ 1,5 - 3 mm. Các tính chất sinh hóa dùng để xác định là: có khả năng tạo catalase, khơng có khả năng tạo oxidase, indole và nitrate [5, 13, 31].
1.5.1.2. Đặc điểm sinh học của A. baumannii
A. baumannii có tính chất sinh học thay đổi tùy theo điều kiện và mơi trường
sống, chính tính chất này giúp vi khuẩn có thể tồn tại lâu trong môi trường, dụng cụ dùng chăm sóc và điều trị bệnh nhân của bệnh viện, đặc biệt là khả năng kháng với hầu hết các loại kháng sinh thông thường và cả với kháng sinh điều trị đặc hiệu cho vi khuẩn này như là kháng sinh nhóm carbapenem là nhờ vào những đặc tính sinh học như sau [40]:
Khả năng tạo màng sinh học (Biofilm):
A. baumanii có khả năng tạo thành các biofilm trên bề mặt dụng cụ nhựa và
thuỷ tinh, giúp chúng tồn tại lâu và phát tán trong môi trường bệnh viện. Biofilm bản chất là một chất sinh học có khả năng tạo thành các màng sinh học bám dính trên những dụng cụ, vật dụng được đặt trong cơ thể, mạch máu của bệnh nhân, những bềmặt cứng cũng như ẩm ướt của môi trường, những màng sinh học có khả năng bao bọc các vi khuẩn lại, làm cho chúng tránh khỏi sự tiêu diệt của các đại
thực bào, kháng sinh, chất sát khuẩn và do vậy, chúng sẽ trở thành nguồn nhiễm tiềm tàng trong nhiều vụ dịch ở các bệnh viện [10, 13, 59].
Cấu tạo màng ngoài Lipopolysaccharide:
Cũng giống như các vi khuẩn Gram âm gây bệnh khác, A. baumannii có thành phần cấu tạo màng ngồi là lipopolysaccharide (LPS), hay cịn gọi là kháng nguyên O, đây là yếu tố độc lực chính của vi khuẩn Acinetobacter spp. nói chung và
A. baumannii nói riêng, với đặc tính polysaccharide của vỏ vi khuẩn được cấu tạo
bởi L-rhamnose, D-Glucuronic, D-mannose giúp cho màng tế bào vi khuẩn này trở nên ưa nước, và từ đó vi khuẩn dễ dàng bám vào tế bào biểu mô ở các cơ quan người thông qua vỏ và receptor của vi khuẩn. Ngoài ra LPS của A. baumannii cịn giúp tế bào có nhân thật sự giải phóng các chất trung gian hóa học như là các cytokine là một hóa chất trung gian gây ra rất nhiều các biến đổi trong cơ chế sinh bệnh gây nhiễm khuẩn huyết của A. baumannii [13, 18, 48].
Vai trị của Siderophores:
Liên quan đến độc tính của Acinetobacter là sự tổng hợp siderophores, một
phân tử có trọng lượng phân tử thấp, có khả năng chuyển đổi trùng hợp sắt từ sự oxy-hydroxit, thành sắt hòa tan giúp cho vi khuẩn phát triển trong điều kiện thiếu sắt. Khả năng gây bệnh trong điều kiện thiếu sắt được tìm thấy trong tất cả các chủng A. baumannii phân lập trên lâm sàng [59].
Các porin trên bề mặt và ty thể của tế bào:
Trên bề mặt thành tế bào và ty thể của A. baumannii, một protein được tìm thấy gọi là porin. Các porin đóng vai trị quan trọng giúp bảo vệ sự toàn vẹn cấu trúc tế bào của vi khuẩn, và có khả năng liên hợp với vi khuẩn, gắn kết với kháng sinh, và sự hình thành các lỗ (kênh porin) trên màng tế bào vi khuẩn cho phép sự xâm nhập của các phân tử nhỏ như đường, axít amin, ion và KS đi qua. Khi phân tích nhóm protein màng tế bào bên ngoài (Outer Membrane Protein) của A.
baumannii bằng phương pháp điện di gel SDS-polyacrylamide tìm thấy porin 38
kDa, giúp vi khuẩn thiết lập sự bám dính, đẩy thuốc KS ra khỏi VK và tiết ra những chất độc thấm sâu vào trong mô gây hủy hoại tế bào và cơ thể ký chủ và từ đó gây
nhiễm khuẩn toàn thân nặng và đó cũng chính là cơ chế gây kháng thuốc nội tại [13]. Trong những trường hợp kháng thuốc được tìm thấy, khi quan sát trên màng tế bào của A. baumanniii kháng với carbapenem, cho thấy, có 3 porin bị mất.
Một trong các cơ chế kháng thuốc ấn tượng khác của A. baumannii là bơm
đẩy kháng sinh ra khỏi màng vi khuẩn. Bơm đẩy này, giúp vi khuẩn chủ động loại bỏ kháng sinh ngay từ khi chúng mới có tiếp xúc với màng ngoài tế bào của vi khuẩn, ngăn ngừa sự tiếp xúc và xâm nhập của kháng sinh vào trong vi khuẩn. Tác động kháng thuốc của A. baumannii bởi cơ chế bơm đẩy kháng sinh ra ngoài kết hợp với cơ chế kháng qua đột biến mất kênh porin làm cho khả năng kháng thuốc của A. baumannii trở nên mạnh mẽ. Nếu đặt tất cả cơ chế đề kháng chung với nhau trên A. baumannii, cộng với hiện tượng đột biến điểm của hai gen
gyrA và parC (gen kháng với kháng sinh nhóm Fluoquinolon) thì A. baumannii trở
thành một vi khuẩn có khả năng kháng với tất cả các loại kháng sinh dùng để điều trị nó, khi đó nó thực sự là một cơn ác mộng và là một thách thức đối với các nhà lâm sàng [18, 43, 48].
Cơ quan cảm ứng (Quorum Sensing):
Sau cùng, khả năng cảm nhận các tín hiệu của vi khuẩn kế bên (giao tiếp của vi khuẩn), các tín hiệu này có thể kích hoạt các gen kháng kháng sinh của các vi khuẩn. Đây là một trong những cơ chế đề kháng được phổ biến rộng rãi ở các vi khuẩn Gram âm, được tìm thấy trên A. baumannii, có 4 yếu tố cảm ứng tín hiệu mức độ phân tử có khả năng kích hoạt các hoạt tính sinh học N-acylhomoserine- lacton. Quorum cảm ứng đóng vai trị điều hịa việc tạo biofilm, giúp A. baumannii tồn tại trong nhiều loại môi trường khác nhau, thu nhận và tích lũy yếu tố kháng thuốc, có thể nói đây là một cơ quan có vai trị như một trung tâm tự động cảm ứng của nhiều yếu tố độc lực được tìm thấy trong A. baumannii [59].
1.5.2. Cơ chế kháng kháng sinh của A. baumannii
Cũng như các vi khuẩn gây bệnh khác, A. baumannii có khả năng kháng với nhiều loại kháng sinh khác nhau, trong đó nó có thể đề kháng với chính kháng sinh dùng để điều trị đặc hiệu cho vi khuẩn này. Sự đề kháng kháng sinh của vi khuẩn
này cũng khác nhau theo loài, địa phương. A. baumannii với đặc tính là lồi có khả năng tích lũy nhiều gen kháng kháng sinh dẫn đến sự phát triển của các chủng đa kháng. Có bốn cơ chế thường gặp gây hiện tượng đa kháng thuốc ở A. baumannii được nói đến nhiều nhất là: (i) Thay đổi vị trí đích tác động (thay đổi đích PBP) (ii) Đột biến mất kênh porin khơng cho kháng sinh qua màng vào bên trong vi khuẩn, (iii) Bất hoạt kháng sinh qua các bơm đẩy kháng sinh ra ngoài và (iv) tiết enzyme để phá hủy kháng sinh [42, 66, 67].
Ngày nay, với những tiến bộ trong nghiên cứu vi sinh học, người ta đã phát hiện, sự kháng thuốc của A. baumannii trên lâm sàng thông qua việc vi khuẩn này sản xuất ra enzyme ß-lactamase có khả năng kháng với các nhóm kháng sinh họ ß- lactam, kiểu kháng thuốc này được mã hóa trên các plasmid và nhiễm sắc thể [56]. Chính điều này, đã giúp A. baumannii có thể di truyền yếu tố kháng thuốc trong cùng và khác loài như sau:
Vi khuẩn có thể cùng một lúc kháng lại nhiều loại kháng sinh, do vi khuẩn mang nhiều gen kháng thuốc nằm trên plasmid và từ một chủng A. baumannii mang gen kháng thuốc này có thể truyền cho một chủng A. baumannii (cùng loài) hoặc một vi khuẩn khác (khác loài) khả năng kháng nhiều loại thuốc kháng sinh của nó [42].
1.5.3. Đặc điểm gen kháng kháng sinh nhóm carbapenem của A. baumannii
Tính kháng kháng sinh nhóm carbapenem của A. baumannii là do vi khuẩn này có chứa gen mã hóa tính năng của enzyme β-lactamase có khả năng ly giải các kháng sinh nhóm carbapenem như IMP, VIM, SIM và NDM-1 thuộc lớp B (Metallo-beta-lactamase). Mặc dù vậy, sự kháng kháng sinh của A. baumannii chủ yếu vẫn do các gen có chứa gen mã hóa enzyme thuộc lớp D (viết tắt là CHLDs carbapenem-hydrolyzing class D beta-lactamases) của vi khuẩn có khả năng thủy phân và ly giải các kháng sinh nhóm β-lactam, điển hình là nhóm carbapenem. Báo cáo đầu tiên men β-lactamase thuộc lớp D kháng với kháng sinh nhóm carbapenem mắc phải của A. baumannii có khởi nguồn từ Scottland và được đặt tên OXA-23.
Và tiếp sau đó là những gen kháng nhóm β-lactam thuộc lớp D khác được phát hiện như OXA-23, OXA-24/40 OXA-58, OXA-143 và OXA-51 [31, 57].
Nghiên cứu của Wisplinghoff và Seifert năm 2008, cho thấy, gen OXA-51, OXA-23 và OXA-58 được phát hiện ở nhiều quốc gia trên thế giới, trong đó gen OXA-51, là gen kháng thuốc nội tại tự nhiên và gắn liền với chủng A. baumannii.
Gen OXA-23 là một gen kháng KS mạnh, khơng những có khả năng kháng với nhóm carbapenem mà cịn có có khả năng kháng với nhiều loại kháng sinh đặc trị cho A. baumannii, gen OXA-23 được mã hóa khơng chỉ trên nhiễm sắc thể mà cịn trên cả plasmid, do vậy A. baumannii có khả năng lan truyền và phát tán gen kháng thuốc trong cùng hoặc khác loài, gen OXA-23 đã từ lâu được phát hiện ở nhiều quốc gia trên thế giới. Nhưng gần đây, gen này đã trở thành một gen được tìm thấy ở nhiều quốc gia châu Á như Trung Quốc, Hàn Quốc, Thái Lan, Đài Loan. Một gen khác cũng có những đặc tính kháng kháng sinh như OXA-23 là gen OXA-58, gen này lại thường tìm thấy ở các nước châu Âu, tại Mỹ, Kuwait, Afganistant và đây cũng là một gen kháng thuốc được mã hóa trên cả nhiễm sắc thể (chromosome) và plasmid. Do vậy, cùng với gen OXA-23, nó làm gia tăng khả năng phát tán gen kháng kháng sinh gấp nhiều lần. Mặc dù gen OXA-58 thường được tìm thấy ở các nước châu Âu, châu Mỹ, nhưng gần đây một vài quốc gia châu Á, cũng đã có báo cáo về sự xuất hiện gen OXA-58 này như Hàn Quốc, Trung Quốc và Thái Lan [31, 47, 56].
Sự đề kháng với nhóm carbapenem ở A. baumannii kết hợp với nhóm gen OXA lần đầu tiên được phát hiện vào năm 2008 tại Cộng Hòa Czech. Tại đây đã các nhà khoa học đã phát hiện gen OXA-58 và OXA-24 từ những bệnh nhân được nhập viện và điều trị tại khoa Hồi sức tích cực của bệnh viện [20, 109]. Sau đó vài năm, vào năm 2011, cũng tại nơi đây, các nhà khoa học cũng đã phát hiện ra chủng
A. baumannii mang gen kháng thuốc NDM và OXA-23, trên những bệnh nhân sau
kỳ nghỉ hè trở về từ Ai Cập, và những chủng này có kiểu gen tương đồng với các chủng A. baumannii phân lập được từ châu Âu (Clone 1) [47, 56].
Ngày nay, nhiều nhà nghiên cứu đã phát hiện 4 nhóm gen chứa gen OXA, trong đó có 3 nhóm gen, thường phân lập được là từ những nhiễm khuẩn mắc phải trong bệnh viện như OXA-23, OXA-24, OXA-58, được mã hóa trên nhiễm sắc thể và plasmid, riêng OXA-51 là gen kháng thuốc tự nhiên được mã hóa trên nhiễm sắc thể) và cịn có đến 15 loại gen OXA kháng kháng sinh khác nhau trong các nhóm OXA có tính chất tương tự cũng đã được tìm thấy.
Sự phân bố các gen OXA kháng kháng sinh có khác nhau giữa các vùng, khu vực và quốc gia. Hiện nay, nhiều nhà nghiên cứu đã công bố về sự phân bố của các gen kháng kháng sinh được tìm thấy như gen OXA-23 dường như được tìm thấy rộng rãi ở các nước châu Á như Singapore, Trung Quốc, Đài Loan, Thái Lan và Hàn Quốc. Trong khi OXA-58 tìm thấy chủ yếu ở châu Âu và ở Brazil, Mỹ, Libia, Pakinstan [56]. Tuy nhiên, gần đây tại các quốc gia châu Á, nhiều nghiên cứu đã công bố sự có mặt của các gen kháng kháng sinh này xuất hiện ở nhiều quốc gia khác nhau trên trong khu vực châu Á, làm dấy lên nỗi lo lắng cho các nhà lâm sàng trong điều trị, cũng như khó khăn cho truy tìm nguồn lây, đường lây của tác nhân gây bệnh này [56].
Hình 1.6. Sự phân bố và cách thức di truyền của các kiểu gen OXA trong A.
baumannii [55]
1.5.4. Tình hình A. baumannii kháng carbapenem trên Thế giới
Hiện nay, vi khuẩn A. baumannii được biết đến như là một tác nhân quan
trọng hàng đầu gây nhiễm khuẩn trong bệnh viện ở trên toàn thế giới. Đặc biệt trong 15 năm trở lại đây có nhiều phát hiện quan trọng về khả năng thích ứng của loại vi khuẩn này nhằm kháng lại các kháng sinh đã được báo cáo, điều này cho thấy loại vi khuẩn này đang đe dọa đến thời đại kháng sinh hiện nay của chúng ta. Hiện nay một số chủng A. baumannii kháng lại tất cả các kháng sinh hiện có cũng đã được báo cáo, do vậy cần phải giám sát chặt chẽ thậm chí phải đưa ra ngay các hành động cụ thể nhằm ngăn chặn sự lây lan của vi khuẩn này trên hệ thống y tế toàn thế giới
Nhóm OXA-23 Phân bố:
Châu Âu (rộng rãi), Úc, Tahiti, Noumea, Trung Quốc, Hàn Quốc, Mỹ, Braxin, LyBi, Pakistan Mã hóa: Plasmid hoặc NST Nhóm OXA-24 Phân bố:
Tây Ban Nha, Bỉ, Pháp, Bồ Đào Nha, Mỹ Mã hóa: NST hoặc Plasmid (OXA-40) Nhóm OXA-58 Phân bố:
Pháp, Tây Ban Nha, Bỉ, Thổ Nhĩ Kỳ, Romania, Hi lạp, Anh, Ý, Áo, Argentina, Úc, Mỹ, Kuwait, Pakistan Mã hóa: Plasmid hoặc NST Nhóm OXA-51 Phân bố: Có nguồn gốc tự nhiên do đó phân bố tồn cầu Mã hóa: