1.2 Sự đề kháng Kháng sinh
1.2.2. Cơ chế đề kháng các Kháng sinh của vi khuẩn
1.2.2.2 Thay đổi cấu trúc đích mà Kháng sinh tác động vào
Vi khuẩn có thể đề kháng lại tác động của Kháng sinh bằng cách thay đổi cấu trúc đích mà Kháng sinh tác động lên. Cơ chế đề kháng này được minh họa trong các trường hợp sau:
- Vi khuẩn thay đổi cấu trúc PBP để đề kháng β-lactam
Staphylococci đề kháng methicillin hay các penicillin M bằng cách thay đổi cấu trúc PBP có ái lực với methicillin thành PBP 2A không còn ái lực với penicillin nữa. PBP 2A không chỉ còn ái lực với penicillin mà cả với tất cả Kháng sinh β- lactam và luôn cả các ức chế β-Lactamase. Kiểu hình đề kháng này còn được gọi là
kiểu hình đề kháng một cấp: đã kháng với một Kháng sinh thì kháng luôn các Kháng sinh cùng họ và không thể sử dụng tăng liều Kháng sinh đã bị đề kháng để điều trị cho bệnh nhân được. Gene chịu trách nhiệm giúp vi khuẩn tạo ra PBP 2A là mecA và ở S. aureus thì gene này nằm trên yếu tố di truyền SCCmec. Do vậy nếu muốn áp dụng kỹ thuật PCR hay real-time PCR để phát hiện trực tiếp MRSA (Methicillin resistant S. aureus) từ các mẫu thử chưa qua nuôi cấy thì phải phát hiện SCCmec chứ không thể chỉ phát hiện mecA vì gene này còn có thể tìm thấy trên các staphylococci khác kháng methicillin không phải S. aureus.
Một vi khuẩn khác cũng kháng được penicillin bằng cách biến đổi PBP, đó là Streptococcus pneumoniae. Khác với staphylococci biến đổi PBP thành PBP 2A chỉ do gene mecA qui định, pneumoccoci biến đổi các PBP của chúng gồm PBP1a/1b, PBP2a/2b và PBP2x qua các đột biến điểm làm cho PBP này trở nên kém ái lực với penicillin ít hay nhiều là tùy thuộc vào số đột biến điểm trên mỗi gene chịu trách nhiệm hay tùy thuộc vào một hay nhiều gene bị đột biến điểm. Sự biến đổi này được phản ánh qua kiểu hình đề kháng: MIC của penicillin đối với vi khuẩn là cao hay thấp. Ví dụ nếu đột biến điểm trên gene PBP2x chỉ một vị trí thì MIC của penicillin đối với vi khuẩn là cao hay thấp. Ví dụ nếu đột biến điểm trên gene PBP2x chỉ một vị trớ thỡ MIC của penicillin sẽ tăng lờn 0,16àg/mL, nếu ở hai vị trớ thỡ MIC sẽ lờn 0,3 àg/mL, nếu ở ba vị trớ thỡ sẽ tăng lờn 1,28 àg/mL; hay nếu đột biến cả ba gene PBP1,2 và x thì MIC của penicillin đối với S. pneumoniae sẽ tăng lờn trờn 1àg/mL. Kiểu hỡnh đề khỏng này được gọi là kiểu hỡnh nhiều cấp với nhiều cấp độ đề kháng khác nhau tùy thuộc vào MIC của Kháng sinh đối với vi khuẩn là thấp hay cao, và ở kiều hình này thì bác sĩ điều trị có thể tăng liều Kháng sinh điều trị cho các kiểu hình đề kháng thấp.
- Vi khuẩn biến đổi cấu trúc ribosome để đề kháng Kháng sinh
Vi khuẩn Gram [+] như staphylococci và streptococci (Streptococcus pneumoniae) có thể sở hữu gene erm nằm trên nhiễm sắc thể (có thể chuyển thành transposon để truyền sang tế bào vi khuẩn khác) giúp vi khuẩn gắn gốc methyl (methylation) vào phần 23s của tiểu đơn vị 50s của ribosome và làm cho tiểu đơn vị
này không còn ái lực với macrolide nữa nhờ vậy mà kháng được tác động của macrolide.
Kháng sinh aminoglycoside cũng có thể bị vi khuẩn đề kháng bằng cơ chế biến đổi cấu trúc ribosome với gene chịu trách nhiệm nằm trên chromosome.
- Vi khuẩn biến đổi cấu trúc enzyme để tránh sự bất hoạt của Kháng sinh Một trong các cơ chế chính yếu giúp vi khuẩn kháng được fluoroquilone là biến đổi cấu trúc enzyme DNA gyrase của vi khuẩn Gram [-] hay enzyme topoisomerase IV của vi khuẩn Gram [+] làm cho fluoroquilone không tác động được. Nguồn gốc của sự đề kháng này là đột biến trên các gene gyrA và gyrB (chịu trách nhiệm tổng hợp các tiểu đơn vị gyrA và gyrB cho enzyme gyrase) hay các gene ParC và ParE (chịu trách nhiệm tổng hợp các tiểu đơn vị ParC và ParE cho topoisomerase IV). Tùy thuộc vào sự đột biến xảy ra trên một hay nhiều gene mà mức độ đề kháng topoisomerase sẽ cao hay thấp biểu hiện qua MIC của fluoroquilone đối với vi khuẩn là cao hay thấp, do vậy kiểu hình đề kháng này cũng được xem là kiểu hình đề kháng nhiều cấp.
Vi khuẩn kháng được rifampicine bằng cơ chế biến đổi cấu trúc của enzyme DNA dependent RNA polymerase làm cho Kháng sinh rifampicin không tác động lên được, và đây chính là cơ chế chủ yếu giúp vi khuẩn lao (M. tuberculosis) và các vi khuẩn khác không phải lao đề kháng được rifampicine. Nguồn gốc của sự đề kháng này chính là sự đột biến trên vùng nóng (hot spot region) của gene rpoB chịu trách nhiệm tổng hợp tiểu đơn vị beta của enzyme. Trên vi khuẩn lao, có thể phát hiện đề kháng rifampicine bằng giải trình tự vùng nóng của ropB gene và phát hiện các đột biến đã được xác nhận là gây kháng thuốc.
Cơ chế chủ yếu của vi khuẩn Gram [-] đề kháng được sulfonamide là sản xuất được enzyme dihydopteroate synthetase (DHPS) biến đổi để tránh được sự ức chế của sulfonamide nhờ đó mà sử dụng được PABA để đưa vào chuỗi biến dưỡng tổng hợp folic acid. Nguồn gốc của sự đề kháng này là do vi khuẩn có các gene su1/2/3 hay 4 và các gene này nằm trên plasmide, do vậy mà hiện nay tỷ lệ đề kháng sulfonamide trong các vi khuẩn gây nhiễm khuẩn bệnh viện và cả cộng đồng là rất cao vì sự lây lan của các plasmide mang các gene đề kháng này. Trên S.
pneumoniae và N. meningitids thì sự đề kháng sulfonamide là do đột biến trên gene chịu trách nhiệm tổng hợp dihydrofolate reductase (DHFR) để tránh được sự ức chế của trimethoprim [24].