NGHIÊN CỨU TÍNH KHÁNG KHÁNG SINH NHÓM BETA-LACTAM VÀ GEN MÃ HÓA BETA-LACTAMASE CỦA ESCHERICHIA COLI VÀ KLEBSIELLA PNEUMONIAE Ở BỆNH NHÂN NHIỄM KHUẨN HUYẾT

Luận án tiến sĩ y học NGHIÊN CỨU TÍNH KHÁNG KHÁNG SINH NHÓM BETA-LACTAM VÀ GEN MÃ HÓA BETA-LACTAMASE CỦA ESCHERICHIA COLI VÀ KLEBSIELLA PNEUMONIAE Ở BỆNH NHÂN NHIỄM KHUẨN HUYẾT.Kháng kháng sinh đã và đang trở thành vấn đề toàn cầu và là một gánh nặng với hệ thống chăm sóc y tế. Theo thống kê ở Mỹ, mỗi năm có ít nhất 2,8 triệu người mắc bệnh nhiễm khuẩn nghiêm trọng và trên 35000 người chết liên quan đến nhiễm khuẩn do vi khuẩn kháng kháng sinh [1]. Nhiễm khuẩn huyết (NKH), đặc biệt là do các vi khuẩn kháng thuốc và đa kháng thuốc, là một thách thức với hệ thống chăm sóc sức khỏe, ảnh hưởng đến hàng triệu người trên thế giới. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, số ca mắc và tử vong do NKH vẫn không ngừng gia tăng trong những năm gần đây và là gánh nặng về chi phí y tế [2], đặc biệt các chủng kháng beta-lactam phổ rộng, Carbapenem [5], [6].

Các báo cáo trên thế giới và trong khu vực Đông Nam Á cho thấy các chủng Enterobacteriaceae là căn nguyên phổ biến gây NKH [2], [7], [8]. Thêm vào đó, các nghiên cứu về cơ chế kháng kháng sinh đã chỉ ra rằng extendedspectrum beta-lactamase (ESBL) và carbapenemase là các cơ chế kháng phổ biến của các chủng vi khuẩn đường ruột kháng lại kháng sinh beta-lactam, là nhóm kháng sinh được sử dụng phổ biến trên lâm sàng [9], [10], [11]. Báo cáo ở Italy, tỷ lệ chủng Escherichia coli (E. coli) sinh ESBL trong giai đoạn 2007- 2015, tăng từ 29% lên 42% với NKH từ cộng đồng và tăng từ 25% lên 35% với NKH bệnh viện [12]. Nghiên cứu đa trung tâm từ năm 2002 đến 2011 cho thấy tỷ lệ các chủng vi khuẩn sinh ESBL tăng từ 20% đến 45% ở khu vực Châu Á
Thái Bình Dương và tăng từ 39% lên 55% ở khu vực Đông Nam Á [11]. Nghiên cứu cho thấy tính đa dạng của enzyme beta-lactamase với hàng nghìn enzyme đã được ghi nhận, chủ yếu liên quan đến các chủng Enterobacteriaceae [13]. Các họ gen mã hóa ESBL được ghi nhận đầu tiên là TEM và SHV; CTX-M vào những năm 2000, sau đó lan rộng toàn cầu và đóng vai trò quan trọng trong lâm sàng [14], [15]. Các gen mã hóa sinh2 carbapenemase được ghi nhận đầu tiên là KPC, sau đó là các gen thuộc họ metallo-beta-lactamase gồm VIM, IMP, NDM [16]. Các nghiên cứu cho thấy kiểu gen có độ tương đồng cao với kiểu hình kháng thuốc. Walker và cộng sự so sánh kiểu gen và kiểu hình kháng thuốc ở gần 3000 chủng E. coli cho thấy độ tương đồng 89-94% [17]. Các nghiên cứu khác đều ghi nhận độ nhạy và độ đặc hiệu trên 90% [18], [19]. Tuy nhiên, các nghiên cứu này đều sử dụng kỹ thuật giải trình tự toàn bộ bộ gen của chủng vi khuẩn, đây là kỹ thuật chưa tiếp cận được trong thực hành lâm sàng.
Các báo cáo giám sát kháng kháng sinh ở Việt Nam gặp các chủng Enterobacteriaceae kháng Cephalosporin và Carbapenem cao nhất trong khu vực và có xu hướng tiếp tục gia tăng [20], [21]. Những năm gần đây Chính phủ và Bộ Y tế đã có cam kết mạnh mẽ về chính sách kiểm soát kháng kháng sinh.
Trong đó, E. coli và Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae) là hai căn nguyên hàng đầu cần ưu tiên trong chương trình quốc gia về giám sát kháng kháng sinh giai đoạn 2020-2025 [22]. Tuy nhiên, còn thiếu các dữ liệu về kiểu gen mã hóa các cơ chế kháng phổ biến như ESBL, carbapenemase, đặc biệt đối với các chủng E. coli và K. pneumoniae gây NKH. Một số báo cáo ghi nhận CTX-M là gen phổ biến mã hóa ESBL của các chủng E. coli và K. pneumoniae [23], [24]. Gen NDM đã được ghi nhận ở một số chủng vi khuẩn đa kháng thuốc [25],  [26], [27]. Vì vậy, chúng tôi tiến hành đề tài nghiên cứu với 02 mục tiêu:
1. Xác định đặc điểm kháng kháng sinh nhóm beta-lactam và phân bố các gen mã hóa beta-lactamase của Escherichia coli và Klebsiella pneumoniae phân lập được ở bệnh nhân nhiễm khuẩn huyết tại Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 (10/2014 – 05/2016).
2. Đánh giá giá trị của kiểu gen mã hóa beta-lactamase trong chẩn đoán kiểu hình kháng kháng sinh nhóm beta-lactam của vi khuẩn và mối liên quan với đáp ứng điều trị

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cam đoan ……………………………………………………………….. i
Lời cảm ơn …………………………………………………………………. ii
Mục lục ……………………………………………………………………………………………. iii
Danh mục chữ viết tắt ……………………………………………………………………….. vi
Danh mục bảng …………………………………………………………………………………. ix
Danh mục biểu đồ …………………………………………………………………………….. xii
Danh mục sơ đồ …………………………………………………………… xiii
Danh mục hình ……………………………………………………………. xiii
ĐẶT VẤN ĐỀ……………………………………………………………………………………… 1
Chương 1: TỔNG QUAN ……………………………………………………………………… 3
Tình hình và căn nguyên gây nhiễm khuẩn huyết………………………….. 3
1.1.1. Tình hình nhiễm khuẩn huyết …………………………………………….. 3
1.1.2. Căn nguyên gây nhiễm khuẩn huyết……………………………………. 5
Kháng sinh và kháng kháng sinh…………………………………………………. 7
1.2.1. Kháng sinh: khái niệm và cơ chế tác dụng …………………………… 7
1.2.2. Cơ chế kháng kháng sinh của vi khuẩn ……………………………….. 8
1.2.3. Kháng kháng sinh nhóm beta-lactam ………………………………….. 9
1.2.4. Tình hình kháng kháng sinh……………………………………………… 12
Họ vi khuẩn đường ruột và khả năng sinh enzym beta-lactamase….. 17
1.3.1. Họ vi khuẩn đường ruột (Enterobacteriaceae)…………………….. 17
1.3.2. Enterobacteriaceae sinh betalactamase………………………………. 17
1.3.3. Các báo cáo về gen mã hóa beta-lactamse của
Enterobacteriaceae …………………………………………………………………… 21iv
Phương pháp phát hiện vi khuẩn và đặc tính kháng kháng sinh của
chúng trong nhiễm khuẩn huyết ………………………………………………………. 24
1.4.1. Phương pháp xác định vi khuẩn gây nhiễm khuẩn huyết……… 24
1.4.2. Phương pháp xác định tính kháng kháng sinh cúa vi khuẩn …. 28
1.4.3. Phương pháp khác định danh vi khuẩn và kháng/nhạy kháng
sinh ………………………………………………………………………………………… 34
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ……………… 37
Đối tượng nghiên cứu………………………………………………………………. 37
2.1.1. Đối tượng ………………………………………………………………………. 37
2.1.2. Tiêu chuẩn lựa chọn………………………………………………………… 37
2.1.3. Tiêu chuẩn loại trừ………………………………………………………….. 37
Địa điểm và thời gian nghiên cứu ……………………………………………… 39
2.2.1. Địa điểm………………………………………………………………………… 39
2.2.2. Thời gian ……………………………………………………………………….. 39
Phương pháp nghiên cứu………………………………………………………….. 39
2.3.1. Thiết kế nghiên cứu ………………………………………………………… 39
2.3.2. Thu thập các chỉ tiêu nghiên cứu………………………………………. 40
2.3.3. Phương tiện, sinh phẩm và quy trình kỹ thuật…………………….. 46
Phương pháp xử lý số liệu………………………………………………………… 56
Đạo đức nghiên cứu…………………………………………………………………. 57
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ………………………………………………….. 58
Đặc điểm chung………………………………………………………………………. 58
3.1.1. Đặc điểm lâm sàng………………………………………………………….. 58
3.1.2. Đặc điểm cận lâm sàng ……………………………………………………. 59
3.1.3. Đáp ứng điều trị ……………………………………………………………… 60
Đặc điểm kháng kháng sinh và phân bố gen mã hóa beta-lactamase 61
3.2.1. Đặc điểm kháng kháng sinh……………………………………………… 61
3.2.2. Đặc điểm phân bố gen mã hóa sinh beta-lactamase …………….. 64v
Liên quan giữa kiểu gen mã hóa sinh beta-lactamase với kiểu hình
kháng kháng sinh của vi khuẩn và đáp ứng điều trị……………………………. 66
3.3.1. Liên quan giữa kiểu gen và kiểu hình kháng beta-lactam …….. 66
3.3.2. Giá trị của gen mã hóa sinh beta-lactamase trong chẩn đoán
kiểu hình kháng kháng sinh nhóm beta-lactam ……………………………. 73
3.3.3. Liên quan của kiểu gen kháng kháng sinh với đáp ứng điều trị76
Chương 4: BÀN LUẬN ………………………………………………………………………. 85
Đặc điểm chung………………………………………………………………………. 85
4.1.1. Đặc điểm lâm sàng………………………………………………………….. 85
4.1.2. Đặc điểm cận lâm sàng ……………………………………………………. 87
4.1.3. Đáp ứng điều trị ……………………………………………………………… 88
Đặc điểm kháng kháng sinh và phân bố gen mã hóa beta-lactamase 90
4.2.1. Đặc điểm kháng kháng sinh nhóm beta-lactam…………………… 90
4.2.2. Phân bố các gen mã hóa beta-lactamase…………………………….. 95
Liên quan giữa kiểu gen mã hóa beta-lactamase với kiểu hình kháng
kháng sinh của vi khuẩn và đáp ứng điều trị……………………………………. 102
4.3.1. Liên quan kiểu gen và kiểu hình kháng kháng sinh …………… 102
4.3.2. Giá trị chẩn đoán kiểu gen với kiểu hình kháng kháng sinh .. 107
4.3.3. Liên quan kiểu gen mã hóa beta-lactam với đáp ứng điều trị 111
Điểm mạnh và hạn chế của nghiên cứu…………………………………….. 114
KẾT LUẬN……………………………………………………………………………………… 115
KIẾN NGHỊ …………………………………………………………………………………….. 116
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA TÁC GIẢ CÔNG
BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ……………………………………….. t1
TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………………………. t2
PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG
Số bảng Tên bảng Trang
Bảng 1.1. Mức độ nguy hiểm của các chủng vi khuẩn kháng thuốc…………13
Bảng 1.2. Một số báo cáo kháng kháng sinh ở Việt Nam……………………….16
Bảng 1.3. Các bộ kít PCR xác định mầm bệnh gây NKH [115]………………28
Bảng 2.1. Tiêu chuẩn chẩn đoán nhiễm khuẩn huyết [107], [133] …………..38
Bảng 2.2. Cách thức và thời điểm thu thập số liệu…………………………………41
Bảng 2.3. Các chỉ số về huyết học và đông máu……………………………………42
Bảng 2.4. Các chỉ số về sinh hóa máu………………………………………………….43
Bảng 2.5. Kiểu gen kháng thuốc kết hợp của các chủng vi khuẩn……………45
Bảng 2.6. Bảng điểm đánh giá suy tạng (SOFA) …………………………………..46
Bảng 2.7. Tỷ lệ phát triển của các chủng vi khuẩn có MIC khác nhau ở các
dải nồng độ kháng sinh………………………………………………………………………49
Bảng 2.8. Quy trình định danh vi khuẩn và làm kháng sinh đồ……………….50
Bảng 2.9. Giới hạn nồng độ ức chế tối thiểu của các kháng sinh với
Enterobacteriaceae (CLSI M100-S24, 2014)………………………………………..51
Bảng 2.10. Thành phần tham gia phản ứng PCR …………………………………..53
Bảng 2.11. Các gen mã hóa beta-lactamase và cặp mồi tương ứng [136] …55
Bảng 2.12. Bảng tính độ nhạy, độ đặc hiệu và giá trị chẩn đoán……………..56
Bảng 3.1. Đặc điểm lâm sàng của bệnh nhân………………………………………..58
Bảng 3.2. Đặc điểm xét nghiệm huyết học……………………………………………59
Bảng 3.3. Đặc điểm xét nghiệm sinh hóa máu………………………………………60
Bảng 3.4. Đáp ứng điều trị …………………………………………………………………60
Bảng 3.5. Tỷ lệ kháng Penicillin và Cephalosporin ……………………………….62
Bảng 3.6. Tỷ lệ kháng Carbapenem của các chủng vi khuẩn…………………..63
Bảng 3.7. Liên quan kiểu gen và kiểu hình sinh ESBL và kháng Cefotaxime
của các chủng E. coli …………………………………………………………………………67x
Số bảng Tên bảng Trang
Bảng 3.8. Liên quan kiểu gen và kiểu hình kháng Ceftazidime và Cefepime
của các chủng E. coli …………………………………………………………………………67
Bảng 3.9. Liên quan kiểu gen và kiểu hình kháng Amoxicillin/Acid
clavulanic và Piperacillin/Tazobactam của các chủng E. coli …………………68
Bảng 3.10. Liên quan kiểu gen và kiểu hình sinh ESBL và kháng
Cefotaxime của các chủng K. pneumoniae……………………………………………69
Bảng 3.11. Liên quan kiểu gen và kiểu hình kháng Ceftazidime và
Cefepime của các chủng K. pneumoniae………………………………………………69
Bảng 3.12. Liên quan kiểu gen và kiểu hình kháng Amoxicillin/Acid
clavulanic và Piperacillin/Tazobactam của các chủng K. pneumoniae……..70
Bảng 3.13. Liên quan kiểu gen và kiểu hình kháng Carbapenem của các
chủng K. pneumoniae ………………………………………………………………………..71
Bảng 3.14. Đặc điểm kiểu hình của các chủng mang kiểu gen đa kháng ….72
Bảng 3.15. Giá trị của CTX-M và NoC trong chẩn đoán kiểu hình kháng
beta-lactam của E. coli……………………………………………………………………….73
Bảng 3.16. Giá trị của kiểu gen trong chẩn đoán kiểu hình kháng
Cephalosporin của K. pneumoniae………………………………………………………74
Bảng 3.17. Giá trị của kiểu gen trong chẩn đoán kiểu hình kháng AMC và
TZP của K. pneumoniae …………………………………………………………………….75
Bảng 3.18. Giá trị của kiểu gen chẩn đoán K. pneumoniae kháng
Carbapenem ……………………………………………………………………………………..76
Bảng 3.19. Thời gian cắt sốt ở bệnh nhân NKH do các chủng vi khuản còn
nhạy với Cephalosporin……………………………………………………………………..78
Bảng 3.20. Thời gian nằm viện ở bệnh nhân NKH do các chủng vi khuẩn
còn nhạy với Cephalosporin ……………………………………………………………….78xi
Số bảng Tên bảng Trang
Bảng 3.21. Thời gian cắt sốt ở nhóm NKH do E. coli còn nhạy với
Cephalosporin…………………………………………………………………………………..80
Bảng 3.22. Thời gian nằm viện ở nhóm NKH do E. coli còn nhạy với
Cephalosporin…………………………………………………………………………………..81
Bảng 3.23. Thời gian cắt sốt ở bệnh nhân NKH do K. pneumoniae còn nhạy
với Cephalosporin……………………………………………………………………………..82
Bảng 3.24. Thời gian nằm viện ở bệnh nhân NKH do K. pneumoniae còn
nhạy với Cephalosporin……………………………………………………………………..83
Bảng 3.25. Thời gian cắt sốt ở nhóm NKH do K. pneumoniae còn nhạy với
Carbapenem ……………………………………………………………………………………..84
Bảng 3.26. Thời gian nằm viện ở nhóm NKH do K. pneumoniae còn nhạy
với Carbapenem………………………………………………………………………………..8

DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Số biểu đồ Tên biểu đồ Trang
Biểu đồ 1.1. Số ca nhiễm khuẩn huyết được chẩn đoán và khỏi ở Mỹ……….4
Biểu đồ 3.1. Tỷ lệ các chủng sinh ESBL………………………………………………61
Biểu đồ 3.2. Phân bố gen mã hóa sinh ESBL………………………………………..64
Biểu đồ 3.3. Phân bố các gen mã hóa carbapenemase ……………………………64
Biểu đồ 3.4. Phân bố chủng mang kết hợp gen mã hóa ESBL ………………..65
Biểu đồ 3.5. Phân bố chủng mang kiểu gen kết hợp beta-lactamase ………..66
Biểu đồ 3.6. Phân bố tỷ lệ sốc nhiễm khuẩn ở bệnh nhân NKH do các chủng
vi khuẩn còn nhạy với Cephalosporin ………………………………………………….77
Biểu đồ 3.7. Phân bố tỷ lệ tử vong ở bệnh nhân NKH do các chủng vi khuẩn
còn nhạy với Cephalosporin ……………………………………………………………….77
Biểu đồ 3.8. Phân bố tỷ lệ sốc nhiễm khuẩn ở bệnh nhân NKH do các chủng
E. coli còn nhạy với Cephalosporin……………………………………………………..79
Biểu đồ 3.9. Phân bố tỷ lệ tử vong ở bệnh nhân NKH do E. coli còn nhạy
với Cephalosporin……………………………………………………………………………..79
Biểu đồ 3.10. Phân bố tỷ lệ sốc nhiễm khuẩn ở bệnh nhân NKH do K.
pneumoniae còn nhạy với Cephalosporin …………………………………………….81
Biểu đồ 3.11. Phân bố tỷ lệ sốc và tử vong ở bệnh nhân NKH do K.
pneumoniae còn nhạy Carbapenem……………………………………………………..8