THÁCH THỨC VỀ TÌNH TRẠNG KHÁNG KHÁNG SINH CỦA VI KHUẨN Gram [-] Bác sĩ Phạm Thiên Hương và các cộng sự

Trực khuẩn Gram [-] đang tạo ra một thách thức lớn trong điều trị do sự tiến hóa của các enzyme beta-lactamase. Đầu tiên, vi khuẩn có thể kháng lại các kháng sinh penicillin G và A nhờ khả năng tiết ra beta-lactamase cổ điển với các gen nằm trên một plasmid có khả năng lây truyền cao. Để giải quyết vấn đề này, chúng ta có giải pháp: sử dụng beta-lactam kết hợp với thuốc ức chế beta-lactamase hoặc cephalosporin thế hệ 2 trở lên. Tuy nhiên, các trực khuẩn Gram [-] sau đó đã tiến hóa để tạo beta-lactamase ra AmpC có khả năng kháng cephalosporin thế hệ thứ ba. Beta-lactamase AmpC ban đầu là AmpC cảm ứng (iAmpC) với một gen trên nhiễm sắc thể giúp vi khuẩn kháng lại các cephalosporin thứ 3 do sự sử dụng cephalosporin thế hệ thứ 3 hoặc cephamycin (cefoxitin) trong điều trị, sau đó iAmpC tiến hóa thành AmpC với gen trên plasmid giúp vi khuẩn thực sự kháng lại cephalosporin thế hệ thứ 3 mà không cần phải bị cảm ứng. Kháng sinh có thể đối phó với beta-lactamase AmpC là các cephalosporin thế hệ thứ 4. Tuy nhiên, chỉ một thời gian ngắn sau đó, vi khuẩn lại tiến hóa tiết ra beta-lactamase phổ rộng (ESBL) với gen nằm trên plasmid khiến chúng ta phải đóng cửa việc sử dụng cephalosporin từ thế hệ 1 đến thế hệ 4 và phải sử dụng kháng sinh carbapenem. Tuy nhiên, giải pháp này hiện đang bị thách thức vì các trực khuẩn Gram [-] đã tiến hóa để có thể tiết ra beta-lactam có thể phá hủy carbapenem mà chúng ta đang sử dụng. Những beta-lactamase này là các carbapenemase có gen nằm trên plasmid cũng rất dễ lây lan và gây ra một thách thức lớn. Để xử lý các vi khuẩn sinh carbapenemase, chúng ta phải biết nguồn gốc di truyền của carbapenemase mà vi khuẩn tạo ra. Như chúng ta đã biết, Ambler đã phân loại beta-lactamase dựa trên chuỗi axit amin tại vị trí hoạt động của các enzyme này. Loại A bao gồm các beta-lactamase phổ rộng và KPC carbapenemase. Các kháng sinh có thể đối phó với KPC carbapenemase là ceftazidime kết hợp với avibactam, imipenem kết hợp với relebactam, meropenem kết hợp với vaborbactam và tất nhiên các kháng sinh này cũng có thể đối phó với ESBL. Loại C là AmpC beta-lactamase với kháng sinh chống lại cephalosporin thế hệ thứ 4, để đối phó thì carbapenem thế hệ 1, ceftazidime kết hợp với avibactam là có thể chống lại beta-lactamase loại C. Loại D là beta-lactamase có tác dụng lên các beta-lactam phổ hẹp như oxacillin với gen OXA, và trong số các gen này, OXA-48 có khả năng giúp vi khuẩn sản xuất carbapenemases và kháng sinh có thể đối phó với carbapenemases của OXA-48 là ceftazidime kết hợp với avibactam, tuy nhiên phối hợp imipenem + relebactam hoặc meropenem + vaborbactam đều thất bại. Loại B là carbapenemases có ion kẽm ở vị trí hoạt động thay vì serine như loại A, C và D. Đó là lý do tại sao chỉ có kháng sinh cefiderocol mới có thể xử lý được. Nếu không có cefiderocol, aztreonam có thể được sử dụng kết hợp với các kháng sinh khác như ceftazidime+avibactam hoặc fosphomycin, nhưng hiệu quả chưa chắc chắn. Carbapenemase loại B có các gen như IMP, VIM và NDM1, trong đó hiện nay trong các Enterobacterales, gen NDM1 ngày càng phổ biến với tần suất ngày càng tăng. Vì vậy, chúng tôi thấy rằng thách thức lớn nhất mà chúng tôi hiện phải đối mặt với trực khuẩn Gram [-] là nguy cơ vi khuẩn ngày càng kháng carbapenem. Giải pháp lựa chọn điều trị bằng kháng sinh đòi hỏi chúng ta phải có được thông tin về nguồn gốc di truyền của các enzyme beta-lactamase bao gồm AmpC, ESBL và carbapenemase. Hiện nay trên thị trường đã có các sản phẩm dựa trên khả năng phát hiện các protein đặc hiệu của gen beta-lactamase và carbapenemase (như NG-test) hoặc khả năng phát hiện gen bằng PCR. Tuy nhiên, những sản phẩm này thường có giá rất cao và không bao gồm hết nguồn gốc di truyền mà chúng ta muốn tìm. Đó là lý do hiện nay Viện Nghiên cứu và Phát triển Vi sinh lâm sàng Việt Nam đã phát triển thành công giải pháp ứng dụng PCR thời gian thực Multiplex (MPL-rPCR) để phát hiện nguồn gen kháng thuốc trên trực khuẩn Gram [-]. Chúng tôi hiện đang sử dụng giải pháp này trên các chủng vi khuẩn phân lập và cả trực tiếp trên các mẫu bệnh phẩm. Chúng tôi cũng đang triển khai giải pháp này ở một số phòng thí nghiệm cũng như trong các dự án nghiên cứu mà chúng tôi tham gia.

CHALLENGING OF ANTIBIOTIC RESISTANCE AMONG GRAM [-] RODS Dr.Pham Thien Huong and colleagues

Gram [-] rods are creating a huge treatment challenge due to the evolution of their beta-lactamases. First, bacteria can resist penicillin G and A antibiotics due to the ability to secrete the classical beta-lactamase with genes located on a highly transmissible plasmid. To deal with this, we have a solution: using beta-lactams combined with beta-lactamase inhibitors or 2nd generation cephalosporins or higher. However, the gram [-] rods later evolved to produce beta-lactamase AmpC that is resistant to third generation cephalosporins. Beta-lactamase AmpC was initially inducible AmpC (iAmpC) with a gene on the chromosome that helps bacteria resist the 3rd cephalosporins induced by the use of 3rd generation cephalosporins or cephamycin (cefoxitin) in treatment, then iAmpC evolved into AmpC with genes on the plasmid that help the bacteria actually resist 3rd generation cephalosporins without needing be induced. The antibiotic that can deal with AmpC beta-lactamase is the 4th generation cephalosporin. However, only a short time later, bacteria evolved to secrete extended-spectrum beta-lactamase (ESBL) with genes located on a plasmid that causes us to close the door to using cephalosporin from 1st to 4th generation, and have to deal with carbapenem antibiotics. However, this solution is currently being challenged because Gram [-] rods have evolved to be able to secrete beta-lactamses that can destroy the carbapenems that we are using. These beta-lactamases are carbapenemases with genes located on plasmids that are also highly contagious, causing a huge challenge. To deal with carbapenemase-producing bacteria, we must know the genetic origin of the carbapenemases that bacteria produce. As we know that Ambler classified beta-lactamases based on the amino-acid chain at the active site of these enzymes. Type A includes extended-spectrum beta-lactamases and the carbapenemase KPC. Antibiotics that can deal with KPC carbapenemase are ceftazidime combined with avibactam, imipenem combined with relebactam, meropenem combined with vaborbactam and of course these are also deal with ESBL. Type C are AmpC beta-lactamases with antibiotics that deal with 4th generation cephalosporins, 1st generation carbapenems, ceftazidime combined with avibactam which can also deal with type C beta-lactamases. Type D are beta-lactamases that have acts on narrow-spectrum beta-lactams such as oxacillin with the OXA genes, and among these genes, the OXA-48 has the ability to help bacteria produce carbapenemases, and antibiotics can deal with carbapenemases of the OXA-48 is ceftazidime combined with avibactam, however the combinations imipenem + relebactam or meropenem + vaborbactam all failed. Type B are carbapenemases that have zinc ions at the active site instead of serines like types A, C and D. That’s why only the antibiotic cefiderocol can deal with it. If cefiderocol is not available, aztreonam can be used in combination with other antibiotics such as ceftazidime+avibactam, or fosphomycin, but the effectiveness is uncertain. Type B carbapenemases have the genes such as IMP, VIM, and NDM1, of which currently among Enterobacterales, the NDM1 gene is increasingly common with increasing frequency. Thus we see that the biggest challenge we currently have to deal with Gram [-] bacilli is the risk of bacteria becoming increasingly resistant to carbapenems. The solution to choosing antibiotic treatment requires us to obtain information about the genetic origin of beta-lactamase enzymes including AmpC, ESBL and carbapenemase. There are currently commercially available products based on the ability to detect specific proteins of the beta-lactamase and carbapenemase genes (such as NG-test), or the ability to detect genes by PCR. However, these products are often very expensive and do not cover all the genetic origins that we want to find. That is why the Vietnam Research and Development Institute of Clinical Microbiology has now successfully develop the solution of applying Multiplex real-time PCR (MPL-rPCR) to detect the sources of resistance genes on Gram [-] bacilli. We are currently using this solution on isolated bacterial strains and also directly on patient samples. We are also implementing this solution in a number of laboratories as well as in research projects in which we participate.