Gen Ndm-1 trong siêu vi khuẩn: triệu chứng và điều trị

NDM-1 là gì?

• NDM-1 là một cách viết tắt để viết New Delhi metallico-beta-lactamase, tên được đặt cho một loại enzyme được phát hiện vào năm 2009, có thể được sản xuất bởi một số loại vi khuẩn làm cho vi khuẩn kháng nhiều loại kháng sinh phổ biến sử dụng trên toàn thế giới.
• Enzyme này thuộc về một nhóm enzyme (beta-lactamase) có khả năng phá vỡ các liên kết hóa học của vòng beta-lactam, thành phần quan trọng của nhiều loại kháng sinh như thuốc thuộc nhóm penicillin, cephalosporin và nhóm carbapenem.
• Hầu hết các enzyme beta-lactamase có hiệu quả trên một số hoặc hầu hết các loại kháng sinh cũ như penicillin và cephalosporin. NDM-1 có hiệu quả trên cả kháng sinh cũ và kháng sinh carbapenem mới hơn, chẳng hạn như imipenem, có chứa vòng beta-lactam.
• Klebsiella là vi khuẩn đầu tiên được xác định vào năm 2009 để sản xuất NDM-1 ở một bệnh nhân đi từ Ấn Độ đến Anh bị nhiễm trùng không đáp ứng với nhiều loại kháng sinh. Các sinh vật đã kháng với beta-lactam và sau khi nghiên cứu cơ chế kháng kháng sinh và kháng sinh của sinh vật, NDM-1 và nguồn gen của nó đã được phát hiện. Nguồn gen là một plasmid được gọi là " bla _NDM-1 " và kể từ khám phá đó, các giống vi khuẩn khác đã được tìm thấy có bla _NDM-1 tích hợp vào các plasmid khác hoặc vào nhiễm sắc thể của vi khuẩn, do đó cho phép vi khuẩn tạo ra NDM-1 .
• NDM-1, trong khi có hiệu quả chống lại hầu hết tất cả các loại kháng sinh có vòng beta-lactam, không có hiệu quả trong việc tạo kháng kháng sinh chống lại các loại kháng sinh khác như fluoroquinolones (ví dụ, ciprofloxacin và levofloxacin) hoặc aminoglycoside (ví dụ, gentamicin và streptom).
• Thật không may, hầu hết các chủng vi khuẩn có NDM-1 cũng có khả năng kháng plasmid hoặc nhiễm sắc thể chống lại các kháng sinh này (và các loại khác). Thuật ngữ "tuyệt vời" thường được sử dụng một cách lỏng lẻo để mô tả các sinh vật kháng với hai loại kháng sinh thường trở lên thường có hiệu quả. Bởi vì vi khuẩn có chứa NDM-1 thường kháng với hầu hết mọi loại kháng sinh, vi khuẩn có NDM-1 đã được gọi là siêu vi khuẩn. Một số nhà điều tra coi những vi khuẩn này là đại diện cho loại siêu vi khuẩn nguy hiểm nhất trong số tất cả những gì đã phát triển cho đến nay.
• Mặc dù mới được phát hiện vào năm 2009 và rất có thể là do sự chuyển gen của plasmid hoặc các đoạn nhiễm sắc thể khác, NDM-1 đã được tìm thấy ở ít nhất bốn loại vi khuẩn gram âm khác nhau ( Klebsiella, Escherichia, Enterobacter và Acinetobacter ). Ngoài ra, người dân ở Ấn Độ, Pakistan, Anh, Canada, Thụy Điển, Úc, Nhật Bản và Hoa Kỳ đã bị phát hiện nhiễm các chủng vi khuẩn sản xuất NDM-1.
• Các nhà nghiên cứu suy đoán rằng sự lan truyền cực nhanh của NDM-1 có thể là do bệnh nhân tìm kiếm sự chăm sóc y tế bên ngoài đất nước của họ (ví dụ: du khách hoặc khách du lịch từ Ấn Độ). Những người khác cho rằng việc sử dụng kháng sinh rộng rãi và không được kiểm soát sẽ ủng hộ sự sống sót của các chủng vi khuẩn có chứa NDM-1.
• Một lý do có thể khác để lây lan nhanh là Escherichia coli ( E. coli ), một phần của vi khuẩn bình thường được tìm thấy trong ruột người, dễ dàng trao đổi plasmid. Trên thực tế, bệnh nhân được xác định đầu tiên bị nhiễm Klebsiella có chứa NDM-1 sau đó được phát hiện có chủng E. coli, phân lập từ phân, có khả năng tạo ra NDM-1.

Nguyên nhân nào khiến NDM-1 được sản xuất trong vi khuẩn?

Mã di truyền ( bla _NDM-1 ) nằm trên một plasmid hoặc được tích hợp vào nhiễm sắc thể của vi khuẩn chịu trách nhiệm tổng hợp enzyme NDM-1. Các nhà nghiên cứu cho rằng áp lực môi trường, như sử dụng hoặc lạm dụng kháng sinh, được chọn cho vi khuẩn có thể tổng hợp enzyme này để tồn tại. Một số suy đoán rằng vì có ít hạn chế hơn trong việc sử dụng kháng sinh ở nhiều quốc gia, các chủng kháng kháng sinh có khả năng được sản xuất ở các quốc gia này; với NDM-1, một số nhà điều tra cho rằng Ấn Độ là nơi yếu tố di truyền này phát triển đầu tiên.

Hình 1 là sơ đồ cho thấy các phương pháp khác nhau mà vi khuẩn sử dụng để chuyển vật liệu di truyền giữa các loại vi khuẩn khác nhau. Phương pháp đầu tiên, biến đổi, xảy ra khi thành tế bào của vi khuẩn bị phá vỡ trong quá trình chết tế bào vi khuẩn và vật liệu di truyền của vi khuẩn (cả nhiễm sắc thể và plasmid) được giải phóng ra môi trường. Các vi khuẩn khác gần đó sau đó có thể hấp thụ vật liệu di truyền và kết hợp các gen được hấp thụ vào các plasmid hoặc nhiễm sắc thể của chính nó.

Phương pháp thứ hai, liên hợp, xảy ra khi hai vi khuẩn chia sẻ kết nối thông qua thành tế bào của chúng cho phép vật liệu di truyền (plasmid hoặc đoạn gen) truyền vào một vi khuẩn khác có thể kết hợp các đoạn plasmid hoặc gen vào các plasmid khác hoặc nhiễm sắc thể.

Phương pháp cuối cùng, tải nạp, phức tạp hơn. Bước đầu tiên liên quan đến vi khuẩn (một loại vi-rút lây nhiễm vi khuẩn) gắn và tiêm bộ gen của nó (Hình 1, dòng trắng) vào vi khuẩn. Bộ gen của vi khuẩn sau đó "tiếp quản" tế bào vi khuẩn và tổng hợp các bộ phận của vi khuẩn được ghép lại thành các vi khuẩn mới. Tuy nhiên, trong quá trình lắp lại, đôi khi các gen từ plasmid hoặc vật liệu di truyền nhiễm sắc thể của vi khuẩn bị đưa nhầm vào hạt vi khuẩn (Hình 1, cấu trúc hình lục giác, được gọi là capsid) thay vì chỉ các gen virut. Sau khi lắp lại xong, vi khuẩn phá vỡ thành tế bào vi khuẩn và vi khuẩn mới sau đó có thể tái nhiễm các vi khuẩn khác. Không phải tất cả các vi khuẩn bị nhiễm vi khuẩn đều chết; một số tồn tại. Những vi khuẩn bị nhiễm vật liệu di truyền vi khuẩn có chứa gen từ plasmid của vi khuẩn hoặc từ nhiễm sắc thể của vi khuẩn sau đó có thể kết hợp các gen plasmid hoặc nhiễm sắc thể vào plasmid hoặc nhiễm sắc thể của riêng chúng.

Những loại chuyển gen này chịu trách nhiệm tổng hợp nhiều loại enzyme như NDM-1 cho phép vi khuẩn kháng nhiều loại kháng sinh. Các gen kháng kháng sinh như vậy thường được liên kết chặt chẽ với nhau và thậm chí nhiều gen liên kết có thể được chuyển bằng các phương pháp này cùng một lúc.

Các cơ chế cho phép các gen mã hóa kháng thuốc được chia sẻ giữa các chủng vi khuẩn và các giống vi khuẩn khác nhau

Các triệu chứng và dấu hiệu của một người bị nhiễm vi khuẩn mang NDM-1 là gì?

Dấu hiệu hoặc triệu chứng chính của một người bị nhiễm vi khuẩn mang NDM-1 là thất bại trong điều trị bằng kháng sinh (uống hoặc IV) để cải thiện tình trạng của bệnh nhân, đặc biệt là nếu bệnh nhân bị nhiễm loại vi khuẩn gram âm và đang được điều trị một loại kháng sinh có cấu trúc vòng beta-lactam. Ngoài ra, nếu người đó đã đến một quốc gia khác (ví dụ Ấn Độ) để phẫu thuật tự chọn hoặc gần đây được điều trị bằng kháng sinh vì nhiễm trùng và đã quay trở lại Hoa Kỳ hoặc một quốc gia công nghiệp khác bị nhiễm trùng, những người chăm sóc nên nghi ngờ rằng vi khuẩn sản xuất NDM-1 có thể gây nhiễm trùng. Hiện tại, đây là những manh mối chính cho thấy nhiễm trùng NDM-1.

Do NDM-1 có thể được mang theo bởi một số loại vi khuẩn gram âm, nên các dấu hiệu và triệu chứng của bệnh ít hoặc không giúp phân biệt được liệu bệnh nhân có sinh vật biểu hiện enzyme cho đến khi điều trị bằng kháng sinh thất bại. Tuy nhiên, do vi khuẩn gram âm được biết là gây ra nhiều bệnh (ví dụ, các vấn đề về đường tiêu hóa, nhiễm trùng đường tiết niệu, viêm phổi và một số bệnh nhiễm trùng vết thương), bệnh nhân mắc các bệnh này cần điều trị bằng kháng sinh và không phục hồi thích hợp bằng các phương pháp điều trị nên vi khuẩn gram âm được phân lập và xét nghiệm kháng kháng sinh.

Khi nào cần tìm kiếm sự chăm sóc y tế cho các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn mang NDM-1

Bất kỳ người nào được chẩn đoán bị nhiễm trùng do NDM-1 mà vẫn có triệu chứng nhiễm trùng cần phải được chăm sóc y tế, ngay cả khi họ đang dùng thuốc kháng sinh. Hiện nay, hầu hết những người được chẩn đoán nhiễm vi khuẩn NDM-1 đều phải nhập viện, nhưng một số người được xuất viện và gửi về nhà, thường là "nhà" đang ở một quốc gia khác. Những người này nên tìm kiếm sự chăm sóc y tế ngay lập tức để ngăn ngừa sự lây lan thêm của nhiễm trùng. Ngoài ra, bất kỳ người nào bị nhiễm vi khuẩn gram âm có tiếp xúc gần gũi với người được biết là có vi khuẩn NDM-1, cả khi bị nhiễm trùng hoặc là người mang mầm bệnh, nên tìm kiếm sự chăm sóc y tế và thông báo cho người chăm sóc về tiềm năng của họ liên kết với vi khuẩn NDM-1.

Vi khuẩn tạo ra NDM-1 được xác định như thế nào?

Mặc dù đây là thông lệ tiêu chuẩn để kiểm tra tất cả các vi khuẩn được phân lập từ một bệnh nhân bị nhiễm bệnh, một số bệnh viện có thể không kiểm tra khả năng kháng carbapenem vì tình trạng kháng thuốc này tương đối không phổ biến ở hầu hết các nước công nghiệp hiện nay. Mặc dù tình trạng này có thể thay đổi nhanh chóng, nhưng nếu các chủng gram âm cho thấy khả năng kháng penicillin, có lẽ chúng nên được kiểm tra khả năng kháng carbapenem. Nếu bệnh nhân được biết là đi du lịch đến các khu vực thường xuyên tìm thấy NDM-1 (Ấn Độ, Pakistan), vi khuẩn gram âm bị cô lập phải được kiểm tra ngay lập tức về khả năng kháng carbapenem. Tuy nhiên, xét nghiệm này không xác định rằng vi khuẩn lây nhiễm sở hữu NDM-1 vì có một số enzyme khác (ví dụ, Klebsiella pneumoniae carbapenemase cũng gọi là KPC) có thể gây kháng với carbapenems, nhưng chúng không hiệu quả như NDM- 1. Nếu một chủng vi khuẩn kháng carbapenem được phục hồi từ bệnh nhân, vi khuẩn nên được gửi đến phòng thí nghiệm y tế công cộng hoặc Trung tâm kiểm soát và phòng ngừa dịch bệnh Hoa Kỳ (CDC) để xét nghiệm cụ thể cho NDM-1, vì xét nghiệm NDM-1 1 là không có sẵn thường xuyên. Bệnh nhân có vi khuẩn phân lập từ vị trí nhiễm trùng của họ có thể phát hiện NDM-1 bởi các cơ sở của nhà nước hoặc CDC sau đó được chẩn đoán chắc chắn là bị nhiễm trùng do vi khuẩn sản xuất NDM-1.

Cách điều trị nhiễm trùng do vi khuẩn gây ra NDM-1 là gì?

Cách điều trị tốt nhất cho nhiễm trùng do vi khuẩn tạo ra NDM-1 là xác định loại kháng sinh nào mà chủng NDM-1 nhạy cảm (không kháng thuốc) và sử dụng các kháng sinh đó để điều trị cho bệnh nhân. Một loại kháng sinh, colistin, được sử dụng không thường xuyên vì độc tính của nó, thường là loại kháng sinh duy nhất mà vi khuẩn sản xuất NDM-1 dễ mắc phải. Tuy nhiên, một số vi khuẩn sản xuất NDM-1 đã cho thấy sự nhạy cảm với tigecycline (Tygacil) và một số ít với aztreonam (Azactam). Tuy nhiên, những kháng sinh này không nên được sử dụng mà không xác định trước mô hình kháng / nhạy cảm đối với từng chủng vi khuẩn. Mô hình kháng kháng sinh / mẫn cảm đối với vi khuẩn được thực hiện thường xuyên trong các phòng thí nghiệm phát triển các chủng vi khuẩn phân lập với sự hiện diện của các đĩa tẩm kháng sinh. Vi khuẩn kháng thuốc phát triển đến cạnh đĩa, trong khi vi khuẩn dễ bị ức chế hoặc tiêu diệt bởi kháng sinh để lại một không gian rõ ràng không có sự phát triển kéo dài ra khỏi mép đĩa. Không gian trống càng lớn, càng dễ bị nhiễm vi khuẩn đối với kháng sinh (xem ví dụ, Hình 2). Hầu hết các vi khuẩn sản xuất NDM-1 cho thấy không có không gian rõ ràng. Một vấn đề với bài kiểm tra này là mất khoảng hai ngày để có kết quả.

Xét nghiệm đĩa Kirby-Bauer cho mẫu kháng / kháng kháng sinh. NGUỒN: CDC / Gilda L. Jones

Các nhà nghiên cứu tại GlaxoSmithKline đã xác định được một hợp chất kháng sinh mới có thể ức chế chức năng topoisomerase của vi khuẩn trong vi khuẩn có chứa NDM-1. Do đó, sự nhân lên của vi khuẩn (tăng trưởng) bị ức chế hoặc dừng lại. Thật không may, hợp chất đã không trải qua bất kỳ thử nghiệm lâm sàng nào và không có khả năng được thương mại hóa sớm, vì hiện tại không có thử nghiệm lâm sàng nào được lên kế hoạch.

Tiên lượng cho một người bị nhiễm vi khuẩn sản xuất NDM-1 là gì?

Tiên lượng (kết quả) cho một người bị nhiễm NDM-1 có liên quan đến tình trạng chung của bệnh nhân tại thời điểm chẩn đoán và điều trị thích hợp. Nhìn chung, bệnh nhân có vi khuẩn kháng kháng sinh có nhiều biến chứng và thời gian nằm viện lâu hơn so với những người có vi khuẩn nhạy cảm với kháng sinh. Vi khuẩn càng nhanh được chứng minh có chứa NDM-1, việc điều trị thích hợp càng nhanh có thể bắt đầu và tiên lượng bệnh nhân càng tốt. Nếu vi khuẩn sản xuất NDM-1 nhạy cảm với colistin, tiên lượng thường tốt. Tuy nhiên, bệnh nhân dùng mặt nạ phòng độc, bệnh nhân suy giảm miễn dịch và bệnh nhân ở các đơn vị chăm sóc đặc biệt có tiên lượng được bảo vệ nhiều hơn.

Nhiễm trùng với vi khuẩn có chứa NDM-1 có thể được ngăn chặn?

Khả năng bị nhiễm vi khuẩn chứa NDM-1 có thể giảm hoặc thậm chí ngăn ngừa bằng các phương pháp vệ sinh khá đơn giản bao gồm rửa tay, xử lý đầy đủ nước, rửa rau và tránh các khu vực và những người biết chứa vi khuẩn sản xuất NDM-1. Các kỹ thuật bảo vệ nhiễm trùng thông thường có sẵn trong bệnh viện nên được sử dụng. Bệnh nhân có vi khuẩn NDM-1 nên được đối xử như bệnh nhân mắc MRSA, với phòng riêng có găng tay, mặt nạ và áo choàng nên được cung cấp cho người chăm sóc và khách đến thăm.

Không có vắc-xin có sẵn cho vi khuẩn sản xuất NDM-1 và không có khả năng sẽ được phát triển vì rất nhiều chủng vi khuẩn có thể có khả năng tạo ra NDM-1 nếu được cung cấp các gen thích hợp.

Tại sao các bác sĩ và nhà nghiên cứu rất quan tâm đến vi khuẩn với NDM-1?

Nhiều người chăm sóc y tế và các nhà nghiên cứu lo ngại về NDM-1 vì nó làm cho một số loại kháng sinh hữu ích và mạnh nhất (carbapenems) không hiệu quả. Những kháng sinh này thường là thuốc được lựa chọn cho nhiễm trùng nặng. Ngoài ra, do _gen bla _NDM-1 tạo ra enzyme thường liên quan đến các gen khác mã hóa cho các yếu tố kháng kháng sinh khác, họ lo ngại rằng sự kháng thuốc đó sẽ nhanh chóng được truyền cho hầu hết các vi khuẩn gram âm, do đó tạo ra rất lớn nhóm vi khuẩn kháng với hầu hết các loại kháng sinh hiện đang sử dụng. Mặc dù sự lây lan này khó có thể được coi là một đại dịch như cúm gia cầm hoặc cúm lợn, nhưng các dịch bệnh do vi khuẩn NDM-1 gây ra có thể dẫn đến tỷ lệ tử vong cao. Các nhà nghiên cứu cũng lo ngại rằng các xét nghiệm độ nhạy cảm với kháng sinh hiện tại thường có thể mất ít nhất hai ngày để hoàn thành, đối với một bệnh nhân bị nhiễm trùng nghiêm trọng có thể phải điều trị lâu dài bằng kháng sinh có thể không có khả năng ức chế hoặc tiêu diệt vi khuẩn.

Lĩnh vực nghiên cứu về NDM-1 cực kỳ tích cực vào thời điểm này. Cần có nhiều phát triển trong phương pháp chẩn đoán lâm sàng, kế hoạch điều trị bằng kháng sinh và kháng sinh trong tương lai gần. Thật không may, số người bị nhiễm và mang vi khuẩn NDM-1 có khả năng tăng nhanh. Các nhà nghiên cứu có kế hoạch cố gắng đi trước một bước về những vi khuẩn kháng kháng sinh nguy hiểm tiềm tàng này, nhưng không có gì đảm bảo chúng sẽ thành công. Ngăn ngừa nhiễm trùng là bảo vệ tốt nhất chống lại các vi khuẩn.

Mọi người có thể tìm thêm thông tin về vi khuẩn sản xuất NDM-1 ở đâu?

"Phát hiện Enterobacteriaceae Isolates mang theo Metallo-Beta-Lactamase" - Hoa Kỳ, 2010 "Trung tâm kiểm soát và phòng ngừa dịch bệnh

"Hướng dẫn kiểm soát nhiễm trùng với Enterobacteriaceae sản xuất kháng carbapenemase trong các cơ sở chăm sóc cấp tính." Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa dịch bệnh