Cơ chế khiến vi khuẩn kháng kháng sinh

Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) tuyên bố, kháng kháng sinh (AMR) là một trong 10 mối đe dọa sức khỏe cộng đồng toàn cầu mà nhân loại phải đối mặt. Đây là hiểm họa nghiêm trọng đe dọa sức khỏe, tính mạng con người và gây thách thức cho bác sĩ trong quá trình điều trị bệnh.

Mối lo ngại lớn

Trước đây, hầu hết mọi người đều xem nhẹ khái niệm “vi khuẩn kháng kháng sinh”. Bởi, việc sử dụng thuốc kháng sinh thường mang lại hiệu quả rất tốt. Tuy nhiên, những năm qua, tình trạng này đang gia tăng và lên đến mức nguy hiểm ở tất cả các quốc gia trên thế giới.

Mọi nhiễm trùng đều trở nên khó kiểm soát/điều trị hơn bao giờ hết. Bởi, các loại kháng sinh đã không còn ức chế được chúng. Báo cáo từ Trung tâm Phòng chống bệnh tật châu Âu cho biết, tại châu Âu, mỗi năm có đến 25 nghìn bệnh nhân tử vong vì nhiễm chủng vi khuẩn đa kháng thuốc. Mỗi năm, các loại vi khuẩn này tăng lên gấp 6 lần.

Tại Hội nghị triển khai chiến lược quốc gia về phòng chống kháng thuốc và hưởng ứng “Tuần lễ thế giới nâng cao nhận thức về kháng thuốc” năm 2023, Thứ trưởng Bộ Y tế Trần Văn Thuấn cho biết, kháng thuốc vẫn đang là mối lo ngại ở Việt Nam, bất chấp những tiến bộ khoa học đã đạt được trong 10 năm qua.

Thậm chí, xu hướng kháng kháng sinh ngày càng tăng trong thập kỷ qua. Nhiều thách thức vẫn còn tồn tại, bao gồm năng lực hạn chế của các phòng xét nghiệm trong việc tiến hành giám sát và phân tích dữ liệu, kê đơn thuốc kháng sinh không phù hợp và thiếu việc thực thi các quy định về bán thuốc kháng sinh.

Con người chạy sau… vi khuẩn

PGS.TS Phan Quốc Hoàn - Khoa Sinh học Phân tử, Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 cho biết, để trả lời câu hỏi “Tại sao vi khuẩn lại kháng được thuốc kháng sinh?”, từ lâu, các nhà khoa học đã đi sâu vào nghiên cứu cơ chế kháng lại các kháng sinh của vi khuẩn.

Điều gây ngạc nhiên là vi khuẩn dù rất bé nhỏ, nhưng lại có muôn vàn phương kế để đối phó với con người và hầu như chúng ta luôn chạy theo sau chúng. Các kháng sinh mới, đắt tiền, vừa được đưa vào sử dụng rộng rãi thì ngay sau đó không lâu đã xuất hiện các chủng vi khuẩn kháng lại kháng sinh đó.

“Có rất nhiều cách để vi khuẩn làm mất tác dụng của kháng sinh, nhưng gộp chung lại có 3 nhóm nguyên nhân chính để vi khuẩn có thể qua mặt được chúng ta”, chuyên gia nêu. Nguyên nhân đầu tiên là vi khuẩn có cách để làm hạn chế việc xâm nhập của các kháng sinh vào bên trong tế bào vi khuẩn.

Từ đó, dẫn đến việc kháng sinh ít có cơ hội tác động để tiêu diệt vi khuẩn. Ở nhóm nguyên nhân này, vi khuẩn có thể gia tăng củng cố các màng bảo vệ của chúng, như màng ngoài ở các vi khuẩn gram âm hoặc sử dụng các bơm đẩy từ bên trong tế bào để bơm kháng sinh ra ngoài như ở trực khuẩn mủ xanh… (nếu như kháng sinh đã lọt vào trong tế bào vi khuẩn).

Vi khuẩn chống chọi bằng cách mặc áo giáp và dùng bơm công suất lớn đẩy kháng sinh ra ngoài. Phần lớn vi khuẩn gram âm sống ở đại tràng của người đều có cơ chế này để kháng lại các kháng sinh nhóm beta-lactam.

Nguyên nhân thứ hai là vi khuẩn sản xuất ra các men (enzyme) để phá hủy kháng sinh. Việc tổng hợp nên các enzym phân hủy kháng sinh là một hiện tượng rõ nét ở vi khuẩn tụ cầu vàng và các vi khuẩn đường ruột. Ở tụ cầu vàng, chúng thường tổng hợp nên các men ß-lactamase bẻ gãy vòng lactam của các kháng sinh nhóm ß-lactam.

Ở các vi khuẩn đường ruột như E.coli, Klebsiella sp… thì chủ yếu là sản xuất ra các men ß-lactamase phổ rộng (ESBL). Với các chủng sinh ESBL này vi khuẩn có thể kháng lại được hầu hết các kháng sinh ß-lactam trừ một số kháng sinh mới và đắt tiền như imipenem, meronem…

“Đặc biệt, vi khuẩn có NDM-1 (viết tắt của men phá hủy kháng sinh là New Delhi Metalo-Beta Lactamase) là những vi khuẩn siêu kháng thuốc, kháng lại được tất cả các kháng sinh thường dùng kể cả 2 loại kháng sinh mới và đắt tiền vừa nêu trên.

Ở nhóm nguyên nhân này, khi các kháng sinh đủ mạnh để qua được áo giáp của vi khuẩn và không bị bơm đẩy ra ngoài thì vi khuẩn sẽ sử dụng hóa chất (ở đây là các enzyme) để phá hủy cấu trúc của kháng sinh”, PGS Phan Quốc Hoàn giải thích.

Một nguyên nhân khác là vi khuẩn che chắn, hoặc làm biến đổi các đích tác động của kháng sinh. Từ đó, làm mất hiệu lực của kháng sinh. Hiện tượng này là do nguồn gốc từ các đột biến gen trên nhiễm sắc thể hoặc plasmide bên trong tế bào vi khuẩn.

Đối với nhóm kháng sinh beta-lactam, muốn tiêu diệt vi khuẩn thì kháng sinh này phải bám vào được các đích tác động đó là các PBP (protein gắn penicillin). Việc giảm ái lực của các PBP với các thuốc nhóm beta-lactam có thể do đột biến gen ở nhiễm sắc thể, hoặc do mắc phải gen bên ngoài có các PBP mới thông qua các plasmid.

Cơ chế này thường gặp với các cầu khuẩn gram dương, như Staphylococcus aureus và Streptococcus pneumonia, nhưng rất hiếm gặp ở vi khuẩn gram âm. Tương tự, sự đột biến gen để biến đổi vị trí gắn của kháng sinh ở tiểu đơn vị ribosom đích bên trong tế bào vi khuẩn dẫn đến giảm hoạt tính của các kháng sinh macrolides, clindamycine, nhóm aminoglycosides…

Sự biến đổi này làm kháng sinh không đủ khả năng ức chế tổng hợp protein cũng như sự tăng trưởng của vi khuẩn. Sự đột biến gen mã hóa cho men DNA-gyrase gây ra đề kháng quinolone. DNA-gyrase là men cần thiết cho hoạt tính của các quinolone.

Vi khuẩn sử dụng các yếu tố sinh học (đột biến gen) để làm mất tác dụng của kháng sinh. “Như vậy, vi khuẩn đã sử dụng đủ các loại vũ khí như hóa học, sinh học, vật lý để chống lại các kháng sinh mà loài người chúng ta tạo ra để tiêu diệt chúng. Thời khắc mà vi khuẩn giơ tay đầu hàng các bác sĩ có lẽ còn rất lâu”, chuyên gia nhận định.