Bài giảng Kháng sinh và cơ chế kháng thuốc của vi khuẩn

KHÁNG SINH VÀ CƠ CHẾ KHÁNG THUỐC CỦA VI KHUẨN Mục tiêu 1.Xác định bản chất thuốc KS, phân biệt thuốc KS với chất sát khuẩn và chất tẩy uế. 2.Nêu cơ chế tác động của KS 3.Liệt kê các họ KS chủ yếu. 4.Giải thích cơ chế, nguồn gốc của sự kháng thuốc và nêu các biện pháp hạn chế sự kháng thuốc Nội dung 1.Đại cương về thuốc KS 2.Cơ chế tác động của KS. 3.Xếp loại KS 4.Sự kháng thuốc LỊCH SỬ KS Giữa TK 17, một thầy thuốc hoàng gia Anh đã chữa bệnh bằng cách dùng rêu áp lên vết thương Cuối TK 19 tại Anh, các mẫu bánh mì mốc được dùng để chữa vết thương 1928, Alexnder Flemming (BV Saint Mary, London) phát hiện nấm tiết ra chất có tác dụng diệt khuẩn -Nấm Penicillium notatum -Chất có tác dụng diệt khuẩn : penicillin LỊCH SỬ KS 1938, Ernst Boris Chain và Howard Walter Florey (ĐH Oxford) bắt đầu nghiên cứu tác dụng điều trị của penicillin 25/5/1940 thử nghiệm thành công trên chuột Edward Abraham nghiên cứu điều chế penicillin tinh chất 1943 dự án sản xuất penicillin được chính phủ Mỹ đặc biệt chú ý LỊCH SỬ KS 1944, điều trị một ca nhiễm trùng bằng penicillin tốn # 200 USD 1945, Chain và Florey nhận giải Nobel y học Thập kỷ 40, tuổi thọ trung bình của người phương Tây tăng từ 54 lên 75 tuổi LỊCH SỬ KS Một số KS khác : Sulfonamid được Gerhard Domard (Đức) tìm ra vào năm 1932 Streptomycin được Selman Waksman và Albert Schatz tìm ra vào năm 1934 Ngày nay con người biết được khoảng 6000 loại KS, 100 loại được dùng trong y khoa. Đại cương Thuốc KS là những chất có tác động chống lại sự sống của VK, ngăn VK nhân lên bằng cách tác động ở mức phân tử, hoặc tác động vào một hay nhiều giai đoạn chuyển hóa cần thiết của đời sống VK hoặc tác động vào sự cân bằng lý hóa Đại cương Antobiotic Anti : chống lại Biotic : sự sống Đại cương KS đặc hiệu : tác động lên một loại VK hay một nhóm VK nhất định KS phổ rộng : có hoạt tính đối với nhiều loại VK khác nhau KS phổ hẹp : có hoạt tính đối với một hay một số ít VK Đại cương Nguồn gốc Tự nhiên Tổng hợp Bán tổng hợp Đại cương Chất sát khuẩn Chất hoá học Phá hủy tế bào VK Ít đặc hiệu  gây hại cho mô sống của cơ thể Dùng ngoài da Một số có tác động ức chế VK  VK có thể phục hồi trở lại Đại cương Chất sát khuẩn Hiệu quả diệt khuẩn phụ thuộc : Nồng độ Độ hòa tan Nhiệt độ Thời gian tiếp xúc Đại cương Chất khử khuẩn Chất hóa học Tiêu diệt tế bào VK Rất độc hại cho cơ thể Dùng khử khuẩn đồ vật Cơ chế tác động của KS Ức chế sự thành lập vách tế bào Ức chế nhiệm vụ của màng tế bào Ức chế sự tổng hợp protein Ức chế sự tổng hợp acid nucleic Cơ chế tác động của KS Ức chế sự thành lập vách tế bào Chức năng của vách tế bào : Giữ hình dạng đặc trưng của tế bào VK Che chỡ cho tế bào khỏi vỡ dưới áp lực thẩm thấu cao ở bên trong tế bào Làm khuôn mẫu để tổng hợp vách mới Cơ chế tác động của KS Ức chế sự thành lập vách tế bào Khi sự tổng hợp vách tế bào bị ức chế  VK Gr(+) biến thành dạng hình cầu không có vách (proto-plast)  VK Gr(-) có vách không hoàn chỉnh (spheroplast)  tế bào dễ vỡ ở môi trường có trương lực bình thường Cơ chế tác động của KS Ức chế sự thành lập vách tế bào KS thuộc nhóm này : Bacitracin Cephalosporin Cycloserine Penicillin Rostocetin Vancomycin Cơ chế tác động của KS Ức chế sự thành lập vách tế bào Cơ chế : Giai đoạn 1: -Thuốc gắn vào thụ thể PBPs  phong bế transpeptidase  ngăn tổng hợp peptidoglycan -Có 3 - 6 thụ thể PBP -Những thụ thể khác nhau có ái lực khác nhau đối với một loại thuốc  tác dụng của thuốc khác nhau Cơ chế tác động của KS Ức chế sự thành lập vách tế bào Cơ chế : Giai đoạn 2 : Hoạt hóa các enzym tự tiêu  ly giải tế bào ở môi trường đẳng trương Cơ chế tác động của KS Ức chế nhiệm vụ của màng tế bào Chức năng của màng tế bào : Thẩm thấu chọn lọc Vận chuyển chủ động Kiểm soát các thành phần bên trong màng tế bào Cơ chế tác động của KS Ức chế nhiệm vụ của màng tế bào Mất sự toàn vẹn của màng tế bào  đại phân tử và ion thoát ra khỏi tế bào  tế bào chết Màng tế bào VK và vi nấm dễ bị phá hủy bởi một số tác nhân Cơ chế tác động của KS Ức chế nhiệm vụ của màng tế bào KS thuộc nhóm này : Amphotericin B Colistin Imidazole Nystatin Polymycins Cơ chế tác động của KS Ức chế nhiệm vụ của màng tế bào Imidazole làm suy yếu sự toàn vẹn của màng tế bào vi nấm bằng cách ức chế sự tổng hợp lipid của màng tế bào Polymycins tác động lên VK Gr (-) Polyenes tác động lên vi nấm Cơ chế tác động của KS Ức chế sự tổng hợp protein KS thuộc nhóm này Chloramphenicol Erythromycins Lincomycins Tetracyclines Aminoglycosides Cơ chế tác động của KS Ức chế sự tổng hợp protein Aminoglycosides : Streptomycin GĐ 1: thuốc gắn vào thụ thể trên tiểu đơn vị 30S GĐ 2 : phong bế hoạt tính của phức hợp đầu tiên trong quá trình thành lập chuỗi peptid GĐ 3 : thông tin mRNA bị đọc sai  1 acid amin không phù hợp Cơ chế tác động của KS Ức chế sự tổng hợp protein Aminoglycosides : Streptomycin GĐ 4 : làm vỡ các polysomes thành monosomes  không có chức năng tổng hợp protein Cơ chế tác động của KS Ức chế sự tổng hợp protein Tetracyclines Thuốc gắn vào tiểu đơn vị 30S / ribô thể  ngăn chặn các amino acid mới gắn vào chuỗi peptid mới được thành lập Cơ chế tác động của KS Ức chế sự tổng hợp protein Chloramphenicol Thuốc gắn vào tiểu đơn vị 50S / ribô thể  ức chế peptidyltransferase  ngăn các amino acid mới gắn vào chuỗi peptid mới thành lập Cơ chế tác động của KS Ức chế sự tổng hợp protein Macrolides Thuốc gắn vào tiểu đơn vị 50S/ ribô thể  ngăn cản sự thành lập phức hợp đầu tiên để tổng hợp chuỗi peptid Lincomycins Cơ chế giống nhóm Macrolides Cơ chế tác động của KS Ức chế tổng hợp acid nucleic Actinomycin Thuốc gắn vào DNA tạo nên một phức hợp  ức chế polymerase  ngăn sự tổng hợp RNA (mRNA) Mitomycin Thuốc gắn vào 2 chuỗi DNA ngăn 2 chuỗi tách rời ra  không sao chép được Cơ chế tác động của KS Ức chế tổng hợp acid nucleic KS thuộc nhóm này Actinomycin Mitomycin Nalidixic acid Novobiocin Pyrimethamin Rifampin Sulfonamides Trimethoprim Cơ chế tác động của KS Ức chế tổng hợp acid nucleic Rifampin Thuốc gắn vào polymerase  ức chế tổng hợp RNA Nalidixic acid Phong bế DNA gyrase  ức chế tổng hợp DNA Cơ chế tác động của KS Ức chế tổng hợp acid nucleic Sulfonamides PABA là một tiền chất để tổng hợp acid folic  tổng hợp acid nucleic Sulfonamides có cấu trúc tương tự PABA  cạnh tranh  tạo những chất tương tự acid folic nhưng không có chức năng  cản trở sự phát triển của VK Cơ chế tác động của KS Ức chế tổng hợp acid nucleic Trimethoprim ức chế KS dihydrofolic acid reductase Dihydrofolic acid tetrahydrofolic acid Tổng hợp purines / DNA Xếp loại KS KS được xếp loại dựa trên tính đặc hiệu dược lý Các họ KS : Sulfonamides B-lactamines Aminoglycosides Tetracyclines Chloramphenicol Macrolides Rifamycin Polypeotides Quinilones… Sự kháng thuốc Cơ chế đề kháng VK sản xuất enzym phá hủy hoạt tính của thuốc VK làm thay đổi khả năng thẩm thấu của màng tế bào đối với thuốc Điểm gắn của thuốc có cấu trúc bị thay đổi VK thay đổi đường biến dưỡng làm mất tác dụng của thuốc VK có enzym đã bị thay đổi Sự kháng thuốc VK sản xuất enzym phá hủy hoạt tính của thuốc Staphylococci sản xuất ß-lactamase  kháng penicillin G VK Gr (-) sản xuất adenylase, phosphorylase, acetylase  phá hủy aminoglycoside VK Gr (-) sản xuất chloramphenicol acetyltransferase  kháng chloramphenicol Sự kháng thuốc VK làm thay đổi khả năng thẩm thấu của màng tế bào đối với thuốc Tetracyclin tích tụ bên trong VK nhạy cảm Polymycins, Amikacin Một số Aminoglycosides khác Sự kháng thuốc Điểm gắn của thuốc có cấu trúc bị thay đổi VK đột biến NST  mất / thay đổi protein đặc biệt trên tiểu đơn vị 30S  mất điểm gắn của Aminoglycosides  đề kháng VK mất / thay đổi PBPs  đề kháng penicillin VK thay đổi thụ thể trên tiểu đơn vị 50S / ribô thể  đề kháng Erythromycin Sự kháng thuốc VK thay đổi đường biến dưỡng làm mất tác dụng của thuốc VK sử dụng acid folic có sẳn  VK không còn cần PABA  đề kháng với Sulfonamides Sự kháng thuốc VK có enzym đã bị thay đổi Enzym bị thay đổi vẫn còn chức năng biến dưỡng nhưng ít bị ảnh hưởng bởi thuốc Ở VK nhạy cảm với Sulfonamides : Tetrahydropteroic acid synthetase có ái lực với Sulfonamides cao hơn nhiều so với PABA. Sự kháng thuốc Nguồn gốc của sự kháng thuốc Không do di truyền Do di truyền Đề kháng do NST Đề kháng ngoài NST Sự kháng thuốc Nguồn gốc không do di truyền Sự nhân lên của VK cần thiết cho tác động của thuốc -VK không nhân lên được  kháng thuốc -Những thế hệ sau có thể nhạy cảm trở lại Mất điểm gắn đặc biệt dành cho thuốc Sự kháng thuốc Nguồn gốc do di truyền Phần lớn VK kháng thuốc là do Thay đổi về mặt di truyền Hậu quả của quá trình chọn lọc bởi thuốc KS Sự kháng thuốc Nguồn gốc của sự kháng thuốc Đề kháng do NST Đột biến ngẫu nhiên một đoạn gen kiểm soát tính nhạy cảm với thuốc Cơ chế chọn lọc Tần suất 10-7 – 10-12 Hiếm xảy ra : 10 – 20% Di truyền theo chiều dọc Sự kháng thuốc Nguồn gốc của sự kháng thuốc Đề kháng ngoài NST Do cảm ứng với KS Tần suất 10-6 – 10-7 Thường xảy ra : 80 - 90% Di truyền theo chiều dọc và chiều ngang Sự kháng thuốc Nguồn gốc của sự kháng thuốc Vật liệu di truyền trên plasmid được truyền theo cơ chế : Chuyển thể ( transformation) Chuyển nạp ( transduction) Chuyển vị ( transposition) Giao phối ( conjugation) Sự kháng thuốc Sự đề kháng chéo Vk kháng với 2 hay nhiều loại thuốc có cùng cơ chế tác động Thường gặp ở những thuốc có thành phần hóa học gần giống nhau Polymycin B – Colistin Erythromycin – Oleandomycin Neomycin - Kanamycin Sự kháng thuốc Sự đề kháng chéo Có thể thấy ở những thuốc không có liên hệ hóa học Erythromycin - Lincomycin Sự kháng thuốc Giới hạn sự kháng thuốc Duy trì liều lượng thuốc đủ cao trong mô Phối hợp thuốc Hạn chế sử dụng Sự kháng thuốc Sử dụng KS trong điều trị Lựa chọn KS dựa vào : Chẩn đoán Lâm sàng Cận lâm sàng Khả năng ước đoán (kinh nghiệm) KSĐ Thử nghiệm tác động diệt khuẩn trong huyết tương Sự kháng thuốc KSĐ được chỉ định trong trường hợp : Tác nhân tìm thấy kháng với nhiều loại KS Nhiễm trùng đe dọa tính mạng Cần loại bỏ nhanh chóng VK ra khỏi cơ thể Sự kháng thuốc Phối hợp KS trong điều trị Chỉ định : Nhiễm trùng nặng, suy giảm MD Giảm chủng đột biến kháng thuốc / nhiễm trùng mãn Nhiễm trùng do nhiều loại VK phối hợp Cần có tác dụng hiệp đồng diệt khuẩn Giảm liều  giảm độc tính của thuốc Sự kháng thuốc Phối hợp KS trong điều trị Bất lợi : Thầy thuốc chủ quan Tăng nguy cơ quá mẫn với thuốc Tăng chi phí điều trị Hiệu quả có thể không cao Xảy ra tình trạng đối kháng Sự kháng thuốc Phối hợp KS trong điều trị Hiệu quả của phối hợp thuốc : Hiệp đồng : 1 + 1 > 2 Hợp cộng : 1 + 1 = 2 Không thay đổi : 1 + 1 = 1 Đối kháng : 1 + 1 < 1 Một số phối hợp thuốc có tác dụng hiệp đồng ß-lactamin + aminoglycoside Glycopeptid + aminoglycoside Sulfamide + trimethoprim ß-lactamin + fluoroquinolon Rifampicin + vancomycin Một số phối hợp đối kháng cần tránh Aminoglycoside + chloramphenicol Aminoglycoside + tetracyclin Quinolon + chlormphenicol Penicillin G / ampicillin + tetracyclin Penicillin G / ampicillin + macrolide