Nghiên cứu sự lưu hành của các týp huyết thanh và tính nhạy cảm kháng sinh của các chủng phế cầu gây viêm đường hô hấp cấp ở trẻ em nhập viện tại Bệnh viện Đa khoa tỉnh Khánh Hòa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lê Thị Kim Anh NGHIÊN CỨU SỰ LƯU HÀNH CỦA CÁC TÝP HUYẾT THANH VÀ TÍNH NHẠY CẢM KHÁNG SINH CỦA CÁC CHỦNG PHẾ CẦU GÂY VIÊM ĐƯỜNG

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Lê Thị Kim Anh

NGHIÊN CỨU SỰ LƯU HÀNH CỦA CÁC TÝP

HUYẾT THANH VÀ TÍNH NHẠY CẢM KHÁNG SINH CỦA CÁC CHỦNG PHẾ CẦU GÂY VIÊM ĐƯỜNG

HÔ HẤP CẤP Ở TRẺ EM NHẬP VIỆN TẠI BỆNH VIỆN

ĐA KHOA TỈNH KHÁNH HÒA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội, 2017

Trang 2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGHIÊN CỨU SỰ LƯU HÀNH CỦA CÁC TÝP

HUYẾT THANH VÀ TÍNH NHẠY CẢM KHÁNG SINH CỦA CÁC CHỦNG PHẾ CẦU GÂY VIÊM ĐƯỜNG

HÔ HẤP CẤP Ở TRẺ EM NHẬP VIỆN TẠI BỆNH VIỆN

ĐA KHOA TỈNH KHÁNH HÒA

Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm

Mã số: 60420114

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:TS Vũ Thị Thu Hường

PGS TS Hoàng Thị Mỹ Nhung

Hà Nội, 2017

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi muốn bày tỏ sự cảm kích của mình đến PGS.TS Lay Myint Yoshida Bác là người trực tiếp phỏng vấn và thu nhận tôi vào vị trí trợ lý nghiên cứu cho những công việc tại Vietnam Research Station của Đại học Nagasaki, Nhật Bản Công việc này đưa đến cho tôi những thay đổi mới, từ đó cuộc sống của tôi trở nên tốt đẹp và vui vẻ hơn rất nhiều Bác cũng là người đồng ý, khuyến khích và tạo mọi thuận lợi có thể giúp tôi hoàn thành khóa học Thạc sỹ này Đồng thời Bác cũng là đồng hướng dẫn của tôi, đã tư vấn, chỉ dẫn tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện và

xử lý kết quả của nghiên cứu Tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất nhất đến Bác

TS Vũ Thị Thu Hường – Trưởng PTN Vi khuẩn ky ̣ khí , Viê ̣n Vê ̣ sinh di ̣ch tễ Trung ương, là người trực tiếp hướng dẫn tôi trong công việc thí nghiệm tại nơi làm việc Với kinh nghiệm phong phú của mình trong lĩnh vực nghiên cứu về phế cầu, Cô

đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành công việc của mình Đặc biệt, Cô luôn là người chỉ dẫn sáng suốt cho tôi những khi tôi gặp khó khăn hay lúng túng trong việc hiểu

và thực hiện thí nghiệm Nhờ sự tận tình và tài năng của mình, Cô đã giúp tôi hoàn thành công việc thí nghiê ̣m một cách tốt nhất Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Cô

Người hướng dẫn thứ hai, người đóng vai trò vô cùng quan trọng trong sự nghiệp theo đuổi con đường Sinh học của tôi, là PGS.TS Hoàng Thị Mỹ Nhung – Phó chủ nhiệm Bộ môn Sinh học Tế bào , ĐH Khoa ho ̣c Tự nhiên Cô cũng là người

đã hướng dẫn tôi hoàn thành Khóa luận tốt nghiệp đại học Từ những ngày đầu được theo sự hướng dẫn của Cô, niềm yêu thích và sự nghiêm túc trong nghiên cứu Sinh học trong tôi được thổi bùng lên như một ngọn lửa Trong những lúc phân vân trước những quyết định quan trọng trong sự nghiệp, Cô luôn là hình ảnh giữ tôi bước thật vững vàng, tự tin Trong suốt quá trình từ khi định hướng, bắt đầu, đến khi thực hiện nghiên cứu của mình, Cô đã giúp đỡ, đưa ra những chỉ dẫn quan trọng cho tôi, để tôi

có thể đi đến hoàn thành Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Cô

Tiếp theo, người đóng vai trò quan trọng nhất trong cả sự nghiệp và nghiên cứu của tôi là ThS Nguyễn Thị Hiền Anh – Trưởng PTN Phế cầu, Viê ̣n Vê ̣ sinh Di ̣ch tễ Trung ương Từ tận đáy lòng mình tôi muốn được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Chị Không chỉ trong công việc, mà cả trong quá trình thực hiê ̣n nghiên cứu từ những giây phút ban đầu đến giây phút kết thúc cuối cùng, tôi luôn có Chị ở bên cạnh động viên, chia sẻ, giúp đỡ, hướng dẫn Nhờ có sự hiện diện của Chị mà tôi luôn có động lực, sức mạnh để hoàn thành công việc của mình, bằng cách tốt nhất Chị là một người thầy, người chị, người bạn và người sếp quan trọng trong cuộc đời tôi Tôi xin được gửi lời cảm ơn từ tận đáy lòng mình đến Chị, cảm ơn chị vì đã luôn ở bên tôi

Trang 4

Gia đình tôi tại quê nhà luôn là hậu phương vững chắc, là bức tường thành kiên cố ngăn cản sóng gió trong cuộc sống và trong quá trình học tập của tôi Tôi biết gia đình luôn dõi theo và ủng hộ tôi trên mọi nẻo đường Ngày hoàn thành công việc nghiên cứu, tôi muốn được nói lời cảm ơn đến gia đình mình: Con cảm ơn bố mẹ, anh chị, các em, các cháu… đã luôn động viên và ủng hộ con dù trong bất kỳ hoàn cảnh nào, để con có thể luôn luôn đi về phía trước

Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn đến các anh chị, bạn bè đồng nghiệp của mình tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương, Sở Y tế Khánh Hòa và Bệnh viện Đa khoa Khánh Hòa vì tinh thần trách nhiệm và những nỗ lực trong việc thực hiện đề tài Mọi người cũng đã luôn luôn sẵn sàng giúp đỡ, chỉ dẫn cho tôi để tôi có thể hoàn thành công việc của mình một cách thuận lợi nhất

Cuối cùng, tôi muốn được gửi lời cảm ơn đến những người bạn của mình Những người luôn đồng hành cùng tôi trong cuộc sống và công việc Dù họ không ở bên tôi trong khi tôi thực hiện công việc của mình, nhưng họ luôn biết và hiểu những khó khăn của tôi và san sẻ với tôi , mọi người cũng luôn thấy những niềm vui trong công việc của tôi và họ vui cùng tôi Tôi xin được cảm ơn các bạn

Người viết lời cảm ơn

Trang 5

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 3

1.1 Viêm đường hô hấp cấp tính (Acute Respiratory Infection-ARI) 3

1.1.1.Tình hình nhiễm khuẩn hô hấp cấp ở trẻ em dưới 5 tuổi 3

1.1.2.Căn nguyên gây nhiễm khuẩn hô hấp cấp tính ở trẻ em dưới 5 tuổi 4

1.2 Phế cầu khuẩn (Streptococcus pneumoniae) 6

1.2.1 Đặc điểm vi sinh, nuôi cấy và định danh phế cầu khuẩn 8

1.2.2 Đặc điểm dịch tễ học và phân bố týp huyết thanh của phế cầu khuẩn .10

1.2.3 Các thành phần bề mặt của Streptococcus pneumoniae 11

1.2.4 Các yếu tố độc lực của phế cầu khuẩn 12

1.2.5 Sự cư trú và gây bê ̣nh của Streptococcus pneumoniae 22

1.2.6 Sự thay thế týp huyết thanh của Streptococcus pneumoniae 25

1.2.7 Tính kháng kháng sinh của Streptococcus pneumoniae 26

1.2.8 Mối liên hê ̣ giữa týp huyết thanh và sự kháng kháng sinh của Streptococcus pneumoniae 28

1.3 Vắc xin phế cầu 31

1.3.1.Vắc xin polysaccharide (Polysaccharide vaccines) 32

1.3.2.Vắc xin cô ̣ng hợp polysaccharide (Polysaccharide conjugate vaccines) 32

1.3.3.Các kháng nguyên vắc xin mới trong tương lai 33

CHƯƠNG 2 - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

2.1 Thời gian, đi ̣a điểm nghiên cứu 34

2.2 Đối tượng nghiên cứu 35

2.3 Cỡ mẫu nghiên cứu 36

2.3 Thiết kế nghiên cứu 36

2.4 Hóa chất, sinh phẩm và trang thiết bị 36

2.5 Các phương pháp tiến hành 36

2.5.1 Sơ đồ nghiên cứu 36

2.5.2 Phương pháp thu thập mẫu di ̣ch ty ̣ hầu 37

2.5.3 Phương pháp nuôi cấy phân lâ ̣p Streptococcus pneumoniae 38

2.5.4 Phương pháp tách chiết ADN 39

2.5.5.Phương pháp sàng lọc phế cầu khuẩn bằng PCR đa mồi 39

2.5.6 Phương pháp đi ̣nh týp huyết thanh phế cầu bằng PCR đa mồi 40

2.5.7 Xác định nồng độ kháng sinh tối thiểu ức chế vi khuẩn (MIC) 41

2.5.9 Xử lý và phân tích số liê ̣u 45

Trang 6

2.5.10 Các biến số nghiên cứu 45

CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ 46

3.1 Kết quả xác định tỷ lệ mangStreptococcus pneumoniae ở trẻ em mắc ARI 46

3.1.1 Kết quả thu thập mẫu và đặc điểm cơ bản của những ca trẻ mắc ARI 46

3.1.2 Kết quả nuôi cấy đi ̣nh danh Streptococcus pneumoniae 46

3.1.3 Kết quả sàng lọc phế cầu bằng PCR đa mồi 47

3.2 Kết quả xác định sự phân bố týp huyết thanh của phế cầu 48

3.3 Kết quả xác định nồng đô ̣ kháng sinh tối thiểu ức chế vi khuẩn (MIC) 51

3.3.1.Kết quả tổng quát về mức độ nhạy cảm kháng sinh của phế cầu 51

3.3.2.Kết quả mức đô ̣ nha ̣y cảm kháng sinh của phế cầu theo týp huyết thanh .53

BÀN LUẬN 56

KẾT LUẬN 59

KIẾN NGHI ̣ 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

PHỤ LỤC 70

Trang 7

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Phế cầu khuẩn dưới kính hiển vi quang ho ̣c 9

Hình 1.2: Phế cầu khuẩn gây tan máu alpha trên tha ̣ch máu 9

Hình 1.3: Vỏ polysaccharide của phế cầu 10

Hình 1.4: 3 lớp bề mă ̣t của phế cầu khuẩn 12

Hình 1.5: Sự tổng hơ ̣p CPS của týp 9A bằng con đường phu ̣ thuô ̣c Wzx/Wzy 17

Hình 1.6: Các týp huyết thanh gây IPD phổ biến nhất theo khu vực 25

Hình 2.1: Vị trí của Thành phố Nha Trang và Bệnh viện Đa khoa tỉnh Khánh Hòa ….34 Hình 2.2: Sơ đồ nghiên cứu 37

Hình 2.3: Vị trí lấy dịch tỵ hầu bằng tăm bông 38

Hình 2.4: Các kiểu hình tan máu của vi khuẩn trên môi trường thạch máu 39

Hình 2.5: Vòng ức chế của Optochin lên sinh trưởng của phế cầu khuẩn 39

Hình 2.6: Cách pha loãng bậc 2 cho 16 nồng độ kháng sinh từ dung dịch mẹ 42

Hình 2.7: Vi khuẩn mọc trên các đĩa thạch Mueller-Hinton có kháng sinh 44

Hình 3.1: Hình ảnh nuôi cấy định danh phế cầu………47

Hình 3.2: Hình ảnh điện di sản phẩm PCR sàng lọc phế cầu 47

Hình 3.3: Hình ảnh điện di sản phẩm của 7 set PCR đi ̣nh týp huyết thanh phế cầu 49

Hình 3.4: Mẫu phế cầu mang 2 týp huyết thanh 52

Hình 3.5: Chủng mọc trên các đĩa thạch có nồng độ kháng sinh khác nhau ………….50

Trang 8

DANH MỤC BẢNG, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ

BẢNG Bảng 1.1: Mô ̣t số yếu tố đô ̣c lực và vai trò của chúng trong sự cư trú của phế cầu

23

Bảng 1.2: Những yếu tố làm tăng nguy cơ mắc IPD ở trẻ em 24

Bảng 1.3: Tính nhạy cảm đối với các loại kháng sinh của các chủng S pneumoniae phân lập từ 1997-2000 28

Bảng 1.4: Các vắc xin phế cầu 32

Bảng 2.1: Trình tự 2 că ̣p mồi lytA và cpsA……… 40

Bảng 2.2: Các kháng sinh được thử nghiệm và diễn giải MIC đối với phế cầu 41

Bảng 3.1: Kết quả sàng lọc phế cầu bằng PCR với lytA và cpsA……… 47

Bảng 3.2: Kết quả sàng lọc và xác định phân bố týp huyết thanh phế cầu 50

Bảng 3.3: MIC của các týp huyết thanh có trong vắc xin 53

Bảng 3.4: MIC của các týp huyết thanh không có trong vắc xin 54

SƠ ĐỒ Sơ đồ 2.1: Sơ đồ chấm chủng bằng bộ cấy 32 giếng 44

Sơ đồ 3.1: Số ca bê ̣nh nhi mắc ARI được tuyển cho ̣n và mẫu di ̣ch ty ̣ hầu………48

ĐỒ THỊ Biểu đồ 3.1: Sự phân bố týp huyết thanh phế cầu ở trẻ em mắc ARI 51

Biểu đồ 3.2: Tính kháng của phế cầu đối với các loại kháng sinh 52

Biểu đồ 3.3: Phân bố týp huyết thanh của các chủng phế cầu kháng thuốc 55

Trang 9

DANH MỤC VIẾT TẮT

ARI Acute Respiratory Infection(Viêm đường hô hấp cấp)

CAP Community Acquired Pneumonia (Viêm phổi mắc phải cô ̣ng đồng)

IPD Invasive Pneumococcal Disease (Bê ̣nh do phế cầu xâm lấn)

CPS Capsular Polysaccharide (Polysaccharide vỏ)

CWPS Cell Wall Polysaccharide (Polysaccharide thành tế bào)

ChoP Phosphorylcholine

PspA Pneumococcal surface protein A (Protein bề mă ̣t phế cầu A)

PspC Pneumococcal surface protein C(Protein bề mă ̣t phế cầu C)

ABC ATP-binding Cassette (Phức hợp gắn ATP)

PsaA Pneumococcal surface antigen A (Kháng nguyên bề mặt phế cầu A )

PiaA Pneumococcal iron acquisition A (Chất thu nhâ ̣n sắt của phế cầu A)

PiuA Pneumococcal iron uptake A (Chất hấp thu ̣ sắt của phế cầu A)

PCV7 7-valent Pneumococcal Conjugate Vaccine

(Vắc xin cô ̣ng hợp phế cầu 7 giá) PCV10 10-valent Pneumococcal Conjugate Vaccine

(Vắc xin cô ̣ng hợp phế cầu 10 giá) PCV13 13-valent Pneumococcal Conjugate Vaccine

(Vắc xin cô ̣ng hợp phế cầu 13 giá) PPSV23 23-valent Pneumococcal Polysaccharide Vaccine

(Vắc xin polysaccharide phế cầu 23 giá) PNSP Penicillin Non-Susceptible Pneumococci (Phế cầu không nha ̣y Penicillin) ENSP Erythromycin Non-Susceptible Pneumococci

(Phế cầu không nha ̣y Erythromycin) NIPs National Immunization Programs (Chương trình tiêm chủng quốc gia) MDR Multi-drug Resistance (Đa kháng thuốc)

WHO World Health Organization (Tổ chức Y tế thế giới)

PCR Plymerase Chain Reaction (Phản ửng trùng hợp chuỗi)

MIC Minimun Inhibition Concentration (Nồng đô ̣ tối thiểu ức chế)

Trang 10

AE Elution Buffer (Đê ̣m rửa chiết)

ATCC American Type Culture Collection (Bô ̣ sưu tâ ̣p giống chuẩn Hoa Kỳ) STGG Skim milk-Tryptone-Glucose-Glycerol

Trang 11

1

LỜI MỞ ĐẦU

Viêm đường hô hấp cấp tính (Acute Respiratory Infections - ARIs) là nguyên nhân chính gây tử vong, đặc biệt ở trẻ em và không phân biệt lứa tuổi Tổ chức Y tế Thế giới ước tính khoảng 20% các ca tử vong ở trẻ dưới 5 tuổi do viêm đường hô hấp cấp tính, trong đó 90% do viêm phổi Hàng năm có khoảng 1.8 triệu trẻ tử vong do viêm đường hô hấp, đứng thứ hai trong các căn nguyên gây tử vong hàng đầu ở bất

kỳ khu vực địa lý nào[91]

Một nghiên cứu giám sát Viêm đường hô hấp cấp trên trẻ em tại bệnh viện đa khoa tỉnh Khánh Hòa từ năm 2007 để xác định căn nguyên của viêm đường hô hấp

và viêm phổi ở trẻ nhỏ bằng cả phương pháp cổ điển và sinh học phân tử Kết quả cho thấy các tác nhân vi rút như RSV, Rhino và cúm A và các tác nhân vi khuẩn như

S pneumoniae, H influenzae và M catarrhalis là những tác nhân chính gây nên

bệnh viêm đường hô hấp cấp và viêm phổi ở trẻ nhỏ ở Nha Trang [60]

Trong đó, Streptococcus pneumoniae (còn gọi là phế cầu khuẩn) là tác nhân

hàng đầu gây ra các nhiễm khuẩn nghiêm trọng ở trẻ em và người lớn như viêm phổi, viêm màng não mủ và nhiễm khuẩn huyết Phân tích tổng hợp từ 40 nghiên cứu trên thế giới cho thấy, hàng năm, có 150 triệu trẻ mắc viêm phổi, 11-20 triệu trẻ phải nhập viện vì viêm phổi và 2 triệu trẻ em tử vong do viêm phổi Dữ liệu mới nhất của

UNICEF chứng minh rằng vi khuẩn S pneumoniae đóng vai trò gây ra 50% các

trường hợp tử vong ở trẻ em, trong đó gần 70% ca tử vong đến từ các nước đang phát triển, chủ yếu là khu vực Châu Phi và Đông Nam Á[4], [91] Ở Việt Nam, tỉ lệ nhiễm

trùng do S pneumoniae được ước tính hàng năm là ít nhất 48,7 ca trên 100 000 trẻ

Nghiên cứu của Christopher M.Parry trên khoảng 900 trẻ khỏe mạnh ở lứa tuổi từ 1 đến 16 tuổi tại 6 điểm nghiên cứu ở miền Nam Việt nam cho thấy tỷ lệ phân lập được phế cầu là 49,4% ở trẻ dưới 5 tuổi và 40,6% ở trẻ >5 tuổi Týp huyết thanh phế cầu nổi trội nhất là 14, 19 và 23 chiếm 67% ở trẻ dưới 5 tuổi và týp huyết thanh 6, 14, 18,

19 và 23 chiếm đến 70% ở trẻ > 5 tuổi Trong một nghiên cứu khác cũng của Christopher M.Parry xác định týp huyết thanh của 60 chủng phế cầu phân lập từ máu

và dịch não tủy của bệnh nhân mắc bệnh do phế cầu xâm lấn nhập viện tại bệnh viện Nhiệt đới Tp Hồ Chí Minh cho thấy 68% số chủng có týp huyết thanh trùng với týp

huyết thanh có trong thành phần của vắcxin phế cầu, bao gồm 23F (38%), 14 (13,3%), 19F; 18C (5%), 1; 3; 6A; 6B (1.6%)

Các bệnh phế cầu xâm lấn có thể dược điều trị bằng các kháng sinh phổ rộng như beta lactam và carbapenem Tuy nhiên sự xuất hiện ngày càng nhiều của các chủng phế cầu kháng thuốc làm cho việc điều trị trở nên khó khăn

Trang 12

2

Chương trình giám sát về tỉ lệ mắc, sự lưu hành các týp huyết thanh và tính kháng kháng sinh các tác nhân vi khuẩn gây nhiễm trùng hô hấp cấp tính trong đó có

S pneumoniae đã được thiết lập ở nhiều nước trên thế giới nhưng chưa có ở Việt

Nam Đồng thời ở Việt Nam, phương pháp xác định týp huyết thanh sử dụng cho hầu hết các nghiên cứu trước đây cũng chỉ là những kỹ thuật nuôi cấy kinh điển Thêm vào đó, thông tin về tính kháng thuốc và cơ chế gen gây kháng thuốc còn hạn chế Từ

những lý do trên, chúng tôi muốn tiến thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sự lưu hành của các týp huyết thanh và tính nhạy cảm kháng sinh của các chủng phế cầu gây viêm đường hô hấp cấp ở trẻ em nhập viện tại Bệnh viện đa khoa tỉnh Khánh Hòa”

MỤC TIÊU CỦA NGHIÊN CỨU

1 Xác định tỷ lệ mangStreptococcus pneumoniae ở trẻ em bị viêm đường hô hấp cấp

nhập viện tại Bệnh viện đa khoa tỉnh Khánh Hòa

2 Xác định sự phân bố các týp huyết thanh của các chủng phế cầu gây bệnh viêm đường hô hấp cấp ở trẻ em nhập viện tại Bệnh viện đa khoa tỉnh Khánh Hòa

3 Xác định tính nhạy cảm kháng sinh của các chủng phế cầu gây bệnh viêm đường hô hấp cấp ở trẻ em nhập viện tại Bệnh viện đa khoa tỉnh Khánh Hòa

Trang 13

3

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 1.1 Viêm đường hô hấp cấp tính (Acute Respiratory Infection-ARI)

Viêm đường hô hấp cấp tính (ARI) bao gồm các nhiễm trùng ở bất kỳ vị trí nào trên đường hô hấp, bao gồm mũi, tai, họng, thanh quản, khí quản, phế quản, tiểu phế quản, phổi ARI là bệnh phổ biến ở trẻ em trên toàn thế giới cũng như ở Việt Nam.ARI đươ ̣c phân lo ại thành viêm đường hô hấp trên (Acute Upper Respiratory Infection: AURI) và viêm đường hô hấp dưới (Acute Lower Respiratory Infection: ALRI) Những bê ̣nh viêm đườnghô hấp trên thường nhe ̣ và hầu hết là do virut gây ra, trong mô ̣t số trường hợp là do vi khuẩ n [97] Căn nguyên áp đảo gây ra tử vong và những ca nghiêm tro ̣ng ở những bê ̣nh ARI là viêm đườnghô hấp dưới, trong đó phần lớn là viêm phổi [91] Gần như tất cả những ca viêm đườnghô hấp dưới nghiêm tro ̣ng đều xảy ra ở trẻ em dưới 5 tuổi, người già và những người bi ̣ suy giảm miễn di ̣ch (như bê ̣nh nhân HIV ) Trên toàn thế giới ước tính có 4,2 triê ̣u ca tử vong do viêm đường hô hấp dưới ở tất cả các nhóm tuổi, 1,8 triê ̣u ca trong số đó là trẻ từ 1 đến 59 tháng [113]

1.1.1 Tình hình nhiễm khuẩn hô hấp cấp ở trẻ em dưới 5 tuổi

ARIluôn đươ ̣c đánh giá là căn nguyên hàng đầu trong tỷ lê ̣ mắc và tỷ lê ̣ tử vong ở trẻ em trên thế giới [23] Trong khoảng 2000-2003, 1 phần 5 trong số 10,6 triệu trường hợp tử vong hàng năm ở trẻ dưới 5 tuổi là do bệnh liên quan đến ARI gây ra Trong đó, 3 bê ̣nh ARI chính gây tử vong là viêm phổi , viêm phế quản , và viêm thanh quản tắc nghẽn mãn tính Hơn mô ̣t nửa số ca tử vong ở trẻ em dưới 5 tuổi trên toàn thế giới liên quan thuô ̣c về 4 căn nguyên sau : viêm phổi (19%), tiêu chảy (18%), sốt ré t (8%), nhiễm khuẩn huyết hoă ̣c viêm phổi ở trẻ sơ sinh (10%) [23] Khoảng 2 phần 3 số ca tử vong do viêm phổi tâ ̣p trung ở 10 nước châu Á và châu Phi như: Ấn Độ , Nigeria, Congo, Ethiopia, Pakistan, Afghanistan, Trung Quốc , Bangladesh, angola và Niger [115]

Hàng năm, các nước có thu nhâ ̣p thấp và trung bình có 152 triê ̣u ca viêm phổi mới ở trẻ nhỏ, còn ở các nước có thu nhâ ̣p cao có 4 triê ̣u ca mới Tỷ lệ mắc viêm phổi ước tính là cao nhất ở Đông Nam Á (0,36/ trẻ/ năm), tiếp theo là châu Phi (0,33/ trẻ/ năm), và thấp nhất là những khu vực ở châu Âu (0,06/ trẻ/ năm) Hơn mô ̣t nửa số ca viêm phổi mới hàng năm trên thế giới tập trung ở 5 nước: Ấn Độ , Trung Quốc , Pakistan, Bangladesh, và Nigeria Viê ̣t Nam thuô ̣c nhóm 15 nước có nhiều ca viêm phổi nhất hàng năm (0,35/ trẻ/ năm) [91]

Sự khác nhau của tỷ lệ mắc viêm phổi giữa các cộng đồng bị ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường như : không khí la ̣nh, ô nhiễm không khí ; các nhân tố kinh tế-xã hội và các yếu tố dinh dưỡng như sự đói nghèo , sự thiếu hụt vi chất , không

Trang 14

4

đươ ̣c uống sữa me ̣, các vấn đề về văn hóa và giáo dục như giáo dục tại nhà và từ cha mẹ[65].Các ca tử vong do ARI xảy ra phổ biến ở khu vực nông thôn hơn thành thị

1.1.2 Căn nguyên gây nhiễm khuẩn hô hấp cấp tính ở trẻ em dưới 5 tuổi

Viêm đườnghô hấp trên thường phổ biến và nhe ̣ với căn nguyên chính là do vi rút[70] Viêm đườnghô hấp dưới thường nghiêm tro ̣ng hơn và được gây ra bởi cả căn nguyên vi rút và vi khuẩn [26], [91] Thuâ ̣t ngữ ”pneumonia” thường được sử du ̣ng theo nghĩa rô ̣ng để chỉ tình trạng viêm cấp nghiêm tro ̣ng ở phổi gây ra bởi vi rút, vi

khuẩn hoă ̣c các căn nguyên gây bê ̣nh khác Haemophilus influenzae và Streptococcus pneumoniae là nhữ ng căn nguyên vi khuẩn chính , còn RSV là căn nguy ên vi rút chính gây viêm phổi [83] H influenzae nổi trô ̣i ở nhóm trẻ dưới 2 tuổi, trong khi đó

S pneumoniae là căn nguyên chính gây bệnh ở nhóm trẻ trên 2 tuổi Đối với trẻ dưới

2 tháng tuổi , tác nhân gây viêm phổi nổ i trô ̣i là vi khuẩn gram âm , Streptococcus

nhóm B, S aureus và vi rút[94]

1.1.2.1 Căn nguyên vi rút

Trong số rất nhiều căn nguyên , vi rút được đánh giá là căn nguyên chính gây ARI ở người[88] Các tác nhân vi rút chính gây ARI bao gồm vi rút cúm A và B (IAV, IBV), vi rút hợp bào hô hấp (Respiratory syncytial virus – RSV), vi rút á cúm (para-influenza – PIV), adenovirus (ADV) và rhinovirus người (HRV) Ngoài ra, trong thập kỷ trước, một số vi rút như metapneumovirus người (hMPV) và coronavirus người (HCoV) cũng được phát hiện trong các mẫu bệnh phẩm từ đường

hô hấp của người[21], [42], [46]

Rhinovirus là vi rút thường gă ̣p nhất trên thế giới (23-35%) phân lâ ̣p được từ

ca cúm thông thường , tiếp theo là coronaviruses (18%), và RSV (11-15%)[86] Tính chất theo mùa là mô ̣t trong những đă ̣c điểm của vi rút gây bê ̣nh đường hô hấp , đă ̣c điểm theo mùa này khác nhau theo khu vực đi ̣a lý , và cao điểm nhất là mùa lạnh [12] Nhiễm trùng phổ biến nhất do vi rút gây ra là những bê ̣nh về đường hô hấp trên với những triê ̣u chứng như viêm mũi , ho và đôi khi có sốt Rhinovirus và coronavirus có thể dẫn đến viêm phổi nghiêm tro ̣ng ở trẻ nhỏ[58]

RSV đươ ̣c đánh giá là vi rút đơn quan tro ̣ng nhất gây ra mô ̣t số lượng đáng kể các bệnh viêm đường hô hấp dưới ở trẻ nhỏ [19] Nguy cơ mắc ARI do RSV là cao nhất ở trẻ dưới 2 tuổi Ở những nước có thu nhập người dân thấp , tỷ lệ viêm đường

hô hấp dưới do RSV lên đến 70% Những bê ̣nh ARI do vi rút không đóng góp vào tỷ

lê ̣ tử vong, nhưng có thể làm tăng nguy cơ nhiễm vi khuẩn dẫn đến đồng nhiễm ở trẻ

em do làm giảm khả năng đề kháng tự nhiên của hê ̣ thố ng hô hấp đối với vi khuẩn ,

nó làm hư hại hệ thống niêm mạc tiết chất nhày và nhung mao, làm biến đổi và mất

đi khả năng diệt khuẩn của bạch cầu trung tính, các đại thực bào phế nang và lympho

Trang 15

5

bào T[26], [76] Do sự khác biệt về địa lý, khí hậu hay các yếu tố kinh tế-xã hội mà những đặc điểm về dịch tễ học của ARI do vi rút rất khác nhau giữa các quốc gia và khu vực[81], [93]

1.1.2.2 Căn nguyên vi khuẩn

Các căn nguyên vi khuẩn phổ biến nhất gây ARI gồm Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, Staphylococcus aureus Các căn nguyên

không điển hình khác có thể là Mycoplasma pneumoniae, Chlamydophila pneumoniae và Klebsiella pneumoniae[30], [52], [109] Trong đó, S pneumoniae, H influenzaetýp blà những vi khuẩn phổ biến nhất đươ ̣c phân lâ ̣p từ di ̣ch ty ̣ hầu của trẻ

em không có triê ̣u chứng bê ̣nh, điều này là do trẻ em là nhóm dân số có tỷ lệ mang vi khuẩn cao nhất trong cô ̣ng đồng

Căn nguyên vi khuẩn gây ARI trở nên phổ biến hơn ở trẻ sau 6 tháng

tuổi.S.pneumoniae, còn được gọi là phế cầu khuẩn , là tác nhân chính gây bệnh viêm

phổi cô ̣ng đồng (Community acquired pneumonia – CAP) ở trẻ em với tỷ lệ là

30-50% S pneumoniae cũng là căn nguyên quan tro ̣ng nhất gây bê ̣nh viêm màng não

[112], và nó cũng là tác nhân đóng góp chính trong tỷ lê ̣ mắc và tỷ lê ̣ tử vong ở trẻ dưới 5 tuổi Theo ước tính thì có 826.000 ca tử vong do phế cầ u khuẩn ở trẻ từ 1 tháng đến 59 tháng tuổi trong năm 2000 trên toàn thế giới , trong đó , Châu Phi và châu Á chiếm đến 95% Số ca mắc bê ̣nh do phế cầu khuẩn là 13.8 triê ̣u ca, và những nước có số lượng ca mắc nhiều nhất là : Ấn Độ chiếm 27%, Trung Quốc chiếm 12%, Nigerina 5%, Pakistan 5% và Bangladesh 4 % [77]

Với khả năng gây bê ̣nh của mình , phế cầu khuẩn thường được tìm thấy ở dạng

hô ̣i sinh, cư trú ta ̣i vùng mũi ho ̣ng của trẻ nhỏ Những trẻ này trở thành nhóm trẻ lành mang vi khuẩn trong cô ̣ng đồng , và có thể lan truyền cả chủng vi khuẩn kháng và nhạy kháng sinh Do đó, phế cầu khuẩn có thể đồng thời được coi là yếu tố gây bê ̣nh

và yếu tố hô ̣i sinh [74] Theo báo cáo thì có đến 95% trẻ em từng là trẻ lành mang vi khuẩn ít nhất mô ̣t lần trước khi được 2 tuổi Thời gian mang vi khuẩn kéo dài từ khoảng 2,5 đến 4,5 tháng Tỷ lệ người lành mang vi khuẩn và những bệnh liên quan đến phế cầu khuẩn cao nhất trong những tháng thời tiết la ̣nh [41]

Khi mô ̣t người phơi nhiễm với phế cầu kh uẩn, bước đầu tiên là sự cư trú của

vi khuẩn ta ̣i mũi ho ̣ng , vị trí cư trú tự nhiên của loại vi khuẩn gây bệnh ở người này Tình trạng cư trú không gây bệnh này tạo nên những cá thể lành mang vi khuẩn trong

cô ̣ng đồng , và trở th ành nguồn lan truyền vi khuẩn quan trọng Những bê ̣nh ARI đươ ̣c lan truyền chủ yếu là từ hoạt động hắt hơi, ho hoă ̣c nói chuyê ̣n của người mang

bê ̣nh Bê ̣nh phế cầu phát sinh khi vi khuẩn lan đến những vi ̣ trí xa vùng cư trú , như phổi (viêm phổi ), xoang ca ̣nh mũi (viêm xoang ), tai (viêm tai giữa ), và màng não (viêm màng não) [62] Sự lan truyền v i khuẩn theo dòng máu đến các phần khác của

Trang 16

6

cơ thể có thể xảy ra với tất cả các bê ̣nh nhiễm khuẩn

Viêm phổi xảy ra là kết quả của sự kết hợp giữa phơi nhiễm với các yếu tố nguy cơ liên quan đến cơ thể , môi trường và sự lây nhiễm 80% số ca viêm phổi trẻ

em nằm ở đô ̣ tuổi dưới 7 tuổi, và tỷ lệ cao nhất là ở trẻ từ 2 đến 4 tuổi Các yếu tố nguy cơ ảnh hưởng đến tỷ lê ̣ mắc viêm phổi ở trẻ là : thiếu dinh dưỡng, cân nă ̣ng khi sinh thấp , không đươ ̣c uống sữa me ̣ , không được tiêm phòng sởi , thiếu kẽm , hoă ̣c mắc bê ̣nh đồng nhiễm Theo các báo cáo thì viêm phổi phế cầu thường xảy ra sau khi mắc mô ̣t bê ̣nh thứ phát gây ra bởi vi rút cúm , vi rút á cúm (parainfluenza) hoă ̣c RSV[22]

Hai tác nhân chính gây viêm phổi vi khuẩn ở trẻ nhỏ là H influenzae và S pneumoniaehiê ̣n nay đều đã có thể được phòn g ngừa bằng vắc xin Vắc xin là biện

pháp tốt nhất để phòng ngừa viêm phổi gây ra bởi hai căn nguyên vi khuẩn này Những biê ̣n pháp phòng ngừa viêm phổi vi khuẩn khác như là cải thiê ̣n dinh dưỡng

và nuôi con bằng sữa mẹ, sẽ tăng cường khả năng miễn dịch, giảm nguy cơ mắc và tử

vong do viêm phổi Vắc xin phòng ngừa H influenzae và S pneumoniae, kiểm soát

lây nhiễm , nuôi con bằng sữa me ̣ và bổ sung kẽm là những biê ̣n pháp có hiệu quả nhất để g iảm tỷ lệ tử vong do viêm phổi ở trẻ nhỏ [39] Những phương pháp khác như cải thiê ̣n môi trường sống và nguồn dinh dưỡng có thể giảm tỷ lê ̣ mắc viêm phổi

và đem lại những lợi ích đáng kể khác

1.2 Phế cầu khuẩn (S treptococcus pneumoniae )

Kể từ năm 1880, khi lần đầu tiên Streptococcus pneumoniae được phân lâ ̣p

bởi Louis Pasteur từ mô ̣t bê ̣nh nhân mắc viêm phổi , nó đã trở thành đối tượng của rất nhiều nghiên cứu, điều tra và đã đưa đến rất nhiều khám phá khoa học quan trọng Vào năm 1928, Griffith đã quan sát thấy mô ̣t hiê ̣n tượng đă ̣ c biê ̣t, khi chủng phế cầu

có vỏ bị giết bởi nhiệt và chủng phế cầu sống không có vỏ cùng được tiêm vào chuô ̣t, thì chủng sống không có vỏ bị biến đổi thành chủng có vỏ với kiểu vỏ tương đồng với chủng đã bi ̣ giết bở i nhiê ̣t [108] Nhiều năm sau đó , các nhà khoa học đã tìm ra đươ ̣c căn nguyên của hiê ̣n tượng “chuyển da ̣ng” này chính là ADN [7]

Streptococcus pneumoniae (còn gọi là pn eumococcus – phế cầu khuẩn ) là vi

khuẩn Gram dương thuô ̣c chi Streptococcus, họ Streptococcaceae Phế cầu là vi

khuẩn gây bê ̣nh cư trú ta ̣i vùng mũi họng của người [80] Sự cư trú này thường không có biểu hiê ̣n nhưng có thể dẫn đến phát sinh những bê ̣nh nhiễm khuẩn , điển hình như là viêm phổi cộng đồng (Community-acquired pneumonia – CAP) và nhiễm khuẩn ở những vị trí vô trùng (dịch màng phổi, dịch não tủy và máu), đươ ̣c go ̣i chung

là bệnh phế cầu xâm lấn (Invasive pneumococcal disease – IPD) Viêm phổi cô ̣ng đồng và bê ̣nh phế cầu xâm lấn là những căn ng uyên chính của tỷ lê ̣ mắc và tử vong ,

Trang 17

Sự lan truyền phế cầu khuẩn từ người sang người xảy ra do sự tiếp xúc trực tiếp với di ̣ch tiết của người mang vi khuẩn Mô ̣t chủng vi khuẩn riêng lẻ có thể cư trú trong mũi ho ̣ng của người mang vài tuần đến và i tháng trước khi bi ̣ đào thải hoàn toàn Tuy nhiên, viê ̣c phế cầu khuẩn cư trú có ảnh hưởng như thế nào đến cơ thể vâ ̣t chủ như một hoạt động gây đáp ứng miễn dịch vẫn chưa được hiểu rõ Sự cư trú của phế cầu khuẩn xảy ra phổ biến nhất ở trẻ nhỏ , hầu hết trẻ sơ sinh mang mô ̣t hoă ̣c nhiều chủng phế cầu khuẩn mô ̣t cách tuần tự hoă ̣c đồng thời Phế cầu khuẩn có lớp

vỏ polysaccharide riêng biê ̣t phân chia chúng thành 94 týp huyết thanh khác nhau[96]

Tỷ lệ mang khá c nhau rất lớn giữa các týp huyết thanh vỏ phế cầu , điều đó thể hiê ̣n sự khác biê ̣t về cấu trúc và tính kháng nguyên của lớp polysaccharide vỏ (Capsular Polysaccharide – CPS) của phế cầu Sau những năm đầu đời , tỷ lệ mang vi khuẩn giảm xuống dưới 10% ở người trưởng thành Tình trạng người lành mang vi khuẩn ở trẻ nhỏ đã tạo ra một nguồn chứa tác nhân gây bệnh quan trọng , điều này đã thúc đẩy viê ̣c sử du ̣ng rô ̣ng rãi của vắc xin cô ̣ng hợp polysaccharide vỏ phế cầu Sự giảm tỷ lê ̣ mang vi khuẩn ở những trẻ em được tiêm ngừa phế cầu đã tạo ra hiê ̣n tượng miễn dịch cộng đồng , hiê ̣n tượng này cóảnh hưởng dẫn đến làm giảm tần suất mắc bê ̣nh phế cầu ở trẻ thuô ̣c những nhóm tuổi đó mà chưa được tiêm ngừa [67]

Tại Anh ,S pneumoniae là căn nguyên vi khuẩn gây bệnh đường hô hấp phổ

biến nhất, và là căn nguyên thường gặp gây viêm phổi cộng đồng , với tỷ lê ̣ tử vong đến hơn 20% ở những người đồng nhiễm nhiễm khuẩn huyết phế cầu [9] Tại Mỹ, số liê ̣u ước tính hàng năm về các bê ̣nh phế cầu bao gồm : khoảng 0,5 triê ̣u ca viêm phổi

cô ̣ng đồng, 50.000 ca nhiễm khuẩn huyết , 5.000-6.000ca viêm màng não và có đến 6 triê ̣u ca viêm tai giữa Trên pha ̣m vi toàn cầu , nhiễm khuẩn huyết phế cầu là nguyên nhân chính gây tử vong ở trẻ sơ sinh ta ̣i những nước đang phát triển , chiếm khoảng 25%số ca tử vong có thể phòng ngừa ở trẻ dưới 5 tuổi và 1,2 triê ̣u ca tử vong sơ sinh hàng năm[10] Tại những quốc gia có tỷ lệ nhiễm HIV -1 cao, tỷ lệ viêm phổi phế cầu

và nhiễm khuẩn huyết phế cầu tăng một cách đáng kể , và sự tăng này tập trung chủ yếu ở nhóm tuổi thanh niên

Ở Việt Nam , cùng với suy dinh dưỡng và tiêu chảy, nhiễm khuẩn hô hấp cấp tính, đặc biệt là viêm phổi không chỉ chiếm tỷ lệ mắc bệnh cao mà còn là nguyên nhân gây tử vong chủ yếu ở trẻ dưới 5 tuổi Mă ̣c dù tỷ lê ̣ mắc và tử vong do các bê ̣nh

Trang 18

ARI ở trẻ em dưới 5 tuổi tại Uông Bí, Quảng Ninh cho thấy S.pneumoniae chiếm 40% và H.influenzae chiếm 32% căn nguyên gây ARI Nghiên cứu này đã chỉ ra rằng

đây là 2 căn nguyên vi khuẩn gây bệnh ARI quan trọng nhất Cùng với nhiều nghiên

cứu khác cũng cho thấy S.pneumoniae là nguyên nhân hàng đầu gây ARI tại Việt

Nam Tuy nhiên tỷ lệ nhiễm vi khuẩn không đồng đều ở các khu vực, dao động từ 15.5% đến 78,7% Một số nghiên cứu đã được thực hiện ở nhóm trẻ dưới 5 tuổi để tìm căn nguyên viêm màng não vi khuẩn cũng cho thấy căn nguyên chủ yếu là

H.influenzae týp b (74,8%) và S.pneumoniae (14,1%)

1.2.1 Đặc điểm vi sinh, nuôi cấy và định danh phế cầu khuẩn

S.pneumoniae là những vi khuẩn hình ngọn nến, thường xếp thành đôi hình

mắt kính hay hình ngọn nến, ít khi đứng riêng lẻ nên còn được gọi là song cầu, bắt màu Gram dương, có vỏ và không di động[Hình 1.1] Ở môi trường lỏng hay trong các tổ chức bệnh phẩm, chúng có thể xếp thành chuỗi ngắn và hãn hữu có thể đứng riêng rẽ một mình, thường ở trong điều kiện môi trường kém dinh dưỡng hoặc có nồng độ thấp của ion Mg++ Hầu hết phế cầu khuẩn bắt màu Gram dương, song đôi khi trong quá trình thay đổi môi trường nuôi cấy có thể trở thành Gram âm, do vi khuẩn bị tự ly giải thông qua hoa ̣t đô ̣ng của các enzyme tự ly giải Trong môi trường lỏng, phế cầu khuẩn mọc có khuynh hướng khuếch tán và lắng cặn khi môi trường đã chuyển sang axit

Trang 19

9

Hình 1.1: Phế cầu khuẩn dưới kính hiển vi quang học

Điều kiện nuôi cấy phế cầu khuẩn là thạch máu 5%, nhiệt độ 37oC trong khí trường 5% CO2 Sau 18-24 giờ, tạo khuẩn lạc nhỏ, tròn bóng ướt, không sắc tố, đường kính khuẩn lạc 0,5-1,5 mm, có vòng tan máu alpha [Hình 1.2] Các phương pháp định danh phế cầu được dùng trong nuôi cấy là s ử dụng khoanh giấy khuếch tá n Optochin ức chế phế cầu sinh trưởng, hoă ̣c dung di ̣ch muối mâ ̣t ly giải phế cầu

Hình 1.2: Phế cầu khuẩn gây tan máu alpha trên thạch máu

Trang 20

10

Hình 1.3: Vỏ polysaccharide của phế cầu

(http://www.biology-pages.info/A/Avery.html)

A – Vi khuẩn phế cầu có vỏ; B – Vi khuẩn phế cầu không vỏ;

C – Khuẩn lạc phế cầu dạng S; D – Khuẩn lạc phế cầu dạng R

Phề cầu khuẩn có 2 dạng là dạng có lớp vỏ polysaccharide và dạng không có

lớp vỏ polysaccharide [Hình 1.3 A-B] Khuẩn lạc S.pneumoniae có hình thái khác

nhau do sự c ó mặt của lớp vỏ polysaccharide bên ngoài Pneumococcus da ̣ng S (smooth)của phế cầu có vỏ với bề mă ̣t khuẩn la ̣c nhẵn , sáng bóng Khi nuôi cấy lâu ngày trong môi trường nhân tạo, phế cầu khuẩn mất khả năng hình thành lớp vỏ và bề

mă ̣t khuẩn la ̣c trở nên nhăn và thô , tạo thành Pneumococcus d ạng R (rough) [Hình 1.3 C-D]

1.2.2 Đặc điểm dịch tễ học và phân bố týp huyết thanh của phế cầu khuẩn

Tỷ lệ mắc bệnh phế cầu đạt cao nhất ở trẻ nhỏ dưới 2 tuổi và người già trên 60

tuổi [37] Phế cầu là căn nguyên phổ biến thứ hai (sau H influenzaetýp b) gây viêm màng não mủ và viêm tai giữa ở trẻ em [75] Sau khi vắc xin ngừa H influenzaetýp b

đươ ̣c đưa vào tiêm chủng thì tỷ lê ̣ viêm màng não mủ do phế cầu đã tăng lên nổi bâ ̣t

S pneumoniae là căn nguyên quan trọng nhất gây bệnh viêm phổi cộng đồng và là căn nguyên quan tro ̣ng thứ hai gây viêm màng não mủ sau Neisseria meningitidis ở

người trưởng thành Mă ̣c dù đã có kháng sinh điều tri ̣ nhưng tỷ lê ̣ tử vong do bê ̣nh phế cầu vẫn cao , như là, tỷ lệ tử vong do nhiễm khuẩn huyết phế cầu trong 4 thâ ̣p kỷ

60 đến 90 vẫn luôn duy trì khoảng 25 đến 29 % [43]

Do sự khác biê ̣t về cấu trúc lớp vỏ polysaccharide (PS), ngày nay đã có 94 týp huyết thanh khác nhau của phế cầu được xác đi ̣nh [53] Danh pháp Đan Ma ̣ch phân

Trang 21

11

loại týp huyết thanh dựa vào đă ̣c điểm cấu trúc và tính kháng nguyên , ví dụ , týp huyết thanh 6A và 6B chỉ khác nhau mô ̣t chút Trong khi danh pháp Mỹ phân loa ̣i týp huyết thanh dựa vào trìn h tự xác đi ̣nh được Do đó týp 6A và 6B của danh pháp Đan Mạch tương ứng với týp 6 và týp 26 trong danh pháp Mỹ Ngày nay, danh pháp Đan Mạch được sử dụng phổ biến trên toàn thế giới

Sự phân bố của các týp phân lâ ̣p được từ người trưởng thành khác biệt đáng để

so với ở trẻ em Có rất nhiều nghiên cứu về sự phân bố týp huyết thanh phế cầu từ trước tới nay, tất cả đều cho thấy sự khác biê ̣t lớn giữa người lớn và trẻ em Ở trẻ em,

mô ̣t vài týp huyết thanh nổi trô ̣i chi ̣u trách nhiê ̣m cho mô ̣t tỷ lê ̣ lớn các ca mắc bê ̣nh phế cầu Một nghiên cứu đã cho thấy, các týp huyết thanh nổi trô ̣i nhất ở trẻ em (bao gồm 6A, 14, 19F và 23F) gây ra 60% các ca nhiễm khuẩn phế cầu Trong khi đó ở người lớn, các týp huyết thanh 3, 19F và 6A chỉ phát hiê ̣n được trong 31% số ca mắc [40] Không những ở nhó m tuổi, sự phân bố týp huyết thanh của phế cầu còn khác nhau ở những khu vực đi ̣a lý khác nhau giữa Mỹ , châu Âu, và các nước châu Á 20 týp huyết thanh đươ ̣c phát hiê ̣n ở ~90% trong tổng số các ca nhiễm phế cầu được báo cáo ta ̣i Mỹ và châu Âu, trong khi, viê ̣c sử du ̣ng vắc xin polysaccharide phế cầu 23 giá (PPSV23), chứa toàn bộ 23 týp phổ biến ở Mỹ và châu Âu chỉ có hiê ̣u quả phòng ngừa dưới 70% các ca bệnh phế cầu ở châu Á [106] Sự khác biê ̣t về đi ̣a lý cũng đươ ̣c thể hiê ̣n trong tính kháng kháng sinh của phế cầu [5]

1.2.3 Các thành phần bề mặt của Streptococcus pneumoniae

Phế cầu là vi khuẩn Gram dương có da ̣ng mắt kính , thường đi thành mô ̣t că ̣p hoă ̣c chuỗi ngắn.Phế cầu có 3 lớp riêng biê ̣t ở bề mă ̣t: màng tế bào chất (9 nm), thành thế bào (40-50 nm) và lớp vỏ (200-400 nm) [Hình 1.4] Thành tế bào chứa mô ̣t khung peptidoglycan 3 lớp, là nơi neo đậu của các polysaccharide vỏ (CPS), polysaccharide của thành (CWPS), và các protein Lớp vỏ (capsule) là lớp dày nhất , che phủ hoàn toàn các cấu trúc bê n trong Trong khi CWPS là giống nhau ở tất cả các týp phế cầu thì cấu trúc hóa học của CPS lại đặc hiệu cho từng loại týp huyết thanh

Trang 22

12

Hình 1.4: 3 lớp bề mặt của phế cầu khuẩn(Alonso De Velasco, 1995)

Phế cầu không vỏ với 2 lớp màng rõ rê ̣t là màng tế bào chất và thành tế bào (A);

phế cầu khuẩn có vỏ có thêm lớp vỏ rất dày bao bọc bên ngoài (B)

Lớp vỏ chứa các phân tử polymer có khối lượng phân tử lớn với đ ơn vi ̣ là các phân tử oligosaccharide (OS) chứa 2 đến 8 monosaccharide Nhiều týp huyết thanh chứa các thành phần axit (như là axit D-glucurinic hoă ̣c các gốc phosphate), ribitol và arabinitol, hoă ̣c phosphorylcholine (ChoP) ở 6 týp là 24A, 27, 28F, 28A, 32F và 32A [99] Thành tế bào của vi khuẩn Gram dương bao gồm chủ yếu là pept idoglycan: đươ ̣c cấu thành từ sự sắp xếp xen kẽ giữa các chuỗi glycan của các thành phần N-acetylglucosamine và N -acetylmuramic, thông qua cầu liên kết các chuỗi peptide bên Các chuỗi peptide có alanine ở phần đầu tiên, liên kết với axit N-acetylmuramic CWPS là mô ̣t axit teichoic phứ c hợp chứa các ChoP và gắn với peptidoglycan thông qua axit N-acetylmuramic CPS cũng liên kết với thành phần peptidoglycan thông qua mối liên kết glycosid ic trực tiếp với N -acetylglycosamine [105].Phần ChoP của CWPS là vị trí nhận biết của enzyme N -acetylmuramic acid -L-alanine amidase, mô ̣t enzyme phân tách peptidoglycan thành các chuỗi glycan và peptide riêng rẽ bởi phản ứng thủy phân mối liên kết giữa alanine và axit N -acetylmuramic Phản ứng thủy phân peptidoglycan này có vai trò quan tro ̣ng trong chu trình phân chia tế bào Enzyme này cũng có hoạt tính tự ly giải(autolysin), nó kích thích gây ra phản ứng ly giải của các phế cầu khuẩn trong một số điều kiện nhất định , như là trong suốt pha tĩnh của sự sinh trưởng [103]

Một cấu trúc quan trọng khác là axit lipoteichoic hay còn gọi là kháng nguyên Forssman, một axit teichoic tương tự với CWPS và được liên kết đồng hóa trị với thành phần lipid Kháng nguyên này được gắn vào màng tế bào chất thông qua thành phần lipid của nó, đồng thời cũng chứa ChoP[103] Kháng nguyên Forssman là một chất ức chế ly giải mạnh mẽ do có sự tham gia củacác thành phần ChoP vào tương tác với enzyme Vi khuẩn phế cầu giải phóng kháng nguyên Forssman trong suốt pha tĩnh của sự sinh trưởng Sự vắng mặt hoặc mất hoạt tính của chất ức chế enzyme này sẽ kích thích hoạt động tự ly giải không giới hạn, dẫn đến thành tế bào bị phá hủy và cuối cùng gây ra sự ly giải của vi khuẩn [49]

1.2.4 Các yếu tố độc lực của phế cầu khuẩn

Độc lực là khả năng gây bệnh của vi khuẩn Trong hầu hết đối tươ ̣ng , đă ̣c biê ̣t

là đối với động vật , đô ̣c lực nói về mức độ gây hại bởi vi khuẩn đến cơ thể vật chủ Khả năng gây bệnh của phế cầu khuẩn do nhiều thành phần cấu trúc gây nên, hầu hết những thành phần đó nằm trên bề mặt của vi khuẩn Các yếu tố độc lực của phế cầu chia làm 2 nhóm chính.Một nhóm bao gồm các yếu tố như vỏ và protein độc lực,

Trang 23

13

đóng vai trò quan trọng trong việc kháng lạiđại thực bào và do đó giúp cho phế cầu lẩn tránh được đáp ứng miễn dịch của vật chủ Nhóm các yếu tố khác bao gồm các thành phần của thành tế bào và pneumolysin độc tố nội bào, tham gia chính vào sự viêm trong nhiễm khuẩn Quá trình viêm chỉ diễn ra đầy đủ sau quá trình tự phân giải

và giải phóng độc tố nội bào của phế cầu Do là nguyên nhân kích thích gây ra hầu hết các triệu chứng của bệnh phế cầu, nên nhóm yếu tố độc lực này đóng vai trò trực tiếp hơn đến tỷ lệ mắc và tử vong do phế cầu Tuy nhiên, do sự viêm có thể tạo điều kiện thuận lợi hơn cho sự phân tán của phế cầu khuẩn tới các mô và cơ quan khác, nên sự phân biệt 2 nhóm yếu tố độc lực này là không rõ ràng Sự tạo ra hydrogen peroxide (H2O2) của phế cầu và tác động gây độc của nó lên các tế bào biểu mô phế

nang chuột đã được báo cáo ở mức độ in vitro[31] Lượng hydrogen perioxide được

tạo ra bởi phế cầu tương đương với bạch cầu trung tính được kích hoạt, hợp chất oxy

này có thể tham gia vào sự gây bệnh của phế cầu mức độ in vivo bởi gây ra các

thương tổn của phổi

1.2.4.1 Lớp vỏ (Capsule)

a Polysaccharide vỏ (CPS)

Lớp vỏ từ lâu đã được biết đến là yếu tố đô ̣c lực chính của S pneumoniae

Điều này đã được chứng minh qua các thực nghiê ̣m về liều gây chết 50% giữa các chủng có vỏ và không vỏ Kết quả cho thấy , những chủng có vỏ có đô ̣c lực gấp ít nhất 10 lần so với chủng không vỏ [108] Ở những thể đô ̣t biến của phế cầu đưa đến những khác biệt về kiểu CPS, thấy rằng, khác biệt về kiểu vỏ của các thể đột biến so với thể tự nhiên là nguyên nhân chính đưa đến sự thay đổi về đô ̣c lực giữa các

thể[59].Cấu trúc hóa học của CPS và cụ thể hơn nữa là độ dày của lớp vỏ cho thấy sự khác nhau về khả năng tồn tại trong hệ tuần hoàn , và gây ra bệnh xâm lấn của các týp huyết thanh phế cầu Điều này có thể là do những khác biê ̣t giữa các týp huyết thanh trong viê ̣c hoa ̣t hóa các con đường bổ trợ khác nhau, sự tích lũy và suy thoái của các thành phần bổ thể ở vỏ, sự chống thực bào, khả năng gây đáp ứng kháng thể [106]

Lớp vỏ polysaccharide là lớp ngoài cùng của phế cầu , có độ dày khoảng

200-400 nm Ngoại trừ týp huyết thanh 3 và 37, hầu hết lớp vỏ được gắn bằng các liên kết hóa trị với bề mă ̣t ngoài của lớp peptidoglycan thành tế bào [100].Có hơn 90 kiểu CPS khác biệt về cấu trúc và tương ứng với nó là hơn 90 týp huyết thanh đã được xác

đi ̣nh Vỏ là thành phần cần t hiết cho đô ̣c lực và khả năng chống thực bào ma ̣nh mẽ của phế cầu [6] Trong khi các chủng không vỏ thường liên quan đến các bê ̣nh nhiễm khuẩn bên ngoài , như là viêm kết ma ̣c , thì các chủng lâm sàng từ những vị trí vô khuẩn khác lại là dạng có vỏ, và các biến thể không vỏ tự phát của những chủ ng này thường không gây bê ̣nh Lớp vỏ cũng ta ̣o nên mô ̣t lớp khiên chắn vững chắc b ảo vệ

vi khuẩn khỏi vùng chức năng Fc của IgG hoă ̣c tương tác giữa thụ thể trên các đại

Trang 24

14

thực bào với thành phần bổ thể iC3b được gắn trên bề mă ̣t phế cầu (iC3b liên kết với các cấu trúc nằm sâu hơn trên bề mă ̣t tế bào vi khuẩn , như là axit teichoic và các protein bề mă ̣t tế bào ) [111].Nhiều nghiên cứu đã cho thấy rằng , lớp vỏ cũng có thể làm giảm lượng bổ t hể đươ ̣c lưu giữ trên bề mă ̣t của phế cầu , đồng thời cũng làm giảm khả năng bắt giữ phế cầu của các bẫy ngoại bào của bạch cầu trung tính [107]

Độc lực của S pneumoniae liên quan đến đô ̣ dày của lớp vỏ ở mỗi chủng và

týp huyết thanh cu ̣ thể [69] Khả năng gây bệnh của phế cầu khác nhau ở những týp huyết thanh CPS khác nhau, điều này có lẽ phản ánh khả năng chống thực bào , cũng như những khác biê ̣t về khả năng gây ra đáp ứng miễn di ̣ch di ̣ch thể của phế cầu Ví

dụ như là , Hostetter [50] đã công bố về những khác biê ̣t phu ̣ thuô ̣c vào týp huyết thanh ở vi ̣ trí và số lượng của bổ thể C3b liên kết hóa tri ̣ trên bề mă ̣t của tế bào phế cầu đươ ̣c đánh dấu (opsonized pneumococcal cells), cũng như những khác biệt trong viê ̣c ngăn cản quá trình phân táchC3b thành iC3b và C3d (sự phân táchthành C3d sẽ giúp đại thực bà o thực bào vi khuẩn dễ dàng hơn ) Kết quả của nghiên cứu còn cho thấy, nhữngtýp huyết thanh có C3b gắn trên vỏ bi ̣ phân tách thành cả iC3b và C3d có mức đô ̣ chống thực bào lớn hơn, nhưng đồng thời la ̣i kích thích gây ra đáp ứng kháng thể ma ̣nh mẽ hơn (C3d được cho là tăng cường s ự sản sinh kháng thể kháng pholysaccharide).Bên ca ̣nh đó , có nhiều nghiên cứu chỉ ra một yếu tố quan trọng khác góp phần tạo nên những khác biệt giữa các týp huyết thanh phế cầu , đó là SIGN-R1, mô ̣t lectin type-C (protein gắn với cacbohydrate ) biểu hiê ̣n trên đa ̣i thực bào ở vùng rìa của của lá lách Những đa ̣i thực bào biểu hiê ̣n yếu tố này thực bào cả tế bào phế cầu lẫn CPStinh sạch Lá lách là m ột phần quan trọng trong việc tiêu diệt phế cầu khuẩn lưu hành trong máu, điều này quan sát được ở những chuô ̣t thí nghiê ̣m thiếu hu ̣t SIGN-R1 sẽ rất nha ̣y cảm với các bê ̣nh phế cầu xâm lấn [64] SIGN-R1 và những dạng tương đồng ở người của nó cho thấy sự đặc hiệ u với oligosaccharide, và những khác biê ̣t trong ái lực c ủa chúng với từng týpCPS của phế cầu sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến sự thực bào và tiêu diê ̣t vi khuẩn của hê ̣ miễn di ̣ch SIGN-R1 đồng thời cũng ảnh hưởng đến sự trìn h diê ̣n của kháng nguyên CPS với hê ̣ miễn di ̣ch , do đó ảnh hưởng đến mức độ đáp ứng miễn dịch của cơ thể chủ Cuối cùng, một điều thú vị về sự khác nhau đáng kể giữa các týp huyết thanh vỏ là báo cáo của Fernebro và cô ̣ng sự về sự kháng la ̣i phản ứng ly giải tự thân hoă ̣c do kháng thể của phế cầu khuẩn nhờ lớp vỏ, do đó ta ̣o ra hiê ̣n tượng kháng thuốc ở những chủng lâm sàng [36]

Nhâ ̣n thấy rằng , các chủng S pneumoniae đồng kiểu gen có sự biể u hiê ̣n týp

huyết thanh CPS khác nhau với những khác biệt đáng chú ý trong việc biểu hiện độc lực ở chuô ̣t của phế cầu , điều này cho thấy ngoài vỏ vẫn còn những yếu tố khác đóng vai trò quan tro ̣ng ta ̣o nên đô ̣c lực của phế cầu [59] Những phân tích di ̣ch tễ phân tử đã chứng minh rằng điều kiê ̣n môi trường ngoài viê ̣c liên qua n đến týp huyết thanh

Trang 25

15

vỏ được biểu hiê ̣n, còn ảnh hưởng đến khả năng gây ra bê ̣nh xâm lấn ở người của phế cầu.Các chủng phế cầu có tiềm năng xâm lấn cao ở người khi được lây nhiễm cho chuô ̣t BALB/c và C57BL/6, đã biểu hiê ̣n sự khác biê ̣t đáng kể trong đô ̣c lực và đô ̣ng học của bệnh giữa 2 dòng chuột, điều này cho thấy vai trò quan tro ̣ng của các yếu tố trong cơ thể vâ ̣t chủ đối vớitýp huyết thanh và tiềm năng gây bê ̣nh của phế cầu [92]

b Điều hòa tổng hợp CPS và týp huyết thanh của phế cầu khuẩn

Sự biến đổi từ cư trú trong đường mũi họng thành bệnh là ranh giới thể hiê ̣n rõ

nhất mối qua n hê ̣ giữa S pneumoniae và cơ thể chủ Sự biến đổi tra ̣ng thái này chủ

yếu là do thay đổi mức đô ̣ biểu hiê ̣n của các yếu tố quan trọng quyết đi ̣nh đô ̣c lựctheo những thay đổi trong vi môi trường của phế cầu Lớp vỏ dày là cần thiết cho đô ̣c lực của phế cầu , nhưng đồng thời đô ̣ dày của nó cũng la ̣i ảnh hưởng đến các cấu trúc bề

mă ̣t quan tro ̣ng khác , như là các cấu trúc bám dính Phế cầu không vỏ có kh ả năng bám dính vào các tế bào biểu mô của đường hô hấp tốt hơn nhiều da ̣ng đồng kiểu gen

nhưng biểu hiê ̣n vỏ của týp huyết thanh3 hoă ̣c 19F trong điều kiê ̣n in vitro[102] Hơn

nữa, dạng phế cầu từng có vỏ trước đó dường như chỉ biểu hiê ̣n rất ít CPS trong suốt

quá trình bám dính vào các tế bào biểu mô đường hô hấp trong cả điều kiện in vitro

và in vivo[44]

Như đã được nhắc đến trước đó , CPS là cơ sở duy nhất phân loa ̣i phế cầu khuẩn thành các týp huyết thanh khác nhau Hơn 90 týp huyết thanh của phế cầu đã đươ ̣c xác đi ̣nh cho đến nay tương ứng với hơn 90 kiểu cấu trúc của CPS Trong phân loại, các yếu tố huyết thanh (factor sera) đươ ̣c sử du ̣ng để phân chia phế cầu thành các týp hoă ̣c nhóm huyết thanh kh ác nhau, và chúng là đă ̣c hiê ̣u cho những khác biê ̣t

về hóa miễn dịch giữa từng cấu trúc CPS Hơn 90 týp huyết thanh riêng biê ̣t được nhâ ̣n biết bởi kiểu phản ứng của chúng với các yếu tố huyết thanh

Ngoại trừ haitýp3 và 37 được tổng hơ ̣p bởi con đường synthase (synthase pathway) [68], tất cả các CPS khác được tổng hợp bởi con đường phu ̣ thuô ̣c

Wzx/Wzy (Wzx/Wzy-dependent pathway) Những gen tham gia vào con đường tổng

hơ ̣p CPS thứ hai được đi ̣nh vi ̣ ở trong cùng mô ̣t locus trên nhiễm sắc thể , đó là

locuscps nằm giữa gen dexB và aliA[38] Bốn gen đầu tiên ở đầu 5’ của locus cps (cpsA-D) có tính bảo thủ cao ở tất cả các týp huyết thanh phế cầu, ngoại trừ týp 3 (với cpsC bị đột biến ) và týp37 (CPS được điều hòa sinh tổng hợp bởi gen tts)

Tương ứ ng với 4 gen đó là 4 protein CpsA -D, những pr otein này đềuđóng vai trò

quan tro ̣ng trong sự biểu hiê ̣n của CPS [72] Trong đó, gen CpsAlà nhân tố điều hòa

phiên mã tổng hợp CPS, trong khi protein CpsB, CpsC, CpsD có vai trò điều hòa sự lắp ráp, vâ ̣n chuyển và gắn CPS lên thành tế bào vi khuẩn thông qua sự phos phoryl hóa tyrosine của CpsD Trong hầu hết các cu ̣m gen cps, gen thứ 5 mã hóa cho

enzyme vâ ̣n chuyển glucos e phosphate khởi đầu (initial glucose phosphate

Trang 26

16

transferase) là WchA (còn được biết đến là CpsE ), enzyme này chi ̣u trách nhiê ̣m gắn các phân tử glucose phosphate hoạt hóa vào chất mang lipid Enzyme trùng hợp

polysaccharide (wzy) và enz yme xuyên màng (wzx) được mã hóa bởi các gen tiếp

theo, và sau đó là m ột loạt các gen mã hóa cho enzyme vâ ̣n chuyển (như glycosyl transferase, acetyl transferase), các thành phần tham gia sinh tổng hợp phân tử đường diphosphate của nhân, và các enzyme sửa chữa

Quá trình tổng hợp CPS ở phế cầu là một chuỗi các sự kiện xảy ra dưới sự

điều hòa bởi các cấu trúc đượ c tổng hợp từ locus cps Sự tổng hợp CPS ở týp 9A là

mô ̣t minh ho ̣a cu ̣ thể cho quá trình này [Hình 1.5].Quá trình này được khởi đầu bởi

mô ̣t enzyme vâ ̣n chuyển nhóm monosaccharidephosphate của phân tử đường diphosphate của nhân tới màng , để hình thành nên một chất mang lipid gắn màng tế bào, tiếp theo đó là sự vận chuyển tuần tự nhiều phân tử monosaccharide gắn phosphate khác đến để hình thành n ên mô ̣t đơn vi ̣ lă ̣p la ̣i gắn với lipid Đơn vi ̣ lă ̣p la ̣i này được chuyển ra mặt ngoài của lớp màng tế bào chất bởi enzyme vâ ̣n chuyển đơn

vị lặp lại (Wzx flippase), sau đó các đơn vi ̣ này sẽ được trùng hợp với nhau để hình thành nên chuỗi polymer là CPS hoàn chỉnh bởi enzyme Wzy polymerase , cuối cùng đươ ̣c gắn lên l ớp peptidoglycan bởi phức Wzd/Wze (hay chính là phức CpsC /CpsD)

Locus cps mã hóa cho những thành phần tham gia vào quá trình hình thành đơn vị

lă ̣p la ̣i (bao gồm cả enzyme vâ ̣n chuyển nhóm phosphate monosaccharide khởi đầu

và enzyme liên kết các tiểu phần khác của đơn vị lặp lại ), hoă ̣c cấu trúc sửa chữa trình tự của đơn vị lặp lại , cũng như enzyme vận chuyển đơn vị lặp lại , trùng hợp chuỗi polysaccharide và gắn cấu trúc CPS hoàn chỉnh vào lớp vỏ[114]

Trang 27

17

Hình 1.5: Sự tổng hợp CPS của týp 9A bằng con đường phụ thuộc

Wzx/Wzy(Bentley, 2006)

UDP – Undercaprenol phosphate;Glc – Glucose

GlcA – Glucuronic acid; Gal – Galactose; ManNAc – N-acetylmannosamine

(1) Sự hình thành phân tử đường trong nhân

(2) Enzyme vâ ̣n chuyển khởi đầu (trong trường hợp này là WchA) liên kết phân tử

đường khởi đầu gắn phosphate (Glc-P) với chất mang lipid gắn màng

(3) Enzyme vâ ̣n chuyển tuần tự và gắn các tiểu phần để hình thành đơn vị lặp lại

(4) Wzx flippase vâ ̣n chuyển đơn vị lặp lại qua màng tế bào chất

(5) Wzy polymerase trùng hợp các đơn vi ̣ vâ ̣n chuyển ta ̣o thành CPS gắn lipid

(6) Phức Wzd/Wze (CpsC/CpsD) đi ̣nh vi ̣ và gắn CPS hoàn chỉnh vào lớp peptidoglycan Sự đa da ̣ng đáng kể của các CPS phế cầu được cho là kết quả của sự cho ̣n lo ̣c về đa da ̣ng kháng nguyên dưới áp lực của hê ̣ thống miễn di ̣ch ở người [101] Sự khác

nhau về các gen có mă ̣t trong locus cps ở mỗi týp huyết thanh đưa đến sự khác biệt

về cơ chế di truyền trong sinh tổng hơ ̣p CPS , đồng thời cho thấy rằng các gen ở vi ̣ trí trung tâm của locus chi ̣u trách nhiê ̣m tổng hợp và trùng hợp các đơn vi ̣ lă ̣p la ̣i rất

khác nha u và thường không tương đồng giữa các týp huyết thanh Mô ̣t cơ chế phổ biến dẫn đến phát sinh mô ̣t týp huyết thanh mới ở phế cầu là sự chèn thêm các gen

cps lạ vào locus cps do sự chuyển gen ngang giữa các chủng

Trang 28

(Pneumococcal surface protein – PspA và PspC), protein củaneuraminidase được gắn với motif LPXTG, enzyme hyalyronate lysae (Hyl), yếu tố đô ̣c lực và bám dín h phế cầu A (PavA), enzyme enolase (Eno), pneumolysin, enzyme tự ly giải autolysin A (LytA), nhóm protein gắn metal là kháng nguyên bề mặt phế cầu A (PsaA); yếu tố thu nhâ ̣n sắt A (PiaA) và yếu tố hấp thụ sắt A (PiuA)[Hình 1.6]

Hình 1.6: Các yếu tố độc lực của phế cầu(Kadioglu, 2008)

a Pneumolysin

Nhiều nghiên cứu đã cho thấy rằng pneumolysin là mô ̣t yếu tố đô ̣c lực ma ̣nh mẽ và có phổ hoạt động rộng Pneumolysin là mô ̣t thành viên của ho ̣ cytolysin phu ̣ thuô ̣c cholest erol (cholesterol-dependent cytolysins), được sinh tổng hợp bởi vi khuẩn Gram dương Pneumolysin là mô ̣t protein có tro ̣ng lượng khoảng 52kDa, được phế cầu tổng hơ ̣p trên màng của tế bào đích để ta ̣o ra mô ̣t lỗ chuyển mà ng rô ̣ng hình tròn Protein này đóng vai trò quan tro ̣ng trong hoa ̣t đô ̣ng phân giải tế bào của các

đô ̣c tố và các hoạt động sửa chữa tế bào khi ở nồng đô ̣ thấp hơn nồng đô ̣ ly giải , các hoạt động này bao gồm, ức chế nhu đô ̣nglông vâ ̣n chuyển của biểu mô đường hô hấp, gây thương tổn cho màng não tủy , và các hoạt động của con đường hoạt hóa bổ thể

Trang 29

19

như là, ức chế đại thực bào đi vào đường hô hấp , kích thích tổng hợp c ytokine, hoạt hóa tế bào T-CD4+ và sự di động hóa hướng Những vai trò này của pneumolysin góp phần ta ̣o nên đô ̣c lực của phế cầu trong bệnh viêm phổi ởchuô ̣t[57] Đáng chú ý là , khi biểu hiê ̣n protein pneumolysin đô ̣t biến không có khả năng gây tan máu và thiếu

hụt các hoạt động hoạt hóa bổ thể, S pneumoniae có độc lực mạnh hơn các chủng có

đô ̣t biến mất gen tổng hợp pneumolysin Baba và cô ̣ng sự đã chỉ ra mô ̣t da ̣ng pneumolysin không có chức năng ly giải , dạng này kích thích sự sản sinh ra

interferon-γ[8], và đồng thời chứng minh được r ằng, các chủng phế cầu khuẩn có pneumolysin da ̣ng khôn g ly giải này sẽ có đô ̣c lực thấp hơn so với da ̣ng có gen tổng

hơ ̣p pneumolysin bi ̣ bất hoạt

Pneumolysin có vai trò thiết yế u trong đô ̣c lực của phế cầu gây bê ̣nh viêm phổi và vai trò này có thể khác nhau giữa các chủng Ở chuột mắc viêm phổi cấp ,

pneumolysin vô cùng quan tro ̣ng cho sự tồn ta ̣i của S pneumoniae ở cả đường hô hấp

trên và dưới Các bằng chứng cũng đã chứng minh pneumolysin là thành phần cần thiết cho sự xâm lấn của phế cầu từ phổi vào máu Trong bệnh nhiễm khuẩn huyết phế cầu, số lươ ̣ng vi khuẩn có mặt trong máu nhiều hơn và khả năng đề khá ng của

vâ ̣t chủ yếu hơn khi phế cầu có biểu hiê ̣n pneumolysin , tuy nhiên khi vắ ng mă ̣t pneumolysin thì mức đô ̣biểu hiê ̣n triê ̣u chứng bê ̣nh được la ̣i giảm xuống , đồng nghĩa với viê ̣c làm tăng khả năng diễn tiến thành mãn tính của bệnh[79]

Pneumolysin là thành phần then chốt tạo nên độc lực của phế cầu trong căn

bê ̣nh viêm màng não Đây chính là yếu tố gây nên di chứng điếc và tổn thương màng

não tủy trong bệnh viêm màng não [47] Mô ̣t điều thú vi ̣ về S pneumoniaegây bê ̣nh

trên ngựa là tất cả các chủng phân lâ ̣p được từ ngựa đều có týphuyết thanh là týp 3,

và có đô ̣t biến mất mô ̣t đoa ̣n quan tro ̣ng trong gen mã hóa cho pneumolysin và protein tự ly giải LytA [110]

b Các protein bề mặt của phế cầu khuẩn

Các protein bề mặt của phế cầu gây được nhiều chú ý vì tiềm năng trở thành kháng nguyên vắc xin của chúng , điều này có thể thúc đẩy sự ta ̣o ra kháng thể được đánh dấu (opsonic antibodies) Các protein bề mặt phế cầu được chi a thành 3 nhóm chính là protein gắn ch oline, lipoprotein và protein được liên kết cô ̣ng hóa tri ̣ với thành tế bào vi khuẩn thông qua motif LPXTG

Protein gắn choline Phosphrylcholine (ChoP) là một thành phần tạo nên axit

teichoic của thành tế bào và axit lipoteichoic của màng tế bào phế cầu Hầu hế t những protein của nhóm protein gắn choline có trình tự lặp khoảng 20 axit amin là vi ̣ trí gắn của chúng vào bề mặt tế bào thông qua ChoP S pneumoniaecó 10-15 loại

protein gắn choline, trong đó có PspA, PspC và LytA

Trang 30

20

PspA là protein có điện tích âm lớn, điều này được cho là có vai trò ức chế sự gắn của bố thể PspA cản trở sự cố định của thành phần bổ thể C3 lên bề mặt vi khuẩn và do đó ức chế phản ứng đánh dấu vi khuẩn bằng bổ thể của cơ thể vật chủ PspA đồng thời cũng là một protein gắn lactoferrin, liên kết này giúp PspA bảo vệ vi khuẩn không bị tiêu diệt bởi kháng thể apolactoferrin[95] Một nghiên cứu của Abeyta và cộng sự đã chỉ ra rằng ảnh hưởng của PspA lên độc lực của phế cầu phụ thuộc vào các đặc tính lớp vỏ của nó[3]

PspC là một protein đa chức năng nằm trên bề mặt vi khuẩn và được biết đến với nhiều tên khác nhau phụ thuộc vào chức năng của nó Phế cầu khuẩn bị bất hoạt

gen tổng hợp PspC có khả năng bám dính vào các tế bào biểu mô trong điều kiệnin vitro kém hơn, và có tỉ lệ cư trú trong đường mũi họng thấp hơnso với dạng tự nhiên[90] Ởchuột mắc viêm phổi, phế cầu biểu hiệngen pspC đột biếncó độc lực bị

giảm xuống, đây có thể là bước đầu tiên giúp vi khuẩn di chuyển qua lớp biểu mô của đường hô hấp Ngoài ra PspC còn có vai trò ức chế hoạt động đánh dấu vi khuẩn của

hệ miễn dịch trong cơ thể vật chủ, điều này là do PspC có khả năng gắn với yếu tố H (một thành phần của con đường hoạt hóa bổ thể thứ hai), từ đó ngăn chặn sự gắn của

bổ thể C3b lên bề mặt vi khuẩn[85]

LytA là một một enzyme thủy phân mối liên kết alanine trong cấu trúc peptidoglycan của phế cầu Hoạt tính tự ly giải của enzyme này dẫn đến sự ly giải tế bào đặc trưng cho sự sinh trưởng của phế cầu trong điều kiện nuôi cấy dày, nhưng đồng thời cũng tham gia vào quá trình sinh trưởng và phân chia của tế bào Những tế bào bị ly giải sẽ giải phóng ra pneumolysin, peptidoglycan

N-acetyl-muramoyl-L-và axit teichoic gây viêm, đây là những yếu tố tạo nên độc lực của phế cầu Những chủng phế cầu có đột biến không biểu hiện LytA thường có độc lực giảm ở chuột mắc viêm phổi và nhiễm khuẩn huyết[11]

Lipoprotein gắn kim loại Trong số những lipoprotein gắn kim loại thì kháng

nguyên bề mặt phế cầu A (PsaA), chất thu nhận sắt A (PiaA) và chất hấp thụ sắt A (PiuA) là những lipoprotein bề mặt tế bào thiết yếu tạo nên độc lực của phế cầu

PsaAlà một chấtquan trọng tạo ra sự bám dính bề mặtcủa phế cầu Khi PsaA không được biểu hiện, phế cầu sẽ mất đi độc lực trên chuột mắc viêm phổi, nhiễm khuẩn huyết và đồng thờilàm giảm tỉ lệ cư trú trong đường mũi họng của phế

cầu.Những chủng phế cầu có gen psaA bị đột biến sẽ mất đi khả năng liên kết với những tế bào động vật có vú trong điều kiện in vitro[18], và một nghiên cứu đã chỉ ra

rằng, kháng thể kháng PsaA có khả năng ức chế sự bám dính của phế cầu[89] Trên thực tế, PsaA là thành phần lipoprotein gắn với ion kim loại hóa trị 2 của hệ thống vận chuyển xuyên màng ABC (ATP-binding cassette (ABC) transport system), đây là

hệ thống vận chuyển đặc hiệu cho ion Mangan (Mn2+) Cấu trúc của PsaA chứa một

Trang 31

21

vùng có khả năng gắn với ion kim loại có hóa trị 2, và cấu trúc này đặc biệt phù hợp

với ion Zn và Mn Các chủng phế cầu đột biến gen psaA cần được bổ sung Mn để có

thể sinh trưởng bình thường Phế cầu dạng đột biến không biểu hiện PsaA sẽ dẫn đến

sự thiếu hụt ion Mn, điều này ảnh hưởng đến sự hoạt động của nhiều gen khác, trong

đó có những gen quan trọng cho sự bám dính của phế cầu Đây là lí do giải thích cho

sự ảnh hưởng lớn của PsaA lên sự bám dính của vi khuẩn phế cầu Ngoài ra, sự hấp thụ Mn của PsaA còn đóng vai trò thiết yếu tạo rasự thích nghicủa phế cầu vớitình trạng căng thẳng oxy hóa do sự tạo ra H2O2 trong quá trình trao đổi chất, cũng như các gốc oxy hoạt động từ đáp ứng miễn dịch bẩm sinh của vật chủ Đây có thể là lí do

giải thích cho sự mất độc lực của các chủng phế cầu đột biến gen psaAkhi cư trú và

gây bệnh xâm lấn ở chuột[104]

PiaA và PiuA là các lipoprotein gắn kim loại của hệ thống vận chuyển xuyên

màng ABC, được mã hóa từ các gen tương ứng nằm trong 2 operon pia và piu (cùng với operon pit tạo thành 3 operon chứa các gen quan trọng mã hóa cho những thành

phần vận chuyển ABC liên quan đến sự hấp thụ sắt) Những chủng phế cầu bị đột

biến đồng thời cảpia và piucó sự giảm sinh trưởngđáng kể trong điều kiện môi trường

thiếu sắt Dạng đột biến cả 2 operon sẽ khiến phế cầu bị suy giảm độc lực mạnh hơn nhiều nếu chỉ 1 trong 2 operon đó bị đột biến trong bệnh viêm phổi và nhiễm khuẩn huyết[20]

Protein được neo giữ bởi trình tự LPXTG Cơ chế phổ biến nhất ở vi khuẩn

Gram-dương để neo giữ các protein vào lớp peptidoglycan là thông qua enzyme sortase, một enzyme thuộc nhóm các enzyme xuyên thành tế bào transpeptidase Sortase có khả năng nhận biết trình tự axit amin LPXTG (Leu-Pro-X-Thr-Gly) đặc hiệu của nhóm các protein bề mặt tế bào vi khuẩn Trong số những sortase thì SrtA chịu trách nhiệm neo giữ hầu hết những protein chứa trình tự LPXTG, trong khi những sortase còn lại liên quan đến việc neo giữ một nhóm protein bề mặt có chức năng đáp ứng với tín hiệu môi trường đặc hiệu SrtA được biết đến là một protein tham gia vào sự bám dính và cư trú trong đường mũi họng cũng như gây bệnh viêm

phổi và nhiễm khuẩn huyết của phế cầu[63] Có khoảng 20 protein của S pneumoniae được neo giữ vào bề mặt tế bào thông qua motif LPXTG, trong đó có

các protein neuraminidase

Neuraminidase còn được biết đến như một enzyme sialidase, enzyme có khả

năng loại bỏ phần axit sialic khỏi các protein hòa tan như là lactoferrin, IgA2 S pneumoniaecó ít nhất 3 gen mã hóa cho các neuraminidase, trong đó có nanA, nanB

và nanC Tất cả các chủng phế cầu đều có gen nanA, và hầu hết có nanB nhưng chỉ

có khoảng 50% chứa nanC Trong đó, chỉ có NanA chứa trình tự LPXTG Thực

nghiêm trên chuột mắc viêm phổi do các chủng phế cầu đột biến có NanA hoặc

Trang 32

22

NanB mất chức năng cho thấy, 2 enzyme này đóng vai trò quan trọng cho sự tồn tại của phế cầu trong đường hô hấp cũng như máu Chủng phế cầu có NanA mất chức năng nhanh chóng bị tiêu diệt khỏi đường hô hấp, trong khi dạng đột biến có NanB mất chức năng vẫn tồn tại mặc dù không có sự tănglên về số lượng Còn về NanC,

một nghiên cứu về sự phân bố của nanCcho thấy nanC phổ biến trong các chủng S pneumoniae phân lập được từdịch não tủyhơn từ các chủng cư trú lành tính trong mũi

họng[82]

1.2.5 Sự cư trú và gây bê ̣nh của Streptococcus pneumoniae

1.2.5.1 Sự cư trú lành tínhcủa Streptococcus pneumoniae

S pneumoniaecó khả năng cư trú lành tính trong đường hô hấp của người

khỏe mạnh tạo nên tình trạng người lành mang vi khuẩn Phế cầu thường cư trú cùng

với những vi khuẩn có vỏ khác , như là Haemophilus influenzae, và trẻ nhỏ là nguồn

mang vi khuẩn chủ yếu truyền nhiễm cho người lớn Theo mô ̣t khảo sát toàn cầu , tỷ

lê ̣ mang vi khuẩn cao nhất ở trẻ nhỏ < 2 tuổi (40-60%), tiếp đó là nhóm trẻ lớn (12%), sau đó là thanh thiếu niên (6-10%), và cuối cùng là người lớn (3-4%) [24] Tại một thời điểm, người khỏe ma ̣nh thường chỉ mang mô ̣t týp huyết thanh , chủng đầu tiên thường có thời gian cư trú dài nhất và sự tái mang cùng mô ̣t týphuyết thanh tương đối phổ biến Tỷ lê ̣ mang vi khuẩn cao hơn ở những môi trường quá đông đúc như nhà trẻ, trường ho ̣c, khu nhà ổ chuô ̣t Sự sử du ̣ng kháng sinh không làm th ay đổi tỷ lê ̣ mang vi khuẩn chung , nhưng có ảnh hưởng đến tỷ lê ̣ mang các chủng kháng kháng sinh, đă ̣c biê ̣t là kháng β-lactam

Phế cầu có thể cư trú trong đường mũi ho ̣ng của người lành là do sự gắn của

vi khuẩn vào các thu ̣ thể disaccharide trên fibronectin của các tế bào biểu mô Sự nhiễm vi rút cúm trước đó cũng có thể làm tăng cường khả năng bám dính của phế cầu vào các tế bào biểu mô phế qu ản[84] Điều này có thể là do enzyme neuraminidase của vi rút đã tách phần axit sialic khỏi các thành phần

glycosphingolipids trên mô phổi ở người , do đó làm bôc lô ̣ ra những cấu trúc thu ̣ thể cho sự bám dính của phế cầu

Các mô hình nghiên cứu trên động vật đã được sử dụn g để xác đi ̣nh các yếu tố của vật chủ và phế cầu tham gia vào sự cư trú của phế cầu [Bảng 1.1] Vai trò của những yếu tố đô ̣c lực này sẽ được làm rõ hơn ở phần tiếp theo

Hầu ho ̣ng là vi ̣ trí đă ̣c hữu cho sự cư trú củ a phế cầu khuẩn trong vâ ̣t chủ Những týp huyết thanh có tính sinh kháng nguyên thấp như 6, 14, 19 và 23 thường có thời gian cư trú trong mũi ho ̣ng dài hơn và xác suất tái nhiễm cao hơn , đồng nghĩa với viê ̣c có tỷ lê ̣ lây nhiễm và tồn tại ở người lớn hơn các chủng khác Những týp phế cầu có tính sinh miễn di ̣ch này có khả năng trở thành chủng kháng kháng sinh lớn

Trang 33

23

hơn các chủng có tính sinh miễn di ̣ch cao Nhưng có tính sinh miễn di ̣ch thấp không

có nghĩa là những chủng đó có độc lực thấp , đă ̣c biê ̣t là ở những cơ thể có hê ̣ miễn dịch vẫn còn chưa thành thục như trẻ nhỏ Tại khu vực tây Australia , trước khi vắc xin phế cầu PCV7 đươ ̣c đưa vào chương trình tiêm chủng thường quy thì 73% số ca mắc các bê ̣nh IPD ở trẻ nhỏ dưới 5 tuổi là do các týp huyết thanh 6, 14, 19, 23 gây nên, trong khi đó tổng số ca mắc ở trẻ vi ̣ thành niên và người lớn là 46%[66]

Yếu tố đô ̣c lực Vai trò chính trong sự cư trú của phế cầu

Sự cư trú ở đường hô hấp trên

Lớp vỏ Chống la ̣i tác đô ̣ng ngăn giữ của di ̣ch nhày mũi , do đó cho phép phế cầu tiếp xúc được với bề mă ̣t biểu mô đường hô hấp

Ức chế hiệu quả của phản ứng đánh dấu cho sự thực bào

ChoP Gắn với bề mă ̣t biểu mô của đường mũi ho ̣ng ở người

PspC Gắn với thành phần tiết của người trên thu ̣ thể Ig trong suốt gi ai đoa ̣n

đầu của sự di chuyển xuyên qua lớp biểu mô

NanA, BgaA và

StrH

Tuần tự hoa ̣t đô ̣ng để phân tách các phân tử đường khỏi các phân tử

cô ̣ng hợp glycoconjugate , điều này giúp bô ̣c lô ̣ các thu ̣ thể cho sự bám dính

Hyl Phá vỡ các thành phần tế bào chất chứa hyaluronan

PavA Gắn với fibronectin

Eno Gắn với plasminogen

Sự cạnh tranh trong đường hô hấp

Bacteriocin

(pneumocin) Phân tử peptide nhỏ có hoạt tính kháng sinh, phân tử này hướng đích

các thành viên cùng loài

Viêm đường hô hấp và viêm phổi

Ply Độc tố ly giải tế bào , đồng thời hoa ̣t hóa bổ thể Mô ̣t yếu tố đô ̣c lực

quan tro ̣ng trong mô hình bê ̣nh in vivo Dưới nồng đô ̣ ly giải , Ply có

phổ tác đô ̣ng rô ̣ng tới các thành phần miễn di ̣ch của vâ ̣t chủ

PspA Ngăn cản sự gắn của bổ thể C3 lên bề mă ̣t phế cầu, đồng thời gắn với

lactoferrin

LytA Ly giải thành tế bào dẫn tới giải phòng Ply

PsaA Thành phần của hệ thống vận chuyển ABC , góp phần chống lại trạng

thái căng thẳng oxi hóa

PiaA và PiuA Thành phần của hệ thống vận chuyển ABC

NanA và NanB Hỗ trơ ̣ cho sự cư trú thông qua viê ̣c làm bô ̣c lô ̣ các thu ̣ thể cho sự bám dính, biến đổi bề mă ̣t của các vi khuẩn ca ̣nh tranh , và/hoă ̣c biến

đổi chức năng của các glycoprotein diê ̣t khuẩn của vâ ̣t chủ

IgA Phân tách kháng thể IgA1 của người

Bảng 1.1: Một số yếu tố độc lực và vai trò của chúng trong sự cư trú của phế

cầu(Kadioglu, 2008) 1.2.5.2 Streptococcus pnenumoniae gây nhiễm khuẩn

S pneumoniaexâm lấn từ mũi ho ̣ng vào phổi , máu hay những phần cơ thể vô

trùng khác sẽ gây ra những bê ̣nh nhiễm khuẩn như viêm p hổi, nhiễm khuẩn

Trang 34

24

huyết,viêm màng não hay viêm tai giữa Hầu hết những bê ̣nh nhiễm khuẩn phế cầu xảy ra là do những týp huyết thanh mới nhiễm gần đó gây nên chứ không phải do tình trạng mang vi khuẩn sau một thời gian dài [56] Điều này cho thấy rằng tình trạng miễn dịch của vật chủ tại thời điểm sự cư trú xảy ra , cũng như độc lực của chủng phế cầu sẽ quyết định liệu phế cầu sẽ bị giới hạn trong tình trạng lành tính ở mũi họng hay sẽ xâm lấn gây ra bệnh Khi những cơ chế bảo vê ̣ đă ̣c hiê ̣u (IgA) và không đă ̣c hiê ̣u (phản xạ ho , dịch nhày của niêm mạc , và các lông vận chuyển ) của đường hô hấp không có hiê ̣u quả, vi khuẩn phế cầu có thể thuâ ̣n lợi hơn để xâm lấn tới phế quản và phổi.Mô ̣t số yếu tố phế cầu ta ̣o ra có thể làm suy yếu các cơ chế bảo

vê ̣ đă ̣c hiê ̣u và không đă ̣c hiê ̣u đó, cụ thể là pneumolysin của phế cầu có thể làm giảm nhu đô ̣ng của các lông vâ ̣n chuyển , và enzyme IgA protease thủy phân các phân tử IgA Đồng thời, H2O2do phế cầu sản sinh ra sẽ phá hủy lớp biểu mô đơn của đường

hô hấp, khi đó nhờ hoa ̣t tính ly giải tế bào của pneumolysin mà phế cầu c ó thể trực tiếp đi vào máu Hơn thế nữa, những tổn thương của lớp niêm ma ̣c sau nhiễm trùng đường hô hấp trên do vi rút gây ra cũng làm tăng khả năng phế cầu xâm nhiễm vào

đường máu Từ máu, S pneumoniaecó thể di cư đến màng não, và sau khi phá vỡ lớp

nô ̣i ma ̣c, chúng có thể xâm lấn đến khoang dưới màng nhện Ngoài ra, phế cầu còn có thể xâm lấn đến màng nào thông qua mô ̣t số con đường khác , như là trực tiếp di chuyển đến màng não từ mũi họng [16]

Các yếu tố thuộc về

vâ ̣t chủ

- Tuổi (< 2 tuổi)

- Cô ̣ng đồng người dân tô ̣c

- Đồng nhiễm viêm đường hô hấp do vi rút

- Chưa đươ ̣c tiêm chủng vắc xin phế cầu

- Suy giảm miễn di ̣ch nguyên phát/ thứ phát

- Đang mắc bê ̣nh khác (như là : rò rỉ CSF , bê ̣nh tim mạch, bê ̣nh về thâ ̣n, tiểu đường)

Các yếu tố môi

trường

- Những tháng mùa đông

- Có cha mẹ hút thuốc

- Môi trường đông đúc

Các yếu tố thuô ̣c về

phế cầu

- Sự mang mô ̣t týp huyết thanh mới trong đường mũi họng

Bảng 1.2: Những yếu tố làm tăng nguy cơ mắc IPD ở trẻ em

Các yếu tố của vi khuẩn phế cầu và vật chủ làm tăng nguy cơ mắc IPD ở trẻ

em đươ ̣c tóm tắt trong Bảng 1.2 Sự cư trú trong đường mũi ho ̣ng là điều kiê ̣n tiên quyết để sự gây bê ̣nh diễn ra đối với phế cầu, và sự gây bệnh thường xảy ra trong

Trang 35

25

vòng một tháng sau khi một týp huyết thanh mới được thu nhâ ̣n vào đường mũi ho ̣ng [41] IPD thường xảy ra ở những cá thể có tỷ lê ̣ mang cao nhất , như là trẻ nhỏ Khuynh hướng gia tăng IPD ở trẻ em có thể là do ảnh hưởng kết hợp của sự đáng ứng miễn dịch còn non kém với các kháng nguyên của lớp vỏ polysaccharide và tỷ lệ nhiễm các bê ̣nh nhiễm trùng đường hô hấp do vi rút cao Trong đa ̣i dịch cúm năm

1918, hầu hết những ca tử vong là do viêm phổi vi khuẩn thứ phát gây ra , trong đó S pneumoniae là tác nhân gây bệnh đồng nhiễm phổ biến nhất được tìm ra [29] Trong

đa ̣i di ̣ch H 1N1 gần đây, phế cầu là tác nhân đồng nhiễm lớn nhất được phân lâ ̣p từ những ca tử vong do H1N1 [25]

1.2.6 Sự thay thếtýp huyết thanh của Streptococcus pneumoniae

Mô hình chiếm ưu thế của các týp huyết thanh phế cầu gây bê ̣nh khác nhau giữa các nhóm tuổi, quốc gia và thay đổi theo thời gian Ở trẻ nhỏ và những cơ thể bị tổn thương hê ̣ miễn di ̣ch , những týp huyết thanh có tính sinh miễn di ̣ch thấp chiếm

ưu thế, như là 6, 14, 19, 23 Những týp huyết thanh có tính xâm lấn cao như là 1, 5 và

7 có xu hướng gây bệnh ở những cá thể khỏe mạnh Bảy týp huyết thanh phổ biến nhất gây ra các bê ̣nh IPD trên toàn thế giới là 1, 5, 6A, 6B, 14, 19F và 23F [55] Và, các týp 1, 5, 6A/B và 14 vượt trô ̣i trong số các căn nguyên của IPD ở hầu hết các quốc gia, đă ̣c biê ̣t là ở các nước đang phát triển [87] [Hình 1.7] Trong đó, týp huyết thanh 1, 5 và 6A không đươ ̣c bao phủ trong vắc xin cô ̣ng hợp polysaccharide phế cầu

7 giá PCV7

Hình 1.6: Cáctýp huyết thanh gây IPD phổ biến nhất theo khu vực(Reinert, 2010)

Trang 36

26

Những biến đô ̣ng tự nhiên trong ưu thế của các týp huyết thanh gây IPD luôn diễn ra Vì thế, trong hơn 10 năm qua mối quan tâm về tiềm năng của vắc xin PCV 7 trong viê ̣c ta ̣o ra áp lực cho ̣n lo ̣c và ảnh hưởng của nó đến sự thay thế týp huyết thanh với những týp phế cầu không có t rong vắc xin PCV7 (non-PCV7) ngày càng lớn Từ khi PCV7 đươ ̣c đưa vào tiêm chủng thường quy ở nhiểu nơi trên thế giới , tỷ lệ trẻ em mắc IPD do những týp phế cầu không có trong vắc xin PCV 7 tăng hàng năm [45], [48], [78]

Nguy cơ mắc IPD do týp phế cầu non- PCV7 có liên hệ đến số lượng liều vắc xin PCV7 đươ ̣c tiêm chủng Sự gia tăng tỷ lê ̣ mắc IPD chp týpkhông có trong vắc xin PCV7 không làm thay đổi tỷ lê ̣ mắc IPD chung trong nhóm trẻ nhỏ ở nhiều quốc gia trên thế giớ i [51] Trong mô ̣t nghiên cứu thuần tâ ̣p , tỷ lệ mắc IPD trong số trẻ em Alaska bản đi ̣a tăng rõ rê ̣t sau khi sử du ̣ng PCV 7, trong đó sự tăng của IPD do týp phế cầu không có trong vắc xin PCV 7 lớn hơn nhiều so với sự giảm IPD do týp phế cầu có trong vắc xin [98]

Hầu hết những ca IPD do týp phế cầu không có trong vắc xin PCV 7 là do phế cầu týp huyết thanh 19A gây nên Từ số liê ̣u của CDC trong cuô ̣c điều tr a về tỷ lê ̣ nhiễm IPD do týp 19A gây nên ở trẻ em < 5 tuổi ta ̣i Mỹ cho thấy, tỷ lệ này đã tăng từ 2,6 ca/100.000 dân số trước khi PCV 7 được sử du ̣ng (trong thời gian 1 năm từ 1998-1999) lên 9,3 ca/100.000 dân số sau 6 năm PCV7 đươ ̣c đưa vào tiêm chủng Sau khi PCV7 đươ ̣c sử du ̣ng, tỷ lệ mắc IPD do týp 19A tăng lên ít nhất 2 lần ta ̣i châu Á Thái Bình Dương [66] và tại châu Âu [45] Ngày nay , týp huyết thanh 19A trở thành týp phổ biến nhất gây IPD ở trẻ nhỏ ta ̣i những nước phát triển (lên đến 50% ca IPD là do 19A gây ra) [66]

1.2.7 Tính kháng kháng sinh của Streptococcus pneumoniae

Trước khi Penicillin được sử du ̣ng, tỷ lệ tử vong ở các bệnh phế cầu là 20% ở viêm phổi, 50% ở nhiễm khuẩn huy ết, 80-100% ở viêm màng não Với sự xuất hiê ̣n của Penicillin trong điều tri ̣, tỷ lệ tử vong tương ứng đã gi ảm xuống còn 5%, 20% và 30% [17]

S pneumoniaetừng là vi khuẩn nha ̣y cảm với Penicillin nhất ở những thâ ̣p kỷ đầu ti ên sử du ̣ng P enicillin (MICs ~5-10 ng/ml) Chủng S pneumoniae lâm sàng

kháng Penicillin đầu tiên đươ ̣c phân lâ ̣p năm 1967 (MIC 500ng/ml) từ mô ̣t bê ̣nh nhân

ở Papua New Guinea Mô ̣t điều đáng chú ý là , cũng tại thời điểm đó , vào năm 1961,

cơ chế thứ haikháng kháng sinh nhóm β-lactam củaStaphylococcus aureus được tìm

ra, tính kháng này là do sự thu nhận plasmid β-lactamase chứa gen mecA của vi

khuẩn, chủng vi khuẩn lâm sàng thu được ch ứa plasmid này có khả năng kháng Methicillin

Trang 37

27

Giữa những năm 1967 đến 1977, những báo cáo về các chủng vi khuẩn lâm sàng phân lập đươ ̣c thể hiê ̣n tính kháng P enicillin lần lượt được công bố ở nhiều nơi trên thế giới Tiếp theo là đợt bùng phát các dịch bệnh phế cầu do các chủng đa kháng thuốc tại các bệnh viện ở Nam Phi vào năm 1977.Chủng kháng Penicillin phân

lâ ̣p đầu tiên vẫn nha ̣y cảm với các khác sinh khác n hư Chloramphenicol, Tetracyclin, Erythromycin và các thuốc nhóm S ulfa, trong khi đó, chủng đa kháng thuộc phân lập đươ ̣c ta ̣i Nam Phi năm 1977 không những chỉ có MIC cao với P enicillin (tăng gấp

1000 lần), mà MIC của những kháng sinh khác cũng tăng ca o như Tetracyclin, Erythromycin, Chloramphenicol, Clindamycin, Streptomycin và mô ̣t số chủng còn thể hiê ̣n sự kháng với Rifampin [61]

Ngoài việc kháng lại các kháng sinh cũ, việc thu nhâ ̣n các gen kháng của vi khuẩn đã tạo nên các chủng vi khuản mới, làm nảy sinh nhiều khó khăn trong viê ̣c điều trị.Vấn đề kháng kháng sinh của vi khuẩn nói chung, trong đó có các vi khuẩn đường hô hấp, đã tăng lên một cách đáng báo động trong những năm gần đây, dẫn tới

sự cần thiết phải đánh giá lại sự lựa chọn kháng sinh dựa vào kinh nghiệm trong điều trị ARI ở trẻ Trong hơn hai thập kỷ qua, sự kháng kháng sinh của vi khuẩn đã xuất hiện ở nhiều tác nhân gây bệnh hô hấp, đặc biệt trong các nhiễm khuẩn ở trẻ em như viêm tai giữa cấp tính, viêm xoang cấp, viêm họng cấp và viêm phổi Mặc dù sự

kháng kháng sinh của H.influenzae và M.catarrhalis đã được ghi nhận là một vấn đề nghiêm trọng trong hơn 20 năm qua, tuy nhiên sự trỗi dậy gần đây của S.pneumoniae

trong kháng kháng sinh đang là một thử thách lớn đối với y học Phế cầu kh uẩn dường như đã kháng với hầu hết các loại kháng sinh, làm cho việc điều trị hết sức khó khăn và đe dọa tới tính mạng bệnh nhân

Hiện nay kháng sinh đã được sử dụng hết sức rộng rãi và tình trạng lạm dụng thuốc kháng sinh ngày một tăng cao, chính điều đó đã làm xuất hiện những chủng vi khuẩn gây bệnh kháng lại không chỉ Penicillin mà còn nhiều kháng sinh khác nữa

Theo chương trính giám sát quốc gia về tính kháng thuốc của các vi khuẩn gây bệnh thường gặp ở Việt Nam, tình hình kháng kháng sinh ở Việt Nam là tương đối nghiêm trọng, một tỷ lệ các chủng vẫn còn khá nhạy cảm với Ampicillin và các kháng sinh thế hệ mới nhưng đã kháng lại các kháng sinh Co-trimoxazol, Chloramphenicol, Erythromycin và Tetraxyclin Theo nghiên cứu của Đặng Đức Anh

và cộng sự, tỷ lệ kháng Penicillin của 54 chủng S.pneumoniae phân lập được ở bệnh

nhi viêm đường hô hấp cấp tại Khoa hô hấp của Bệnh viện Nhi Trung ương năm 2001-2002 là 58%

Tình trạng kháng thuốc của phế cầu đã hạn chế rất nhiều việc sử dụng kháng sinh đường uống của Cephalosporine, Marcrolide, Co-trimoxazole và Tetraxyclin Thêm vào đó phế cầu kháng thuốc cũng bắt đầu nổi lên với Quinolone, thậm chí cả

Trang 38

28

với những thuốc mới hiện nay vẫn còn hiệu quả với phế cầu như Ketolide, Streptogamin thì tình trạng kháng thuốc cũng nhiều khả năng xảy ra Duy chỉ có Vancomycine hiện nay chưa phát hiện tình trạng kháng thuốc này ở phế cầu Việc điều trị liều cao Amoxycline-clavulanate (4000/250 mg/ngày) cho thấy có hiệu quả trên những chủng phế cầu đã kháng Penicillin Như vậy việc hiểu biết và sử dụng đúng cách các loại kháng sinh trên lâm sàng là yếu tố quan trọng để chống lại sự tăng tính kháng thuốc của phế cầu, đặc biệt là đối với những loại kháng sinh mới đang được sử dụng hoặc sắp đưa vào sử dụng [Bảng 1.3]

Bảng 1.3: Tính nhạy cảm đối với các loại kháng sinh của các chủng

S.pneumoniae phân lập từ 1997-2000

(Nhạy cảm [S], Trung gian [I], và Kháng [R] đối với Penicillin; các kháng sinh khác biểu thị

% nhạy cảm)

*Liều dùng 45 mg/kg/ngày chia 2 lần/ngày

† Liều dùng 90 mg/kg/ngày chia 2 lần/ngày

‡Ngưỡng giới hạn của ceftriaxone trong điều trị các nhiễm khuẩn không phải viêm màng não

1.2.8 Mối liên hê ̣ giữa týp huyết thanh và sự kháng kháng sinh của Streptococcus pneumoniae

Các týp huyết thanh phế cầu khác biê ̣t về khả năng cư trú , tiềm năng xâm lấn ,

và mức độ nghiêm trọng của bệnh , những khác biê ̣t này có thể liên quan đến tính kháng thuốc của vi khuẩn Do dó, các yếu tố làm thay đổi sự phân bố củ a týp huyết thanh có thể cũng ảnh hưởng đến tỷ lệ kháng thuốc của vi khuẩn Sự cư trú của phế cầu trong mũi h ọng của trẻ em là nguồn lan truyền tính kháng thuốc lớn nhất , bởi vì trẻ em mang vi khuẩn thường xuyên và lâu hơn người trưởng thành , và đây cũng là

Trang 39

29

đối tươ ̣ng được sử du ̣ng kháng sinh nhiều hơn trong cô ̣ng đồng Mô ̣t số dòng phế cầu

có khả năng kháng thuốc cao hơn do sự cạnh tranh thành công với các tác nhân cư trú khác, do đó các dòng này được mang lâu hơn , điều này làm tăng mức đô ̣ tiếp xúc với kháng sinh của chúng Ngoài ra sự đồng cư trú trong đường mũi họng làm tăng khả năng trao đổi gen giữa các chủng phế cầu, dẫn tới sự thu nhâ ̣n tính kháng thuốc

Những týp huyết thanh được mang phổ biến nhất ở trẻ em có xu hướng trở n ên

có khả năng kháng thuốc Trước khi vắc xin PCV 7 (bao gồm polysaccharide vỏ phế cầu của các týp 4, 6B, 9V, 14, 18C, 19F và 23F) được sử dụng, các týp huyết thanh đươ ̣c mang nhiều nhất cũng là các týp kháng thuốc phổ biến nhất bao gồm các týpvắc xin 6B, 9V, 14, 19F, 23F và các týpkhông có trong vắc xin PCV 7 như 6A và 19A [34] Sau khi PCV7 đươ ̣c sử du ̣ng, sự mang các týp huyết thanh vắc xin và týp 6A đã giảm xuống và được thay thế bởi cá c týpkhông có trong vắc xin PCV 7, đồng thời tính kháng thuốc của các týpkhông có trong v ắc xin PCV7 cũng tăng lên, đă ̣c biê ̣t là týp 19A [28]

1.2.8.1 Týp huyết thanh và tính kháng thuốc của phế cầu ở các nước không có PCV7 trong các chương trình NIP (hoặc trước khi sử dụng PCV 7 hoặc sử dụng ít PCV7)

Trước khi PCV7 được sử du ̣ng, tỷ lệ phế cầu kháng thuốc cao nhất nằm trong nhóm những týp huyết thanh phổ biến nhất , và những týp này thường là những týp vắc xin Ví dụ ở Anh, trước khi PCV7 được sử du ̣ng các týp huyết thanh vắc xin phổ biến hơn các týpkhông có trong vắc xin PCV 7 trong căn nguyên gây nhiễm khuẩn huyết phế cầu PNSP (11,4% và 1,3%), viêm đườnghô hấp (13,5% và 2,1%), và sự khác biệt này cũng thể hiện ở căn nguyên phế cầu ENSP gây nhiễm khuẩn huyết

(25,1% và 4,6%), viêm đườnghô hấp (19,9% và 5,7%) Tại Đài Loan, 45% các chủng phế cầu xâm lấn là đa kháng thuốc , các týp huyết thanh phổ biến nhất (23F, 19F, 6B,

14 và 6A) cũng là những týp có tỷ lệ đa kháng thuốc cao nhất (71,3%) Tại Trung Quốc, các týp huyết thanh phổ biến nhất (19F, 23F và 14) phân lâ ̣p được từ những ca viêm đường hô hấp trên ở trẻ em có tỷ lê ̣ đa kháng thuốc khá cao (tương ứng là 96,2%, 92,3% và 15,4%) Tại Brazil trong những năm 2000-2007, các týp huyết thanh phổ biến nhất phân lâ ̣p được từ những ca viêm màng não phế cầu là 14, 3, 23F, 19F, 6B, 18C và 6A; trong đó , 86,4% týp huyết thanh PCV 7 và 94,3% týp huyết thanh PCV13 là thuộc nhóm phế cầu PNSP , vàtýp phổ biến nhất là týp 14 thì có 42%

là phế cầu PNSP Tại Australia , trước khi PCV 7 được sử du ̣ng , các týp huyết thanh gây IPD phổ biến nhất là 14, 19F, 6B và 18C, và týp huyết thanh PNSP gây IPD phổ biến nhất là 19F (30,9%) và 9V (26,8%)

Trang 40

30

1.2.8.2 Týp huyết thanh và tính kháng thuốc của phế cầu ở các nước sau khi

PCV7 được sử dụng trong các chương trình NIP

Sau khi PCV 7 đươ ̣c đưa vào các chương trình NIP , tỷ lệ các chủng phế cầu vắc xin giảm xuống trong khi các chủng không có trong vắc xin PCV 7 lại tăng lên Cùng với sự tăng tỷ lệ các týp huyết thanh không có trong vắc xin PCV 7, tính kháng thuốc của các týp này cũng tăng lên , mô ̣t số týp (phổ biến nhất là 19A) có mức độ kháng thuốc cao

Tại Tây Ban Nha , tỷ lệ các chủng ENSP và PNSP trong số các týp phế cầu không có trong vắc xin PCV 7 tăng từ năm 2011 đến 2007, phần lớn là do sự gia tăng

tỷ lệ týp 19A Trong số những týp phế cầu không có trong vắc xin PCV 7 cả xâm lấn

và không xâm lấn , các týp PNSP có tỷ lê ̣ cao nhất là 19A (53,6%), 24F (9,8%), 35B (7%), 6A (5,4%) Tại Australia , tỷ lệ trẻ em < 2 tuổi mắc IPD giảm nhiều từ 2002 (74%) đến 2007 sau khi PCV7 đươ ̣c đưa vào sử du ̣ng, điều này chủ yếu là do sự giảm của tỷ lệ các ca IPD do các týp phế cầu vắc xin gây nên từ 71% trong năm 2002 xuống 9% trong năm 2007 Tuy nhiên, tỷ lệ IPD do các týp phế cầu không có trong vắc xin PCV7 lại tăng lên, chủ yếu vẫn là do sự tăng của týp 19A

Tại Mỹ, tỷ lệ các týp phế cầu vắc xin kháng thuốc giảm và không có trong vắc xin PCV7 tăng lên sau khi PCV 7 đươ ̣c sử du ̣ng Năm 2007, các týp huyết thanh phổ biến nhất (19A: 16%; 6A: 12%; 15B: 11%; 35B: 9% và 11A: 8%) là những týptýp có mức kháng Penicillin cao nhất Những phân tích số liê ̣u đã chỉ ra , những dòng kháng thuốc mới phát sinh không phải phổ biến , thay vào đó, sự tăng tỷ lê ̣ kháng thuốc này của các týpkhông có trong vắc xin PCV 7 là do sự mở rộng của các dòng kháng trước đó

Những dữ liê ̣u gần đây của dự án giám sát PROTEKT của Mỹ đã cho thấy s ự

giảm đáng kể trong tỷ lệ các chủng mang gen mef(A), tăng ma ̣nh của các chủng mang gen erm(B), điều này liên quan đến sự tăng tỷ lê ̣ phế cầu kháng Erythromycin mức đô ̣

cao (MIC ≥ 32µg/ml), đă ̣c biê ̣t là ở týp 19A và 19F

Tác động đồng thời của của PCV 7 và kháng sinh tạo ra sự tăn g trong tỷ lê ̣ của các týp phế cầu không có trong vắc xin PCV 7 kháng thuốc ở các nước có PCV 7 trong các chương trình NIP Điều này thể hiê ̣n rõ trong dữ liê ̣u giám sát của Mỹ Tại Atlanta sau khi PCV 7 đươ ̣c sử du ̣ng , phần trăm c ác týp phế cầu kháng Macrolide giảm ở những týp vắc xin và tăng ở những týpkhông có trong vắc xin PCV 7 trong suốt khoảng thời gian khi nhóm kháng sinh Macrolide được sử du ̣ng rô ̣ng rãi Những

đă ̣c điểm tương tự như vâ ̣y cũng quan sát được ở châu Âu

1.2.8.3 Chiến lược giảm sự kháng thuốc của phế cầu và những khó khăn

Mô ̣t chiến lược quan tro ̣ng để giảm thiểu sự phát triển của phế cầu kháng

thuốc là giảm sự sử du ̣ng bừa bãi kháng sinh Mô ̣t nghiên cứu dựa trên mức đô ̣ sử

Định dạng
Số trang	84
Dung lượng	4,23 MB