PGS.TS. Hà Hoàng Kiệm, BV 103
1. Vi khuẩn
1.1. Phân loại vi khuẩn
Có nhiều cách phân loại vi khuẩn, nhưng thông thường người ta phân loại theo tính chất bắt màu khi nhuộm Gram (vi khuẩn Gram dương, vi khuẩn Gram âm), phân loại dựa vào hình thể của vi khuẩn.
1.1.1. Nhóm vi khuẩn không nhìn thấy được bằng kính hiển vi thông thường
Không thể phát hiện được các vi khuẩn này bằng kính hiển vi thông thường nên một thời gian dài được cho là như virus.
Hình thể của chúng rất da dạng từ hình tròn đến hình 4 cạnh, độ lớn thay đổi từ 0,25 mcm (myiagwanella) đến 0,15 mcm (mycoplasma).
1.1.2. Nhóm vi khuẩn nhìn thấy được dưới kính hiển vi thông thường
Hầu hết các vi khuẩn gây bệnh có đường kính trung bình từ 0,5 - 1 mcm, rickettsia độ lớn chỉ 0,4 mcm ở ranh giới có thể nhìn thấy được bằng kính hiển vi thường.
Có 4 dạng vi khuẩn chính:
+ Cầu khuẩn: Có hình cầu tròn đều hoặc không đều hình trứng hoặc hình hạt đậu, đường kính từ 0,5 - 1 mcm hoặc 2 mcm.
+ Trực khuẩn: Có chiều dài và độ dày thay đổi, đầu tròn, vuông, phình to hoặc nhọn. Đường kính từ 0,3 -1 mcm, chiều dài từ 0,8 mcm hoặc 50 mcm.
+ Phẩy khuẩn: Là những trực khuẩn cong hình dấu phẩy hoặc lưỡi liềm. Độ lớn thay đổi giống trực khuẩn.
+ Xoắn khuẩn: Xoắn khuẩn là các vi khuẩn có cấu trúc hình xoắn, chiều dài từ 5 - 50 mcm, đường kính 0,2 - 5 mcm.
Giữa các dạng chính này có những hình dạng trung gian: dạng trực khuẩn rất ngắn, đầu tròn gọi là cầu trực khuẩn và dạng trực khuẩn rất dài gọi là dạng sợi.
Một số hình dạng của vi khuẩn:
A. Hình que: trực khuẩn (Bacillus)
B. Hình cầu (coccus) tạo thành chuỗi (strepto-): liên cầu khuẩn (Streptococcus).
C. Hình cầu tạo đám (staphylo-): tụ cầu khuẩn (Staphylococcus).
D. Hình tròn sóng đôi (diplo-): song cầu khuẩn (Diplococcus).
E. Hình xoắn - xoắn khuẩn (Spirillum, Spirochete).
F. Hình dấu phẩy - phẩy khuẩn (Vibrio).
1.1.3. Dạng L của vi khuẩn
Năm 1935 Klieneberger-Nobel ở viện Lister (Luân Đôn) khi nuôi cấy streptobacilus monilifomis nhận thấy bên cạnh các khuẩn lạc bình thường, đa dạng còn có các khuẩn lạc hình dấu chấm rất nhỏ gồm các thành phần hình cầu và hình hạt có độ lớn khác nhau. Tác giả đã thành công trong việc nuôi cấy các dạng này ở thể tinh khiết và gọi nó là dạng L (chữ đầu của Lister). Về sau người ta thấy tất cả các vi khuẩn đều có thể xuất hiện dưới dạng L trong điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo bằng tác động của một số tác nhân vật lý, hoá học.
Tất cả các dạng L của vi khuẩn, bất cứ loại vi khuẩn nào cũng đều ở dạng hình cầu có độ lớn khác nhau và bắt màu Gram âm. Dạng L của vi khuẩn thực chất là các vi khuẩn không có thành hoặc thành bị biến đổi mà chỉ có màng nguyên sinh chất, màng nguyên sinh chất không có khả năng giữ được hình thể của tế bào vi khuẩn do vậy chúng đều có dạng hình cầu. ở dạng L, vi khuẩn vẫn có thể nhân lên được, nhưng chỉ có thể trở lại dạng bình thường nếu chúng còn khả năng tổng hợp thành tế bào.
1.2. Phương pháp nhuộm Gram
Phương pháp này lần đầu tiên do Hans Christian Gram (Đan Mạch, 1884) đề xuất, nó cho phép phân chia ra 2 nhóm vi khuẩn, một nhóm gọi là Gram dương bắt màu tím, một nhóm gọi là Gram âm bắt màu đỏ.
1.2.1. Kỹ thuật nhuộm
+ Dàn vi khuẩn ra phiến kính, cố định bằng sức nóng, để cho nguội
+ Nhuộm bằng tím gentian 60 giây
+ Rửa nước
+ Nhuộm bằng iod của Gram 30 giây
+ Rửa nước
+ Tẩy màu bằng cồn 95% cho đến khi hết màu tím
+ Nhuộm bằng dung dịch nước safranin 2 phút. Kopeloff Bermann cải tiến phương pháp nhuộm Gram bằng thay safranin bằng fucxin kiềm.
+ Rửa nước
1.2.2. Ý nghĩa của phương pháp nhuộm Gram
Cơ chế phân tử của phương pháp nhuộm Gram chưa được biết đầy đủ, nhưng phương pháp nhuộm Gram cho phép phát hiện ra 2 nhóm vi khuẩn có sự khác biệt nhau hết sức cơ bản về sinh học như tính nhậy cảm với kháng sinh, với lysozym..
+ Vi khuẩn Gram dương: Khi nhuộm Gram các vi khuẩn này bắt màu tím.
- Staphylococcus aureus: tụ cầu khuẩn
- Streptococcus piogenes: liên cầu khuẩn
- Streptococcus pneumoniae: phế cầu khuẩn
- Corynebacterium diphteriae: trực khuẩn bạch hầu
- Bacillus anthracis: trực khuẩn than
- Pleetridium tetani: trực khuẩn uốn ván
- Clostridium botulinum: trực khuẩn độc thịt
- Welchia perfringens: trực khuẩn gây hoại thư sinh hơi và ngộ độc thức ăn
+ Vi khuẩn Gram âm: Khi nhuộm Gram các vi khuẩn này bắt màu đỏ
- Neisseria gonorrhoeae: lậu cầu khuẩn
- Neisseria meningitidis: não mô cầu
- Hemophillus influenzae
- Shigella: trực khuẩn lỵ
- Salmonella: trực khuẩn thương hàn
- Escherichia coli
- Proteus
- Klebsiella
- Enterobacter
- Pseudomonas: trực khuẩn mủ xanh
- Vibrio cholerae: phẩy khuẩn tả.
- Yersenia pestis: trực khuẩn dịch hạch
- Whitmorella pseudo mallei
- Pasteurella mulfocida
- Yersinia enterocolitica
1.3. Cấu trúc của tế bào vi khuẩn
Đi từ ngoài vào trong, tế bào vi khuẩn gồm các thành phần cấu trúc chủ yếu sau:
+ Thành tế bào
+ Màng nguyên sinh chất
+ Nguyên sinh chất, trong nguyên sinh chất có các ribosom
+ Nhân
1.3.1. Thành tế bào
Cấu tạo chủ yếu là mucopeptit (còn gọi là mucocomplex) có tính chất cứng rắn gồm nhiều chuỗi polysaccarit, các chuỗi polysaccarit này nối với nhau bởi các cầu nối peptid. ở các vi khuẩn Gram dương, mucopeptid là thành phần chủ yếu của thành tế bào, còn ở các vi khuẩn Gram âm nó chỉ chiếm một phần nhỏ cấu trúc của thành tế bào nhưng giữ vai trò cơ bản.
Thành vi khuẩn tạo thành hình thể vi khuẩn và sức đề kháng của nó đặc biệt đối với sự thẩm thấu. Nếu dùng lysozym thủy phân “bộ xương” hoá học của mucopeptid thì vi khuẩn sẽ mất thành tế bào và biến sang những thể hình cầu rất dễ chết (dạng L của vi khuẩn).
1.3.2 Màng nguyên sinh chất
Màng nguyên sinh chất có tính thấm chọn lọc và điều hoà sự trao đổi với môi trường bên ngoài. ở màng nguyên sinh chất có những enzym hô hấp mà ở động vật cao cấp các enzym này ở trong các ty lạp thể, các enzym này nằm ở chỗ lõm vào màng gọi là các mesosom.
1.3.3. Ribosom
Ribosom có hình cầu, đường kính khoảng 200 Ao, tính toàn vẹn của ribosom đòi hỏi sự có mặt của ion Mg++, nếu không có ion này ribosom sẽ tách rời 2 đơn vị nhỏ riêng biệt nhau. Ribosom gồm hai thành phần hoá học đều nhau: protein và ARN, ARN được gọi là ARN của ribosom khác với ARNm và ARNt.
1.3.4. Nhân
Nhân tế bào vi khuẩn chỉ bao gồm 2 phân tử ADN độc nhất, tương đương với 1 nhiễm sắc thể. Vi khuẩn không có màng nhân và hiện tượng gián phân như ở tế bào động vật cao cấp.
2. Cơ chế tác dụng của kháng sinh, sự đề kháng của vi khuẩn với kháng sinh
2.1. Cơ chế tác dụng của kháng sinh
2.1.1. Ngăn cản sự tổng hợp thành tế bào vi khuẩn
Các kháng sinh này chỉ tác động ở giai đoạn sinh sản của vi khuẩn như nhóm -lactamin, vancomycin.
2.1.2. Làm biến đổi màng nguyên sinh chất của vi khuẩn
Các kháng sinh này tác động ở cả giai đoạn sinh sản và không sinh sản của vi khuẩn. Tại những vị trí tác động của kháng sinh, màng nguyên sinh chất bị biến đổi và để thoát các chất có trọng lượng phân tử thấp ở bên trong tế bào ra ngoài, như vancomycin, baxitraxin, novobioxin các kháng sinh này vừa ức chế tổng hợp thành tế bào vừa làm đảo lộn cấu trúc màng nguyên sinh chất. Một số kháng sinh khác làm thoái hoá có chọn lọc cấu trúc của màng nguyên sinh chất như polymicin, colistin, gramicidin, amphoterixin B.
2.1.3. Cản trở tổng hợp protein và acid nucleic trong tế bào
+ Ức chế tổng hợp nucleotid: các kháng sinh có tính chất chống u
+ Ức chế tổng hợp ADN: acid nalidixic, griseofulvin
+ Ức chế sao chép thông tin di truyền và tổng hợp ARN: actinomycin
+ Ức chế tổng hợp protein:
- Ngăn cản sự cố định của ARNm lên ribosom: cloramphenicol
- Ngăn cản sự cố định lên ribosom của phức hợp ARNt-acid amin do gắn lên đơn vị 50S của ribosom: tetracyclin, lincomycin.
- Làm đảo lộn cấu trúc của ribosom và làm sai sót trong việc đọc mã do gắn lên đơn vị 30S của ribosom, làm tế bào tổng hợp ra một protein dị thường, làm ngừng một chức năng chuyển hoá hoặc cấu trúc cần thiết cho sự sống của tế bào: nhóm aminoglycosid.
- Ức chế sự hình thành các cầu nối peptidic.
- Cơ chế phụ hoặc không rõ rệt: 1 số kháng sinh có thể thu hút một số ion kim loại như novobioxin và tetracyclin có thể cố định các ion Mg++.
2.2. Sự đề kháng của vi khuẩn với kháng sinh
Nồng độ kháng sinh thấp nhất (đơn vị microgam) ức chế được vi khuẩn gọi là nồng độ ức chế tối thiểu, viết tắt là MIC (minimum inhibitory concentration).
Khi MIC ở mức thấp hơn nồng độ kháng sinh có trong máu và tổ chức theo liều điều trị thường dùng thì vi khuẩn được coi là nhạy cảm (sensitivity) với kháng sinh.
Nếu MIC cao hơn nồng độ kháng sinh có thể có trong máu và tổ chức ở liều điều trị thông thường thì vi khuẩn được coi là kháng lại (resistant) kháng sinh.
Về mặt gen học của vi khuẩn, người ta coi một vi khuẩn có sức đề kháng với một kháng sinh nào đó khi nó có một sự biến đổi đột ngột và đáng kể về nồng độ ức chế tối thiểu. Nồng độ tối thiểu trong trường hợp này có thể tăng lên gấp 2 lần, 10 lần hoặc 100 lần cao hơn bình thường.
Người ta biết có 2 loại đề kháng với kháng sinh của vi khuẩn.
2.2.1. Sự đề kháng nằm trong nhiễm sắc thể
Mỗi kháng sinh có một mục tiêu phân tử để tác động, ví dụ penicillin ngăn tổng hợp thành tế bào vi khuẩn, aminoglycozid bám vào đơn vị 30S của ribosom, thông thường đó là một enzym hay một đại phân tử chức năng. Biến dị của phân tử ADN của vi khuẩn làm cho vi khuẩn tổng hợp ra một enzym biến đổi, nếu enzym biến đổi này là một mục tiêu phân tử của một kháng sinh thì kháng sinh này sẽ không còn tác dụng, vi khuẩn như vậy sẽ trở thành đề kháng với kháng sinh đó. Tần số biến dị với môt vi khuẩn và với một thế hệ vi khuẩn là 1/1010 dân số vi khuẩn
2.2.2. Sự đề kháng nằm ngoài nhiễm sắc thể
Vi khuẩn sản sinh ra một enzym phá huỷ kháng sinh, hiện tượng này xẩy ra theo 3 cơ chế:
+ Các thành phần ngoài nhiễm sắc thể:
Năm 1958 Jacob và Wollman thấy vi khuẩn có các cấu trúc ngoài nhiễm sắc thể gọi là epison. Epison có 2 vị trí, một ở ngoài nhiễm sắc thể và một sát nhập vào nhiễm sắc thể. Các episom ngoài nhiễm sắc thể, không bao giờ sát nhập vào nhiễm sắc thể gọi là plasmid, sự sản sinh ra các enzym phá huỷ kháng sinh do các plasmid này phụ trách.
Bản chất các plasmid là các mảnh ADN (được giả thiết là hình vòng, không liên hợp với thể nhiễm sắc) phân bố tự do trong bào tương. Trong quần thể vi khuẩn, plasmid được chuyển giao từ vi khuẩn này sang vi khuẩn khác theo kiểu thực bào hoặc bơm do thực khuẩn thể (phagiơ) từ các vi khuẩn kháng thuốc tự nhiên, trong đó có cả các chủng không gây bệnh, sang vi khuẩn gây bệnh. Do đó, vi khuẩn sản xuất ra các enzym kháng thuốc.
Enzym beta - lactamase do vi khuẩn sản xuất ra có tác dụng thuỷ phân vòng - lactam của kháng sinh này. Cephalosporinase khử hoạt tính của cephalosporin.
+ Sự truyền đạt tính kháng kháng sinh
ở vi khuẩn có 3 cơ chế cho phép đưa một ADN ngoại lai vào nhiễm sắc thể:
- Sự biến dạng do một ADN chiết suất
- Một phagiơ có khả năng mang một mẩu nhỏ nhiễm sắc thể từ vi khuẩn cho sang vi khuẩn nhận.
- Sự tiếp hợp vi khuẩn, làm hợp nhất 2 vi khuẩn cho phép nhiễm sắc thể đi từ vi khuẩn này sang vi khuẩn khác.
Hai cơ chế sau cho phép truyền các thành phần ngoài nhiễm sắc thể về sức đề kháng với kháng sinh.
+ Cơ chế hoá học có 3 yếu tố:
- Sự biến đổi mục tiêu phân tử (vị trí đích của kháng sinh) do biến dị nhiễm sắc thể
- Sự thấm của kháng sinh
- Sản sinh enzym phá huỷ kháng sinh: đề kháng nằm ngoài nhiễm sắc thể
3. Vi khuẩn chịu tác dụng của kháng sinh, nguyên tắc phối hợp kháng sinh
3.1. Vi khuẩn chịu tác dụng của kháng sinh
3.1.1. Nhóm 1
Là nhóm thuốc tác dụng lên vi khuẩn Gram (+), chỉ kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn Gram (-).
+ Nhóm beta - lactamin
+ Nhóm macrolid
+ Nhóm vancomycin
+ Nhóm Lincomycin
+ Novobioxin
+ Ristomycin
3.1.2. Nhóm 2
Là nhóm thuốc tác dụng lên vi khuẩn Gram (-), đa số có tác dụng chống mycobacterium kháng acid.
+ Nhóm amynoglycosid
+ Các cephalosporin
+ Xiclorimicin
+ Florimicin
3.1.3. Nhóm 3
Là các kháng sinh phổ rộng, tác dụng với cả vi khuẩn Gram (+), Gram (-), xoắn khuẩn, ricketsia, các virut lớn, một số động vật nguyên sinh.
+ Nhóm cyclin
+ Levomycetin
3.1.4. Nhóm 4
Kháng sinh cơ bản dùng ngoài, độc tính cao. Một số kháng sinh có tác dụng ức chế vi khuẩn Gram (+) hoặc Gram (-), phần lớn nhóm này không được hấp thu bởi đường tiêu hoá, có thể uống để tác dụng lên các tạp khuẩn đường ruột.
+ Các thuốc tác dụng chủ yếu lên vi khuẩn Gram (-):
- Neomycin
- Monomycin
- Polymycin.
- Gramicidin
+ Các thuốc tác dụng chủ yếu lên vi khuẩn Gram (+):
- Baxitraxin
- Heliomixin
3.1.5. Nhóm 5
Là các thuốc chống nấm:
- Nistatin
- Grizeofunvin
- Ketoconazol
- Amphotericin
- Levorin
3.2. Nguyên tắc phối hợp kháng sinh
3.2.1. Nhóm kháng sinh có tác dụng diệt khuẩn
+ Nhóm beta - lactamin
+ Nhóm aminoglycosid
+ Nhóm Quinolon
+ Polimicin
+ Neomycin
+ Vancomycin
+ Trimetoprim
+ TMP/SMZ
3.2.2 Nhóm kháng sinh có tác dụng kìm khuẩn
+ Nhóm cyclin
+ Nhóm cloromycetin
+ Nhóm macrolid
+ Nhóm sulphonamid
+ Novobiocin
3.2.3. Nguyên tắc phối hợp kháng sinh
Không phối hợp 2 kháng sinh khác nhóm (kìm khuẩn và diệt khuẩn), chỉ phối hợp các kháng sinh trong cùng một nhóm hoặc là cùng kìm khuẩn hoặc là cùng diệt khuẩn. Nếu phối hợp kháng sinh nhóm kìm khuẩn với kháng sinh nhóm diệt khuẩn chúng sẽ làm giảm tác dụng của nhau.
Nguồn. Hà Hoàng Kiệm. THỰC HÀNH CẤP CỨU VÀ ĐIỀU TRỊ BỆNH NỘI KHOA". NXB YH. 2006, 2008, 2013.
