Cơ chế kháng kháng sinh của vi khuẩn
- Giảm tính thấm
- Kháng sinh cần xuyên qua thành tế bào vi khuẩn để đến đích tác động. Vi khuẩn Gram âm có cấu trúc màng kép ngăn cản kháng sinh thâm nhập, tạo nên cơ chế kháng kháng sinh nội tại.
- Một số vi khuẩn thay đổi cấu trúc màng bao, chẳng hạn như mất porin hoặc thay đổi thành phần phospholipid và axit béo của màng tế bào chất.
- Porin thường cho phép các hợp chất ưa nước có kích thước <600 kDa đi qua màng tế bào một cách thụ động, bao gồm nhiều loại kháng sinh. Việc mất porin làm giảm đáng kể lượng kháng sinh xâm nhập vào tế bào.
- Nghiên cứu trên vi khuẩn Enterobacterales cho thấy biểu hiện porin (đặc biệt là OmpC và OmpF) được điều hòa tích cực để thích ứng với môi trường. Ở E. coli, OmpC và OmpF được điều hòa bởi hệ thống hai thành phần EnvZ-OmpR. EnvZ là một protein cảm biến periplasmic, điều chỉnh mức độ phosphoryl hóa của OmpR – yếu tố điều hòa tương ứng. Nồng độ OmpR phosphoryl hóa cao dẫn đến giảm biểu hiện ompF và tăng ompC, giúp điều chỉnh kích thước kênh porin theo áp suất thẩm thấu. Đột biến làm tăng biểu hiện porin nhỏ (ompC) giúp vi khuẩn sống sót tốt hơn khi tiếp xúc với kháng sinh, chẳng hạn như carbapenem.
- Sự thay đổi thành phần phospholipid và axit béo của màng tế bào chất có thể ảnh hưởng đến tính lỏng của màng, làm giảm khả năng thấm của kháng sinh. Ví dụ, Mycobacteria tạo ra một lớp lipid dày và vỏ polysaccharide, ngăn cản sự xâm nhập của các phân tử ưa nước.
- Vận chuyển chủ động kháng sinh ra khỏi tế bào
- Vi khuẩn có các bơm tống xuất (efflux pumps) trên màng tế bào chất giúp chủ động loại bỏ nhiều hợp chất độc hại, bao gồm cả kháng sinh.
- Biến đổi, sửa đổi và bảo vệ đích tác động của kháng sinh
- Nhiều loại kháng sinh ức chế vi khuẩn bằng cách liên kết với các bào quan thiết yếu với ái lực cao, làm gián đoạn các chức năng sống quan trọng và dẫn đến ức chế tăng trưởng hoặc gây chết tế bào. Khi đích tác động bị biến đổi hoặc được bảo vệ, ái lực liên kết của kháng sinh giảm, làm vi khuẩn kháng thuốc.
- Các đột biến điểm ngẫu nhiên có thể tích lũy trong quá trình sinh trưởng, sau đó lan rộng dưới áp lực chọn lọc của kháng sinh.
- Ngoài ra, các alen đột biến có thể được tạo ra với tần số cao thông qua tái tổ hợp giữa các bản sao gen trong tế bào. Ví dụ, đột biến và tái tổ hợp giữa các bản sao của gen 23S rRNA có thể nhanh chóng tạo ra khả năng kháng linezolid ở vi khuẩn Gram dương.
- Một số vi khuẩn có thể thu nhận alen thay thế từ các loài liên quan thông qua biến nạp (transformation), tạo ra các gen khảm kháng kháng sinh, đặc biệt phổ biến ở vi khuẩn Neisseria.
- Vô hiệu hóa và biến đổi thuốc
- Vô hiệu hóa kháng sinh
- Một số vi khuẩn có enzyme nội tại có khả năng phân hủy kháng sinh. Ví dụ, β-lactamase thủy phân liên kết amide trong vòng β-lactam, vô hiệu hóa các kháng sinh nhóm β-lactam như penicillin và cephalosporin.
- Một số enzyme khác có thể gắn kết với kháng sinh để làm mất hoạt tính, như tetracycline hydroxylase gắn với tetracycline.
- Biến đổi hóa học kháng sinh
- Một số enzyme trong vi khuẩn có thể thêm nhóm hóa học vào kháng sinh, làm giảm hoặc mất ái lực của thuốc với đích tác động.
- Vượt qua đích tác động (Target bypass)
- Vi khuẩn có thể phát triển một con đường thay thế để thực hiện chức năng sinh học quan trọng mà không cần đích tác động ban đầu của kháng sinh. Điều này giúp tế bào không bị ảnh hưởng bởi thuốc.
- Cơ chế này thường xảy ra khi vi khuẩn thu nhận một gen thay thế, giúp thực hiện chức năng tương tự nhưng không bị ức chế bởi kháng sinh gốc.
LOBI Vietnam là công ty tiên phong trong lĩnh vực Đọc trình tự gen thế hệ mới NGS (Next Generation Sequencing) và Phân tích Tin sinh học. Liên hệ hotline/Zalo 092.510.8899 để biết thêm chi tiết.
