zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Luận Văn - Báo Cáo

» Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học

Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá khả năng kháng khuẩn của cecropin B đối với một số chủng vi khuẩn gây bệnh trên động vật

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:77

Báo xấu

77
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích chính của nhóm nghiên cứu là thử nghiệm chuyển gen cecropin B vào tế bào chuột nuôi cấy nhằm đánh giá khả năng tiếp nhận và biểu hiện gen kháng khuẩn này. Một công việc quan trọng trong quá trình nghiên cứu là thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn, cũng như các nồng độ kháng khuẩn tối ưu của cecropin lên một số chủng vi sinh vật gây bệnh trên động vật để làm cơ sở đánh giá cecropin tái tổ hợp được sản xuất trong tế bào nuôi cấy.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá khả năng kháng khuẩn của cecropin B đối với một số chủng vi khuẩn gây bệnh trên động vật

Trịnh Thu Hằng Cao học K17 Sinh học Lời Cảm Ơn Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Lai Thành, chủ nhiệm bộ môn Tế bào - Mô Phôi - Lý sinh, đồng thời là trưởng phòng Công nghệ Tế bào Động vật - Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Sự sống. Thầy đã trực tiếp hướng dẫn tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và thực hiện luận văn này. Thầy đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ tôi cả trong công việc, cũng như trong quá trình tôi thực hiện thí nghiệm tại phòng Công nghệ Tế bào Động vật. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể cán bộ và sinh viên Phòng Công nghệ Tế bào Động vật - Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Sự sống, những người luôn bên tôi trong công việc, luôn nhiệt tính giúp đỡ tôi trong quá trình tôi làm việc và nghiên cứu tại phòng. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới TS. Bùi Thị Việt Hà, chủ nhiệm bộ môn Vi sinh vật cùng tập thể các anh Luận văn thạc sỹ - Khoa Sinh học
Trịnh Thu Hằng Cao học K17 Sinh học chị em ở phòng thí nghiệm Vi sinh - Khoa Sinh học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, những người đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin giửi lời cảm ơn tới tập thể các thầy cô giáo trong Khoa Sinh học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, đặc biệt là các thầy cô giáo trong bộ môn Vi sinh vật học đã truyền đạt cho tôi những kiến thức sinh học trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu vừa qua. Tôi xin gửi cảm ơn chân thành nhất đến gia đình và toàn thể bạn bè, những người đã luôn động viên, ủng hộ và là chỗ dựa tinh thần cho tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn này. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn đề tài QG09.18 đã hỗ trợ nguồn kinh phí cho tôi thực hiện luận văn này. Hà Nội, tháng năm 2011 Luận văn thạc sỹ - Khoa Sinh học
Trịnh Thu Hằng Cao học K17 Sinh học Học viên Trịnh Thu Hằng Luận văn thạc sỹ - Khoa Sinh học
Trịnh Thu Hằng Cao học K17 Sinh học BẢNG KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Viết đầy đủ CKS Chất kháng sinh DNA Deoxyribonucleic acid G(-) Gram âm G(+) Gram dương RNA Ribonucleic acid mRNA Messenger Ribonucleic acid tRNA Transfer ribonucleic acid VSV Vi sinh vật i Luận văn thạc sỹ - Khoa Sinh học
Trịnh Thu Hằng Cao học K17 Sinh học MỤC LỤC MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1 Chương I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................... 3 1.1. GIỚI THIỆU VỀ CHẤT KHÁNG SINH .......................................... 3 1.1.1. Chất kháng sinh ....................................................................... 3 1.1.2. Sơ lược lịch sử nghiên cứu CKS .............................................. 3 1.1.3. Phân loại CKS ......................................................................... 5 1.1.4. Cơ chế tác dụng của CKS ........................................................ 6 1.1.4.1. Ức chế tổng hợp thành tế bào ......................................... 6 1.1.4.2. Phá hủy màng sinh chất .................................................. 8 1.1.4.3. Ức chế tổng hợp protein ................................................. 9 1.1.4.4. Ức chế các con đường trao đổi chất ............................. 10 1.1.4.5. Ức chế sự tổng hợp acid nucleic ................................... 11 1.1.5. Thực trạng kháng kháng sinh của các chủng VSV gây bệnh .. 12 1.2. PEPTIDE KHÁNG KHUẨN CECROPIN ...................................... 14 1.2.1. Nguồn gốc của peptide kháng khuẩn ...................................... 14 1.2.2. Phân bố tự nhiên của peptide kháng khuẩn ............................ 15 1.2.3. Cấu tạo của peptide kháng khuẩn ........................................... 16 1.2.4. Tác động của peptide kháng khuẩn ........................................ 17 1.2.4.1. Cơ chế tác động ............................................................ 17 1.2.4.2. Sự tác động chọn lọc của peptide kháng khuẩn............. 22 1.2.5. Ứng dụng của peptide kháng khuẩn ....................................... 24 1.2.6. Peptide kháng khuẩn cecropin B ............................................ 24 1.3. CHUYỂN GEN CECROPIN B VÀO TẾ BÀO VÀ CƠ THỂ ĐỘNG VẬT ...................................................................................... 26 ii Luận văn thạc sỹ - Khoa Sinh học
Trịnh Thu Hằng Cao học K17 Sinh học 1.4. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN BÀO SỢI CHUỘT ĐƯỢC DÙNG ĐỂ CHUYỂN GEN CECROPIN B ................................................... 28 1.4.1. Nguồn gốc và đặc điểm nguyên bào sợi ................................. 28 1.4.2. Ứng dụng của nguyên bào sợi nuôi cấy .................................. 30 1.5. ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT GÂY BỆNH ............................................................................................... 31 Chương II: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....... 33 2.1. NGUYÊN LIỆU.............................................................................. 33 2.1.1. Chủng giống .......................................................................... 33 2.1.2. Hóa chất và dụng cụ............................................................... 33 2.1.2.1. Hóa chất ....................................................................... 33 2.1.2.2. Môi trường và dung dịch .............................................. 34 2.1.2.3. Dụng cụ và vật tư.......................................................... 35 2.1.2.4. Thiết bị ......................................................................... 35 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................... 37 2.2.1. Phương pháp nuôi cấy và cấy chuyển nguyên bào sợi chuột .. 37 2.2.2. Phương pháp thu môi trường nuôi nguyên bào sợi chuột đã được chuyển gen cecropin B: ...................................................... 38 2.2.3. Phương pháp cô đặc môi trường nuôi nguyên bào sợi chuột đã được chuyển gen cecropin B .................................................. 39 2.2.4. Phương pháp nhân nuôi và cất giữ vi khuẩn ........................... 39 2.2.5. Phương pháp đục lỗ ............................................................... 40 2.2.6. Phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn ........................ 42 2.2.6.1. Phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn của chất kháng sinh ................................................................................... 42 2.2.6.2. Phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn của peptide cecropin B:.................................................................................. 43 iii Luận văn thạc sỹ - Khoa Sinh học
Trịnh Thu Hằng Cao học K17 Sinh học 2.2.6.3. Phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn của CKS kết hợp với peptide cecropin B: .................................................. 44 2.2.6.4. Phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn của môi trường nuôi cấy nguyên bào sợi chuột chuyển gen cecropin B: ... 45 Chương III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 47 3.1. ĐÁNH GIÁ TÍNH KHÁNG KHÁNG SINH CỦA MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN GÂY BỆNH TRÊN NGƯỜI VÀ ĐỘNG VẬT .................................................................................................. 47 3.2. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN CỦA PEPTIDE CECROPIN B ......................................................... 49 3.3. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN CỦA CECROPIN B KẾT HỢP VỚI KHÁNG SINH ........................ 52 3.3.1. Cecropin B gây nhạy cảm với kháng sinh ở chủng vi khuẩn kháng thuốc ................................................................................ 52 3.3.2. Cecropin B làm tăng mức độ nhạy cảm kháng sinh ở chủng vi khuẩn không kháng thuốc ....................................................... 54 3.4. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN CỦA MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY NGUYÊN BÀO SỢI CHUỘT NHẮT TRẮNG CHUYỂN GEN CECROPIN B ............................... 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 60 KẾT LUẬN ........................................................................................... 60 KIẾN NGHỊ........................................................................................... 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 62 iv Luận văn thạc sỹ - Khoa Sinh học
Trịnh Thu Hằng Cao học K17 Sinh học DANH MỤC HÌNH ẢNH MINH HỌA Hình 1. Cấu trúc peptide kháng khuẩn ......................................................... 17 Hình 2. Mô hình hoạt động kháng khuẩn của các peptide kháng khuẩn ....... 18 Hình 3. Cơ chế hoạt động của peptide kháng khuẩn ..................................... 20 Hình 4. Cơ sở của chọn lọc phân tử tế bào của peptide kháng khuẩn [54] . ......................................................................................................... 23 Hình 5. Cấu trúc của nguyên bào sợi hoạt động [57] ................................... 29 Hình 6. Kết quả đánh giá tác động của ampicillin và puromycin đối với hai chủng vi khuẩn Shigella flexneri (A) và Vibrio cholerae (B) ........ 48 Hình 7. Kết quả thăm dò hoạt tính kháng khuẩn của peptitde cecropin B với vi khuẩn Escherichia coli ............................................................ 50 Hình 8. Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của chất kháng sinh ampicillin và peptitde cecropin B với vi khuẩn Vibrio cholerae ........ 50 Hình 9. Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của peptitde cecropin B kết hợp với chất kháng sinh ampicillin với hai chủng VSV Vibrio cholerae và Moraxella catarrhalis ................................................... 53 Hình 10. Thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của peptitde cecropin B kết hợp với chất kháng sinh ampicillin với chủng vi khuẩn Vibrio cholerae ............................................................................................ 54 Hình 11. Kết quả kiểm tra tính kháng khuẩn của hỗn hợp peptitde cecropin B và chất kháng sinh trên hai chủng vi khuẩn Salmonella typhi và Escherichia coli ................................................................... 56 Hình 12. Kết quả kiểm tra khả năng kháng khuẩn của môi trường đã nuôi cấy nguyên bào sợi thai chuột sau chuyển gen .................................. 59 v Luận văn thạc sỹ - Khoa Sinh học
Trịnh Thu Hằng Cao học K17 Sinh học MỞ ĐẦU Từ lâu, vấn đề kháng thuốc kháng sinh của các chủng vi sinh vật đã và đang đặt ra thách thức đối với toàn nhân loại. Chỉ 3 năm sau khi kháng sinh đầu tiên là penicillin được dùng trong điều trị, người ta phát hiện ra loại vi khuẩn Staphylococcus aureus kháng lại "thần dược" này. Tuy nhiên, số lượng các loại kháng sinh mới ngày càng ít đi và đã bắt đầu thời điểm mà các kháng sinh có mặt không đủ để điều trị các bệnh nhiễm khuẩn. Trước tình trạng bế tắc của việc tìm kiếm thuốc kháng sinh, các nhà khoa học nhận thấy một triển vọng mới đầy hứa hẹn là các peptide kháng khuẩn. Hiện nay, các peptide kháng khuẩn được coi như nguồn “kháng sinh tự nhiên” của sinh giới đã được phát hiện ở nhiều loài sinh vật khác nhau. Thuộc nhóm peptide này, Cecropin đã được phân lập đầu tiên từ nhộng bướm tằm Hyalophora cecropia bị lây nhiễm vi khuẩn, và sau đó là ở nhiều loại côn trùng 2 cánh. Cecropin là peptide kháng khuẩn có hoạt tính mạnh, nó tác động lên cả vi khuẩn Gram âm và Gram dương [9]. Cấu trúc và cơ chế hoạt động độc đáo cho phép chúng dễ dàng kết hợp với màng của tế bào vi khuẩn, nấm và kí sinh trùng, hình thành các lỗ trên màng và tiêu diệt các tác nhân đó. Gen mã hóa cho một số cecropin được thiết kế và tổng hợp đã cho thấy hiệu quả chống bệnh ở động vật và thực vật do vi khuẩn gây nên. Gen cecropin đã được sử dụng để tạo ra thực vật biến đổi gen (như khoai tây, thuốc lá) biểu hiện sự tăng cường tính kháng khuẩn hoặc nấm. Họ cecropin gồm có ba nhóm chính là cecropin A, B và D [11]. Trong đó cecropin B được biết đến với hoạt tính kháng khuẩn mạnh. Với tính hiệu quả trong việc kiểm soát mầm bệnh sinh ra do tác nhân vi khuẩn và côn trùng, cecropin B cũng có thể có hiệu quả trong kiểm soát các mầm bệnh do các tác 1 Luận văn thạc sỹ - Khoa Sinh học
Trịnh Thu Hằng Cao học K17 Sinh học nhân này gây nên ở cá, cũng như ở nhiều loài động vật. Vì vậy mục đích chính của nhóm nghiên cứu là thử nghiệm chuyển gen cecropin B vào tế bào chuột nuôi cấy nhằm đánh giá khả năng tiếp nhận và biểu hiện gen kháng khuẩn này. Một công việc quan trọng trong quá trình nghiên cứu là thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn, cũng như các nồng độ kháng khuẩn tối ưu của cecropin lên một số chủng vi sinh vật gây bệnh trên động vật để làm cơ sở đánh giá cecropin tái tổ hợp được sản xuất trong tế bào nuôi cấy. Vì thế chúng tôi đã tiến hành “Đánh giá khả năng kháng khuẩn của cecropin B đối với một số chủng vi khuẩn gây bệnh trên động vật”. 2 Luận văn thạc sỹ - Khoa Sinh học
Trịnh Thu Hằng Cao học K17 Sinh học Chương I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. GIỚI THIỆU VỀ CHẤT KHÁNG SINH 1.1.1. Chất kháng sinh CKS (Chất kháng sinh - antibiotic) là các hợp chất hóa học do một số VSV sinh ra mà ngay ở nồng độ thấp cũng có khả năng ức chế hoặc tiêu diệt các VSV khác (vi khuẩn, nấm men, nấm mốc...) một cách chọn lọc [1]. Một CKS tác động lên cả vi khuẩn G(+) lẫn vi khuẩn G(-) và nấm được gọi là một CKS phổ rộng. Các CKS phổ hẹp chỉ tác dụng lên một nhóm VSV, chẳng hạn vancomycin, một glycopeptide. Trước đây, CKS được sử dụng trong điều trị các bệnh nhiễm trùng có nguồn gốc từ VSV (như vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn). Những năm gần đây với những tiến bộ của khoa học kỹ thuật, nhiều CKS đã được tạo ra theo con đường bán tổng hợp (ampicillin) hoặc tổng hợp mới hoàn toàn (chloramphenicol) [41]. Như vậy, CKS là các chất kháng khuẩn tự nhiên, bán tổng hợp, hoặc tổng hợp có hiệu quả diệt khuẩn ở nồng độ thấp. Mỗi CKS thường chỉ có tác dụng với một nhóm VSV nhất định [4]. Số lượng CKS cách đây 1/4 thế kỷ chỉ khoảng vài trăm loại, nhưng đến năm 1993 số lượng này đã lên đến 6.000. Đầu thập kỷ này đã phát hiện thêm 2.000 các sản phẩm trao đổi chất có hoạt tính sinh học được tách chiết từ VSV. Ước tính số lượng thực sự của các chất này phải lên đến trên 15.000 chất [30]. 1.1.2. Sơ lược lịch sử nghiên cứu CKS Người đặt nền móng đầu tiên cho việc nghiên cứu CKS là Alexander Fleming. Năm 1928, khi nuôi cấy tụ cầu vàng Staphylococcus aureus, 3 Luận văn thạc sỹ - Khoa Sinh học
Trịnh Thu Hằng Cao học K17 Sinh học Alexander Fleming đã tình cờ để nhiễm một loại nấm mốc màu xanh. Loại nấm này đã tiết ra một chất ức chế sự sinh trưởng của S. aureus và do đó tạo thành một vòng vô khuẩn trong suốt bao quanh khuẩn lạc của nấm mốc. Fleming đã phân lập định tên loại nấm này là Penicillium notatum và đặt tên chất kháng khuẩn này là penicillin. Về sau ông còn phát hiện thêm là penicillin còn ức chế sự sinh trưởng của hàng loạt vi khuẩn gây bệnh khác, như trực khuẩn gây bệnh bạch cầu, bệnh thận ... Sự ra đời của penicillin đã kéo theo sự ra đời của hàng loạt các chất kháng sinh khác. Sau khi phát hiện ra penicillin, các nhà khoa học trên toàn thế giới đã tích cực tìm kiếm, nghiên cứu thêm nhiều loại CKS có nguồn gốc từ VSV. Năm 1944, Abraham Waksman, Schatz và Bugie đã phát hiện ra streptomycin dẫn đến một kỷ nguyên mới trong điều trị bệnh lao và bệnh viêm màng não. Đây là một CKS phổ rộng, kháng được cả vi khuẩn G(-) lẫn vi khuẩn G(+). Tốc độ tìm kiếm CKS ngày càng được đẩy mạnh. Những năm 1940 – 1959 được coi là thời kỳ hoàng kim của CKS. Hàng loạt CKS được tách chiết và xác định: actinomicin (Waksman, 1940), chloramphenicol (Erhlich, 1947), chlotetracylin (Dugar, 1948). Ngày nay số lượng CKS được phát hiện lên tới trên 15000 chất, trong đó hàng trăm chất được dùng trong y học thực tiễn. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành Vi sinh vật học, Hóa sinh học, Di truyền học phân tử và đặc biệt là sự ra đời của Công nghệ sinh học (1975) đã tạo điều kiện thuận lợi cho lĩnh vực nghiên cứu CKS đạt được những thành tựu lớn lao. 4 Luận văn thạc sỹ - Khoa Sinh học
Trịnh Thu Hằng Cao học K17 Sinh học 1.1.3. Phân loại CKS CKS có thể được phân loại theo nhiều cách tùy thuộc vào tiêu chí của các nhà nghiên cứu. Các nhà nghiên cứu dược liệu và các thầy thuốc muốn phân loại theo hoạt tính sinh học của CKS (CKS kháng khuẩn, CKS kháng nấm, CKS phổ rộng, CKS phổ hẹp, CKS kháng vi khuẩn G(-), CKS kháng vi khuẩn G(+) ...). Các nhà hóa sinh, sinh học phân tử muốn phân loại theo cơ chế tác động của CKS. Các nhà VSV muốn phân loại theo sản phẩm vi sinh hay con đường sinh tổng hợp. Các nhà hóa học muốn phân loại theo các đặc tính sinh lý, sinh hóa và nhiều tính chất khác dựa trên việc xác định rõ cấu trúc hóa học. Thông thường CKS được phân loại ra thành một số nhóm quan trọng sau: - Nhóm β – lactam: về cấu trúc chúng đều có vòng β – lactam. Nhóm này bao gồm: + Các penicillin: gồm có Penicillin, Ampicillin, Amoxicillin, Cloxacillin ... + Các cephalosporin: có 4 thế hệ I, II, III, IV. Thế hệ I, II chủ yếu để điều trị các vi khuẩn G(+), thế hệ III, IV chủ yếu để điều trị vi khuẩn G(-). Gồm có: Cefadroxil, Cephalexin, Cefaclor, Cefixim, Ceftriaxon ... - Nhóm tetracycline: là các CKS có hoạt phổ rộng, gồm có Tetracyclin, Doxycylin, Clotetracyclin, Minocyclin .... - Nhóm Aminosid: có nguồn gốc từ vi sinh, có phổ tác dụng rộng, chủ yếu trên vi khuẩn G(-). Gồm các kháng sinh Streptomycin, Neomycin, Paromomycin, Gentamycin ... 5 Luận văn thạc sỹ - Khoa Sinh học
Trịnh Thu Hằng Cao học K17 Sinh học - Nhóm Chloramphenicol (hay Phenicol): Chloramphenicol, Thiamphenicol - Nhóm Lincosamid: Lincomycin, Clindamycin 1.1.4. Cơ chế tác dụng của CKS Cơ chế tác dụng của CKS là những cách thức mà CKS tác dụng lên những vị trí khác nhau trong tế bào, qua đó ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của VSV. Các CKS có thành phần và cấu trúc hóa học đặc trưng nên không có một cơ chế tác dụng chung của các CKS đối với tất cả các VSV. Đặc tính và cơ chế tác dụng của CKS phụ thuộc vào bản chất hóa học của từng chất, nồng độ và cấu trúc hiển vi của VSV. Các chất có bản chất hóa học khác nhau thì có ảnh hưởng khác nhau lên VSV, còn các chất có bản chất hóa học gần giống nhau thì có hoạt phổ tương tự nhau. Một số CKS khi ở nồng độ thấp thì không có tác dụng ức chế mà còn có tác dụng kích thích sinh trưởng của VSV. Ngoài ra cùng một CKS nhưng ở các điều kiện khác nhau thì cơ chế tác dụng lên VSV khác nhau. Mỗi CKS có đích tác dụng và cơ chế tác dụng riêng nhằm ức chế hoặc tiêu diệt hoàn toàn VSV kiểm định bằng cách tác động vào một hay nhiều bước của quá trình tổng hợp. Có thể phân loại thành các cơ chế tác động sau: 1.1.4.1. Ức chế tổng hợp thành tế bào Thành tế bào vi khuẩn là cấu trúc bảo vệ tế bào vi khuẩn chống lại áp suất thẩm thấu. Thành phần cấu trúc chủ yếu của thành tế bào là peptidoglican (PG). PG là một đại phân tử cấu tạo bởi các chuỗi polysaccarit bao gồm đơn phân là các dẫn xuất của đường glucose nằm xen kẽ nhau và lặp lại một cách liên tục (NAG – NAM). Để tạo thành mạng lưới thực sự vững chắc, các chuỗi polysaccarit của PG phải liên kết chéo với nhau thông qua một đoạn peptide ngắn giữa các tetrapeptide của tiểu phần NAM. Để có thể sinh trưởng và phân 6 Luận văn thạc sỹ - Khoa Sinh học
Trịnh Thu Hằng Cao học K17 Sinh học chia, tế bào phải tổng hợp các đơn vị PG mới và vận chuyển nó tới đúng vị trí sinh trưởng của thành tế bào [34]. Phần lớn các tác nhân kháng khuẩn thông thường đều hoạt động dựa trên sự ức chế quá trình hình thành liên kết chéo giữa các tetrapeptide của tiểu phần NAM. Nổi bật nhất giữa các chất này là các chất kháng sinh β – lactam mà đại diện là penicillin và cephalosporin. Đây là các kháng khuẩn có vùng chức năng là các vòng β – lactam. Các kháng sinh β – lactam ức chế sự hình thành PG mới bằng cách gắn chặt với enzyme transpeptidase cần thiết cho sự hình thành liên kết chéo giữa các chuỗi PG, kìm hãm enzyme này và làm gián đoạn sự tổng hợp thành tế bào của vi khuẩn [45]. Trong khi đó tế bào vẫn sinh trưởng bình thường, thể tích tế bào cứ tăng lên mãi mà thiếu thành tế bào nên yếu đi nhanh chóng, và đến một lúc sẽ phân giải vì không chịu nổi áp suất thẩm thấu. Transpeptidase được mọi β – lactam ưa gắn vào nên được gọi là protein gắn penicillin PBP (Penicillin Binding Protein). Tuy nhiên cần chú ý rằng các CKS này chỉ hoạt động ở giai đoạn sinh trưởng của tế bào vi khuẩn mà không có tác dụng gì khi tế bào đã già hay đang ở trạng trạng thái nghỉ vì khi đó hoạt động sinh tổng hợp PG đã ngừng lại. Các penicillin không thấm được qua thành tế bào của vi khuẩn G(-) nên hiệu quả kháng các vi khuẩn này rất thấp. Tuy nhiên các penicillin và các cephalosporin phổ rộng hoặc bán tổng hợp có thể vượt qua màng ngoài vi khuẩn G(-) nên đã khắc phục được nhược điểm trên. Tế bào người không có PG nên các kháng sinh β – lactam rất ít độc cho người [45]. Các CKS khác như vancomycin hay CKS bán tổng hợp cycloserin ức chế sự hình thành tế bào theo một cách khác. Chúng cản trở trực tiếp sự hình thành cầu D – alanin – D – alanin liên kết các tiểu phần NAM của các vi 7 Luận văn thạc sỹ - Khoa Sinh học
Trịnh Thu Hằng Cao học K17 Sinh học khuẩn G(+). Tuy nhiên các vi khuẩn không có cầu D – alanin – D – alanin kháng tự nhiên với các kháng sinh này. Một CKS ức chế sự tổng hợp thành tế bào theo cách khác là bacitracin. CKS này ngăn cản sự vận chuyển của các đơn vị PG mới từ tế bào chất đến vị trí sinh trưởng của thành tế bào. Cũng như các kháng sinh β – lactam, vancomycin, cycloserin và bacitracin làm gián đoạn sự tổng hợp thành tế bào làm cho tế bào vi khuẩn bị phân giải do áp suất thẩm thấu [45]. 1.1.4.2. Phá hủy màng sinh chất Một số CKS phá võ màng sinh chất của các tế bào đích bằng cách tương tác với màng sinh chất và làm tổn thương tính nguyên vẹn của nó. Đây là cơ chế hoạt động của một nhóm chất gọi là polyen. Amphotericin B là một polyen có khả năng kháng nấm vì nó gắn với ergosterol – thành phần cấu tạo nên màng sinh chất của nấm và tạo thành các lỗ rò trên màng. Do đó nội quan của màng thất thoát ra môi trường bên ngoài. Màng sinh chất của tế bào người và động vật có thể bị tổn thương bởi amphotericin B vì chúng chứa cholesterol là các phân tử có cấu trúc tương tự như ergosterol, mặc dù cách liên kết của amphotericin B với cholesterol hơi khác so với ergosterol. Màng sinh chất của hầu hết vi khuẩn không chứa sterol nên chúng có khả năng đề kháng với amphotericin B. Tuy nhiên polyen vẫn có khả năng kháng vi khuẩn theo các cơ chế khác. Polymycin là một ví dụ, CKS này được tạo ra bởi vi khuẩn Bacillus polymyxa có khả năng kháng đặc hiệu với vi khuẩn G(-). Polymycin phá vỡ màng sinh chất của vi khuẩn bằng cách gắn vào phospholipid của màng, làm méo mó bề mặt tế bào và thay đổi cấu trúc của màng dẫn đến sự rò rỉ ra bên ngoài các nội quan của tế bào, gây chết tế bào. 8 Luận văn thạc sỹ - Khoa Sinh học
Trịnh Thu Hằng Cao học K17 Sinh học 1.1.4.3. Ức chế tổng hợp protein Protein là thành phần vô cùng quan trọng, không thể thiếu được của tế bào. Do đó, việc cung cấp protein một cách liên tục là vấn đề quan trọng mang tính sống còn của tế bào. Tất cả các sinh vật trong sinh giới đều có cùng một kiểu tổng hợp protein từ ribosome dựa trên các thông tin mã hóa từ mRNA. Các CKS ức chế sự tổng hợp protein có thể tiêu diệt được cả vi khuẩn G(-) và vi khuẩn G(+). Ribosome của vi khuẩn có sự khác biệt lớn đối với ribosome của sinh vật nhân thực cả về cấu trúc và kích thước. Ribosome của vi khuẩn có hằng số lắng là 70S, gồm hai tiểu phần là 30S và 50S. Trong khi đó ribosome của sinh vật nhân thực có hằng số lắng là 80S, gồm hai tiểu phần là 40S và 60S. Nhiều tác nhân kháng khuẩn có khả năng nhận biết sự khác biệt này của ribosome để có thể tác dụng chọn lọc lên quá trình sinh tổng hợp của vi khuẩn mà không ảnh hưởng đến tế bào nhân thực. Tuy nhiên một số CKSn thuộc nhóm này có thể gây hại cho người và động vật do chúng tác dụng lên ribosome 70S của ty thể hoàn toàn giống với ribosome của vi khuẩn. Các tác nhân kháng khuẩn có đích tấn công là tiểu phần 30S của ribosome gồm các aminogicoside và các tetracyclin. Aminoglycoside bao gồm streptomycin, gentamycin, neomycin, kamacycin, tobramycin, ... Chúng gắn vào tiểu phần 30S của ribosome, làm biến dạng tiểu phần này và gây ra sự bắt cặp không chính xác giữa các codon của mRNA và các anticodon của tRNA tương ứng. Kết quả là làm cho mã di truyền trên phân tử mRNA bị đọc sai. Ví dụ dưới tác dụng của streptomycin, codon UUU mã hóa cho phenylalanin bị đọc sai thành AUU mã hóa cho isoleucin. Tetracylin phong bế vị trí gắn của phân tử RANt với RANm ở tiểu phần 30S, ngăn cản sự bổ sung các acid amin vào chuỗi polypeptide đang được kéo dài [34]. 9 Luận văn thạc sỹ - Khoa Sinh học
Trịnh Thu Hằng Cao học K17 Sinh học Các tác nhân kháng khuẩn khác có đích tấn công là tiểu phần 50S của ribosome. Chloramphenicol và một số CKS tương tự phong bế vị trí hoạt động của enzyme xúc tác cho sự tạo thành liên kết peptide giữa các acid amin trong chuỗi polypeptide đang kéo dài, ngăn cản sự tạo thành acid amin hoàn chỉnh. Clindamycin và các tác nhân kháng khuẩn macrolit bao gồm erythromycin gắn vào tiểu phần 50S ngăn cản sự dịch chuyển của ribosome từ codon này đến codon kế tiếp. Kết quả là quá trình dịch mã bị cản trở và sự tổng hợp protein bị dừng lại. 1.1.4.4. Ức chế các con đường trao đổi chất Hầu hết các CKS loại này đều có cấu trúc tương tự các chất trao đổi bình thường của tế bào như acid amin, coemzyme nên được gọi là các chất trao đổi tác dụng theo kiểu ức chế cạnh tranh. Ở nhiều VSV acid para – aminobenzoic (PABA) là cơ chất cho phản ứng enzyme dẫn đến sự tổng hợp tetrahydrofolic (THF), một dạng của acid folic đóng vai trò như một coenzyme cần thiết cho quá trình sinh tổng hợp các purin và purimydin của acid nucleic. Để tổng hợp THF PABA phải được acid dihidrofolic (DHF), rồi từ DHF tổng hợp nên THF nhờ sự có mặt của các coenzyme xúc tác chuyển PABA thành DHF. Kết quả là sự thiếu hụt DHF đã cản trở sự tổng hợp THF gây ức chế sinh trưởng VSV. Một tác nhân kháng chất trao đổi khác là trimetholprim cũng can thiệp vào quá trình tổng hợp acid nucleic. Tuy nhiên thay vì gắn vào enzyme chuyển hóa PABA thành DHF, trimetholprim lại gắn vào enzyme chuyển DHF thành THF. Các chất kháng chất trao đổi rất có giá trị trong y học vì chúng ức chế các tế bào vi khuẩn và động vật nguyên sinh mà không tác dụng lên tế bào người và động vật. Nguyên nhân là do người không tổng hợp THF 10 Luận văn thạc sỹ - Khoa Sinh học
Trịnh Thu Hằng Cao học K17 Sinh học từ PABA như vi khuẩn mà thay vào đó người thu nhận các acid folic đơn giản từ các chất dinh dưỡng trong chế độ ăn uống rồi chuyển chúng thành THF. 1.1.4.5. Ức chế sự tổng hợp acid nucleic Acid nucleic bao gồm DNA và RNA, là các đại phân tử sinh học không thể thiếu đối với sự tổng hợp của tế bào. Một số CKS cản trở quá trình sao chép DNA và phiên mã ở VSV. Các CKS này ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp acid nucleic bằng cách ức chế sự tổng hợp các nucleotide, ức chế sao chép hoặc làm dừng phiên mã. Vì sự khác biệt giữa DNA của tế bào prokaryote và eukaryote là rất nhỏ nên những CKS ức chế sinh tổng hợp acid nucleic không chỉ tiêu diệt VSV mà nó còn gây độc với cả con người. Ví dụ actinomycin gắn với DNA ức chế sự tổng hợp DNA và phiên mã không chỉ ở các tế bào vi khuẩn mà cả với con người. Nhìn chung các CKS này không được dùng để điều trị các bệnh truyền nhiễm. Tuy nhiên chúng có thể được sử dụng để nghiên cứu quá trình sao chép của DNA hoặc sử dụng nghiêm ngặt để làm chậm sự phát triển của tế bào ung thư. Các kháng sinh tổng hợp như quinolon và fluoroquinolon có khả năng ức chế đặc hiệu DNA của tế bào prokaryote mà ít ảnh hưởng đến tế bào eukaryote. Những kháng sinh này ức chế hoạt động của enzyme tháo xoắn sợi DNA mạch kép trong quá trình sao chép DNA của tế bào. Ví dụ ciprofloxaxin được kê đơn trong các trường hợp nhiễm trùng đường hô hấp, nhiễm trùng đường tiết niệu hoặc trong các trường hợp nghi mắc bệnh than. Các kháng sinh khác ức chế hoạt động của RNA polymerase trong quá trình sinh tổng hợp RNA từ DNA mạch khuôn. Một số kháng sinh bao gồm rifampin kết hợp mạnh mẽ với RNA polymerase của prokaryote nhưng ít ảnh hưởng đến RNA polymerase của eukaryote. Kết quả là rifampin độc với vi 11 Luận văn thạc sỹ - Khoa Sinh học
Trịnh Thu Hằng Cao học K17 Sinh học khuẩn gây bệnh hơn so với con người. Rifampin được sử dụng chủ yếu để điều trị bệnh lao do vi khuẩn Mycobacterium tuberculosis gây ra. Clofazimin gắn với DNA của vi khuẩn Mycobacterium leprae gây bệnh phong và làm cản trở quá trình sao chép cũng như phiên mã bình thường của tế bào vi khuẩn. Nó cũng được dùng để điều trị bệnh lao và các bệnh truyền nhiễm khác do các vi khuẩn họ Mycobacteriaceae gây nên. Các kháng sinh khác lại hoạt động như các chất trao đổi bằng cách cản trở chức năng của các acid nucleic. Chúng được gọi là các chất tương đồng vì cấu trúc giống với các nucleotide cấu tạo nên các acid nucleic. Chính đặc điểm đó đã cho phép chúng kết hợp được với DNA và RNA của vi khuẩn gây bệnh, làm thay đổi cấu trúc của chúng và dẫn đến làm dừng quá trình sao chép, phiên mã, dịch mã. Các CKS này thường được dùng để điều trị các bệnh do virus gây ra. 1.1.5. Thực trạng kháng kháng sinh của các chủng VSV gây bệnh Kháng kháng sinh (hay còn gọi là kháng thuốc) là tình trạng các VSV như vi khuẩn, virut, nấm và ký sinh trùng thay đổi cách thức làm cho các thuốc trị bệnh do chúng gây ra trở nên vô hiệu. Vi khuẩn kháng hầu hết kháng sinh gọi là vi khuẩn siêu kháng thuốc (superbug). Vấn đề kháng thuốc chẳng còn mới mẻ, nhưng nó đã trở nên nguy hiểm, cấp bách, đòi hỏi sự nỗ lực hợp nhất nhằm giúp nhân loại tránh quay ngược lại thời kỳ chưa có kháng sinh (năm 1942). CKS đã được sử dụng rộng rãi trong việc phòng chống bệnh cho cây trồng, vật nuôi và bảo quản lương thực, thực phẩm ngay từ những năm 50 – 60 [51], [55]. Đến năm 1980 sản lượng CSK trên thế giới khoảng 25.000 tấn/năm. Trong đó sản lượng penicillin các loại là 17.000 tấn, tetracylin 5.000 tấn, ... [17]. Đến nay, nhiều vi khuẩn đã kháng với penicillin, do thuốc bị lạm 12 Luận văn thạc sỹ - Khoa Sinh học

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.