Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu vi khuẩn kháng kháng sinh và sự phố biến gene kháng kháng sinh ở khu nuôi cá tra tại Cần Thơ và Đồng Tháp

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:95

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn Thạc sĩ Sinh học "Nghiên cứu vi khuẩn kháng kháng sinh và sự phố biến gene kháng kháng sinh ở khu nuôi cá tra tại Cần Thơ và Đồng Tháp" trình bày các nội dung chính sau: Phân lập và định danh các chủng vi khuẩn có khả năng gây bệnh (nhóm coliform, Aeromonas và Vibrio); Xác định khả năng KKS của các chủng vi khuẩn phân lập được với các nhóm kháng sinh được dùng rộng rãi trong điều trị nhiễm trùng ở người và trong nuôi thủy sản trên môi trường thạch bằng phương pháp khuyếch tán trên đĩa thạch.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu vi khuẩn kháng kháng sinh và sự phố biến gene kháng kháng sinh ở khu nuôi cá tra tại Cần Thơ và Đồng Tháp

BÞ GIÁO DþC VIÞN HÀN LÂM KHOA HÞC VÀ ÀO T¾O VÀ CÔNG NGHÞ VIÞT NAM HÞC VIÞN KHOA HÞC VÀ CÔNG NGHÞ Vi ¿ng H¿i Long NGHIÊN CþU VI KHU¾N KHÁNG KHÁNG SINH VÀ Sþ PHÞ BI¾N GENE KHÁNG KHÁNG SINH Þ KHU NUÔI CÁ TRA T¾I C¾N TH¡ VÀ ÞNG THÁP LU¾N VN TH¾C S) SINH HÞC Hà Nßi 3 Nm 2024
iii MþC LþC DANH MþC CÁC B¾NG ........................................................................................ vi DANH MþC CÁC HÌNH V¾, Þ THÞ .................................................................. vii MÞ ¾U .................................................................................................................... 1 NÞI DUNG ................................................................................................................ 4 CH¯¡NG 1. TÞNG QUAN NGHIÊN CþU ............................................................ 4 1.1. KKS là mßt v¿n ß toàn c¿u ............................................................................ 4 1.2. Mßt sß nghiên cÿu vß tình tr¿ng KKS cÿa vi khu¿n trong môi tr±ßng thuÿ sinh trên th¿ gißi ..................................................................................................... 7 1.3. Mßt sß nghiên cÿu vß KKS trong nuôi trßng thÿy h¿i s¿n ............................ 11 1.4. Thÿc tr¿ng KKS ß Vißt Nam và nghiên cÿu vß KKS t¿i sông Mekong ........ 13 CH¯¡NG 2. ÞI T¯þNG VÀ PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CþU ....................... 17 2.1. Thu và b¿o qu¿n m¿u ..................................................................................... 17 2.2. Xÿ lý m¿u ...................................................................................................... 19 2.2.1 Xÿ lý m¿u cho tách chi¿t DNA ................................................................ 19 2.2.2. Xÿ lý các m¿u cho nuôi c¿y vi khu¿n ..................................................... 19 2.3. Phân l¿p vi khu¿n và ßnh danh b¿ng ph±¡ng pháp MALDI-TOF MS ........ 20 2.4. Xác ßnh kh¿ nng KKS cÿa các chÿng vi khu¿n phân l¿p b¿ng ph±¡ng pháp khu¿ch tán trên )a th¿ch ...................................................................................... 20 2.5. ßnh l±ÿng gen KKS b¿ng ph¿n ÿng tßng hÿp chußi polymerase thßi gian thÿc nh¿m ích (qPCR nh¿m ích) ....................................................................... 21 2.6. Xÿ lý sß lißu ................................................................................................... 23 CH¯¡NG 3. K¾T QU¾ VÀ TH¾O LU¾N ........................................................... 24 3.1. Phân l¿p và ßnh danh vi khu¿n ..................................................................... 24 3.2. K¿t qu¿ ánh giá kh¿ nng KKS cÿa các vi khu¿n phân l¿p ±ÿc ................ 25 3.3. K¿t qu¿ ßnh l±ÿng gen KKS b¿ng ph±¡ng pháp qPCR nh¿m ích.............. 35 3.3.1. K¿t qu¿ tách DNA ................................................................................... 35 3.3.2. K¿t qu¿ t¿o ±ßng chu¿n cho qPCR nh¿m ích ...................................... 36 3.3.3. K¿t qu¿ ßnh l±ÿng gen KKS .................................................................. 36 K¾T LU¾N VÀ KI¾N NGHÞ .................................................................................. 48 K¾T LU¾N .............................................................................................................. 48
iv KI¾N NGHÞ ............................................................................................................. 48 DANH MþC CÔNG TRÌNH CþA TÁC GI¾ ........................................................ 49 DANH MþC TÀI LIÞU THAM KH¾O ................................................................. 50
v DANH MþC CÁC KÝ HIÞU, CÁC CHþ VI¾T T¾T Chÿ vi¿t t¿t Gi¿i ngh)a ti¿ng Anh Gi¿i ngh)a ti¿ng Vißt Aero Aeromonas isolation Medium base Môi tr±ßng phân l¿p Aeromonas CGN Horizontal gene transfer Chuyßn gen ngang CT Can Tho C¿n Th¡ CA Chromogenic Coliform Agar Th¿ch Coliform sinh màu CLSI Clinical and Laboratory Standards Vißn Tiêu chu¿n Lâm sàng Institute và Xét nghißm DTD Mobile genetics Di truyßn di ßng DT Dong Thap ßng Tháp BSCL Mekong Delta ßng b¿ng Sông Cÿu Long NÁ Southeast Asia ông Nam Á ESBL Extended spectrum beta-lactamases Các beta-lactam phß rßng EUCAST European Committee on Uÿ ban Châu Âu vß Thÿ Antimicrobial Susceptibility nghißm ß nh¿y c¿m vßi Testing kháng sinh FAO Food and Agriculture Organization Tß chÿc L±¡ng thÿc và of the United Nations Nông nghißp cÿa Liên hÿp qußc KKS Antibiotic resistance Kháng kháng sinh MRC Mekong River Commission þy ban sông Mekong MAR Multiple antibiotic resistance index Chß sß kháng a kháng sinh MALDI-TOF Matrix assisted laser desorption Gß¿i h¿p/ion hoá b¿ng laser MS ionization-time of flight mass hß trÿ ma tr¿n spectrometry qPCR Real-time polymerase chain Ph¿n ÿng chußi polymerase reaction thßi gian thÿc TCBS Thiosulfate-Citrate Bile3Sucrose Th¿ch Thiosulfate-Citrate Agar Bile3Sucrose VKGB Disease-causing bacteria Vi khu¿n gây bßnh VKKKS Antibiotic-resistant bacteria Vi khu¿n kháng kháng sinh VKKT Multidrug-resistant bacteria Vi khu¿n a kháng thußc WHO World Health Organization Tß chÿc Y t¿ th¿ gißi
vi DANH MþC CÁC B¾NG B¿ng 2.1: Thông tin các c¿p mßi bao gßm trình tÿ DNA, nhißt ß b¿t c¿p trong ph¿n ÿng qPCR, nhißt ß nóng ch¿y và chißu dài o¿n gen ±ÿc nhân lên sÿ dung trong ph¿n ÿng qPCR nh¿m ích&&&&&&&&&&&&&&&22
vii DANH MþC CÁC HÌNH V¾, Þ THÞ Hình 1.1: KKS tÿ quan ißm Mßt sÿc khße (Mßi liên hß tÿ nhiên giÿa con ng±ßi, ßng v¿t và môi tr±ßng t¿o thách thÿc ßi vßi quan ißm Mßt sÿc khße trong vißc chßng l¿i KKS. Các mßi quan hß chính và con ±ßng lây truyßn trÿc ti¿p ±ÿc chß ra ß các mii tên). Ngußn: Grube và cßng sÿ [8]&&&&&&.5 Hình 1.2: Ngußn gßc ô nhißm các dòng sông thúc ¿y tình tr¿ng KKS ß các dòng sông. Ngußn: Selvarajan và cßng sÿ [28] &&&&&&&&&&&&.8 Hình 2.1: B¿n ß l¿y m¿u sông Mekong, Vißt Nam bißu dißn ßa ißm l¿y m¿u ß tßnh C¿n Th¡ (A) và ß tßnh ßng Tháp (B). þng dÿng MyMap ±ÿc sÿ dÿng ß ánh d¿u to¿ ß các ßa ißm l¿y m¿u (Google, M)) &&&&&&&&...18 Hình 3.1: Ph¿n trm sß l±ÿng vi khu¿n phân l¿p ±ÿc trên tÿng lo¿i môi tr±ßng (A), ph¿n trm các lo¿i vi khu¿n quan tâm trên các m¿u n±ßc và tr¿m tích (B) &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 25 Hình 3.2: Phân bß các nhóm vi khu¿n tìm ±ÿc theo sß l±ÿng ¿i ißn và khu vÿc tìm th¿y&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&..25 Hình 3.3: Ph¿n trm vi khu¿n chßn lßc và mÿc ß kháng cÿa chúng vßi các nhóm kháng sinh theo h±ßng d¿n cÿa Vißn Tiêu chu¿n Lâm sàng và Xét nghißm (CLSI, 2020) và þy ban Châu Âu vß Thÿ nghißm ß nh¿y c¿m vßi kháng sinh (EUCAST, 2021) &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 26 Hình 3.4: Mÿc ß kháng cÿa vi khu¿n thußc hß Enterobacteriaceae vßi các kháng sinh chßn lßc (A), mÿc ß kháng cÿa vi khu¿n thußc chi Pseudomonas vßi các kháng sinh chßn lßc (B), mÿc ß kháng cÿa vi khu¿n thußc chi Aeromonas vßi các kháng sinh chßn lßc (C). Kháng sinh ±ÿc chßn theo h±ßng d¿n cÿa Vißn Tiêu chu¿n Lâm sàng và Xét nghißm (CLSI, 2020) và þy ban Châu Âu vß Thÿ nghißm ß nh¿y c¿m vßi kháng sinh (EUCAST, 2021). &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&.29 Hình 3.5: Chß sß MAR giÿa các hß vi khu¿n ±ßng rußt, Pseudomonas, và Aeromonas (A), các m¿u tr¿m tích và n±ßc (B), giÿa các m¿u ß C¿n Th¡, Vißt Nam (C), giÿa các m¿u ß ßng Tháp, Vißt Nam (D). &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&.32 Hình 3.6: Sÿ phong phú tuyßt ßi cÿa 13 gen KKS và intl1 t¿i C¿n Th¡, Vißt Nam (A) Þ các m¿u n±ßc và m¿u tr¿m tích (B) Chu¿n hoá = log10 cÿa sÿ
viii phong phú tuyßt ßi (Sß b¿n sao/g vßi m¿u tr¿m tích, và sß b¿n sao/mL vßi m¿u n±ßc).&&&&&&...&&&&&&&&&&&&&&&&&&....37 Hình 3.7: Sÿ phong phú tuyßt ßi cÿa 13 gen KKS và intl1 t¿i ßng Tháp, Vißt Nam (A) Þ các m¿u n±ßc và m¿u tr¿m tích và (B) Chu¿n hoá = log10 cÿa sÿ phong phú tuyßt ßi (Sß b¿n sao/g vßi m¿u tr¿m tích, và sß b¿n sao/mL vßi m¿u n±ßc)&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&40 Hình 3.8: Sÿ phong phú tuyßt ßi cÿa gen integron (Sß b¿n sao/g vßi m¿u tr¿m tích, và sß b¿n sao/mL vßi m¿u n±ßc)&...&&&&&&&&&&&&&&43 Hình 3.9: Mßi t±¡ng quan giÿa các thông sß ch¿t l±ÿng n±ßc + tr¿m tích và mÿc ß phong phú chu¿n hoá cÿa gen KKS, gen 16S rRNA, và gen intl1 (A), PCoA vß hàm l±ÿng tuyßt ßi gen KKS giÿa tr¿m tích và n±ßc (B)...&&&&&&&&&&&&&&&&&.&&&&&&&&&&....46
1 MÞ ¾U Kháng kháng sinh (KKS) hißn ±ÿc coi là mßi e dßa lßn ßi vßi sÿc khße cßng ßng. ißu này i ng±ÿc l¿i nhißu mÿc tiêu phát trißn bßn vÿng cÿa Liên hÿp qußc ß ra bao gßm: sÿc khße con ng±ßi, an ninh l±¡ng thÿc, gi¿m nghèo, h¿nh phúc và tng tr±ßng kinh t¿. Tuy nhiên, sÿ l±u hành KKS giÿa các hß vi sinh v¿t cÿa con ng±ßi, ßng v¿t và môi tr±ßng ch±a ±ÿc nghiên cÿu ¿y ÿ ß nhißu qußc gia trên th¿ gißi, trong ó có Vißt Nam. Các con sông, thông qua mßi liên hß vßi r¿t nhißu ho¿t ßng sßng cÿa con ng±ßi, ang trß thành môi tr±ßng tißm nng cho sÿ xu¿t hißn và phß bi¿n vi khu¿n KKS trên quy mô rßng lßn giÿa các hß sinh thái trên c¿n và d±ßi n±ßc, giÿa con ng±ßi, ßng v¿t và môi tr±ßng. Sông Mekong, mßt trong nhÿng con sông lßn nh¿t th¿ gißi, ch¿y qua sáu qußc gia gßm Trung Qußc, Myanmar, Thái Lan, Lào, Campuchia và Vißt Nam, ngày càng ô nhißm do ó chßu tác ßng tÿ các ho¿t ßng cÿa con ng±ßi. N±ßc th¿i tÿ khu công nghißp, khu dân c±, ô thß chÿa nhißu lo¿i ô nhißm trong ó có tßn d± kháng sinh, d±ÿc ph¿m, kim lo¿i n¿ng và vi khu¿n gây bßnh (VKGB) ±ÿc th¿i trÿc ti¿p vào dòng sông qua các nhánh sông nhß, kênh r¿ch. Bên c¿nh ó, ho¿t ßng nuôi thÿy s¿n trên sông và ven bß r¿t sôi ßng, dßch bßnh thuÿ s¿n dißn bi¿n phÿc t¿p, cùng vßi ó là nhu c¿u sÿ dÿng thußc kháng sinh và hoá ch¿t ißu trß bßnh ngày càng tng lên. ißu này có thß d¿n ¿n sÿ thúc ¿y tình tr¿ng kháng thußc nhanh chóng cÿa vi khu¿n trong môi tr±ßng sông, trong ó có c¿ VKGB cho ng±ßi và ßng v¿t, sinh v¿t d±ßi n±ßc. Sông Mekong óng vai trò r¿t quan trßng trong phát trißn kinh t¿, an ninh l±¡ng thÿc và an sinh xã hßi cÿa Vißt Nam nói riêng và c¿ khu vÿc nói chung, do ó, nghiên cÿu tình tr¿ng KKS là h¿t sÿc c¿n thi¿t ß ánh giá rÿi ro sÿc kho¿ liên quan ¿n vißc bùng phát và lây nhißm VKGB kháng thußc trong cßng ßng. Cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) là mßt trong nhÿng ßi t±ÿng cá nuôi n±ßc ngßt chÿ lÿc cÿa ßng b¿ng Sông Cÿu Long (BSCL), cung c¿p thÿc ph¿m nßi ßa và xu¿t kh¿u có doanh thu lßn cÿa Vißt Nam. Do mô hình nuôi cá ã thay ßi nhanh chóng tÿ qu¿ng canh sang thâm canh, cùng vßi vißc mß rßng dißn tích nuôi nên v¿n ß ô nhißm môi tr±ßng và dßch bßnh ã x¿y ra ngày càng nhißu. Vißc sÿ dÿng kháng sinh cing tÿ ó tng lên, tßn d± kháng
2 sinh trong thÿc ph¿m không chß gây tác ßng x¿u ¿n kh¿ nng xu¿t kh¿u, ¿nh h±ßng ¿n sÿc khße con ng±ßi, tßn d± kháng sinh trong môi tr±ßng thúc ¿y sÿ chßn lßc và phát trißn vi khu¿n kháng thußc, ¿c bißt là VKGB ß cá cing có kh¿ nng gây bßnh ß ng±ßi. Tÿ thÿc tißn, ngußn n±ßc sÿ dÿng cho ao cá tra ±ÿc l¿y và th¿i trÿc ti¿p vào nhÿng nhánh sông Mekong. Do ó s¿ có sÿ trao ßi qua l¿i hß vi sinh v¿t và các ch¿t ô nhißm trong ao cá và môi tr±ßng sông Mekong. Tuy nhiên mßi liên hß giÿa tình tr¿ng vi khu¿n KKS ß l±u vÿc sông Mekong và khu nuôi cá tra ch±a ±ÿc nghiên cÿu ¿y ÿ. Vì v¿y, mÿc tiêu chính cÿa ß tài ó là xác ßnh ±ÿc tình tr¿ng vi khu¿n KKS và sÿ phß bi¿n gen KKS t¿i mßt sß khu vÿc nuôi cá tra ß C¿n Th¡ và ßng Tháp và nhánh sông Mekong lißn kß. Cÿ thß, tr±ßc h¿t, phân l¿p và xác ßnh ±ÿc tính KKS cÿa các chÿng vi khu¿n có kh¿ nng gây bßnh t¿i mßt sß khu vÿc ao nuôi cá tra ß C¿n Th¡ và ßng Tháp, và nhánh sông Mekong.Ti¿p ó, ßnh l±ÿng ±ÿc mßt sß gen KKS phß bi¿n trong môi tr±ßng n±ßc và tr¿m tích ao cá, và nhánh sông Mekong. Vß nßi dung ß tài, nßi dung thÿ nh¿t ó là phân l¿p và ßnh danh các chÿng vi khu¿n có kh¿ nng gây bßnh (nhóm coliform, Aeromonas và Vibrio). Þ ây, các chÿng vi khu¿n thußc nhóm coliform, Aeromonas, Vibrio s¿ ±ÿc nuôi c¿y, phân l¿p trên các môi tr±ßng chßn lßc. Sau ó, chÿng vi khu¿n s¿ ±ÿc ßnh danh nhanh b¿ng MALDI-TOF MS (Gß¿i h¿p/ion hoá b¿ng laser hß trÿ ma tr¿n) ß xác ßnh tßi loài. Ti¿p ó, ta xác ßnh kh¿ nng KKS cÿa các chÿng vi khu¿n phân l¿p ±ÿc vßi các nhóm kháng sinh ±ÿc dùng rßng rãi trong ißu trß nhißm trùng ß ng±ßi và trong nuôi thÿy s¿n trên môi tr±ßng th¿ch b¿ng ph±¡ng pháp khuy¿ch tán trên )a th¿ch. Cußi cùng, các gen KKS chßn lßc s¿ ±ÿc xác ßnh m¿t ß và ßnh l±ÿng. Trong ó, DNA tßng sß ±ÿc tách chi¿t b¿ng bß kit theo h±ßng d¿n cÿa nhà s¿n xu¿t. DNA ±ÿc tách s¿ sÿ dÿng làm khuôn nhân và ßnh l±ÿng gen 16S rRNA và mßt sß gen KKS. Tÿ ây, phân tích mßi liên hß giÿa m¿t ß vi khu¿n và gen KKS. Vß c¡ sß khoa hßc và thÿc tißn cÿa ß tài: Nhÿng nghiên cÿu g¿n ây ã phát hißn d± l±ÿng kháng sinh và nhißu ch¿t ô nhißm khác trong sông Mekong. Vißc phát th¿i nhÿng ch¿t ô nhißm này cing nh± vi sinh v¿t gây bßnh tÿ ngußn n±ßc th¿i sinh ho¿t, ô thß và khu công nghißp vào sông Mekong, cùng vßi ho¿t ßng nuôi thÿy s¿n sôi ßng s¿ óng góp vào vißc làm lây truyßn, phát tán và bùng phát vi khu¿n KKS trong khu vÿc. Do ó nghiên cÿu hißn tr¿ng KKS ß
3 l±u vÿc sông Mekong và các khu nuôi cá tra s¿ cung c¿p thông tin vß mßi liên hß giÿa qu¿n thß vi khu¿n kháng thußc, gen KKS giÿa môi tr±ßng tÿ nhiên và khu nuôi cá. Các k¿t qu¿ này s¿ là c¡ sß khoa hßc quan trßng góp ph¿n ánh giá y¿u tß nguy c¡ làm bùng phát và phát tán các chÿng vi khu¿n kháng thußc và gen KKS trong môi tr±ßng nuôi cá tra, có thß ¿nh h±ßng trÿc ti¿p tßi sÿc khße ng±ßi dân. Nhÿng óng góp cÿa lu¿n vn: trong nghiên cÿu này, chúng tôi ã b±ßc ¿u tìm ra mßt sß loài vi khu¿n kháng thußc phß bi¿n trong môi tr±ßng ao nuôi cá tra và khu vÿc nhánh sông Mekong lißn kß. Bên c¿nh ó, nghiên cÿu này cing ßnh l±ÿng ±ÿc mßt sß gen KKS quan trßng liên quan ¿n kháng thußc ißu trß bßnh ß ng±ßi và kh¿ nng phß bi¿n gen KKS trong môi tr±ßng thông qua c¡ ch¿ chuyßn gen ngang (CGN). L¿n ¿u tiên, nghiên cÿu mßi liên hß giÿa sÿ phß bi¿n vi khu¿n kháng thußc, gen KKS và mßt sß ißu kißn môi tr±ßng trong ao cá tra và l±u vÿc sông Mekong cing ã ±ÿc xác ßnh. Nhÿng k¿t qu¿ cÿa nghiên cÿu này nh¿n m¿nh t¿m quan trßng cÿa vißc phßi hÿp qu¿n lý ngußn n±ßc sông Mekong cÿa các qußc gia thành viên cing nh± ho¿t ßng nuôi thÿy s¿n theo quy trình sinh hßc, bßn vÿng.
4 NÞI DUNG CH¯¡NG 1. TÞNG QUAN NGHIÊN CþU 1.1. KKS là mßt v¿n ß toàn c¿u Kháng sinh là các hÿp ch¿t hÿu c¡ ±ÿc t¿o ra bßi các vi sinh v¿t nh± vi khu¿n và n¿m trong quá trình phát trißn cÿa chúng và có kh¿ nng tiêu dißt ho¿c ÿc ch¿ sÿ phát trißn cÿa các vi sinh v¿t khác ngoài các sinh v¿t ó ß nßng ß th¿p ho¿c chúng là nhÿng ch¿t do nhißu vi sinh v¿t (vi khu¿n, n¿m) t¿o ra trÿc ti¿p vßi mÿc ích làm kìm hãm sÿ phát trißn cÿa các vi sinh v¿t khác và cußi cùng là tiêu dißt chúng [1]. Trong y hßc, vißc ±a kháng sinh vào sÿ dÿng lâm sàng ±ÿc coi là b±ßc ßt phá trong th¿ kÿ 20 vßi vißc ißu trß các bßnh truyßn nhißm, ngoài ra chúng còn giúp thÿc hißn ±ÿc nhißu thÿ thu¿t y t¿ hißn ¿i, bao gßm ißu trß ung th±, c¿y ghép nßi t¿ng và ph¿u thu¿t tim hß [2]. Tuy nhiên, vißc l¿m dÿng các hÿp ch¿t này ã d¿n ¿n sÿ gia tng nhanh chóng tình tr¿ng KKS vßi mßt sß bßnh nhißm trùng hißn không thß ißu trß ±ÿc [3]. KKS tÿ ó d¿n trß thành mßt trong nhÿng mßi e dßa sÿ phát trißn và sÿc khße cßng ßng hàng ¿u toàn c¿u. Ng±ßi ta ±ßc tính r¿ng KSS vi khu¿n là nguyên nhân trÿc ti¿p gây ra 1,27 trißu ca tÿ vong trên toàn c¿u vào nm 2019 và tßng cßng ã có 4,95 trißu ca tÿ vong [4]. KKS ¿nh h±ßng ¿n t¿t c¿ các qußc gia, nh±ng t¿o ra gánh n¿ng cao h¡n c¿ ß các qußc gia có thu nh¿p th¿p và trung bình [5]. M¿c dù vißc l¿m dÿng thußc kháng sinh ß c¿ ng±ßi và ßng v¿t ßu là nguyên nhân lßn gây nên tình tr¿ng này nh±ng bên c¿nh ó còn là do các chi¿n l±ÿc ±ÿc phát trißn cÿa các qußc gia ß chßng l¿i vißc l¿m dÿng ó th±ßng ch±a ¿t nhißu thành tÿu [6]. Nhÿng mßi nguy hißm cÿa thßi kÿ h¿u kháng sinh ã khi¿n các nhà ho¿ch ßnh chính sách ß mßi qußc gia thÿa nh¿n mßi e dßa này ßi vßi sÿc khße con ng±ßi và s¿n sàng tài trÿ cing nh± thúc ¿y sÿ quan tâm trß l¿i trong vißc khám phá và phát trißn kháng sinh mßi [7]. Tr±ßc mßi nguy c¡ này, Tß chÿc Y t¿ Th¿ gißi (WHO), Tß chÿc L±¡ng thÿc và Nông nghißp cÿa Liên hÿp qußc (FAO) và Tß chÿc Thú y Th¿ gißi (WOAH) ã ß xu¿t cách ti¿p c¿n Mßt sÿc khße ß thúc ¿y vißc sÿ dÿng th¿n trßng và có trách nhißm thußc kháng sinh. Mô hình Mßt sÿc khße ã nh¿n m¿nh mßi quan hß giÿa sÿc khße con ng±ßi, ßng v¿t và môi tr±ßng theo hình 1. Tuy nhiên, ¿n thßi ißm hißn t¿i, các ch±¡ng trình giám sát sÿ phát trißn tình tr¿ng
5 KKS ±ÿc t¿p trung cho hai trong sß ba trÿ cßt cÿa mô hình Mßt sÿc khße, ó là sÿc khße con ng±ßi và thú y. Vì v¿y, KKS trong môi tr±ßng ±ÿc coi là ph¿n bß bß quên nhißu nh¿t. Hình 1.1: KKS tÿ quan ißm Mßt sÿc khße (Mßi liên hß tÿ nhiên giÿa con ng±ßi, ßng v¿t và môi tr±ßng t¿o thách thÿc ßi vßi quan ißm Mßt sÿc khße trong vißc chßng l¿i KKS. Các mßi quan hß chính và con ±ßng lây truyßn trÿc ti¿p ±ÿc chß ra ß các mii tên). Ngußn: Grube và cßng sÿ [8]. ¿c ißm nßi b¿t nh¿t cÿa hß vi sinh v¿t môi tr±ßng là sÿ a d¿ng, bßi vi sinh v¿t có thß bi¿n ßi các gen và sÿ dÿng ß chßng l¿i tác dÿng cÿa kháng sinh [9]. Trên thÿc t¿, nhißu loài vi khu¿n mang gen KKS mßt cách tÿ nhiên và chúng có tÿ tr±ßc khi con ng±ßi sÿ dÿng kháng sinh [10]. Tuy nhiên, tình tr¿ng vi khu¿n KKS ang d¿n trß nên tr¿m trßng h¡n do vißc l¿m dÿng kháng sinh ß ng±ßi, ßng v¿t, và thÿc v¿t, cing nh± các ho¿t ßng khác cÿa con ng±ßi ã ¿y nhanh sÿ chßn lßc, bùng phát và lan truyßn gen KKS, và vi khu¿n KKS trong môi tr±ßng [11], [12], [13]. H¡n nÿa, d±ßi áp lÿc chßn lßc cÿa kháng sinh, kim lo¿i n¿ng và các ch¿t ô nhißm khác trong môi tr±ßng, gen KKS vßi sÿ trÿ giúp cÿa các nhân tß di truyßn di ßng (DTD) nh± plasmid, transposon, integron, prophage, và các y¿u tß di ßng tích hÿp/tái tß hÿp thông qua các c¡
6 ch¿ CGN, ã thúc ¿y sÿ bùng phát vi khu¿n KKS [14], [15]. Nhân tß DTD làm cho bß gen vi khu¿n trß nên linh ho¿t h¡n, dß dàng ti¿p nh¿n và/ho¿c lo¿i bß, trao ßi các nhân tß di truyßn mßi vßi vi sinh v¿t ß môi tr±ßng xung quanh. Do ó, vißc xác ßnh chính xác c¿u trúc các nhân tß DTD là r¿t quan trßng ß xác ßnh c¡ ch¿ chuyßn, vß trí th±ßng chèn và kißu gen/trình tÿ v¿n chuyßn gen KKS cing nh± ß theo dõi t¿n su¿t cÿa các quá trình CGN [16]. Nghiên cÿu g¿n ây cho th¿y, nhißu gen KKS ±ÿc tìm th¿y tÿ các chÿng vi khu¿n bßnh vißn có ngußn gßc tÿ vi khu¿n môi tr±ßng [10] Enterobacteriaceae, Moraxellaceae, Pseudomonadaceae, và Vibrionaceae là nhÿng hß vi khu¿n th±ßng g¿p trong môi tr±ßng thÿy sinh nh±ng trong ó có nhißu loài là nhÿng tác nhân gây bßnh ß ng±ßi và ßng v¿t [11], [14], [15]. áng l±u ý, chúng vÿa là v¿t chÿ và có kh¿ nng trao ßi, ti¿p nh¿n gen KKS vßi nhau và vßi các loài khác (kß c¿ loài gây bßnh và không gây bßnh), d¿n ¿n bùng phát nhanh chóng các loài vi khu¿n a kháng thußc (VKKT). Ch¿ng h¿n, có b¿ng chÿng cho th¿y sÿ di chuyßn cÿa gen blaCTX-M (kháng beta- lactam phß rßng) trên nhißm s¿c thß cÿa vi khu¿n môi tr±ßng Kluyvera spp. (hi¿m khi gây bßnh) sang plasmid cÿa các chÿng Escherichia coli lâm sàng [17]. Ngày nay các bi¿n thß gen blaCTX-M ±ÿc tìm th¿y r¿t phß bi¿n ß các chÿng vi khu¿n bßnh vißn [18] vßi l¿n ¿u tiên phát hißn gen blaNDM-1 (kháng carbapenem) ß chÿng vi khu¿n Klebsiella pneumoniae, gây nhißm trùng ±ßng ti¿t nißu ß mßt phÿ nÿ i du lßch tßi ¾n ß. Nghiên cÿu sau ó ã phát hißn các chÿng vi khu¿n mang gen blaNDM-1 ß các m¿u n±ßc ußng t¿i New Delhi, chÿ không ph¿i ß ngußn n±ßc th¿i t¿i Wales (n¡i sinh sßng cÿa ng±ßi phÿ nÿ), cho th¿y gen blaNDM-1 có ngußn gßc tÿ ¾n ß [19]. Tình tr¿ng m¿t vß sinh ã làm ô nhißm các ngußn n±ßc ußng, n±ßc sông và làm cho tình tr¿ng lây nhißm VKKKS trß nên tr¿m trßng h¡n ß ¾n ß [20]. Nh± v¿y, các nghiên cÿu trên th¿ gißi ã chß ra mßi liên hß ch¿t ch¿ giÿa vißc xu¿t hißn và lây nhißm vi khu¿n KKS tÿ môi tr±ßng tßi con ng±ßi và sau ó l±u hành phß bi¿n ß các chÿng phân l¿p trong khu vÿc bßnh vißn. áng báo ßng, các VKKT nh± Acinetobacter baumannii và Escherichia coli kháng carbapenem, P. aeruginosa kháng quinolones thußc nhóm 12 VKGB ±u tiên nghiên cÿu phát trißn kháng sinh mßi do WHO công bß cing ã ±ÿc phát hißn trong môi tr±ßng thÿy sinh [21]. N¿u KKS trong lâm sàng có ngußn gßc tÿ môi tr±ßng, thì kh¿
7 nng lây truyßn có thß dißn ra theo h±ßng ng±ÿc l¿i, tÿ ng±ßi sang môi tr±ßng và ng±ÿc l¿i. Trên thÿc t¿, sÿ phong phú và a d¿ng gen KKS trong cßng ßng vi khu¿n môi tr±ßng v¿n ch±a ±ÿc xác ßnh ¿y ÿ. Bên c¿nh ó, ngußn gßc cÿa kho¿ng 95% gen KKS di ßng v¿n ch±a ±ÿc bi¿t. Nh± v¿y, nguy c¡ xu¿t hißn các gen KKS di ßng mßi ß VKGB s¿ cao h¡n trong môi tr±ßng th±ßng xuyên ti¿p xúc vßi kháng sinh nh± hß vi sinh v¿t cÿa ng±ßi, ßng v¿t nuôi và môi tr±ßng bß ô nhißm kháng sinh. Hißn nay v¿n còn thi¿u dÿ lißu c¡ b¿n vß sÿ phân bß và tác ßng cÿa gen KKS di ßng trong ngußn n±ßc tÿ nhiên, ¿c bißt là ß các qußc gia có thu nh¿p th¿p và trung bình nh± ông Nam Á (NÁ), n¡i ±ÿc xác ßnh là ißm nóng hàng ¿u vß bùng phát và lây truyßn VKGB KKS trên th¿ gißi [22]. WHO ã nh¿n m¿nh vißc thi¿u thu th¿p dÿ lißu có hß thßng liên quan ¿n KKS ß NÁ và mô t¿ v¿n ß KKS là
8 càng hißn hÿu trên toàn th¿ gißi [24], [25]. Bßi, các dòng sông ±ÿc sÿ dÿng rßng rãi làm ngußn n±ßc ußng, t±ßi tiêu, nuôi trßng thÿy h¿i s¿n và mÿc ích gi¿i trí, là ngußn sßng cÿa hàng tÿ ng±ßi trên th¿ gißi, chính vì th¿, sÿ xâm nh¿p cÿa thußc kháng sinh, VKGB và gen KKS vào môi tr±ßng này làm cho vißc qu¿n lý ch¿t l±ÿng n±ßc trß nên phÿc t¿p h¡n [26], [27]. G¿n nh± t¿t c¿ các lo¿i kháng sinh cùng nhißu lo¿i VKGB và gen KKS ã ±ÿc phát hißn trong các m¿u n±ßc bß m¿t và tr¿m tích áy cÿa các hß thßng sông lßn ß nhißu qußc gia tÿ c¿ 5 châu lÿc, nh± Trung Qußc (Sông Hoàng Hà, B¿c Kinh, Th±ÿng H¿i, Qu¿ng ông, Côn Minh, Hß Nam, Vân Nam), ¾n ß (Sông H¿ng, Sông ¾n, Kshipra, Mula, Mutha, Torsa, Brahmaputra và Ganga), Pakistan (sông Indus), Iran (sông Babolrud), Nh¿t B¿n (các dòng sông ß Tokyo, sông Yasu và Hino), Hàn Qußc (Sông Hàn), Indonesia (sông Mã), Turkey (sông Kizilirmak), Các qußc gia Châu Âu (Sông Tiber, Aniene, Sowe, West Midlands, Lockwitzbach, Sense), Mÿ (Sông Altamaha, South Fork Iowa, Cache La Poudre, Savannah), Canada (Sông Salmon, South Nation, Fales), Cuba (sông Almendares), Bolivia (sông La Paz), Colombia (sông Bogotá), South Africa (sông Umgeni và Aller), Australia (sông Brisbane và Werribee) [14], [24], [25]. Hình 1.2: Ngußn gßc ô nhißm các dòng sông thúc ¿y tình tr¿ng KKS ß các dòng sông. Ngußn: Selvarajan và cßng sÿ [28].
9 Các phân tÿ kháng sinh bình th±ßng s¿ ±ÿc chuyßn hóa trong c¡ thß ng±ßi ho¿c ßng v¿t, nh±ng ph¿n lßn (70390%) ±ÿc bài ti¿t d±ßi d¿ng không ßi qua phân và n±ßc tißu. Các phân tÿ kháng sinh xâm nh¿p vào n±ßc th¿i d±ßi d¿ng hÿp ch¿t chính ho¿c ch¿t chuyßn hóa tÿ n±ßc th¿i cÿa bßnh vißn, công ty d±ÿc ph¿m, nhà máy xÿ lý n±ßc th¿i, nuôi trßng thÿy s¿n và trang tr¿i chn nuôi. ißu này ã d¿n ¿n vißc mßt l±ÿng lßn kháng sinh i vào n±ßc m¿t, n±ßc ng¿m và th¿m chí c¿ n±ßc ußng, còn môi tr±ßng sông và bißn l¿i trß thành n¡i tích tÿ kháng sinh chính cÿa môi tr±ßng [29]. Þ các n±ßc phát trißn, nhß hß thßng xÿ lý n±ßc th¿i tßt, nßng ß kháng sinh trong n±ßc m¿t th±ßng th¿p r¡i vào chß vài chÿc ng/L, nh± sông Arno và sông Po ß mißn trung và mißn b¿c Italy nßng ß < 25,4 ng/L [30]; trong n±ßc bißn t¿i vßnh Victoria - Hßng Kông < 50 ng/L [31], [32].; Hàm l±ÿng kháng sinh trong n±ßc cÿa sông Huangpu - Th±ÿng H¿i - Trung Qußc < 313 ng/L [33]. Trong môi tr±ßng n±ßc m¿t, kháng sinh có thß tr¿i qua nhißu con ±ßng chuyßn hóa d±ßi ¿nh h±ßng cÿa các y¿u tß tÿ nhiên, ch¿ng h¿n nh± bß phân hÿy d±ßi tác ßng cÿa ánh sáng m¿t trßi, k¿t hÿp vßi các ch¿t khác trong môi tr±ßng, tích liy trong sinh v¿t thÿy sinh và tr¿m tích, ho¿c tßn d± trong n±ßc. T¿i hß Baiyangdian, Trung Qußc, ng±ßi ta ã phát hißn th¿y nßng ß kháng sinh sulfonamides dao ßng tÿ 0,86 ¿n 1563 ng/L [34]. Þ Pháp, ít nh¿t 17 lo¿i kháng sinh thußc 4 nhóm, bao gßm quinolones, sulfonamides, nitroimidazoles, và diaminopyrimidines, ã ±ÿc phát hißn mßt l¿n trong các cÿa sông ho¿c trong dòng sông Seine [35]. Trong n±ßc ng¿m, do m¿t ß vi sinh v¿t th¿p và ißu kißn oxy hóa khÿ nghèo nàn, kháng sinh có thß bß bi¿n ßi không hoàn toàn ho¿c chuyßn hóa thành các ch¿t ßc h¿i h¡n, th¿m chí có thß tßn t¿i không thay ßi trong thßi gian dài. Þ mßt sß khu vÿc g¿n bãi chôn l¿p ch¿t th¿i r¿n, ng±ßi ta ã phát hißn th¿y nßng ß kháng sinh trong n±ßc ng¿m có thß ¿t tÿ 10 µg/L ¿n 1 mg/L [36]. Khi tßn t¿i trong n±ßc, kháng sinh có thß tích liy vào tr¿m tích thông qua các c¡ ch¿ nh± trao ßi ion, t¿o phÿc vßi ion kim lo¿i, ho¿c t±¡ng tác vßi các ch¿t ±a n±ßc khác. C¡ ch¿ h¿p phÿ kháng sinh vào tr¿m tích không chß phÿ thußc vào b¿n ch¿t cÿa kháng sinh và tr¿m tích, mà còn liên quan ¿n quá trình t¿o phÿc vßi các ion kim lo¿i nh± Fe3+,... Các hÿp ch¿t humic trong bùn cing có thß làm thay ßi tính ch¿t bß m¿t và kh¿ nng h¿p phÿ cÿa kháng sinh, nh± ã ±ÿc quan sát trong ph¿n ÿng h¿p phÿ cÿa tetracycline lên oxit nhôm d±ßi tác ßng
10 cÿa axit humic [37]. Sÿ liên k¿t vßi các h¿t r¿n ho¿c t¿o phÿc có thß làm gi¿m kh¿ nng phát hißn kháng sinh trong môi tr±ßng và gi¿m ho¿t tính kháng khu¿n [19]. Enterobacteriaceae, Moraxellaceae, Pseudomonadaceae và Vibrionaceae, chi¿m ±u th¿ trong môi tr±ßng n±ßc là VKGB có ý ngh)a lâm sàng áng kß và là v¿t chÿ chính cÿa gen KKS [11], [14], [15]. áng chú ý, gen KKS ±ÿc trao ßi và phát tán r¿t nhißu trong các chÿng vi khu¿n và giÿa các loài gây bßnh này, và do ó làm tng sÿ phát trißn cÿa các loài mang gen KKS. Các chÿng A. baumannii, E. coli và P. aeruginosa kháng nhißu lo¿i thußc thußc danh sách tác nhân gây bßnh ±u tiên cÿa WHO cing ±ÿc phát hißn trong môi tr±ßng n±ßc. H¡n nÿa, d± l±ÿng kháng sinh, kim lo¿i và nhißu ch¿t th¿i khác nhau thúc ¿y sÿ lây lan cÿa gen KKS trong vi khu¿n môi tr±ßng vßi sÿ trÿ giúp cÿa các y¿u tß DTD thông qua các quá trình CGN [11], [14], [15]. Do ó, môi tr±ßng n±ßc ¿i dißn cho sÿ thu nh¿n và lan truyßn gen KKS, cing nh± ß tng sinh VKKKS [15]. Nhìn chung, các gen KKS liên quan kháng nhóm aminoglycoside (aphA6, aacC1, aadB và aadA1), ³-lactam (blaTEM, blaSHV, blaVIM, blaCTX-M, blaOXA, blaAMPC), sulfonamide (sul1, sul2 và sul3), tetracycline (tetA, tetB, tetC, tetM, tetO, tetX, tetQ và tetW) và quinolones (qnrA, qnrB, qnrS) th±ßng ±ÿc phát hißn nhißu nh¿t ß các hß thßng sông hß trên th¿ gißi [38], [39], [40], [41], [42]. Bên c¿nh ó, các dòng sông ch¿y qua khu vÿc ô thß có mÿc ß a d¿ng và hàm l±ÿng gen KKS r¿t cao (104-106 b¿n sao/mL trong n±ßc và 106-108 b¿n sao/g trong tr¿m tích) [38], [39], [42], [43], [44]. Các nghiên cÿu ã chß ra mßi liên hß m¿t thi¿t giÿa vißc phát hißn d± l±ÿng lo¿i kháng sinh cÿ thß vßi sÿ a d¿ng và hàm l±ÿng gen KKS trong môi tr±ßng sông. Mßi liên hß giÿa nßng ß kháng sinh và gen KKS t±¡ng ÿng cho th¿y r¿ng nßng ß và sÿ phong phú cÿa gen KKS ß mßt mÿc ß nh¿t ßnh có liên quan ¿n sÿ hißn dißn cÿa các vi khu¿n KKS cÿ thß trong môi tr±ßng. Do ó xác ßnh các ißm nóng, hß chÿa vi khu¿n KSS và gen KKS ß nhÿng khu vÿc sông ß hißu sâu h¡n vß chu kÿ dßch tß hßc và các y¿u tß liên quan thúc ¿y sÿ hình thành, phát trißn và phát tán KKS trong môi tr±ßng.