Cơ chế kháng thuốc kháng sinh
Cơ chế kháng thuốc kháng sinh là các chiến lược sinh hóa và di truyền mà vi sinh vật sử dụng để tồn tại khi tiếp xúc với các loại thuốc mà lẽ ra sẽ ức chế hoặc tiêu diệt chúng. Chúng thuộc một số ít các loại lặp đi lặp lại — ngăn chặn thuốc tiếp cận mục tiêu, sửa đổi hoặc bảo vệ mục tiêu, làm bất hoạt thuốc bằng enzyme, và thu nhận các gen mã hóa các đặc điểm này — cùng nhau giải thích hầu hết các trường hợp kháng thuốc quan trọng trên lâm sàng.
Definition
Cơ chế kháng thuốc kháng sinh là các quá trình tế bào di truyền hoặc thích nghi — giảm hấp thu thuốc, bơm đẩy chủ động, thay đổi hoặc bảo vệ mục tiêu, bất hoạt thuốc bằng enzyme, và các con đường bỏ qua — cho phép một vi sinh vật phát triển khi có mặt nồng độ kháng sinh mà sẽ ức chế các sinh vật nhạy cảm.
Scope
Lĩnh vực này định hướng cho người đọc về cách kháng thuốc kháng sinh phát sinh ở cấp độ phân tử. Nó khảo sát cơ sở di truyền của sự kháng thuốc, sự chuyển gen kháng thuốc theo chiều ngang, sự sửa đổi mục tiêu và bơm đẩy chủ động, và sự bất hoạt thuốc bằng enzyme, đồng thời chỉ ra các chủ đề chi tiết phát triển từng khía cạnh. Nó coi sự kháng thuốc là một hiện tượng vi sinh vật học và di truyền học hơn là hướng dẫn quản lý lâm sàng.
Sub-topics
Core questions
- Các con đường sinh hóa chính dẫn đến kháng thuốc kháng sinh là gì?
- Các yếu tố quyết định sự kháng thuốc được mã hóa, đột biến và chia sẻ giữa các sinh vật như thế nào?
- Sự sửa đổi mục tiêu, bơm đẩy và bất hoạt enzyme khác nhau như thế nào về logic phân tử của chúng?
- Tại sao các loại cơ chế tương tự lại lặp lại trên nhiều nhóm thuốc và loài?
Key concepts
- Kháng thuốc nội tại so với kháng thuốc mắc phải
- Giảm tính thấm và bơm đẩy chủ động
- Sửa đổi mục tiêu và bảo vệ mục tiêu
- Bất hoạt thuốc bằng enzyme
- Đột biến nhiễm sắc thể
- Chuyển gen ngang
- Hệ gen kháng thuốc (Resistome)
Mechanisms
Sự kháng thuốc đạt được thông qua một tập hợp hạn chế các chiến lược lặp lại trên các nhóm thuốc. Tế bào có thể giữ thuốc ở ngoài bằng cách giảm tính thấm màng hoặc bằng cách bơm thuốc ra ngoài thông qua các chất vận chuyển bơm đẩy; nó có thể thay đổi mục tiêu phân tử để thuốc không còn liên kết, hoặc sản xuất một protein bảo vệ mục tiêu; hoặc nó có thể phá hủy hoặc biến đổi hóa học thuốc bằng các enzyme chuyên biệt. Các con đường bỏ qua và sản xuất quá mức mục tiêu cung cấp thêm các con đường. Các kiểu hình này phát sinh từ đột biến gen nhiễm sắc thể hoặc từ việc thu nhận các gen kháng thuốc mang trên plasmid, transposon và integron, và một sinh vật kháng thuốc đơn lẻ thường kết hợp nhiều cơ chế cùng một lúc (Blair et al., 2015; Munita & Arias, 2016).
Clinical relevance
Hiểu biết về cơ chế kháng thuốc là nền tảng cho cách các phòng thí nghiệm diễn giải kết quả xét nghiệm độ nhạy cảm và cách giám sát phân biệt sự kháng thuốc nội tại với sự kháng thuốc mắc phải; đó là kiến thức tham chiếu để đánh giá lý do tại sao các sự kết hợp thuốc-vi sinh vật cụ thể thành công hoặc thất bại. Nó mô tả sinh học đằng sau sự kháng thuốc và không phải là nguồn cung cấp liều lượng hoặc khuyến nghị điều trị cá thể hóa.
Epidemiology
Các yếu tố quyết định sự kháng thuốc đã có từ lâu đời và phổ biến: các gen có khả năng bất hoạt hoặc trốn tránh kháng sinh đã có trước kỷ nguyên kháng sinh lâm sàng và lưu hành trong các cộng đồng vi sinh vật môi trường và cộng sinh, một kho chứa thường được gọi là resistome. Áp lực chọn lọc từ việc sử dụng kháng sinh làm giàu các dòng kháng thuốc và huy động các gen kháng thuốc vào các mầm bệnh, do đó các cơ chế tương tự xuất hiện lặp đi lặp lại trên khắp các khu vực địa lý và loài (Davies & Davies, 2010).
Evidence & guidelines
Các loại cơ chế được tóm tắt ở đây được củng cố trong các bài đánh giá tổng quan về sự kháng thuốc phân tử được trích dẫn rộng rãi (Blair et al., 2015; Munita & Arias, 2016; Alekshun & Levy, 2007). Mục này mang tính giáo dục và không đưa ra các hướng dẫn lâm sàng hoặc phòng thí nghiệm.
History
Sự kháng thuốc đã được công nhận ngay sau khi kháng sinh được đưa vào sử dụng lâm sàng, và trong những thập kỷ tiếp theo, mỗi nhóm thuốc mới đều gặp phải các kiểu hình kháng thuốc đặc trưng. Các nghiên cứu trong cuối thế kỷ XX và đầu thế kỷ XXI đã truy tìm các kiểu hình này đến các cơ chế sinh hóa xác định và đến các yếu tố di truyền di động, và cho thấy rằng các gen kháng thuốc đã có từ rất lâu trước khi con người sử dụng kháng sinh, định hình lại sự kháng thuốc như một đặc điểm nội tại của quá trình tiến hóa vi sinh vật hơn là một hiện vật thuần túy hiện đại (Davies & Davies, 2010).
Key figures
- Julian Davies
- Stuart B. Levy
- Laura J. V. Piddock
- Cesar A. Arias
Related topics
Seminal works
- davies-davies-2010
- blair-2015
- munita-arias-2016
Frequently asked questions
- Các loại cơ chế kháng thuốc kháng sinh chính là gì?
- Chúng được nhóm lại thành giảm xâm nhập thuốc và bơm đẩy chủ động, sửa đổi hoặc bảo vệ mục tiêu thuốc, và bất hoạt thuốc bằng enzyme, được hỗ trợ bởi các quá trình di truyền tạo ra và lây lan các đặc điểm này.
- Kháng thuốc kháng sinh có phải là một hiện tượng gần đây không?
- Không. Các gen có khả năng tạo ra sự kháng thuốc đã có trước kỷ nguyên kháng sinh lâm sàng và lưu hành tự nhiên trong các cộng đồng vi sinh vật; việc sử dụng kháng sinh chọn lọc và huy động chúng hơn là tạo ra chúng từ con số không.