Vấn đề kháng kháng sinh của vi khuẩn ngày càng nghiêm trọng, gây nhiều khó khăn trong hiệu quả điều trị và tổn thất kinh tế về bệnh nhiễm trùng ở cả người và vật nuôi. Do sử dụng kháng sinh bừa bãi và tràn lan không được kiểm soát nên nhiều vi khuẩn bệnh đã đề kháng với các thế hệ kháng sinh, ngay cả thế hệ kháng sinh mới được sản xuất gần đây. Về thời gian, rõ ràng là vi khuẩn kháng kháng sinh đang tăng nhanh chóng hơn cả những nghiên cứu tìm ra những kháng sinh mới để thay thế chống lại những vi khuẩn đã đề kháng kháng sinh. Hiểu rõ hơn về bản chất của sự kháng kháng sinh ở vi khuẩn gây bệnh và những liên quan về sự kháng kháng sinh của vi khuẩn có lợi probiotic sẽ hữu ích cho các nhà nghiên cứu và người chăn nuôi hiện nay. Bài tổng hợp của Ivan và Joyce đã thu thập từ rất nhiều tài liệu nghiên cứu sẽ phần nào cho người đọc biết rõ hơn về sự kháng kháng sinh ở vi khuẩn bệnh và vi khuẩn probiotic. Những tóm tắt trích dẫn xin được giới thiệu với quý độc giả tham khảo.
Hiện nay kháng sinh vẫn coi như chiến lược trị nhiều bệnh nhiễm trùng chủ yếu ở cả trên người và thú y. Thực tế, sử dụng kháng sinh bừa bãi dẫn đến giảm tính mẫn cảm với kháng sinh và sự đề kháng kháng sinh tăng lên, không chỉ ở vi khuẩn gây bệnh mà cũng cả ở vi khuẩn cộng sinh. Sử dụng kháng sinh tràn lan cũng đẩy nhanh vi khuẩn thích nghi, tồn tại và đạt được gien kháng kháng sinh, đưa đến những dòng vi khuẩn kháng kháng sinh. Ngoài việc truyền dọc gien kháng kháng sinh cho thế hệ vi khuẩn kế tiếp, thế hệ vi khuẩn này còn thu được sự truyền ngang từ một vi khuẩn khác khi cùng phát triển thuận lợi trong môi trường sống của chúng. Ở người bệnh nhiễm trùng từ mầm bệnh kháng kháng sinh làm cho kết quả trị bệnh không hiệu quả dẫn đến tỷ lệ bệnh và chết cao. Như vậy, sự lan rộng đề kháng kháng sinh trở thành vấn đề sức khỏe toàn cầu hiện nay. Sử dụng probiotics thay kháng sinh để điều trị những bệnh nào đó trên vật chủ đã có nhiều nghiên cứu. Những nghiên cứu cho thấy, thay cho diệt mầm bệnh bằng kháng sinh thì việc thiết lập hệ vi khuẩn cộng sinh và phụ thuộc nhau có thể gây trở ngại cho sự sinh sôi của vi khuẩn gây bệnh trong cùng môi trường vi khuẩn ở vật chủ. Ngoài ra, duy trì hệ vi khuẩn bình thường không những ngăn ngừa điều kiện mắc bệnh mà còn cải thiện hiệu quả về sức khỏe nói chung. Vì vậy, probiotic được xác định là vi khuẩn sống có lợi được ứng dụng qua đường uống ngày càng tăng trên cả người và thú y. Tuy nhiên, vi khuẩn probiotics lại không được miễn trừ từ gien kháng kháng sinh thu được. Rủi ro có thể xảy ra khi vi khuẩn gây bệnh nhận được gien kháng kháng sinh từ vi khuẩn probiotic trong cùng môi trường và ngược lại. Do rắc rối về những rủi ro nói trên, một số vi khuẩn probiotic ngay cả được sàng lọc đặc biệt cho sự kháng kháng sinh cũng được áp dụng đồng thời với kháng sinh trong xử lý điều kiện bệnh nào đó. Sự lan truyền kháng kháng sinh liên quan đến gien kháng kháng sinh. Việc sàng lọc những dòng probiotic về gien kháng kháng sinh để đánh giá tính an toàn để ứng dụng probiotic. Cuối cùng, sử dụng probiotic có mối liên quan đến lan truyền gien kháng kháng sinh để làm rõ vai trò tiềm năng của probiotic trong việc phổ biến rộng rãi về sự đề kháng kháng sinh.
Sự đề kháng kháng sinh: Nghiên cứu cho rằng, sự đề kháng kháng sinh được tin là đã có từ lâu trước khi sử dụng kháng sinh của con người. Thực tế là, trong tương tác sinh thái học, từ sinh vật nhỏ là vi khuẩn đến sinh vật to lớn, đều có khả năng sản sinh các kháng sinh tự nhiên làm tăng cơ hội sống còn của chúng. Như để đáp lại sự tiến hóa trong tự nhiên, vi khuẩn có thể thích nghi và sống còn với kháng sinh tự nhiên để đạt thuận lợi cho vi khuẩn sản sinh ở thế hệ kế tiếp. Vì thế sự đề kháng kháng sinh là một hiện tượng tự nhiên. Dựa trên những tương tác sinh thái học, chúng ta đã học được việc sử dụng kháng sinh cho một loạt các ứng dụng. Trong nông nghiệp chúng ta sử dụng kháng sinh làm tăng cao sản lượng trong chăn nuôi làm nguồn thực phẩm. Mặc dù người chủ trại không rõ hoàn toàn về sử dụng kháng sinh thế nào để làm tăng tốc độ sinh trưởng của vật nuôi. Họ đã sử dụng liên tục kháng sinh ở dưới liều trị bệnh như sự bổ sung trong nuôi dưỡng để đạt được kết quả về năng suất. Hơn nữa, những bệnh nhiễm trùng trên vật nuôi được điều trị thành công bằng kháng sinh và ngăn ngừa bệnh bằng cách sử dụng thuốc để phòng bệnh. Thông thường, con người có nhiều lý do để dùng kháng sinh. Tuy nhiên, sử dụng kháng sinh tràn lan, theo tự nhiên của sự phát triển kháng kháng sinh hiện nay cũng đã thay đổi ở cả cách thức và tốc độ. Do cách áp dụng cho người khác nhau, nhiều con đường cho vi khuẩn đọ sức với kháng sinh, đặt áp lực chọn lọc lớn lên vi khuẩn để phát triển sự đề kháng kháng sinh. Những điều này đã đẩy nhanh sự phát triển của những dòng đề kháng kháng sinh. Tốc độ phát triển của những dòng kháng kháng sinh giờ đang xảy ra nhanh hơn nhiều so với tốc độ tìm ra những kháng sinh mới.
Gien kháng kháng sinh và ảnh hưởng của sinh thái học: Trong tự nhiên, những thay đổi về sự thích nghi của một sinh vật đến thế hệ kế tiếp qua chất liệu di truyền của sinh vật này. Một số vi khuẩn sở hữu những gien kháng kháng sinh sẽ có khả năng sống còn khi bị phơi nhiễm với kháng sinh. Theo dữ liệu thống kê về gien kháng kháng sinh, có ít nhất 23.317 gien kháng sinh được xác định đến nay, có thể kháng lại thật sự ít nhất 249 kháng sinh được biết. Trong những nghiên cứu gần đây cho thấy, sự hiện diện của những gien kháng kháng sinh của vi khuẩn rất bị ảnh hưởng bởi môi trường sinh thái học của chúng.
Hu et al. (2013) đã kiểm tra về hiện diện gien kháng kháng sinh của vi khuẩn đường ruột ở 162 người từ Trung Quốc, Đan Mạch và Tây Ban Nha về gien kháng kháng sinh. Kết quả cho thấy có tổng số 1.093 gien kháng kháng sinh xuất hiện trong tập hợp mẫu. Giả thuyết được đưa ra là hoạt động của nhóm người như vật chủ trong cộng đồng cũng tác động đến sinh thái và đặc điểm của gien kháng kháng sinh ở vi khuẩn ruột. Lu et al. (2014) đã chứng minh cho thấy người ở những nhóm tuổi khác nhau cũng sản sinh ra những đặc điểm gien kháng kháng sinh khác nhau. Trích dẫn từ Forslund và cộng sự 2013 cũng chỉ ra sử dụng kháng sinh đặc hiệu có tác động đến gien kháng kháng sinh tìm thấy trong vi khuẩn đường ruột ở người. Các nhà nghiên cứu cũng nhận thấy sử dụng kháng sinh trong thú y cũng tác động đến đặc điểm các gien kháng kháng sinh ở vi khuẩn ruột của người.
Gien kháng kháng sinh và sự lan truyền của nó qua các yếu tố di truyền biến đổi: Như đã đề cập, gien kháng kháng sinh được truyền dọc từ một thế hệ này qua thế hệ khác và là đặc ân tồn tại trong những vi khuẩn đề kháng. Tuy nhiên, ứng dụng kháng sinh tràn lan trên người đã đẩy nhanh sự phát triển của các dòng vi khuẩn kháng kháng sinh. Sự truyền gien ngang ở vi khuẩn có thể được thực hiện qua các yếu tố di truyền biến đổi. Đường dạ dày ruột là nơi quan trọng để nghiên cứu trên sự truyền gien ngang của vi khuẩn. Bên cạnh những yếu tố di truyền biến đổi, điều được cho là có sự biến đổi các gien kháng kháng sinh qua du lịch của người, là vật chủ mang các dòng vi khuẩn kháng kháng sinh. Trong nghiên cứu trích dẫn từ von Wintersdorff và cộng sự năm 2014 đã chứng minh về chuyến du lịch quốc tế của 122 khách Hà Lan mạnh khỏe, có sự tăng lên ý nghĩa gien mã hóa beta-lactamase và gien mã hóa đề kháng quinolone trong hệ vi khuẩn ruột của họ ngay sau khi trở lại Hà Lan. Du lịch đến Đông Nam Á và đến tiểu lục địa Ấn Độ có liên kết rõ với sự tăng lên tương ứng gien mã hóa kháng quinolone riêng và tăng lên trong cả 2 là gien mã hóa beta lactamase và gien mã hóa kháng quinolone. Từ những nghiên cứu cảnh báo này, nghiên cứu cho rằng du lịch của con người có thể góp phần vào sự lan rộng toàn cầu của những gien kháng kháng sinh.
Những cố gắng hiện thời kiểm soát sự đề kháng kháng sinh: Dựa vào bản chất sinh thái về vấn đề kháng kháng sinh, nhiều quốc gia đã thông qua các chính sách để nhấn mạnh vấn đề này. Có lẽ đáng chú ý nhất là các quốc gia thành viên của Cộng đồng chung châu Âu. Từ 2006, tất cả các quốc gia của Cộng đồng này cấm sử dụng kháng sinh cho mục đích sinh trưởng trong ngành chăn nuôi. Hơn nữa, cơ quan an toàn thực phẩm châu Âu (EFSA) đã đặt các hướng dẫn sử dụng chất cộng thêm trong sản phẩm động vật có thể lan rộng tiềm tàng các gien kháng kháng sinh. Tuy nhiên, những quốc gia phát triển khác như Hoa Kỳ đã không áp đặt quy định nghiêm ngặt về sử dụng kháng sinh cho sự sinh trưởng của gia súc. Những ngành dược và thức ăn chăn nuôi Hoa Kỳ đã phản đối mạnh mẽ những hạn chế về sử dụng kháng sinh và tranh cãi rằng các chính sách như thế đã bất lợi đối với ngành sản xuất thực phẩm. Hơn nữa, một số quốc gia không có chính sách về sử dụng kháng sinh như yếu tố thúc đẩy sinh trưởng cũng như không có, ngay cả yêu cầu đơn thuốc, về sử dụng kháng sinh cho vật nuôi.
Sử dụng probiotic: Khi sự tiến triển của các dòng kháng kháng sinh vẫn tiếp tục, sử dụng probiotics để thay thế cho kháng sinh đang trở nên phổ biến hơn, trong cả hai lĩnh vực trên người và vật nuôi. Sử dụng probiotic được xác định là áp dụng các dòng vi khuẩn sống có lợi để đạt được kết quả mỹ mãn về ngăn ngừa tình trạng bị bệnh hay cải thiện sức khỏe chung ở vật chủ. Nền tảng về tính hiệu quả của nó dựa vào sự cộng sinh trong môi trường sinh thái vi khuẩn được củng cố để kháng lại sự xâm nhập hay tăng quá mức mầm bệnh, dẫn đến bị bệnh của vật chủ. Giới hạn sử dụng kháng sinh và thay bằng sử dụng probiotic có thể giúp giảm tỷ lệ tiến triển những dòng vi khuẩn kháng kháng sinh trong tình trạng sử dụng kháng sinh tràn lan không được kiểm soát.
Probiotics và những lợi ích của gia súc: Nhiều vật nuôi đã thích nghi về mối quan hệ cộng sinh với vi khuẩn. Khả năng lên men phức hợp polysaccharides của vật nuôi với sự giúp sức của vi khuẩn ruột, thu được mức năng lượng tới 70% ở thú nhai lại và đến 30% ở vật dạ dày đơn. Tuy nhiên, chỉ mới gần đây, mối quan hệ cộng sinh giữa vật nuôi và hệ vi khuẩn mới nhận được sự đồng tình của người chăn nuôi và sử dụng probiotic. Trong khi sự kháng kháng sinh của vi khuẩn đang tăng, thì kết quả các nghiên cứu cho thấy sử dụng probiotic có thể thay thế kháng sinh trong việc ngăn ngừa tình trạng mắc bệnh và thúc đẩy sinh trưởng ở vật nuôi. Sử dụng probiotic trong chăn nuôi gà và gà Tây đã chứng tỏ sự gia tăng đề kháng với nhiễm khuẩn Salmonella qua sự gia tăng về thiết lập hệ vi khuẩn khỏe mạnh cho những gia cầm này. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu còn cho thấy tỷ lệ nhiễm bệnh tiêu chảy tự phát ở những chuồng nhân giống gà Tây thương phẩm được giảm thấp bằng cách sử dụng probiotic. Nhìn chung, các thử nghiệm thương mại với phạm vi rộng về sử dụng probiotic hợp lý ở gà và gà Tây đã chứng tỏ năng suất vật nuôi tăng lên và chi phí sản xuất tổng thể giảm xuống.
Probiotic và sức khỏe của người: Đối với người sử dụng probiotic đã được thực hành phổ biến để cải thiện sức khỏe tốt. Nhiều sản phẩm thực phẩm thương mại hiện được bổ sung bằng vi khuẩn probiotic cho mục đích sức khỏe tốt. Điều không ngạc nhiên là số người sử dụng probiotic đang tăng lên vì người ta đã có hiểu biết tốt hơn vai trò, tầm quan trọng và cộng sinh của hệ vi khuẩn ruột ở người. Phức hợp vi khuẩn ruột ở người được xem có vai trò quan trọng trong nhiều chức năng dạ dày-ruột. Bao gồm dinh dưỡng của vật chủ, điều chỉnh sự phát triển biểu mô ruột và tích lũy mỡ, kích thích tạo mạch máu ruột, đáp ứng miễn dịch viêm và đề kháng với mầm bệnh. Trong so sánh ở môi trường tự nhiên cho rằng, thành phần hệ vi khuẩn ruột của người càng ổn định, môi trường sống của chủ thể người càng có lợi hơn. Thực sự, hệ vi khuẩn ruột ở người được xem là cộng sinh và biểu hiện của những dấu hiệu sức khỏe tốt. Điều này được minh chứng qua các kiểm tra về tình trạng y tế ở bệnh viêm ruột, dị ứng, béo phì và dị ứng cơ địa ở người.
Sự an toàn của probiotic: Thông thường, điều bắt buộc để sàng lọc vi khuẩn một cách hiệu quả về những gien kháng kháng sinh trước khi sử dụng chúng như probiotics. Khía cạnh mấu chốt trong việc nghiên cứu sự kháng kháng sinh ở những vi khuẩn probiotic là để tách riêng sự đề kháng bản chất từ sự đề kháng thu được. Cơ chế của sự đề kháng bản chất, như sự thoát họat động của kháng sinh bằng màng ngoài của vi khuẩn không bị chi phối bởi gien kháng kháng sinh thu được. Việc chú ý về kháng kháng sinh thu được, những thay đổi di truyền ngẫu nhiên trên gien nhiễm sắc thể phải được phân biệt thêm nữa từ dạng có nhiều khả năng chuyển giao sự kháng kháng sinh.
Vi khuẩn acid lactic và điểm an toàn của chúng: Nhóm vi khuẩn chung nhất được dùng như probiotics thuộc nhóm vi khuẩn acid lactic. Bao gồm trong nhóm này là Lactobacillus và Enterococcus. Cả 2 giống này được sàng lọc rộng rãi hiện tại cho các loài được dùng như vi khuẩn probiotic.
Các dòng probiotic Lactobacillus có khả năng cải thiện tiêu hóa, hấp thu, có hiệu lực từ các chất dinh dưỡng trong cả người và vật nuôi. Chúng được biết ức chế và diệt Helicobacter pylori, trong bệnh viêm loét dạ dày và đường tiêu hóa. Các dòng probiotic Enterococcus có hiệu quả làm giảm thời kỳ hồi phục bệnh tiêu chảy cấp ở cả người và động vật. Tuy nhiên, cũng có dòng Enterococcus được xem như mầm bệnh cơ hội gây bệnh.
Một số nghiên cứu cho rằng có vài loài vi khuẩn acid lactic có bản chất đề kháng với bacitracin, kanamycin, teicoplanin, vancomycin và beta-lactams. Căn cứ vào những tác động của vi khuẩn acid lactic về đề kháng thực chất với những kháng sinh nào đó có thể xem như có lợi nếu một phép chữa bệnh kết hợp giữa kháng sinh và probiotic. Thông thường, không một dòng probiotic được phân lập nào được báo cáo khả thi đối với liệu pháp kết hợp giữa kháng sinh với probiotic.
Do sự truyền gien ngang làm tăng lên sự liên lụy, đặc biệt trong các dòng vi khuẩn acid lactic mà nó mang các yếu tố di truyền hay thay đổi. Trong trích dẫn nghiên cứu của Macter và cộng sự năm 2007, thì sự truyền của gien kháng vancomycin in vivo đã chứng minh sự thành công giữa vi khuẩn acid lactic thuộc dòng Enterococcus faecium và dòng probiotic Lactobacillus acidophylus khi di chuyển qua đường tiêu hóa của chuột. Những kết quả này làm sáng tỏ rủi ro cho rằng probiotic là đường dẫn đối với sự lan rộng của sự đề kháng kháng sinh. Trong trích dẫn nghiên cứu của Chang và cộng sự năm 2009 cho rằng thực phẩm và thuốc có cộng thêm probiotic chắc chắn có chứa các dòng vi khuẩn acid lactic chứa gien kháng kháng sinh.
Bifidobacteria và điểm an toàn của chúng: Nhóm khác của vi khuẩn được sử dụng chung như các probiotic là giống Bifidobacterium. Bifidobacterium là một hợp thành chính của hệ vi khuẩn ruột ở cả người và động vật. Giống này có khả năng trao đổi các carbohydrate trong khẩu phần vật chủ không được tiêu hóa như xơ thức ăn có nguồn gốc từ thực vật. Như một probiotic, các dòng Bifidobaterium được cho là ức chế sự bám dính của E. coli gây độc ở ruột, E. coli gây bệnh đường ruột và C. difficile hướng đến màng biểu mô ruột. Trong sự kết hợp với Lactobacillus, Bifidolacterium cho thấy làm dịu tác động phụ của liệu pháp trừ tiệt H. Pylori. Ngoài ra, các dòng Bifidobacterium còn được biết làm giảm chứng tiêu chảy nhiễm trùng cũng như bệnh viêm ruột. Giống như Lactobacillus, bệnh nhiễm trùng do Bifidobacterium là cực hiếm.
Kết luận của bài báo: Sự nổi lên của mầm bệnh kháng kháng sinh qua sự lan rộng của những gien kháng kháng sinh là một vấn đề sinh thái học, làm trầm trọng do sử dụng kháng sinh bừa bãi và phổ biến ở người và thú y. Sử dụng probiotics thay cho kháng sinh để kiểm soát một số bệnh ở người và động vật có thể làm giảm áp lực kháng sinh trên vi sinh vật trong môi trường tự nhiên của chúng ta và góp phần làm giảm sự nổi lên nhanh của các loại mầm bệnh kháng kháng sinh. Tuy nhiên, những dòng vi khuẩn probiotic sử dụng cho cả động vật và người cũng có nguy hiểm do trở thành đường dẫn về lan rộng những gien kháng kháng sinh. Vì vậy có thể kết luận, sử dụng probiotic để nhấn mạnh về vấn đề vi sinh vật kháng kháng sinh nổi lên toàn cầu là con dao 2 lưỡi – với cả tác động có lợi và cả liên kết với rủi ro như đã nêu. Vì thế, mặc dù probiotic được nhìn nhận chung hiện tại là an toàn. Điều bắt buộc là phải quy định sử dụng trên người và gia súc một cách hiệu quả trước tính hình lan rộng gien kháng kháng sinh trong môi trường tự nhiên toàn cầu hiện nay.
Nhận xét về bài báo: Bài báo đã dẫn được sự kháng kháng sinh là bản chất tự nhiên của vi khuẩn. Việc tăng sự đề kháng kháng sinh của các vi khuẩn gây bệnh trên người và vật nuôi tăng lên nhanh chóng do sử dụng rộng rãi và thiếu kiểm soát kháng sinh trong điều trị và sử dung như chất thúc đẩy sinh trưởng trong thức ăn vật nuôi. Cơ chế đề kháng của vi khuẩn gồm hai yếu tố là bản chất vốn có (truyền dọc) và bản chất di truyền thay đổi thu được từ sự truyền gien ngang trong môi trường sinh sống của vi khuẩn. Vi khuẩn có lợi không có sự miễn trừ từ những gien kháng kháng sinh, vì vậy chọn lọc dòng vi khuẩn có lợi probiotic để áp dụng vào chăn nuôi có vai trò quan trọng trong sản xuất. Sự truyền gien ngang từ vi khuẩn này sang vi khuẩn khác trong cùng môi trường vi khuẩn vẫn chưa được rõ ràng. Những điều kiện mà có thể thúc đẩy nhanh sự truyền gien ngang kháng kháng sinh cũng cần được biết thêm. Có hay không sự liên hệ hay kết hợp nào đó về bản chất sự truyền gien kháng kháng sinh (truyền dọc) và gien kháng kháng sinh thu được từ môi trường vi khuẩn (truyền ngang). Hậu quả của sự kháng kháng sinh trên vật nuôi sẽ ra sao nếu cùng lúc sử dụng cả kháng sinh và probiotic như sự phòng bệnh và kích thích sinh trưởng.
PGs.TS Bùi Xuân Mến, Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Vemedim
Tài liệu tham khảo
Ivan C. V. J. Imperial, Joyce A. Ibana (2016). Addressing the Antibiotic Resistance Problem with Probiotics: Reducing the Risk of Its Double-Edged Sword Effect. https://www.ncbi.nlm.nih.gov.
Hu Y., Yang X., Qin J., Lu N., Cheng G., Wu N., et al. (2013). Metagenome-wide analysis of antibiotic resistance genes in a large cohort of human gut microbiota. Nat. Commun. 4:2151 10.1038/ncomms3151
Lu N., Hu Y., Zhu L., Yang X., Yin Y., Lei F., et al. (2014). DNA microarray analysis reveals that antibiotic resistance-gene diversity in human gut microbiota is age related. Sci. Rep. 4:4302.
