Tổng quan carbapenemase và ứng dụng novel β-lactamase inhibitors trong điều trị �vi khuẩn gram âm kháng carbapenem

Ths. BSCKI. Hồ Quang Minh

Khoa Xét Nghiệm, Lab Vi Sinh

Bệnh viện Bệnh Nhiệt đới

Nội dung

• Tổng quan về CRO, CRE , carbapenemase
• Các nhóm β-lactamase inhibitor thế hệ mới
• Ứng dụng của β-lactamase inhibitor thế hệ mới trong điều trị vi khuẩn gram âm đường ruột kháng carbapenem

WHO 2017

Kẻ thù cần quan tâm nhất : Nhóm vi khuẩn Gram âm

VK kháng carbapenem �(CRO – Carbapenem- resistance organisms)

• Bất cứ tác nhân vi khuẩn nào kháng với kháng sinh nhóm carbapenem.
• CRE: Carbapenem- resistance Enterobacterales
• CRPA: arbapenem – resistance Pseudomonas aerugninosa
• CRAB: Carbapenem – resistance Acinetobacter baumannii

​

Cơ chế kháng carbapenem

Jean SS, Harnod D, Hsueh PR. Global Threat of Carbapenem-Resistant Gram-Negative Bacteria. Front Cell Infect Microbiol. 2022 Mar 15;12:823684. doi: 10.3389/fcimb.2022.823684. PMID: 35372099; PMCID: PMC8965008.

Cơ chế tiết men carbapenemase tập trung chủ yếu ở nhóm CRE và CRAB

Kết quả tương tự ở một nghiên cứu khác:

• northern Lebanon—Nini hospital.
• 146 chủng kháng carbapenem.
• PureLinkTM genomic DNA Mini Kit (Thermofischer)
• NEBNext® library preparation kit and the Multiplex Oligos for Illumina® (NEB, Boston, MA, USA

Rima M, Oueslati S, Dabos L, Daaboul D, Mallat H, Bou Raad E, Achkar M, Mawlawi O, Bernabeu S, Bonnin RA, Girlich D, Osman M, Hamze M, Naas T. Prevalence and Molecular Mechanisms of Carbapenem Resistance among Gram-Negative Bacilli in Three Hospitals of Northern Lebanon. Antibiotics (Basel). 2022 Sep 22;11(10):1295. doi: 10.3390/antibiotics11101295. PMID: 36289953; PMCID: PMC9598570.

Xác định kiểu gene carbapenemase �-> Quyết định điều trị đối với CRE.

Carbapenemase

• 3 nhóm carbapenemase theo phân loại Ambler

​

Carbapenemase Class A

• K. pneumoniae carbapenemases (KPCs), imipenem-hydrolyzing β-lactamase (IMI), Guiana extended spectrum carbapenemase (GES), Serratia fonticola carbapenemase, Serratia marcescens enzyme and nonmetallo-carbapenemase-A.
• Thủy phân Betalactam.
• KPC
• Các dòng mang gene bla KPC kháng aminoglycoside, fluoroquinolone, SXT.
• Plasmid chuyển từ Klebsiella sang các VK khác: E. coli, Citrobacter spp, Salmonella spp, Serratia spp, Enterobacter spp, and P. aeruginosa.
• CDC 2017: 4400 CRE có 32% tiết men carbapenemase, trong đó KPC chiếm 88%
• Class A carbapenemase trong NST: SME, IMI (Seratia marcescens, Enterobacter sp), GES (P. aeruginosa, K.pneumoniae)

Carbapenemase class B

​

• Metallo beta lactamase (MBL): IMP-1, VIM, SIM, NDM-1
• Cần có sự hiện diện Zn trong vùng hoạt động carbapenemase.
• Không bị ức chế bởi các beta-lactamase inhibitors: tazobactam, clavulanate, sulbactam, avibactam, vaborbactam, and relebactam.
• Bị ức chế monolactams.
• Di truyền trên NST + plasmid
• NDM – 1: New Delhi metallo-beta-lactamase (NDM-1).
• Gene mã hóa rất di động, di chuyển nhanh chóng -> Lan rộng.

Carbapenemase class D

• Lớp B Class D- betalactamase: OXA-type enzymes thủy phân oxacillin
• Bị ức chế bởi một số betalactamse inhibitor.
• > 100 loại enz, 6 group phổ biến: OXA-23. OXA-24/40, OXA-48, OXA-58, OXA-143, OXA-51.
• Đa số di truyền trên plasmid, trừ OXA-51: Nhiễm sắc thể (Acinetobacter baumannii)
• OXA-48: có mặt nhiều nhất ở CRE, hoạt tính carbapenemase mạnh.
• OXA-23, OXA-24/40 và OXA-58 thường thấy ở Acinetobacter spp, nhưng hoạt tính carbapenemase yếu.

​

Carbapenemase class C

• Amp-C β-lactamase
• Không mạnh trong tác dụng thủy phân betalactamase
• Hỗ trợ thêm sự đề kháng với nhóm carbapenem khi kèm cơ chế khác: giảm biểu hiện kênh OprD.

​

Phát hiện VK có carbapenemase

• Tầm soát: Dựa trên MIC với Imipenem hoặc meropenem.
• Ertapenem ≥ 2 ug/mL
• Imipenem và meropenem > 4 ug/mL (R) , 2 – 4 -> Tầm soát
• Test kiểu hình (Phenotypic test): CarbaNP, mCIM…
• Chẩn đoán genotypic trực tiếp: PCR, DNA microarrays.

​

Phát hiện vi khuẩn tiết carbapenemase Test kiểu hình

• Carba NP test
• Modified carbapenem inactivation method (mCIM)

​

Phát hiện vi khuẩn tiết carbapenemase Test kiểu hình

Phát hiện kiểu gene carbapenemase

• Realtime simplex và multiple PCR assays.
• Sử dụng đoạn mồi đặc hiệu để phát hiện gene mục tiêu.
• 5 gene phổ biến đối với CRE: KPC, VIM, IMI, NDM và OXA-48
• Khuyến cáo nên sử dụng loại PCR đơn mồi > đa mồi.
• Nhược điểm: không phát hiện được kiểu gene khác ngoài panel sẵn có. Không phát hiện được cơ chế khác.
• Giải trình tự gene
• Chính xác loại carbapenemase.
• Loại plasmid mã hóa, mối liên quan chủng loài.
• Các yếu tố kháng kèm theo, cơ chế khác (màng, kênh bơm)
• Tuy nhiên điều kiện thực hiện còn giới hạn.

Tại BV Bệnh Nhiệt đới

Realtime PCR gene kháng thuốc

Tầm soát 5 gene phổ biến

• OXA-48
• KPC
• NDM
• VIM
• IMP

Tại BV Bệnh Nhiệt đới

Phân bố Carbapenemase của VK gram âm 2021 – 2022

Sự phân bố gene carbapenemase của VK gram âm 2023

(số liệu lab Vi Sinh – BV Bệnh Nhiệt đới) (n=13)

Trần Thị Kim Anh, Hồ Quang Minh) (2023) Đặc điểm nhiễm trùng bệnh viện do Klebsiella pneumoniae ở bệnh nhân COVID-19 nguy kịch tại bệnh viện Bệnh nhiệt đới năm 2021 – 2022.

Xét nghiệm khác

• Test nhanh kháng thuốc NG – test CARBA – 5
• MALDI – TOF
• Hệ thống KSĐ tự động

Máy KSĐ tự động phát hiện loại carbapenemase

• MicroScan WalkAway 96 Plus (SIEMENS AG FWB, Germany),  Phoenix 100 (Becton, Dickinson and Company, USA), Vitek-2 Compact (Bio Mérieux, France).
• Dự đoán dựa trên hệ thống AES (Advanced Expert System)

​

Máy KSĐ tự động phát hiện loại carbapenemase

• Nhanh, gợi ý ban đầu
• Tuy nhiên giá trị trong chẩn đoán carbapenemase còn hạn chế.
• Cần các pp khác.

He Q, Chen W, Huang L, Lin Q, Zhang J, Liu R, Li B. Performance evaluation of three automated identification systems in detecting carbapenem-resistant Enterobacteriaceae. Ann Clin Microbiol Antimicrob. 2016 Jun 21;15(1):40. doi: 10.1186/s12941-016-0154-0. PMID: 27328762; PMCID: PMC4915035.

The sensitivities/specificities of MicroScan WalkAway, Phoenix 100 and Vitek 2 were 93.8/42.4 %, 54.2/66.7 %, and 75.0/36.4 %, respectively.

CLSI M100-2023

Thuốc phối hợp beta-lactamase inhibitors mới

Ceftazidime - avibactam

1-10% (cIAI cộng với metronidazole)

Tiêu chảy (8%), Buồn nôn (7%), Nôn mửa (5%), Đau đầu (3%), Chóng mặt (2%), Đau bụng (1%)

1-10% (cUTI ở bệnh nhi)

Nôn (>3%), Tiêu chảy (>3%), Phát ban (>3%), Viêm tĩnh mạch tại chỗ tiêm truyền (>3%)

1-10% (cUTI)

Tiêu chảy (3%), Buồn nôn (3%), Táo bón (2%), Đau bụng trên (1%)

1-10% (HABP/VABP)

Buồn nôn (3%), Ngứa (2%)

Zhanel GG, Lawson CD, Adam H, et al. Ceftazidime-avibactam: a novel cephalosporin/β-lactamase inhibitor combination. Drugs 2013; 73:159.

​

​

​

​

​

​

20

​

​

​

​

​

​

​

​

Kết quả điều trị

​

​

KHẢO SÁT HIỆU QUẢ ĐIỀU TRỊ CỦA CZA

Hồ Quang Minh, Võ Thị Thúy Nga, Hà Thị Cẩm Tú, Huỳnh Phương Thảo, Nguyễn Phú Hương Lan, Nguyễn Quốc Hòa, Nguyễn Ngọc Khôi (2023). Khảo sát hiệu quả sử dụng kháng sinh ceftazidime/avibactam trong điều trị nhiễm trùng bội nhiễm ở bệnh nhân COVID-19 tại bệnh viện Bệnh Nhiệt đới.

Ceftolozane - tazobactam

VK tiết men ESBL, ceftolozane-tazobactam susceptible P. aeruginosa.

Tazobactam: classic β-lactamase inhibitor.

Ceftolozane:

• chất ức chế PBP1b và PBP1c
• bền vững với AmpC β-lactamase
• ít bị ảnh hưởng bởi cơ chế bơm ngược và giảm tính thấm của P. aeruginosa.

SIDP

Meropenem - varbobactam

Varbobactam: ức chế Class A carbapenemase.

Không có tác dụng trên class B, D

CLSI 2024: Enterobacterales nếu có OXA-48 dương , dù thử nghiệm nhạy v Meropenem-varbobactam => trả R.

​

​

1. Kaye KS, Bhowmick T, Metallidis S, et al. Effect of Meropenem-Vaborbactam vs Piperacillin-Tazobactam on Clinical Cure or Improvement and Microbial Eradication in Complicated Urinary Tract Infection: The TANGO I Randomized Clinical Trial. JAMA 2018; 319:788.

BN nam, 1946, nhập khoa HSCCNL (BV BNĐ)

Cấy BAL (19/10/24): K. pneumoniae carbapenemase

-> Thực hiện KSĐ với nhóm novel betalamase inhibitor + PCR carbapenemase

​

Kết quả KSĐ tự động (VITEK): MIC (MER/Varbobactam): 4 (nhạy)

+ PCR gene OXA-48 dương

=> Chuyển kết quả test Meropenem/vaborbactam thành kháng(R)

Imipenem/ cilastatin - relebactam

Relebactam: ức chế class A (KPC), không hiệu quả trên MBL và OXA carbapenemase.

Hiệu quả điều trị Enterobacterales, P. aeruginosa.

Đề kháng với IMI/REL đòi hỏi phải kết hợp nhiều cơ chế:

• Tăng sản xuất PDRTăng sản xuất PDC
• Mất OprD
• Biểu hiện quá mức của các bơm đẩy

​

Antimicrobial Treatment of Pseudomonas aeruginosa Severe Sepsis, Antibiotics 2022, 11(10), 1432

Sulbactam - Durlobactam

Sulbactam: KS hàng đầu điều trị Acinetobacter, dễ bị phân giải bởi các enzyme Acinetobacter-derived cephalosporinase and class D β-lactamases carbapenemases OXA (OXA-23, OXA-24/40).

Durlobactam: novel diazabycyclooctance β-lactamase inhibitor, ức chế Class A, C, D beta-lactamase.

Hiệu quả điều trị A. baumanni complex

ATTACK trial phase 3:

Đa trung tâm, 16 quốc gia,

BN người lớn > 18 t, VPBV, n = 181.

tỉ lệ tử vong ngang bằng 2 nhóm BN điều trị với sulbactam - durlobactam và Colistin + Imipenem.

FDA công nhận trong điều trị viêm phổi BV, VPTM.

Efficacy and safety of sulbactam-durlobactam versus colistin for the treatment of patients with serious infections caused by Acinetobacter baumannii-calcoaceticus complex: a multicentre, randomised, active-controlled, phase 3, non-inferiority clinical trial (ATTACK).  AUKaye KS, Shorr AF, Wunderink RG, Du B, Poirier GE, Rana K, Miller A, Lewis D, O'Donnell J, Chen L, Reinhart H, Srinivasan S, Isaacs R, Altarac D 

Cefepime - Taniborbactam

Taniborbactam: (invitro) ức chế Class A, C, D, 1 số class B MBL (VIM, NDM nhưng không ức chế IMP).

Hứa hẹn: điều trị NT đa kháng, khó trị, Enterobacterales + Pseudomonas spp.

CERTAIN 1:

phase 3, mù đôi, đa TT, ngẫu nhiên, n = 661

NTT phức tạp + viêm bàng quang cấp.

FDA 23/02/24: từ chối cho phép sử dụng

Taniborbactam: (invitro) ức chế Class A, C, D, 1 số class B MBL (VIM, NDM nhưng không ức chế IMP).

Hứa hẹn: điều trị NT đa kháng, khó trị, Enterobacterales + Pseudomonas spp.

CERTAIN 1:

phase 3, mù đôi, đa TT, ngẫu nhiên, n = 661

NTT phức tạp + viêm bàng quang cấp.

Lựa chọn KS cho CRE có XN carbapenemase

NT do CRE có xét nghiệm gene

Điều trị CRE tiết men MBL carbapenemase

• Ceftazidime/avibactam + Aztreonam
• Đơn trị liệu Cefiderocol.
• Phối hợp các nhóm KS còn nhạy cảm.

​

KS khác cho CRE

• Colistin
• Khuyến cáo phối hợp. Chỉnh liều tải, duy trì theo cân nặng, CN thận.
• CRE: Meropenem/ impenem + Colistin; Ceftazidime/avibactam + Colistin
• Tigecyclin
• Fosfomycin
• Aminoglycoside nếu còn nhạy.
• Double carbapenem
• Ertapenem + Imipenem/Meropenem liều cao.
• Ertapenem dùng trước meropenem 30 – 60p.

Ca lâm sàng �

Ngày chạy lần 1: : 22 – 09 – 2024

• Card N240
• AES Finding: Inconsistent

Ngày chạy mẫu lần 2: 24 – 09 – 2024

• Card N439
• AES finding : Carbapenamase (+ or – ESBL)
• Kết quả kháng sinh đồ:
• Ceftolozane/tazobactam: Nhạy
• Ceftazidime/avibactame: Nhạy

Kết quả PCR gen kháng thuốc:

• NDM (+)
• OXA – 48 (+)

• Lab ID: 140563
• BN: TTC
• Specimen: BAL
• Location: HTD

​

NHẠY GIẢ CEFTOLOZANE/TAZOBACTAME – �BỆNH VIỆN BỆNH NHIỆT ĐỚI

Cộng

Cộng đồng Kleb (1): OXA48 +NDM dương tính

Cộng đồng Kleb (2): OXA-48 dương tính, NDM: âm tính

Nên kết hợp biện luận kiểu gene + kiểu hình (KQ KSĐ)

Kết luận

• VK gram âm kháng carbapenem: điều trị khó khăn.
• Các xét nghiệm kiểu gene carbapenemase: cần thiết cho quá trình điều trị, lựa chọn điều trị trúng đích.
• Test kiểu hình: tầm soát
• Test kiểu gene: quan trọng, cần kết hợp với XN kháng sinh đồ
• Novel β-lactamase inhibitor: nhiều triển vọng trong điều trị CRE
• Ceftazidime/avibactam: OXA-type carbapenemase( OXA-48), 1 số Class A.
• Imipenem/relebactam, Meropenem/vaborbactam: KPC, class A; cơ chế bơm màng.
• Ceftolozane/tazobactam: cơ chế kênh bơm, màng.

​

Thank you

Ths. BSCKI. Hồ Quang Minh

Lab Vi Sinh, Khoa Xét Nghiệm

Bệnh viện Bệnh Nhiệt đới

Số điện thoại: 0979323045