Làm thế nào vi khuẩn kháng được kháng sinh: Dùng kế ve sầu thoát xác

Lần đầu tiên, các nhà khoa học có thể quay phim lại và xác nhận một hình thức biến hình hết sức láu cá của vi khuẩn. Sử dụng hình thức biến hình này, những con siêu vi khuẩn đã ẩn nấp và tránh bị phát hiện bởi các phân tử thuốc kháng sinh.

Hình thức biến hình này được gọi là "chuyển đổi dạng L" (L-form switching). Hình dung một cách đơn giản, những con vi khuẩn biến hình đã tự lột bỏ thành tế bào của nó, cũng là bộ phận mà thuốc kháng sinh thường nhận biết được và nhắm đến.

Từ trước đến nay, nhiều người vẫn không tin rằng vi khuẩn có thể tồn tại mà không có vách tế bào. Nhưng một đoạn video công bố cùng nghiên cứu trên trên tạp chí Nature Communications bây giờ đã cho thấy điều đó là có thể.

Hóa ra, những con vi khuẩn cũng biết dùng kế ve sầu thoát xác để trốn tránh thuốc kháng sinh, thậm chí sau đó còn trở nên mạnh mẽ hơn.

Sự láu cá của siêu vi khuẩn: Dùng kế ve sầu thoát xác để trốn tránh thuốc kháng sinh

Vi khuẩn cũng biết "ve sầu thoát xác"

Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã xác định tình trạng kháng kháng sinh là một trong những mối đe dọa lớn nhất đối với sức khỏe, an ninh lương thực và sự phát triển toàn cầu hiện nay.

Để góp phần tìm ra giải pháp cho vấn đề, một nhóm nghiên cứu đến từ phòng thí nghiệm Errington tại Đại học Newcastle đã tìm hiểu đâu là những tuyệt chiêu mà vi khuẩn có thể sử dụng để kháng lại thuốc kháng sinh của con người.

Và điều mà nhóm nghiên cứu của tiến sĩ Mickiewicz quan sát thấy là vi khuẩn có thể thay đổi dạng vách đều của nó sang dạng L, trong đó màng tế bào bị khuyết thiếu theo một cách hoàn toàn ngẫu nhiên.

Dạng L là một hình thức tồn tại của vi khuẩn mà không cần có vách tế bào. Nó từng được miêu tả bởi nhà vi sinh vật học người Do Thái Đức Emmy Klieneberger-Nobel vào năm 1935. Sau khi phát hiện ra trạng thái tồn tại này của vi khuẩn, Klieneberger-Nobel đã đặt tên nó là L-form, theo Viện Lister ở London nơi cô làm việc.

Nhưng dạng L giúp ích gì cho vi khuẩn? "Hãy tưởng tượng vách tế bào của vi khuẩn khiến chúng giống như một người mặc áo khoác cao", tiến sĩ Katarzyna Mickiewicz, tác giả chính nghiên cứu cho biết.

"Lớp áo đem lại cho chúng hình dạng cân xứng (ví dụ như hình que hoặc hình cầu), bảo vệ và giúp cho chúng mạnh hơn, nhưng cũng chính vách tế bào đó lại làm cho vi khuẩn lộ diện rõ ràng, đặc biệt là dưới con mắt của hệ thống miễn dịch ở người và các loại kháng sinh như penicillin".

Những con vi khuẩn "đã lột lớp áo choàng ngoài và giấu vào bên trong người", tiến sĩ Mickiewicz nói. Điều này giúp chúng tránh bị phát hiện bởi thuốc kháng sinh. "Ở dạng này, cơ thể chúng ta không thể dễ dàng nhận ra vi khuẩn nữa, nên hệ miễn dịch không còn tấn công chúng – cả thuốc kháng sinh cũng bị che mắt như vậy".

Vi khuẩn biến đổi thành dạng L khi gặp thuốc kháng sinh

 Sống sót trước kháng sinh và phục hồi mạnh mẽ

Để thực hiện nghiên cứu, nhóm của tiến sĩ Mickiewicz đã hợp tác với các bác sĩ lâm sàng tại Bệnh viện Newcastle Freeman thu thập mẫu vi khuẩn từ những bệnh nhân bị nhiễm trùng đường tiết niệu.

Tiến sĩ Phillip Aldridge và Tiến sĩ Judith Hall dẫn đầu nhóm bác sĩ tại bệnh viện cho biết, khi các bệnh nhân của mình được cho uống penicillin hoặc các loại kháng sinh khác cũng nhắm mục tiêu vào thành tế bào vi khuẩn, họ quan sát thấy vi khuẩn phát triển khả năng biến hình, làm mất vách tế bào, vị trí thường là mục tiêu mà kháng sinh đánh vào.

Trong một bài báo khoa học trước đó xuất bản trên tạp chí Cell năm 2018, nhóm nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Errington đã chứng minh rằng hệ thống miễn dịch của chúng ta cũng có thể khiến vi khuẩn biến hình thành dạng L, nhưng dường như chúng biến hình mạnh hơn dưới môi trường có thuốc kháng sinh.

Nghiên cứu mới bây giờ xác nhận một lần nữa rằng nhiều chủng vi khuẩn bao gồm E. coli, Enterococcus, Enterobacter và Staphylococcus có thể biến hình thành dạng L. Các mẫu vi khuẩn này thực sự đã được tìm thấy trong 29 trên 30 bệnh nhân tham gia nghiên cứu.

Ở dạng L này, vi khuẩn trở nên mỏng manh và yếu hơn. Nhưng bất chấp điều đó, việc ẩn náu vẫn khiến cho một số lượng vi khuẩn tồn tại được bên trong cơ thể, dưới hệ thống miễn dịch và cả thuốc kháng sinh.

Trong một đoạn video đầu tiên mà các nhà khoa học quay lại được, các vi khuẩn dạng L phân lập từ một bệnh nhân bị nhiễm trùng đường tiết niệu chỉ mất 5 tiếng đồng hồ để tái tạo thành tế bào sau khi kháng sinh hết hiệu lực.

"Nếu là trên một bệnh nhân khỏe mạnh, những vi khuẩn dạng L còn lại có thể sẽ bị phá hủy bởi hệ thống miễn dịch của vật chủ. Nhưng trên một bệnh nhân cao tuổi hoặc ốm yếu, như các bệnh nhân chúng tôi lấy mẫu, vi khuẩn dạng L có thể tiếp tục tồn tại", các nhà nghiên cứu cho biết.

"Sau đó, chúng có thể hình thành lại vách tế bào của mình và bệnh nhân lại phải đối mặt với một bệnh nhiễm trùng khác. Và đây cũng có thể là một trong những lý do chính giải thích tại sao chúng ta thấy những người bị nhiễm trùng đường tiết niệu liên tục bị tái phát".

Bây giờ, phát hiện mới sẽ cung cấp cho các bác sĩ một chiến lược điều trị mới. Họ có thể xem xét đến việc kết hợp nhiều loại kháng sinh nhắm vào các mục tiêu khác nhau của vi khuẩn, không chỉ là thành tế bào. 

Chúng ta có thể cần thêm một loại kháng sinh "nhắm vào RNA hoặc DNA bên trong hoặc thậm chí là màng bao quanh vi khuẩn" để tiêu diệt những con vi khuẩn láu cá nhất, tiến sĩ Mickiewicz nói.

Tham khảo Phys, Nature, Wikipedia