Một phương pháp điều trị mới dựa trên ánh sáng có thể đóng vai trò quan trọng trong việc chống lại tình trạng kháng thuốc kháng sinh. Trong một nghiên cứu gần đây được công bố trên Scientific Reports, các nhà nghiên cứu từ Brazil và Hoa Kỳ đã khám phá ra phương pháp bất hoạt quang động (PDI).

Kỹ thuật này sử dụng ánh sáng và chất nhạy sáng để làm suy yếu vi khuẩn kháng thuốc như một giải pháp tiềm năng. Họ phát hiện ra rằng PDI làm giảm đáng kể tính đa dạng kháng thuốc của Staphylococcus aureus, giúp thuốc kháng sinh hiệu quả hơn.

Vi khuẩn kháng thuốc

Kháng thuốc là một cuộc khủng hoảng toàn cầu đang gia tăng, đe dọa đến hiệu quả của các phương pháp điều trị nhiễm trùng do vi khuẩn. Kể từ khi phát hiện ra penicillin, thuốc kháng sinh đã cứu sống hàng triệu người, nhưng việc sử dụng sai mục đích cũng dẫn đến các chủng vi khuẩn kháng thuốc.

Staphylococcus aureus, một nguyên nhân phổ biến gây nhiễm trùng, đã phát triển khả năng kháng nhiều loại thuốc, làm phức tạp các nỗ lực điều trị và làm tăng tỷ lệ nhiễm trùng bệnh viện.

Các phương pháp tiếp cận truyền thống để chống lại vi khuẩn kháng thuốc dựa vào các loại kháng sinh mạnh hơn hoặc kết hợp, nhưng khả năng kháng thuốc vẫn tiếp tục phát triển.

Vi khuẩn có thể thích nghi nhanh chóng thông qua các đột biến gen và chuyển gen, khiến chúng có khả năng chống lại điều trị. Ngoài ra, sự hiện diện của các quần thể vi khuẩn không đồng nhất làm phức tạp thêm liệu pháp, vì một số tế bào sống sót và trở nên kháng thuốc hơn trong khi những tế bào khác chết.

Trong nỗ lực tìm kiếm các chiến lược thay thế để tăng cường hiệu quả của thuốc kháng sinh, một phương pháp tiếp cận đầy hứa hẹn liên quan đến bất hoạt quang động (PDI), sử dụng các phân tử được kích hoạt bằng ánh sáng để tạo ra các loài oxy phản ứng và phá hủy các tế bào vi khuẩn, đang được khám phá.

Tuy nhiên, người ta biết rất ít về cách PDI ảnh hưởng đến tính không đồng nhất của các quần thể vi khuẩn kháng thuốc.

Về nghiên cứu

Trong nghiên cứu hiện tại, các nhà nghiên cứu đã điều tra tác động của PDI lên các chủng Staphylococcus aureus kháng kháng sinh. Họ đã chọn quần thể vi khuẩn kháng amoxicillin, gentamicin và erythromycin.

Curcumin, một chất nhạy sáng có nguồn gốc tự nhiên, được sử dụng ở nồng độ 10 µM và họ áp dụng năm chu kỳ PDI bằng ánh sáng 450 nm với mật độ năng lượng là 10 Joule trên cm².

Để đánh giá tác động của PDI, nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) của kháng sinh đã được đo trước và sau khi xử lý bằng ánh sáng. Các xét nghiệm MIC xác định nồng độ kháng sinh thấp nhất cần thiết để ức chế sự phát triển của vi khuẩn và những thay đổi trong giá trị MIC cung cấp thông tin chi tiết về tác động của PDI đối với khả năng kháng thuốc của vi khuẩn.

Nghiên cứu cũng phân tích tính không đồng nhất của quần thể vi khuẩn bằng cách mô hình hóa các đường cong tử vong bằng các hàm logistic. Các nhà nghiên cứu đã theo dõi cách các phân nhóm khác nhau phản ứng với quá trình xử lý bằng ánh sáng bằng cách kiểm tra độ rộng của các đường cong sống sót.

Phân bố hẹp hơn sau PDI sẽ chỉ ra phản ứng đồng đều hơn với kháng sinh, cho thấy sự đa dạng giảm trong khả năng kháng thuốc của kháng sinh.

Để duy trì khả năng sống của vi khuẩn giữa các chu kỳ PDI, các nền nuôi cấy được ủ trong khoảng thời gian sáu giờ trước khi tiếp xúc lại. Phương pháp này đảm bảo rằng vi khuẩn kháng thuốc luôn tiếp xúc với stress oxy hóa được kiểm soát, cho phép các nhà nghiên cứu quan sát các tác động lâu dài.

Các nhà nghiên cứu cũng bao gồm các đối chứng như vi khuẩn chưa được xử lý, vi khuẩn tiếp xúc với curcumin mà không có ánh sáng và vi khuẩn tiếp xúc với ánh sáng mà không có curcumin.

 

Những phát hiện chính

Nghiên cứu phát hiện ra rằng PDI làm tăng đáng kể khả năng nhạy cảm của vi khuẩn với kháng sinh. Sau năm chu kỳ điều trị, giá trị MIC đối với amoxicillin, erythromycin và gentamicin giảm, cho thấy vi khuẩn cần liều kháng sinh thấp hơn để ức chế.

Ngoài ra, quần thể vi khuẩn được xử lý bằng PDI biểu hiện phản ứng đồng nhất hơn với kháng sinh, với sự đa dạng về khả năng kháng thuốc giảm.

Một phát hiện chính là độ rộng đường cong sống sót thu hẹp lại. Ở những quần thể chưa được xử lý, giá trị MIC thay đổi rất nhiều, phản ánh phản ứng không đồng nhất giữa các phân nhóm kháng thuốc. Sau PDI, sự thay đổi này giảm xuống, cho thấy quần thể vi khuẩn trở nên đồng đều hơn và dễ nhắm mục tiêu hơn bằng kháng sinh.

Đối với Staphylococcus aureus kháng methicillin (MRSA), là nguyên nhân chính gây nhiễm trùng bệnh viện, độ rộng phân bố giảm 76,52%, trong khi các chủng kháng thuốc do kháng sinh gây ra cho thấy mức giảm vượt quá 90%.

Sự cải thiện đáng kể nhất được thấy ở các chủng kháng gentamicin, trong đó tính không đồng nhất giảm 99,84%.

Hơn nữa, mô hình toán học đã xác nhận rằng PDI đã thay đổi động lực sống sót của vi khuẩn mà không loại bỏ các chủng kháng thuốc. Thay vào đó, nó làm suy yếu các phân nhóm, khiến chúng dễ bị kháng thuốc hơn. Phát hiện này ủng hộ ý tưởng rằng PDI không hoạt động như một phương pháp điều trị độc lập mà là một liệu pháp bổ trợ giúp tăng cường hiệu quả của kháng sinh.

Tuy nhiên, các phát hiện cũng chỉ ra một số hạn chế. Mặc dù PDI đã giảm thành công tính không đồng nhất của khả năng kháng thuốc, nhưng hiệu quả của nó thay đổi tùy theo loại kháng sinh và chủng vi khuẩn.

Một số chủng vẫn phục hồi tốt hơn những chủng khác, cho thấy có thể cần phải tối ưu hóa thêm các giao thức PDI trước khi công nghệ này có thể được ứng dụng rộng rãi. Ngoài ra, các ứng dụng trong thế giới thực sẽ cần được xác nhận lâm sàng để đánh giá tính an toàn và khả thi.

Kết luận

Nhìn chung, nghiên cứu cho thấy PDI là một công cụ đầy hứa hẹn trong cuộc chiến chống lại vi khuẩn kháng kháng sinh. Bằng cách giảm tính không đồng nhất của vi khuẩn và tăng cường khả năng nhạy cảm với kháng sinh, PDI cung cấp một chiến lược tiềm năng để cải thiện kết quả điều trị.

Các phát hiện cũng chỉ ra rằng nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc tối ưu hóa các giao thức PDI và tích hợp chúng vào các bối cảnh lâm sàng. Nếu được chứng minh là có hiệu quả trong các ứng dụng trên người, phương pháp tiếp cận này có thể cách mạng hóa việc quản lý nhiễm trùng và làm chậm sự lây lan của các chủng vi khuẩn kháng thuốc.

Nguồn: News medical life sciences|By Dr. Chinta Sidharthan|Reviewed by Lily Ramsey, LLM|Feb 11 2025

Đường dẫn: Xem tại đây