Bệnh nhân đến bệnh viện với vẻ ngoài giống như bị nhiễm vi khuẩn. Nhưng sau đó, mọi thứ trở nên nghiêm trọng hơn nhiều: Bệnh nhân bị nhiễm trùng "ăn thịt" mà cuối cùng phải cắt cụt cả hai cánh tay và cả hai chân.
Điều gì gây ra nhiễm trùng vượt ra khỏi tầm kiểm soát? Hóa ra đó không phải là một bệnh nhiễm trùng với một loại vi khuẩn, mà là sự kết hợp của bốn chủng khác nhau cùng loài.
Bây giờ, các nhà khoa học biết chính xác làm thế nào các chủng vi khuẩn này làm việc cùng nhau để phân hủy các mô trong cơ thể, như báo cáo trong một nghiên cứu mới. Và những phát hiện có thể có ý nghĩa đối với việc điều trị những bệnh được gọi là nhiễm trùng "đa bào" này.
Trong trường hợp gần đây, Tiến sĩ Ashok Chopra, giáo sư vi sinh học và miễn dịch học tại Đại học Y khoa Texas và các đồng nghiệp đã tìm thấy bốn chủng khác nhau của cùng một loại vi khuẩn, được gọi là Aeromonas hydrophila, ở bệnh nhân bị nhiễm bệnh. Cùng nhau, các vi khuẩn đã phát động một cuộc tấn công gây chết người nhiều hơn bất kỳ chủng cá thể nào có thể đã phối hợp một mình.
Nghiên cứu, được công bố vào ngày 11 tháng 11 trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Science, cho thấy ba trong số các chủng vi khuẩn cho phép thứ tư xâm nhập vào máu và thải chất thải vào các mô trên cơ thể. A. hydrophila là một nguyên nhân hiếm gặp của nhiễm trùng ăn thịt, nhưng Chopra suy đoán rằng các vi khuẩn ăn thịt khác, chẳng hạn như E coli, cũng có thể sử dụng một chiến lược tấn công tương tự. Tuy nhiên, cần nhiều nghiên cứu hơn để chỉ ra điều này, ông nói.
"Chúng có thể tạo ra độc tố khác nhau nhưng chúng có thể có" cuộc nói chuyện chéo "tương tự giữa các chủng khác nhau," Chopra nói. "Vào cuối ngày, tôi thấy điều này có ý nghĩa rộng hơn nhiều trong môi trường lâm sàng."
Nhiều vi khuẩn
Khi bệnh nhân bị nhiễm phải nhập viện, các bác sĩ đã sử dụng phương pháp chẩn đoán truyền thống để xác định mầm bệnh nào là đáng trách. Họ đã xác định A. hydrophila, một vi khuẩn thường được tìm thấy trong môi trường nước ngọt và nước lợ, từ hồ đến sông đến nước uống, theo trang web tham khảo lâm sàng UpToDate. Khi ăn vào, mầm bệnh có thể gây tiêu chảy hoặc nhiễm trùng các mô mềm trong cơ thể. Nhưng khi A. hydrophila đi vào vết thương hở, một căn bệnh kinh hoàng có tên là "viêm cân hoại tử" có thể xảy ra.
Tổ chức nhiễm trùng hiếm gặp nhanh chóng xâm nhập và giết chết các mô liên kết trên khắp cơ thể, khiến người bị ảnh hưởng dễ bị suy tạng và tử vong, theo Tổ chức quốc gia về rối loạn hiếm gặp. Nhiễm trùng ăn thịt phải được điều trị nhanh chóng bằng kháng sinh hoặc phẫu thuật, như trường hợp bệnh nhân trong nghiên cứu mới. Cuối cùng, chỉ có cắt cụt bốn lần có thể cứu bệnh nhân khỏi các vi khuẩn đang hoành hành.
Chẩn đoán ban đầu của bệnh nhân không tiết lộ lý do tại sao nhiễm trùng lại đột ngột và nguy hiểm đến thế. Các xét nghiệm chẩn đoán truyền thống xác định các loài vi khuẩn khác nhau dựa trên protein và độc tố mà vi khuẩn tạo ra, Chopra giải thích, do đó, sắc thái của trường hợp ban đầu đã bị bỏ qua. "Nhưng nếu bạn ở cấp độ DNA thì đó là một câu chuyện hoàn toàn khác", ông nói.
Trong hai nghiên cứu trước đây, Chopra và các đồng tác giả đã phân lập các mẫu vi khuẩn từ bệnh nhân và phân tích tất cả các vật liệu di truyền có trong vi khuẩn. Phân tích cho thấy bốn chủng vi khuẩn riêng biệt, được gọi là NF1 đến 4, cùng nhau gây ra nhiễm trùng gần chết. Nhưng đáng chú ý, khi hoạt động trong sự cô lập, không ai trong số bốn chủng gây ra nhiễm trùng gây chết người trong các mô hình chuột. Để tìm hiểu làm thế nào các vi khuẩn tương tác để gây nhiễm trùng nghiêm trọng, các tác giả đã điều chỉnh DNA của các chủng vi khuẩn và mô hình chuột bị nhiễm với nhiều chủng cùng một lúc. Bằng cách thay đổi DNA của vi trùng, các nhà khoa học có thể trao đổi kho vũ khí giết chết mô của từng loại và xác định loại vũ khí nào khiến nhiễm trùng hỗn hợp trở nên nguy hiểm.
Hóa ra mỗi chủng vi khuẩn có "kho vũ khí khác nhau ảnh hưởng đến vật chủ", Chopra nói.
Ba trong số bốn chủng, NF2 đến NF4, chứa các chỉ dẫn di truyền để tạo ra một loại độc tố gọi là exotoxin A, hoặc ExoA, ngăn chặn các tế bào bị nhiễm bệnh xây dựng protein mới. Theo cách riêng của họ, ba chủng này vẫn phá vỡ các mô cơ và có được quyền truy cập vào máu, nhưng hệ thống miễn dịch nhanh chóng loại bỏ mầm bệnh khỏi cơ thể.
Ngược lại, chủng cuối cùng trong số bốn chủng, NF1, dường như ít bị tổn thương hơn trước sự tấn công miễn dịch nhưng không thể tự chế tạo ExoA. Khi làm việc một mình, vi khuẩn vẫn bị cô lập phần lớn ở gần vị trí nhiễm trùng, bị chặn bởi các bức tường của mô cơ. Đây là nơi làm việc theo nhóm vi khuẩn. Khi nhiều chủng A. hydrophila lây nhiễm vào cơ thể, các chủng sản xuất ExoA phá vỡ các rào cản cơ bắp, cho phép NF1 đi vào một cơn thịnh nộ "ăn thịt".
Điều thú vị là ba chủng khác ở gần vị trí nhiễm trùng, trong khi đó, NF1 dẫn đầu và vượt qua dòng máu. Các tác giả nhận thấy rằng NF1 thực sự tạo ra một loại độc tố độc nhất không chỉ giết chết các mô trong cơ thể, mà còn các chủng khác của A. hydrophila; Bản thân chủng NF1 giữ thuốc giải độc cho chính chất độc tự chế.
Chẩn đoán tốt hơn?
Những phát hiện mới có thể có ý nghĩa trong việc tìm kiếm các công cụ chẩn đoán vi khuẩn mới, Chopra nói. Khi các bác sĩ nghĩ về nhiễm trùng hỗn hợp, họ thường nghĩ về nhiễm trùng gây ra bởi hai hoặc nhiều loài vi khuẩn hoàn toàn khác biệt, ông nói. Nhưng trường hợp hiện tại cho thấy các chủng khác nhau của cùng một loài cũng có thể hợp tác để gây bệnh và mỗi chủng có thể dễ bị tổn thương khi điều trị bằng kháng sinh khác nhau.
"Khi chúng tôi điều trị bằng một loại kháng sinh nhất định, chúng tôi sẽ loại bỏ một sinh vật ra khỏi cơ thể", đồng tác giả Rita Colwell, nhà vi sinh học tại Đại học Maryland, cho biết trong một tuyên bố. "Nhưng nếu có một sinh vật khác tham gia vào nhiễm trùng và cũng gây bệnh, thì bất kỳ phương pháp điều trị bằng kháng sinh nào cũng không nhắm mục tiêu sinh vật đó có thể sẽ làm cho nó phát triển như điên."
Mặc dù hiếm khi được sử dụng để chẩn đoán nhiễm trùng ngày nay, các công cụ di truyền một ngày nào đó có thể chứng minh hữu ích cho việc mô tả các bệnh nhiễm trùng phức tạp do nhiều hơn một chủng vi khuẩn gây ra, Chopra nói.
Nhưng không phải ai cũng đồng ý với dự đoán này.
Tiến sĩ Amesh Adalja, bác sĩ và chuyên gia về bệnh truyền nhiễm tại Đại học Johns Hopkins ở Baltimore, người không tham gia nghiên cứu, nói: "Tôi có nghĩ sẽ thay đổi điều trị lâm sàng viêm cân hoại tử không?
Vì viêm cân hoại tử hoạt động rất nhanh, vào thời điểm các bác sĩ xác định chính xác từng chủng gây nhiễm trùng, có thể "quá muộn để tạo ra sự khác biệt", Adalja nói. Xác định các chủng khác nhau có thể giúp hướng dẫn điều trị nhẹ hơn A. hydrophila nhiễm trùng, nơi một sự kết hợp đặc biệt của vi khuẩn có thể làm xấu đi kết quả, ông nói. Nhưng như hiện tại, những chủng này chỉ có thể được phát hiện bằng "công cụ di truyền tinh vi" thường không được tìm thấy trong môi trường lâm sàng.
Tuy nhiên, nghiên cứu đã làm sáng tỏ những cách thức mà nhiều chủng vi khuẩn có thể kết hợp với nhau để lây lan trong cơ thể, tàn phá, Adalja nói. Sẽ rất thú vị khi điều tra xem liệu vi khuẩn phổ biến hơn có sử dụng các chiến lược tương tự để lây nhiễm trong cơ thể hay không, ông nói thêm.
