Mycobacterium tuberculosis là gì? Các nghiên cứu khoa học

Mycobacterium tuberculosis là gì?

Mycobacterium tuberculosis (M. tuberculosis) là vi khuẩn hình que, hiếu khí, không sinh bào tử, thuộc họ Mycobacteriaceae. Đây là tác nhân chính gây bệnh lao (tuberculosis) ở người. Vi khuẩn này được Robert Koch phát hiện vào năm 1882 và là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu do bệnh nhiễm trùng trên toàn cầu, đặc biệt ở các quốc gia có thu nhập thấp và trung bình.

M. tuberculosis có đặc điểm nổi bật là vỏ tế bào giàu lipid, đặc biệt là mycolic acid, giúp vi khuẩn kháng lại nhiều loại kháng sinh và thuốc khử trùng. Vỏ này cũng khiến vi khuẩn khó bị bắt màu trong nhuộm Gram và cần phương pháp nhuộm Ziehl–Neelsen để nhận diện.

Đặc điểm sinh học và phân loại

Vi khuẩn M. tuberculosis thuộc phức hợp M. tuberculosis complex (MTBC), bao gồm các chủng có khả năng gây bệnh cho người và động vật như M. bovis, M. africanum, M. microti. Vi khuẩn phát triển chậm, thời gian nhân đôi từ 15–20 giờ, gấp hàng chục lần so với vi khuẩn thông thường như E. coli.

Một số đặc điểm sinh học chính:

• Không di động, không sinh nha bào
• Chịu được pH acid và sống được bên trong đại thực bào
• Vỏ tế bào dày chứa mycolic acid, arabinogalactan và peptidoglycan

Các thông tin sinh học chi tiết được công bố trong NCBI – Mycobacterium tuberculosis: biology and pathogenesis.

Đường lây truyền và sinh bệnh học

Vi khuẩn M. tuberculosis lây truyền chủ yếu qua đường không khí, thông qua các hạt khí dung (droplet nuclei) chứa vi khuẩn do người bệnh ho, hắt hơi hoặc nói chuyện phát tán. Khi hít phải, vi khuẩn có thể xâm nhập phổi và được thực bào bởi đại thực bào phế nang.

Sau khi xâm nhập, vi khuẩn không bị tiêu diệt mà sống sót và nhân lên trong đại thực bào, từ đó gây viêm phổi sơ cấp. Trong hầu hết các trường hợp, hệ miễn dịch kiểm soát được vi khuẩn, dẫn đến hình thành tổn thương dạng nốt (tubercle) và chuyển thành thể lao tiềm ẩn (latent TB). Khi miễn dịch suy yếu, bệnh có thể tái kích hoạt thành lao hoạt động.

Cơ chế gây bệnh và phản ứng miễn dịch

M. tuberculosis kích hoạt cả miễn dịch bẩm sinh và miễn dịch thích ứng. Đại thực bào sau khi nuốt vi khuẩn sẽ trình diện kháng nguyên qua MHC-II, kích thích tế bào T CD4+ và giải phóng interferon-γ (IFN-γ), một cytokine quan trọng trong hoạt hóa đại thực bào và kiểm soát vi khuẩn nội bào.

Vi khuẩn có khả năng ức chế sự hợp nhất của phagosome và lysosome, đồng thời ngăn cản sự acid hóa nội bào để tồn tại và nhân lên. Sự hình thành nang lao (granuloma) là đáp ứng miễn dịch tổ chức, vừa bao vây vi khuẩn vừa hạn chế tổn thương mô. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, quá trình này dẫn đến hoại tử và phá hủy mô phổi.

Chẩn đoán bệnh lao

Chẩn đoán bệnh lao bao gồm nhiều phương pháp khác nhau, tùy thuộc vào thể bệnh (lao phổi hay lao ngoài phổi), mức độ triệu chứng và điều kiện y tế tại chỗ. Các kỹ thuật có thể phân thành hai nhóm chính: xét nghiệm trực tiếp phát hiện vi khuẩn và xét nghiệm gián tiếp phát hiện đáp ứng miễn dịch của cơ thể với vi khuẩn.

Phương pháp cổ điển là nhuộm Ziehl–Neelsen, cho phép phát hiện trực tiếp vi khuẩn kháng acid (AFB) dưới kính hiển vi. Đây là kỹ thuật rẻ và dễ thực hiện nhưng độ nhạy không cao, đặc biệt ở bệnh nhân có tải vi khuẩn thấp. Cấy vi khuẩn trên môi trường Lowenstein–Jensen được xem là “tiêu chuẩn vàng” về độ đặc hiệu nhưng mất từ 3–8 tuần để có kết quả.

• GeneXpert MTB/RIF: kỹ thuật PCR thời gian thực phát hiện DNA M. tuberculosis và đột biến kháng rifampicin trong vòng 2 giờ.
• Test Mantoux (PPD): tiêm nội da tuberculin để đánh giá phản ứng quá mẫn muộn – hữu ích phát hiện lao tiềm ẩn.
• IGRA (Interferon-Gamma Release Assays): đo nồng độ IFN-γ do tế bào T sản xuất sau kích thích kháng nguyên đặc hiệu (ESAT-6, CFP-10).

Để hỗ trợ chẩn đoán lao ngoài phổi, các kỹ thuật hình ảnh như X-quang, CT scan, MRI hoặc siêu âm có thể được sử dụng kèm chọc hút dịch sinh học hoặc sinh thiết tổn thương để làm PCR hoặc nuôi cấy.

Điều trị và kháng thuốc

Điều trị bệnh lao đòi hỏi sự tuân thủ nghiêm ngặt về liều lượng, thời gian và phối hợp thuốc để đảm bảo khỏi bệnh và ngăn ngừa kháng thuốc. Phác đồ chuẩn hiện nay do WHO khuyến cáo kéo dài ít nhất 6 tháng, bao gồm:

Giai đoạn	Thời gian	Thuốc sử dụng
Tấn công	2 tháng	Isoniazid (H), Rifampicin (R), Pyrazinamide (Z), Ethambutol (E)
Duy trì	4 tháng	Isoniazid (H), Rifampicin (R)

Trong trường hợp lao kháng thuốc, đặc biệt là MDR-TB (kháng isoniazid và rifampicin), phác đồ điều trị có thể kéo dài 9–20 tháng và bao gồm thuốc hàng hai như fluoroquinolones (levofloxacin, moxifloxacin), aminoglycosides (amikacin, kanamycin), hoặc các thuốc mới như bedaquiline và linezolid.

XDR-TB là thể lao nguy hiểm nhất, kháng cả thuốc hàng hai. Tỷ lệ khỏi bệnh thấp và nguy cơ tử vong cao, đòi hỏi theo dõi sát, điều trị nội trú và hỗ trợ dinh dưỡng toàn diện. WHO cập nhật hướng dẫn điều trị kháng thuốc tại WHO consolidated guidelines on TB treatment.

Vaccine và phòng ngừa

Vaccine BCG (Bacillus Calmette–Guérin) là loại vaccine duy nhất hiện nay được sử dụng để phòng bệnh lao, thường được tiêm cho trẻ sơ sinh ở các quốc gia có tỷ lệ mắc lao cao. BCG có hiệu quả tốt trong phòng ngừa lao nặng ở trẻ nhỏ, đặc biệt là lao màng não và lao lan tỏa, nhưng hiệu quả đối với lao phổi ở người lớn không đồng nhất và thay đổi theo vùng địa lý.

Các chiến lược phòng ngừa khác bao gồm sàng lọc lao tiềm ẩn ở người có nguy cơ cao (bệnh nhân HIV, người dùng thuốc ức chế miễn dịch, người tiếp xúc gần với ca lao hoạt động) và điều trị dự phòng bằng isoniazid trong 6–9 tháng hoặc rifapentine/isoniazid ngắn ngày.

Nhiều vaccine thế hệ mới đang được nghiên cứu nhằm thay thế hoặc tăng cường hiệu quả của BCG. Một số ứng viên nổi bật như M72/AS01E đã cho kết quả khả quan trong thử nghiệm lâm sàng giai đoạn II. WHO và các tổ chức y tế toàn cầu đang đẩy mạnh phát triển vaccine mới để đạt mục tiêu chấm dứt bệnh lao vào năm 2030.

Dịch tễ học toàn cầu

Theo báo cáo của WHO năm 2023, có khoảng 10,6 triệu người mắc lao mới trong năm 2022 và 1,3 triệu ca tử vong do lao trong dân số không nhiễm HIV. Con số này khiến lao vẫn là một trong 10 nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên toàn cầu.

Khu vực có tỷ lệ bệnh cao nhất bao gồm Đông Nam Á, châu Phi và Tây Thái Bình Dương. Ấn Độ, Indonesia, Trung Quốc, Philippines và Pakistan chiếm hơn một nửa tổng số ca bệnh lao trên thế giới. Đồng nhiễm HIV là yếu tố nguy cơ quan trọng làm tăng tỷ lệ mắc và tử vong, đặc biệt ở khu vực cận Sahara.

Diễn biến đại dịch COVID-19 cũng gây gián đoạn nghiêm trọng trong công tác phòng chống lao: xét nghiệm giảm, phát hiện ca mới chậm trễ và điều trị gián đoạn. WHO khuyến nghị tăng cường đầu tư và phục hồi các chương trình lao quốc gia để bù đắp các tổn thất sau COVID-19. Thông tin chi tiết tại WHO Global TB Report 2023.

Nghiên cứu hiện tại và xu hướng tương lai

Ngành nghiên cứu lao đang tập trung vào bốn mũi nhọn chính: cải tiến chẩn đoán nhanh và chính xác, phát triển phác đồ điều trị ngắn ngày, tìm kiếm kháng sinh mới cho lao kháng thuốc, và phát triển vaccine hiệu quả hơn BCG. Các nghiên cứu về cơ chế tồn tại tiềm ẩn của M. tuberculosis trong đại thực bào và nang lao đóng vai trò then chốt trong việc hiểu bệnh lý học và đề xuất hướng điều trị.

Chất ức chế ATP synthase (bedaquiline), chất ức chế DprE1 (pretomanid), và các kháng sinh thế hệ mới đang mở ra khả năng chống lại các chủng lao kháng nhiều thuốc. Công nghệ mRNA – đã thành công trong vaccine COVID-19 – cũng được thử nghiệm để phát triển vaccine phòng lao với đặc tính cá thể hóa và đáp ứng miễn dịch mạnh hơn.

Hệ thống giám sát và dữ liệu toàn cầu, như ClinicalTrials.gov, giúp theo dõi tiến độ hàng trăm thử nghiệm lâm sàng đang diễn ra, từ vaccine, kháng sinh, đến liệu pháp miễn dịch và phối hợp thuốc.

Kết luận

Mycobacterium tuberculosis là vi khuẩn gây bệnh lao – một căn bệnh truyền nhiễm mãn tính nghiêm trọng nhưng có thể phòng ngừa và điều trị được. Dù đã có thuốc và vaccine, gánh nặng toàn cầu của lao, đặc biệt trong bối cảnh kháng thuốc và bất bình đẳng y tế, vẫn rất lớn.

Việc kiểm soát hiệu quả bệnh lao đòi hỏi sự phối hợp liên ngành: từ cải thiện chẩn đoán, tiếp cận thuốc điều trị, phát triển vaccine thế hệ mới đến truyền thông cộng đồng và giám sát dịch tễ học toàn cầu. Đầu tư nghiên cứu và can thiệp y tế bền vững là điều kiện then chốt để hiện thực hóa mục tiêu xóa bỏ bệnh lao trong thế kỷ XXI.