Nghiên cứu biến đổi hệ vi sinh đường ruột và hiệu quả điều trị tiêu chảy kéo dài ở trẻ em từ 3 – 24 tháng tuổi bằng liệu pháp probiotics tại Bệnh viện Nhi Trung ương (2022 – 2023)

Luận án tiến sĩ y học Nghiên cứu biến đổi hệ vi sinh đường ruột và hiệu quả điều trị tiêu chảy kéo dài ở trẻ em từ 3 – 24 tháng tuổi bằng liệu pháp probiotics tại Bệnh viện Nhi Trung ương (2022 – 2023).Tiêu chảy kéo dài (TCKD) ở trẻ em dưới 5 tuổi hiện vẫn đặt ra những thách thức đáng kể cho ngành y tế, đặc biệt tại các quốc gia đang phát triển. Mặc dù chỉ chiếm 10% tổng số ca mắc tiêu chảy nhưng TCKD gây ra tới 1/3 tổng số ca tử vong liên quan đến bệnh lý này. Theo Tổ chức Y tế Thế giới, hàng năm có khoảng 444,000 trẻ dưới 5 tuổi tử vong do tiêu chảy trên toàn cầu, trong đó TCKD chiếm một tỷ lệ đáng kể [1], [2]. Tại Việt Nam, tiêu chảy không chỉ là một trong 10 bệnh lý phổ biến nhất ở trẻ em mà còn là nguyên nhân tử vong đứng hàng thứ tư trong nhóm tuổi này, với trẻ dưới hai tuổi chiếm tới 71% số ca mắc [3], [4].
Mặc dù y học hiện đại đã ghi nhận những tiến bộ đáng kể trong quản lý TCKD, bao gồm liệu pháp bù nước – điện giải, sàng lọc nhiễm trùng, bổ sung kẽm và tối ưu hóa chế độ dinh dưỡng nhưng các can thiệp này vẫn chưa đủ để giải quyết triệt để tình trạng này [2], [3], [4]. Sự không tương xứng giữa tiến bộ y học và hiệu quả điều trị TCKD cho thấy nhu cầu cấp thiết cần có một cách tiếp cận mới và toàn diện hơn. Hơn nữa, nghiên cứu về TCKD tại Việt Nam cũng như trên thế giới vẫn còn hạn chế, chủ yếu tập trung vào các khía cạnh như dịch tễ học, đánh giá kiến thức của người chăm sóc và mối liên hệ giữa TCKD với suy dinh dưỡng (SDD). Điều này đã tạo ra một khoảng trống kiến thức đáng kể trong lĩnh vực này, đòi hỏi cần có thêm nhiều nghiên cứu sâu rộng và đa chiều hơn.

Gần đây, các nghiên cứu đột phá trên thế giới đã làm sáng tỏ mối liên hệ mật thiết giữa rối loạn hệ vi sinh đường ruột (VSĐR) và tiêu chảy ở trẻ em [5], [6], [7].
Những phát hiện này mở ra một hướng tiếp cận đa chiều đối với TCKD, đòi hỏi xem xét đồng thời nhiều yếu tố quan trọng như sự cân bằng của hệ VSĐR, chế độ dinh dưỡng, khả năng kháng kháng sinh và điều hòa miễn dịch. Đặc biệt, giai đoạn từ khi thụ thai đến 24 tháng tuổi được xác định là "cửa sổ cơ hội" quan trọng cho sự hình thành một hệ VSĐR khỏe mạnh và cân bằng [8], [9]. Do đó, bất kỳ sự gián đoạn nào trong khoảng thời gian này đều có thể ảnh hưởng lâu dài đến sức khỏe toàn diện của trẻ [10], [11].2
Trong bối cảnh đó, liệu pháp probiotics nổi lên như một hướng tiếp cận đầy tiềm năng trong việc can thiệp và điều chỉnh hệ VSĐR. Tuy nhiên, hiệu quả thực sự của phương pháp này trong điều trị TCKD vẫn cần được đánh giá một cách toàn diện và khách quan. Vì vậy, nghiên cứu này được thiết kế nhằm giải quyết hai vấn đề then chốt trong lĩnh vực nhi khoa và vi sinh học đó là tìm hiểu sự biến đổi của hệ VSĐR ở trẻ 3- 24 tháng tuổi mắc TCKD tại Việt Nam, so sánh với hệ VSĐR trẻ khỏe mạnh cùng độ tuổi và đánh giá hiệu quả của liệu pháp probiotics đơn chủng và đa chủng trong điều trị TCKD.
Đây là công trình tiên phong ứng dụng kỹ thuật giải trình tự gen 16S rRNA Illumina MiSeq trong nghiên cứu TCKD ở trẻ em Việt Nam, mở ra một hướng tiếp cận mới đầy tiềm năng trong việc hiểu rõ và điều trị hiệu quả bệnh lý này. Bằng cách kết hợp công nghệ tiên tiến này với đánh giá toàn diện về hiệu quả của liệu pháp probiotics, nghiên cứu không chỉ đóng góp vào việc thu hẹp khoảng trống kiến thức hiện tại về TCKD ở trẻ em mà còn có tiềm năng tác động sâu rộng đến chiến lược điều trị và quản lý trên phạm vi toàn cầu. Từ những cơ sở trên, chúng tôi tiến hành “Nghiên cứu biến đổi hệ vi sinh đường ruột và hiệu quả điều trị tiêu chảy kéo dài ở trẻ em từ 3 – 24 tháng tuổi bằng liệu pháp probiotics tại Bệnh viện Nhi Trung ương (2022 – 2023)” được tiến hành với ba mục tiêu:
1. Mô tả đặc điểm lâm sàng và cận lâm sàng ở trẻ 3 – 24 tháng tuổi mắc tiêu chảy kéo dài tại Bệnh viện Nhi Trung ương.
2. Mô tả sự biến đổi hệ vi sinh đường ruột của trẻ mắc tiêu chảy kéo dài bằng kỹ thuật giải trình tự gen thế hệ mới.
3. Đánh giá hiệu quả của liệu pháp probiotics trong điều trị tiêu chảy kéo dài

MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ ………………………………………………………………………………………………1
Chương 1. TỔNG QUAN ……………………………………………………………………………..3
1.1. Đặc điểm lâm sàng và cận lâm sàng tiêu chảy kéo dài ở trẻ em………………….3
1.1.1. Định nghĩa và tình hình nghiên cứu tiêu chảy kéo dài ở trẻ em…………….3
1.1.2. Nguyên nhân gây tiêu chảy kéo dài ở trẻ em………………………………………4
1.1.3. Các yếu tố nguy cơ gây tiêu chảy kéo dài ………………………………………….7
1.1.4. Sinh bệnh học tiêu chảy kéo dài ……………………………………………………….7
1.1.5. Triệu chứng lâm sàng và cận lâm sàng bệnh tiêu chảy kéo dài……………..8
1.2. Hệ vi sinh đường ruột………………………………………………………………………….13
1.2.1. Giải trình tự gen 16S rRNA trong nghiên cứu hệ vi sinh đường ruột …..13
1.2.2. Thành phần và vai trò của hệ vi sinh đường ruột ………………………………14
1.2.3. Quá trình hình thành hệ vi sinh đường ruột khỏe mạnh ……………………..17
1.2.4. Vai trò của hệ vi sinh đường ruột trong bệnh lý tiêu chảy ………………….21
1.3. Liệu pháp probiotics trong điều trị tiêu chảy kéo dài……………………………….24
1.3.1. Định nghĩa, phân loại và các yếu tố ảnh hưởng probiotics …………………24
1.3.2. Cơ chế tác động của probiotics trong tiêu chảy…………………………………26
1.3.3. Bằng chứng lâm sàng về hiệu quả của probiotics trong tiêu chảy kéo dài ….27
1.3.4. Biện pháp điều trị trong tiêu chảy kéo dài và thách thức ……………………31
Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU …………………..34
2.1. Đối tượng nghiên cứu………………………………………………………………………….34
2.1.1. Tiêu chuẩn lựa chọn………………………………………………………………………34
2.1.2. Tiêu chuẩn loại trừ………………………………………………………………………..34
2.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu…………………………………………………………34
2.3. Phương pháp nghiên cứu……………………………………………………………………..34
2.3.1. Thiết kế nghiên cứu ………………………………………………………………………34
2.3.2. Tính toán cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu …………………………………..35
2.3.3. Quy trình thu thập số liệu ………………………………………………………………37
2.4. Kỹ thuật và phương pháp thu thập thông tin…………………………………………..422.5. Các chỉ số đánh giá hiệu quả điều trị……………………………………………………..47
2.5.1. Chỉ số nghiên cứu chính ………………………………………………………………..47
2.5.2. Chỉ số nghiên cứu phụ …………………………………………………………………..48
2.6. Quản lý dữ liệu và phân tích thống kê……………………………………………………48
2.6.1. Thu thập và mã hoá dữ liệu ……………………………………………………………48
2.6.2. Đảm bảo chất lượng dữ liệu……………………………………………………………48
2.6.3. Phân tích theo ý định điều trị………………………………………………………….49
2.6.4. Công cụ và phương pháp phân tích thống kê ……………………………………49
2.6.5. Phân tích bổ sung………………………………………………………………………….49
2.7. Sai số và kiểm soát sai số …………………………………………………………………….50
2.7.1. Sai số hệ thống và biện pháp kiểm soát……………………………………………50
2.7.2. Sai số ngẫu nhiên và cách khắc phục……………………………………………….51
2.8. Đạo đức trong nghiên cứu ……………………………………………………………………51
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU …………………………………………………………55
3.1. Đặc điểm lâm sàng và cận lâm sàng của trẻ mắc tiêu chảy kéo dài……………55
3.1.1. Đặc điểm dịch tễ học và yếu tố nguy cơ trẻ mắc tiêu chảy kéo dài ……..55
3.1.2. Biểu hiện lâm sàng của trẻ mắc tiêu chảy kéo dài……………………………..57
3.2. Mô tả hệ vi sinh đường ruột trẻ tiêu chảy kéo dài……………………………………64
3.2.1. Đặc điểm chung nhóm trẻ khoẻ mạnh và các nhóm trẻ tiêu chảy kéo dài ….64
3.2.2. Đánh giá độ phong phú và đa dạng của hệ vi sinh đường ruột ……………65
3.2.3. Phân tích cấu trúc vi khuẩn đường ruột trẻ khỏe mạnh và tiêu chảy kéo dài…69
3.2.4. Đặc điểm ba nhóm trẻ tiêu chảy kéo dài thời điểm trước can thiệp……..76
3.2.5. Các chỉ số đánh giá hiệu quả điều trị vào ngày 5 can thiệp…………………77
3.2.6. Các chỉ số nghiên cứu phụ vào ngày 5 can thiệp……………………………….82
3.2.7. Đánh giá an toàn điều trị………………………………………………………………..88
Chương 4. BÀN LUẬN ……………………………………………………………………………….89
4.1. Đặc điểm lâm sàng và cận lâm sàng của trẻ tiêu chảy kéo dài ………………….89
4.1.1. Đặc điểm dịch tễ học của trẻ mắc tiêu chảy kéo dài…………………………..89
4.1.2. Đặc điểm tiền sử và yếu tố nguy cơ trẻ mắc tiêu chảy kéo dài ……………924.1.3. Đặc điểm lâm sàng trẻ tiêu chảy kéo dài ………………………………………….94
4.1.4. Đặc điểm cận lâm sàng của trẻ tiêu chảy kéo dài………………………………98
4.2. Hệ vi sinh đường ruột ở trẻ mắc tiêu chảy kéo dài…………………………………101
4.2.1. Sự đa dạng vi sinh đường ruột giữa trẻ khỏe mạnh và tiêu chảy kéo dài…..101
4.2.2. Thành phần hệ vi sinh đường ruột ở trẻ khoẻ mạnh…………………………104
4.2.3. Biến đổi thành phần hệ vi sinh đường ruột trẻ mắc tiêu chảy kéo dài ….106
4.3. Hiệu quả điều trị tiêu chảy kéo dài có bổ sung liệu pháp probiotics…………112
4.3.1. Đánh giá các chỉ số nghiên cứu chính ……………………………………………112
4.3.2. Đánh giá tác động của probiotics lên hệ vi sinh đường ruột trẻ mắc
tiêu chảy kéo dài – phân tích chỉ số nghiên cứu phụ ngày 5 can thiệp …………116
4.3.3. Đánh giá tác động của probiotics lên sự thay đổi các yếu tố miễn dịch
– phân tích chỉ số nghiên cứu phụ ngày 5 can thiệp…………………………………..122
KẾT LUẬN ………………………………………………………………………………………………125
KIẾN NGHỊ……………………………………………………………………………………………..127
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤCDANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Nghiên cứu về các mầm bệnh liên quan đến tiêu chảy kéo dài……………5
Bảng 1.2. Các cơ chế của B. clausii từ các nghiên cứu tiền lâm sàng……………….30
Bảng 3.1. Đặc điểm nhân khẩu học và dinh dưỡng trẻ mắc tiêu chảy kéo dài……55
Bảng 3.2. Tiền sử và yếu tố nguy cơ của trẻ mắc tiêu chảy kéo dài………………….56
Bảng 3.3. Đặc điểm phân của trẻ mắc tiêu chảy kéo dài …………………………………58
Bảng 3.4. Đặc điểm phân trẻ mắc tiêu chảy kéo dài theo nhóm tuổi ………………..59
Bảng 3.5. Đặc điểm phân trẻ mắc tiêu chảy kéo dài theo chế độ ăn …………………59
Bảng 3.6. Đặc điểm xét nghiệm tế bào máu ngoại vi ……………………………………..60
Bảng 3.7. Đặc điểm xét nghiệm soi phân và pH phân…………………………………….60
Bảng 3.8. Kết quả phân lập vi khuẩn gây bệnh bằng nuôi cấy phân …………………61
Bảng 3.9. Phân bố tác nhân gây bệnh được phát hiện bằng kỹ thuật PCR…………61
Bảng 3.10. So sánh đặc điểm lâm sàng và xét nghiệm giữa các tác nhân gây bệnh …..63
Bảng 3.11. Đặc điểm chung của các nhóm trẻ được phân tích 16S rRNA ngày 0……64
Bảng 3.12. Đặc điểm chung của ba nhóm tiêu chảy kéo dài trước can thiệp……….76
Bảng 3.13. Các chỉ số nghiên cứu chính vào ngày 5 can thiệp ………………………….77
Bảng 3.14. Bảng ghi nhận các bất lợi trong quá trình điều trị……………………………88DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cơ chế sinh bệnh học tiêu chảy kéo dài …………………………………………..8
Hình 1.2. Giải trình tự gen thế hệ mới vùng V3-V4 16S rRNA ………………………13
Hình 1.3. Thành phần và vai trò hệ vi sinh đường ruột…………………………………..15
Hình 1.4. Quá trình phát triển hệ vi sinh đường ruột giai đoạn đầu đời ……………17
Hình 1.5. Mối liên hệ giữa hệ vi sinh đường ruột và hệ miễn dịch…………………..20
Hình 1.6. Sự thay đổi hệ vi sinh đường ruột trong bệnh tiêu chảy …………………..21
Hình 1.7. Mất cân bằng hệ vi sinh đường ruột và ảnh hưởng đến hệ miễn dịch ….23
Hình 1.8. Cơ chế hoạt động của probiotics …………………………………………………..26
Hình 2.1. Sản phẩm can thiệp và giả dược được đóng gói………………………………41
Hình 2.2. Tóm tắt phác đồ điều trị thực hiện trong nghiên cứu ……………………….54
Hình 3.1. Triệu chứng lâm sàng thường gặp của trẻ tiêu chảy kéo dài……………..57
Hình 3.2. Phân bố tác nhân gây bệnh theo nhóm tuổi bằng kỹ thuật PCR ………..62
Hình 3.3. Đường cong tích lũy loài của các mẫu phân tích hệ vi sinh đường ruột …..65
Hình 3.4. So sánh các các chỉ số dạng alpha của hệ vi sinh đường ruột giữa trẻ
khoẻ mạnh và trẻ tiêu chảy kéo dài ……………………………………………….66
Hình 3.5. Phân tích thành phần chính (PCoA) dựa trên chỉ số UniFrac không
trọng số của hệ vi sinh đường ruột ở trẻ khỏe mạnh và trẻ tiêu chảy
kéo dài ………………………………………………………………………………………68
Hình 3.6. So sánh mức độ phong phú vi sinh đường ruột ở trẻ khoẻ mạnh và trẻ
tiêu chảy kéo dài theo phân loại cấp độ ngành………………………………..69
Hình 3.7. So sánh mức độ phong phú tương đối các họ vi khuẩn đường ruột……70
Hình 3.8. So sánh độ phong phú tương đối của các chi vi khuẩn đường ruột ……71
Hình 3.9. So sánh số lượng đơn vị phân loại hoạt động của các chi vi khuẩn
chính đường ruột giữa giữa trẻ tiêu chảy kéo dài và trẻ khoẻ mạnh …..72
Hình 3.10. Biểu đồ nhiệt (heatmap) so sánh độ phong phú tương đối của các loài
vi khuẩn đường ruột chủ yếu………………………………………………………..73
Hình 3.11. Đo lường đa dạng alpha ở nhóm trẻ tiêu chảy kéo dài được phát hiện
và không được phát hiện tác nhân gây bệnh bằng phương pháp PCR..74Hình 3.12. So sánh các chỉ số đa dạng alpha của hệ vi sinh vật đường ruột ở trẻ
tiêu chảy kéo dài có tiền sử và không có tiền sử dùng kháng sinh …….75
Hình 3.13. Thời gian ước tính điều trị triệu chứng đi ngoài  3 lần/ ngày ………….78
Hình 3.14. Thời gian điều trị triệu chứng phân typ 4-5B………………………………….79
Hình 3.15. Thời gian điều trị triệu chứng đi ngoài phân nhầy máu ở ba nhóm ……80
Hình 3.16. Thời gian điều trị khỏi bệnh và thời gian điều trị kháng sinh ……………81
Hình 3.17. Các chỉ số đa dạng alpha hệ vi sinh đường ruột của ba nhóm trẻ tiêu
chảy kéo dài thời điểm ngày 0 và ngày 5 ……………………………………….82
Hình 3.18. So sánh mức độ phong phú vi sinh đường ruột theo cấp độ ngành của
ba nhóm trẻ tiêu chảy kéo dài vào ngày 0 và ngày 5 ……………………….83
Hình 3.19. So sánh tỷ lệ phong phú tương đối vi sinh đường ruột theo cấp độ họ
của ba nhóm trẻ tiêu chảy kéo dài thời điểm ngày 0 và ngày 5 …………84
Hình 3.20. So sánh tỷ lệ phong phú tương đối vi sinh đường ruột theo cấp độ chi
của ba nhóm trẻ tiêu chảy kéo dài thời điểm ngày 0 và ngày 5 …………85
Hình 3.21. So sánh biến đổi nồng độ các cytokin gây viêm của ba nhóm trẻ tiêu
chảy kéo dài thời điểm ngày 0 và ngày 5 ……………………………………….86
Hình 3.22. So sánh biến đổi nồng độ Interleukin-10 và sIgA của ba nhóm trẻ
tiêu chảy kéo dài thời điểm ngày 0 và ngày 5 …………………………………8