目前,β-内酰胺酶在医院住院患者和社区感染的病原菌中检出越来越多,很多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌可产生β-内酰胺酶。β-内酰胺酶是一类能够水解β内酰胺类抗生素的酶,它们是细菌产生耐药性的主要机制之一,具有重要的临床意义。根据其结构和功能的不同,β内酰胺酶可以分为多个类别。
β-内酰胺酶的分类方式有两种,一种是Ambler分类,此类分类方法是根据β-内酰胺酶的氨基酸序列特征不同,将其分为丝氨酸酶(A类,C类和D类)以及金属酶(B类)。第二种分类方法是Bush分类,此分类方法主要是根据β-内酰胺酶的功能分类。下面来介绍几种常见的β-内酰胺酶。
AmpC β-内酰胺酶:AmpC β-内酰胺酶是一类常见的β-内酰胺酶,Ambler分类属于C类酶,常由染色体介导。其对第一二三代头孢菌素水解能力强,但对碳青霉烯类抗生素和第四代头孢菌素(头孢吡肟)水解能力弱。具体包括诱导型、稳定表达型及质粒介导型。
诱导型:可以被β-内酰胺类抗生素诱导。强诱导剂包括克拉维酸、亚胺培南;弱诱导剂包括三代头孢、头孢吡肟。常见菌株包括铜绿假单胞菌、阴沟肠杆菌、产气克雷伯菌。
稳定表达型:由于ampD的突变,导致ampC基因被激活,大量表达。常见菌株包括大肠埃希菌、志贺菌、鲍曼不动杆菌。
质粒介导型,由于AmpR蛋白缺陷,导致ampC基因持续低表达。常见菌株:大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌、沙门菌。
AmpR,ampD, ampE, ampG是AmpC酶的调节因子,参与其合成。AmpR在非诱导状态下作为AmpC转录的抑制因子,而在诱导状态下作为转录激活因子。ampD是AmpC表达的负调控基因。
2. ESBLs(Extended-Spectrumβ-Lactamases)超光谱β-内酰胺酶:ESBLs是一类能够水解广谱β-内酰胺类抗生素的酶,其基因可分为 TEM型、SHV型、CTX-M型、OXA型和其他类型。多属于Ambler A类。能水解青霉素,头孢菌素(1-4代)及单环酰胺类抗生素,不能水解碳青霉烯类和头霉素(头孢西丁,头孢替坦)。酶活性可被β-内酰胺酶抑制剂抑制,如克拉维酸、舒巴坦、他唑巴坦、阿维巴坦等。
碳青霉烯酶:是指能水解碳青霉烯类抗生素的β-内酰胺酶,多属于Ambler
A类、B类和D类。
A类:能够水解碳青霉烯类的丝氨酸-β内酰胺酶。例如肺炎克雷伯菌碳青霉烯酶(KPC)、非金属碳青霉烯酶(NMC)、亚胺培南酶(IMI)等。KPC-2、KPC-3的活性能被阿维巴坦、法硼巴坦、雷利巴坦等新的β-内酰胺酶抑制剂灭活或抑制。
B类:需要锌离子催化的金属-β-内酰胺酶类。包括新德里金属-β-内酰胺酶(NDM)和金属-β-内酰胺酶(VIM)。对氨曲南水解活性弱,可被EDTA等化合物抑制,不能被阿维巴坦、法硼巴坦、雷利巴坦灭活或抑制。
D类:能水解碳青霉烯类的oxa型β-内酰胺酶。包括OXA-48和OXA-23。阿维巴坦对OXA-48有效,而对产OXA-23为主的不动杆菌无效。
参考文献:Detection of Multidrug-Resistant Enterobacterales—From ESBLs to
Carbapenemases
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