oporność na antybiotyki β-laktamowe
penicylina jest najstarszym antybiotykiem β-laktamowym; późniejsze zmiany obejmowały całą gamę antybiotyków β-laktamowych, takich jak cefalosporyny pierwszej generacji do czwartej generacji, monobaktamy i karbapenemy. Niemal natychmiast po wprowadzeniu penicyliny obserwowano oporność u gronkowców. Antybiotyki β-laktamowe zakłócają syntezę ściany komórkowej poprzez enzymy wiążące zwane białkami wiążącymi penicylinę (PBP)., Oporność na β-laktamy jest spowodowana głównie obecnością β-laktamaz, które niszczą pierścień laktamowy, lub obecnością zmienionych PBP, które nie są hamowane przez te antybiotyki. U bakterii Gram-dodatnich β-laktamaza jest wydalana do środowiska pozakomórkowego, a u bakterii Gram-ujemnych do przestrzeni peryplastycznej. To, czy antybiotyk β-laktamowy jest skuteczny przeciwko bakteriom, zależy od wielu czynników (rys. 131.,1), w tym: 2
•
stężenie antybiotyku w środowisku;
•
szybkość wejścia przez błonę zewnętrzną (w przypadku bakterii Gram-ujemnych);
•
ilość β-laktamazy;
•
szybkość hydrolizy antybiotyku przez β-laktamazę; i
•
powinowactwo PBP do antybiotyku.
liczba β-laktamaz stale rośnie od czasu wprowadzenia penicyliny. Β-laktamazy zostały sklasyfikowane według ich aspektów funkcjonalnych.,3 system ten opiera się na szybkości hydrolizy dla wielu substratów i poziomie hamowania przez kwas klawulanowy, ale proste mutacje punktowe mogą zmienić klasyfikację. Klasyfikowano je również według sekwencji nukleotydów kodujących β-laktamazy.4 klasy A, C i D mają serynę w miejscu aktywnym, podczas gdy Klasa B ma atom cynku w miejscu aktywnym. Enzymy klasy A są kodowane głównie na plazmidach, podczas gdy enzymy klasy C są na ogół kodowane chromosomowo, chociaż geny tych β-laktamaz znajdują się również coraz częściej na plazmidach., Enzymy klasy A są na ogół wyrażane konstytutywnie. Geny enzymu klasy C są obecne w prawie wszystkich prątkach Gram-ujemnych, z wyjątkiem Salmonella spp., ale ich obecność niekoniecznie prowadzi do oporu. Enzymy klasy C są zwykle indukowane i do ekspresji aktywności β-laktamazy potrzebne są łącznie cztery geny. Escherichia coli posiada geny ampC, ampD i ampG, ale brakuje genu ampR. Dlaczego E. coli posiada trzy z tych genów i brakuje czwartego nie jest jasne. Klasa D jest ograniczoną grupą enzymów zdolnych do hydrolizy oksacyliny; są one związane z enzymami klasy C., Klasa B ma coraz większe znaczenie, ponieważ wiele z nich działa jako karbapenemazy. Β-laktamazy mają wielkość od 30 do 40 kDa.
najczęstsze β-laktamazy w Enterobacteriaceae to TEM-1, tem-2 i SHV-1 (TEM to trzy pierwsze litery nazwiska pacjenta, od którego uzyskano izolat; SHV oznacza zmienną sulfhydrylową). Są to proste penicylinazy, a ich aktywność może być hamowana przez związki takie jak kwas klawulanowy i tazobaktam, dzięki czemu pochodne penicyliny stają się ponownie aktywne., Jednak enzymy TEM i SHV mogą łatwo uzyskać szersze spektrum poprzez mutacje, które mogą prowadzić do oporności na cefalosporyny trzeciej generacji. Inaktywacja aztreonamu, ceftazydymu, cefotaksemu lub ceftriaksonu jest uważana za wskaźnik obecności takiej β-laktamazy o rozszerzonym spektrum działania (ESBL). Jednak antybiotyki te mogą być również inaktywowane przez nadprodukcję ampC.
oporność na cefalosporyny trzeciej generacji została po raz pierwszy opisana w 1983 roku., Większość ESBL znajduje się w Klebsiella pneumoniae, ale także coraz częściej w innych Enterobacteriaceae. Β-laktamazy o rozszerzonym spektrum są kodowane przez plazmidy i są wysoce zakaźne. Opisano ponad 160 β-laktamaz typu TEM i 100 β-laktamaz typu SHV; prawie połowa to ESBL, ale co najmniej 10 członków rodziny TEM nie jest już hamowanych przez kwas klawulanowy (inhibitor-oporny TEM). Ponadto znanych jest 60 ESBL typu CTX-M i 10 ESBL typu OXA. Oprócz tych powszechnie występujących rodzin ESBL opisano również inne ESBL.,5
niektóre cefalosporynazy kodowane plazmidem, zwane również cefamycynazami, pochodzą z β-laktamaz ampc kodowanych plazmidem, ale są wytwarzane konstytutywnie. Rośnie częstość występowania β-laktamaz ampc kodowanych plazmidem wśród Enterobacteriaceae. Dalsze rozprzestrzenianie się tych genów przez szpital lub społeczność może dodatkowo zagrozić stosowaniu cefalosporyn.
inną grupę stanowią karbapenemazy. Enzymy te inaktywują bardzo aktywne karbapenemy, takie jak imipenem i nowe karbapenemy, takie jak ertapenem i dorypenem., W przeszłości enzymy te były kodowane tylko chromosomalnie, ale coraz częściej geny kodujące te β-laktamazy znajdują się również na plazmidach. Spowoduje to wzrost oporności na karbapenemy. Jednak oporność jest nadal rzadka z wyjątkiem Pseudomonas aeruginosa i Acinetobacter spp. Wiele karbapenemaz należy do klasy B. Jednak opisano karbapenemazę Oksa, która jest enzymem klasy A. Ponadto znane są trzy karbapenemazy K. pneumoniae (KPC)., Enzymy te odnotowano również w innych Enterobacteriaceae, w tym Salmonella, i spowodowały kilka ognisk we wschodnich USA.
zmienione PBP są również główną przyczyną oporności na antybiotyki β-laktamowe. Zmieniony PBP bierze udział w oporności na metycylinę u gronkowców. Zarówno MRSA, jak i oporny na metycylinę Staphylococcus epidermidis (MRSE) są ważnymi przyczynami zakażeń szpitalnych. Zakażenia te są trudne do wyleczenia, ponieważ zarówno MRSA, jak i MRSE są na ogół wielodrożne i podatne na ograniczoną liczbę antybiotyków.,
Ten PBP2a jest kodowany przez gen mecA. Regulacja oporności na metycylinę jest złożona. Ekspresja może być niejednorodna i tylko kilka komórek wyraża fenotyp, chociaż wszystkie komórki są genotypowo identyczne i posiadają Gen mecA. W wyniku mutacji fenotyp oporności może stać się jednorodny, co ma miejsce w większości izolatów. Na ekspresję wpływa również kodowany plazmidem β-laktamaza regulatorowa (blaR) systemy blaR1 i układ tłumiący induktor blaI, który oddziałuje z skojarzonym z mec mecR1 i układem mecI.,6 determinant mec wydaje się pochodzić z gronkowców koagulazo-ujemnych, które mają znacznie większą częstość występowania genu, a transfer poziomy wydaje się odbywać regularnie.
Gen mecA znajduje się na kasecie chromosomu gronkowca (SCCmec). Opisano sześć podstawowych typów SCCmec w oparciu o Typ genów ccr oraz obecność lub brak kompletnych genów mecI i mecR (odpowiednio kompleks mec a i B) (rys. 131.2). W obrębie tych podstawowych rodzajów zaobserwowano znaczną zmienność., Jest to częściowo spowodowane wstawieniem opornych plazmidów i / lub transpozonów do niektórych SCCmec. Geny ccr są rekombinazami site-specific, które rozpoznają bezpośrednie powtórzenia i biorą udział w mobilizacji elementów SCC, a tym samym ich przenoszeniu między różnymi gronkowcami. SCCmec jest zawsze zintegrowany z genem orfX gronkowców.7 poza obecnością mecA, niektóre szczepy oporne na metycylinę są nadproducentami β-laktamaz.,8,9
oporność na penicylinę u Streptococcus pneumoniae wynika również z obecności zmienionych PBP, a mechanizm ten może być odpowiedzialny za oporność na penicylinę w układzie chromosomalnym u N. gonorrhoeae. W Enterococcus faecium mutacje w PBP5 są odpowiedzialne za oporność na ampicylinę. Oporność na ampicylinę jest często spotykana w szczepach związanych ze szpitalem. Izolaty kliniczne oporne na wankomycynę są często również oporne na ampicylinę.
redukcja poryn u bakterii Gram-ujemnych, takich jak Enterobacteriaceae, a w szczególności u P. aeruginosa i Acinetobacter spp.,, przyczynia się do oporności na β-laktam, ale sama w sobie jest niewystarczająca do uwzględnienia oporności.
