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1、-内酰胺酶 细菌耐药性机制之一柳州市中医院 朱胜波 -内酰胺类抗生素是目前临床抗感染治疗最普遍运用的一类抗生素，随着这类药物的广泛运用(特别是滥用和误用)和致病菌的变化，产生了病原菌对药物的耐药性问题，而且耐药发生率相当高。细菌产生-内酰胺酶(-lactamase)是80%病原菌耐药的缘由之一，另外约12%和8%病原菌的耐药分别与细菌细胞外膜通透性妨碍和靶位的改动有关。本文对细菌产生-内酰胺酶所致的耐药性作一简要综述，以便采取相应对策以防止耐药性的蔓延。 1-内酰胺酶的特性-内酰胺酶是指能催化水解6-氨基青霉烷酸(6-APA)和7-氨基头孢烷酸(7-ACA)及其 N-酰基衍生物分子中-内酰胺环
2、酰胺键的灭活酶。细菌产生-内酰胺酶是细菌对-内酰胺类抗生素耐药的主要机制。-内酰胺酶分为染色体介导酶和耐药质粒介导酶二大类，以其水解对象可分为青霉素酶、头孢菌素酶、广谱酶和超广谱酶四种。 质粒是一种密闭环状双股螺旋构造的DNA，存在于胞浆内，也是具有遗传功能的基因成分，质粒带有各种基因，包括耐药基因，但不是细菌存活所不可短少的组成物质。质粒介导的-内酰胺酶用等电聚焦法分型有TEM型(TEM-1，TEM-2)，OXA型(OXA-13)，PSE型(PSE-14)，SHV-1，HMS-1等规范酶，均为G-杆菌，主要为大肠杆菌、克雷伯氏杆菌、肠杆菌属、绿脓杆菌等产生。 TEM型酶分布很广，尤以TEM-
3、1型分布最广，出现频率最高，约占50%。染色体介导酶有K1型，P99型及D31型，染色体基因决议细菌对抗生素固有耐药性，近代研讨证明在院内感染病人中产生质粒介导酶的耐药菌，其产生耐药性大多是在接触抗生素后获得的，并经过耐药基因的转移而播散，也可由基因表达而传至下代。至今-内酰胺酶的数量已超越200种，其中超广谱-内酰胺酶(extended spectrum -lactamase,ESBL)已超越50种。 2-内酰胺酶的分类Ambler等根据-内酰胺酶分子构造中氨基酸序列差别，将-内酰胺酶分成A、B、C、D4种类型。1995年Bush等提出了-内酰胺酶的功能分类方案，根据酶的底物和酶被抑制不同，
4、将其分为4群，其中2和3群又可分为许多亚群。2.1A型-内酰胺酶A A型型-内内酰酰胺胺酶酶按按BushBush分分类类法属法属2 2群，向下又分群，向下又分为为8 8个个亚亚群群(2a,2b,2c,2d,2e,2f,2be,2br)(2a,2b,2c,2d,2e,2f,2be,2br)，因此，因此，A A型型-内内酰酰胺胺酶酶在底物在底物动动力学性力学性质质上上显显示多示多样样性。大多数性。大多数青霉素青霉素类类抗生素都是抗生素都是A A型型-内内酰酰胺胺酶酶的良好底物，的良好底物，侧链侧链上有氨基的氨上有氨基的氨苄苄西林，含西林，含羧羧基的基的羧苄羧苄西林。西林。侧侧链链上具有空上具有空间
5、间妨碍基因的苯妨碍基因的苯唑唑西林和甲氧西林都是西林和甲氧西林都是A A型型-内内酰酰胺胺酶酶的良好底物。从整体上看，的良好底物。从整体上看，A A型型-内内酰酰胺胺酶对酶对青霉素青霉素类类的水解率的水解率较头孢较头孢菌素菌素类为类为高，但高，但也有例外。此也有例外。此类酶类酶的活性可被克拉的活性可被克拉维维酸等酸等酶酶抑制抑制剂剂所抑制。所抑制。 2.2B型-内酰胺酶B型-内酰胺酶的活性依赖于2价过渡态金属离子，大多数情况下为Zn2+，此酶不被棒酸抑制，但能被EDTA所抑制，按Bush分类属3群。按照核苷酸序列，此酶可分为2个亚型，一个亚型以L-1酶为代表，另一亚型以A2酶和CcrA酶为代表
6、。L1酶和CcrA酶有相当广谱的底物轮郭，能水解头孢西丁，也有报告可水解氨曲南。亚胺培南是A2酶的独一底物，因此，A2酶也可称碳青霉烯酶。2.3C型-内酰胺酶C型-内酰酶通常被称为头孢菌素酶，按Bush分类法属1群。第1代头孢菌素是C型-内酰胺酶的良好底物，第2、3代头孢菌素普通对C型-内酰胺酶不敏感。亚胺培南和氨曲南那么表现出对C型-内酰胺酶的抑制造用。 2.4D型-内酰胺酶D型-内酰胺酶Bush分类属2d群，它们对苯唑西林和氯唑西林的水解速度明显大于苄青霉素，因此，它们又被称为“苯唑西林酶。细菌-内酰胺酶的分类见表1。 表表1 1细细菌菌-内内酰酰胺胺酶酶的分的分类类分子类型Bush分类优
7、先底物被抑制代表酶克拉维酸EDTAA2a青霉素+-G+菌产生的青霉素酶A2b青霉素头孢菌素+-TEM-1，TEM-2，SHV-1A2c青霉素羧苄西林+-PSE-1，PSE-3，PSE-4A2e头孢菌素+-普通变形菌产生的诱导头孢菌素酶A2f青霉素头孢菌素，碳青霉烯类+-阴沟肠杆菌的NMC-1和IMI-1，粘质沙雷菌的Sme-1A2be青霉素，窄谱和超广谱头孢菌素，单酰胺类+-TEM-329，TEM-42，TEM-43，TEM-46，TEM-52，SHV-29，PER-1，CTX-M-1，产酸克雷伯菌K1A2br青霉素-TEM-3041，TEN-44，TEM-45，TRC-1B3a大部分-内酰胺
8、类，包括碳青霉烯类-+嗜麦芽假单胞菌的L1，脆弱拟杆菌的CcrA，粘质沙雷氏菌的IMP-1B3b碳青霉烯类-+嗜水气单胞菌的CphA，芳香黄杆菌的PCM-1C1头孢菌素-G-菌产生的ampC酶，MIR-1，MOX-1，CMY-1，BIL-1，LAT-1D2d青霉素，氯唑青霉素-OXA-121，PSE-2ND4青霉素-?洋葱假单胞菌的青霉素酶3超广谱-内酰胺酶的种类和特性超广超广谱谱-内内酰酰胺胺酶酶(ESBL)(ESBL)是以能是以能灭灭活窄活窄谱谱和广和广谱头谱头孢孢菌素、菌素、单环类单环类抗生素及抗抗生素及抗G-G-杆菌青霉素等抗生素杆菌青霉素等抗生素为为特征的特征的-酰酰胺胺酶酶，属于，
9、属于AmblerAmbler分分类类的的A A类类，按，按BushBush分分类类属属2be2be群。大多数的群。大多数的ESBLESBL都是都是TEM-1TEM-1、TEM-2TEM-2、SHV-1SHV-1酶酶的突的突变变体，体，为质为质粒介粒介导酶导酶，所含，所含耐耐药药基因的基因的质质粒可在粒可在细细菌菌株菌菌株间转间转移和移和传传播，有播，有较较广的水解底物广的水解底物谱谱，部分，部分产产ESBLESBL菌株不但菌株不但对对-内内酰酰胺胺类类耐耐药药，有的，有的还还可可对对氨基糖苷氨基糖苷类类、磺胺、四、磺胺、四环环素、素、氯氯霉素和霉素和喹诺酮类喹诺酮类耐耐药药。 但是，ESBLs
10、不能水解碳青霉烯类和头霉素类抗生素。ESBL普通可被克拉维酸、青霉烷砜和他唑巴坦等酶抑制剂所抑制，其中他唑巴坦的酶抑制造用最强。根据NCCLS1997规范，一旦认定为ESBL突变株，即使药敏结果显示为敏感者，临床上也应视为对一切青毒素类、头孢菌素类及单环类抗生素耐药。 ESBL的捡测：(1)E-test法普通以为头孢他丁是识别ESBL的最正确底物之一。单一头孢他啶和头孢他啶/克拉维酸的MIC之比大于4。(2)双纸片法含头孢他啶纸片的抑菌圈被临近含阿莫西林/克拉维酸(20/10g)所扩展。 自自19831983年在欧洲初次发现年在欧洲初次发现ESBLESBL以来，目前发现的以来，目前发现的TEM
11、TEM类类ESBLESBL已有已有5050多种，多种，SHVSHV类类ESBL12ESBL12种。肺炎种。肺炎克雷伯氏菌是克雷伯氏菌是ESBLESBL的主要携带菌，其次是大肠埃的主要携带菌，其次是大肠埃希氏菌。一项研讨阐明肺炎克雷伯氏菌和大肠埃希希氏菌。一项研讨阐明肺炎克雷伯氏菌和大肠埃希氏菌中产氏菌中产ESBLESBL菌的检出率分别为菌的检出率分别为27.3%27.3%和和5.7%5.7%。另一次研讨显示：肺炎克雷伯杆菌、大肠杆菌和阴另一次研讨显示：肺炎克雷伯杆菌、大肠杆菌和阴沟肠杆菌中产生沟肠杆菌中产生ESBLESBL菌的检出率分别为菌的检出率分别为37.4%37.4%、30.21%30.
12、21%和和41.82%41.82%。 77 77株产株产ESBLESBL菌对菌对1212种抗菌药种抗菌药物的药敏情况见表物的药敏情况见表2 2。表表2 27777株产株产ESBLESBL菌对菌对1212种抗菌药物的敏感情况种抗菌药物的敏感情况抗生素MIC50MIC90耐药菌耐药率株数(%)环丙沙星1163140.26庆大霉素16165368.83阿米卡星16642735.06氨苄西林+舒巴坦32/1632/166787.01替卡西林+克拉维酸1281287192.21哌拉西林12812877100头孢唑啉32326989.61头孢呋肟32326888.31头孢哌酮64646077.92头孢他啶
13、32324963.64头孢曲松64646381.82亚胺培南0.5400国外文献国外文献报报道除上述三种道除上述三种细细菌外，其他菌外，其他肠肠杆菌科杆菌科细细菌如粘菌如粘质质沙雷菌、沙雷菌、肠肠杆菌属、构杆菌属、构橼橼酸菌、沙酸菌、沙门门氏菌氏菌和摩根菌也可和摩根菌也可产产生生ESBLESBL。目前以。目前以为为可用于治可用于治疗产疗产ESBLESBL菌所致感染的菌所致感染的药药物有碳青霉物有碳青霉烯类烯类、头头霉素霉素类类抗生素。抗生素。亚亚胺培南具有超广胺培南具有超广谱谱，高效的抗菌活性，高效的抗菌活性，除金属除金属-内内酰酰胺胺酶酶外，它几乎外，它几乎对对一切的一切的ESBLESBL高
14、度高度稳稳定。目前以定。目前以为亚为亚胺培南胺培南/ /西司他汀是治西司他汀是治疗疗ESBLESBL菌感菌感染的首染的首选药选药物。物。头孢头孢美美唑对唑对ESBLESBL菌的敏感性达菌的敏感性达84.66%84.66%。 4常见的产-内酰胺酶的菌株4.14.1金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌金葡菌产生以质粒介导的青霉素酶金葡菌产生以质粒介导的青霉素酶( (属属2a2a群群) )，可有效地水解天然的和半合成的青霉素类抗生素，可有效地水解天然的和半合成的青霉素类抗生素，此酶为胞外酶，经过水解胞外青霉素，降低产酶株此酶为胞外酶，经过水解胞外青霉素，降低产酶株和临近非产酶株胞内药物浓度而耐药。金葡球菌和
15、和临近非产酶株胞内药物浓度而耐药。金葡球菌和凝固酶阴性葡萄球菌中，耐甲氧西林菌株凝固酶阴性葡萄球菌中，耐甲氧西林菌株(MRSA(MRSA和和MRSE)MRSE)的发生率迅速增多。的发生率迅速增多。MRSAMRSA全身感染的治疗全身感染的治疗可单独运用万古霉素，或与磷霉素或或福平合用，可单独运用万古霉素，或与磷霉素或或福平合用，在骨、关节感染、心内膜炎或脑膜炎等病例中，万在骨、关节感染、心内膜炎或脑膜炎等病例中，万古霉素的组织浓度能够较低。古霉素的组织浓度能够较低。 4.2肠球菌肠球菌中很少发现产-内酰胺酶菌株，但已有报道在粪肠球菌中已出现由质粒介导的青霉素酶，产酶株对氨苄西林，阿莫西林及哌拉西
16、林等青霉素类抗生素耐药，但对含酶抑制剂的复合制剂及亚胺培南/西司他丁敏感。 4.3大肠埃希氏菌大肠杆菌主要产生质粒介导的-内酰胺酶，是产生ESBL的主要菌种。 4.4肺炎克雷伯杆菌 肺炎克雷伯杆菌以肺炎克雷伯杆菌以产产ESBLESBL而著名。自而著名。自19831983年初次在德国年初次在德国发现产发现产SHV-2SHV-2型型ESBLESBL的鼻炎克雷伯菌后，耐的鼻炎克雷伯菌后，耐药药的克雷伯菌的克雷伯菌在世界各地迅速出在世界各地迅速出现现。北京地域克雷伯杆菌的耐。北京地域克雷伯杆菌的耐药药率也逐年率也逐年增高。此外，肺炎克雷伯菌通常都有染色体介增高。此外，肺炎克雷伯菌通常都有染色体介导导的
17、呈低程度的呈低程度组组成型表达的成型表达的-内内酰酰胺胺酶酶SHV-1(2b)SHV-1(2b)，对对青霉素青霉素类类抗生素都抗生素都耐耐药药。最近学者。最近学者们们在少数克雷伯菌分在少数克雷伯菌分别别株中新株中新发现发现了了对酶对酶抑抑制制剂剂耐耐药药的的ampCampC型型头孢头孢菌素菌素酶酶(1(1群群) )。对对肺炎克雷伯菌肺炎克雷伯菌产酶产酶株性株性质质的的鉴鉴定很重要，可定很重要，可经过对头孢噻肟经过对头孢噻肟和和头孢头孢西丁的西丁的药药敏敏来区来区别别，同，同时对时对两种两种药药耐耐药为药为ampCampC酶酶，可推，可推测对测对第三代第三代头头孢孢菌素及菌素及酶酶抑制抑制剂剂复
18、合制复合制剂剂耐耐药药，临临床上床上应应思索其他思索其他药药物如物如亚亚胺培南胺培南/ /西司他丁或西司他丁或头孢头孢吡吡肟肟。假。假设细设细菌菌对头孢噻肟对头孢噻肟耐耐药药而而对头孢对头孢西丁敏感那么西丁敏感那么为产为产ESBLESBL株，可思索用含株，可思索用含酶酶抑制抑制剂剂的的复合制复合制剂剂。 4.5肠杆菌属、弗氏柠檬酸杆菌、沙雷菌属、普罗威登斯菌属。该类细菌均具有该类细菌均具有ampCampC和和ampRampR基因，因此都具有基因，因此都具有ampCampC诱导表达及去阻遏表达的头孢菌素酶诱导表达及去阻遏表达的头孢菌素酶(1(1群群) )。该类野生菌株在无抗生素的情况下，只产生极
19、微量该类野生菌株在无抗生素的情况下，只产生极微量的酶，接触抗生素后可被诱导产生大量的酶，而去的酶，接触抗生素后可被诱导产生大量的酶，而去除抗生素后产酶程度又恢复至正常。除抗生素后产酶程度又恢复至正常。ampCampC基因自基因自发突变可致稳定的去阻遏表达而产生继续性的高程发突变可致稳定的去阻遏表达而产生继续性的高程度酶。度酶。ampCampC不同表达类型能否产生耐药取决于抗不同表达类型能否产生耐药取决于抗生素对酶的稳定性，抗生素在低于生素对酶的稳定性，抗生素在低于MICMIC浓度下对酶浓度下对酶的诱导才干以及的诱导才干以及ampCampC的表达方式等三种要素，见的表达方式等三种要素，见表表3
20、3。 表表3 3ampCampC头孢头孢菌素菌素酶酶与与-内内酰酰胺抗生素耐胺抗生素耐药药性的关系性的关系氨苄西林及窄谱头孢菌素超广谱(亚胺培南/西司他丁)替莫西林第四代头孢菌素头孢菌素/头孢西丁对ampC头孢菌素酶的不稳定不稳定稳定/视菌种而定稳定稳定性相对高于第三代头孢菌素稳定性低于MIC浓度下的诱导强无(弱诱导剂)强/强弱才干可诱导株耐药敏感敏感/视菌种而定敏感敏感去阻遏株耐药耐药敏感/视菌种而定敏感有一定敏感性对于该类细菌，尤其是测出产诱导酶的菌株，即使药敏结果为敏感，除泌尿系统以外的感染应一定程度地限制超广谱头孢菌素的运用。一旦证明为去阻遏株，除碳青霉烯以外的大多数-内酰胺类抗生素及
21、酶抑制剂复合制剂都无效。对诱导株及去阻遏株可选用亚胺培南/西司地丁、喹诺酮类及氨基糖苷类抗生素治疗。 4.6铜绿假单胞菌铜绿假单胞菌的耐药机制主要是-内酰胺酶介导耐药。铜绿假单胞菌具有可诱导ampC头孢菌素酶，所以哌拉西林和第三代头孢菌素在治疗由铜绿假单胞菌所致的感染中存在着危险性。亚胺培南/西司他丁无论对诱导或去阻遏表达的铜绿假单胞菌还是有抗菌活性。 铜绿假单胞菌还产生质粒介导酶，主要以PSE-1和PSE-4多见。最近，一些超广谱酶如PER-1，OXA-10，OXA-11 在临床上出现，PER-1可被克拉维酸抑制，后二种酶那么不被抑制。需特别留意的是在铜绿假单胞菌中还发现了由可传送性质粒介导
22、的碳青霉烯酶，可引起该菌对亚胺培南/西司他丁、美洛培南和除氨曲南以外的其他-内酰胺类抗生素耐药。 5抑制细菌-内酰胺酶介导耐药性的措施抑制抑制细细菌菌-内内酰酰胺胺酶酶介介导导耐耐药药性可采取以下措施性可采取以下措施(1)(1)开开发发相相对对或或绝对绝对能抵抗能抵抗-内内酰酰胺胺酶酶水解作用水解作用的新型抗菌的新型抗菌药药品；品；(2)(2)运用含运用含酶酶抑制抑制剂剂的复合制的复合制剂剂，其中以其中以-内内酰酰胺胺类类抗生素与抗生素与酶酶抑制抑制剂剂的复合制的复合制剂剂用用于抑制于抑制-内内酰酰胺胺酶酶所致耐所致耐药药性的前景最性的前景最为宽为宽广。广。酶酶抑制抑制剂剂的主要作用是抑制的主要作用是抑制细细菌所菌所产产生的生的-内内酰酰胺胺酶酶，使抗生素不被水解，同使抗生素不被水解，同时时其其对对某些病原菌某些病原菌还还具有一具有一定程度的抗菌活性。定程度的抗菌活性。联联用用酶酶抑制抑制剂剂与与-内内酰酰胺胺类类抗抗生素是抑制生素是抑制这这种耐种耐药药性的最真性的最真实实践、最有效的一种践、最有效的一种途径；途径； (3)开发特异性-内酰胺酶抑制剂；(4)准确区分ESBL菌株和非ESBL菌株，不仅可指点临床合理用药，以免延误病情和添加医药费用，而且有利于对ESBL菌株的管理，控制其传播、防止迸发流行，这对提高治疗效果和控制医院内感染均有重要意义。
