金属β-内酰胺酶名词解释

金属β-内酰胺酶综述

金属类β-内酰胺酶β-内酰胺酶是革兰阴性杆菌对内酰胺类抗生素耐药的主要机制，细菌产生的β-内酰胺酶大部分系活性部位带丝氨酸残基的酶类，也有一小部分是活性部位为金属离子的酶类，称为金属β-内酰胺酶（metallo-β-lactamase,MBL），简称为金属酶。

金属β-内酰胺酶，属Bush分类3群，Ambler分类B类，该群酶最大特点是可以水解碳青霉烯类等抗生素，而对哌拉西林和氨曲南影响较小。

酶活性中心需金属锌离子的参与而发挥催化活性，故称为金属β-内酰胺酶。

底物为包括碳青霉烯类在内的一大类β-内酰胺抗生素，其活性不被常见的β-内酰胺酶酶抑制剂如克拉维酸等所抑制，但可被离子鳌合剂乙二胺四乙酸（EDTA）、菲咯啉或硫基化合物抑制所抑制。

金属β-内酰胺酶可由染色体和质粒介导，可在铜绿假单胞菌、嗜麦芽窄食单胞菌、粘质沙雷菌、肠杆菌属菌、肺炎克雷伯菌、嗜水气单胞菌和不动杆菌、脆弱类杆菌属、等细菌中检出此类酶。

一、发现和分布第一个报道的金属酶是从蜡样芽孢杆菌( Bacill us cereus) 中发现的，该酶为锌依赖酶。

20 世纪80 年代初期日本从嗜麦芽窄食单胞菌中鉴定出第二种锌依赖青霉素酶L1 型酶，随后又从嗜水气单胞菌和脆弱拟杆菌中鉴定出多种能水解亚胺培南的金属酶。

这些酶都由染色体基因编码。

该类金属酶分布在蜡样芽孢杆菌、嗜麦芽窄食单胞菌、脆弱拟杆菌、气单胞菌属和戈氏军团菌中，除嗜麦芽窄食单胞菌外,在临床上都极为罕见,而且都是单株散发的。

1991年日本学者在铜绿假单胞菌中发现了第一种质粒介导的金属酶( IMP21) ，不久又从脆弱拟杆菌中发现了一种可转移金属酶，这两个酶的发现意味着金属酶已经从单株散发向随机分布过渡。

现在已报道了10多种可转移金属酶: IMP21～8 和VIM21～3，分布在铜绿假单胞菌、不动杆菌和肠杆菌科细菌中，地域分布上已经不再局限于日本，现已分布至亚洲、欧洲和美洲的多个国家（见表1）。

β-内酰胺酶的分类及检测

2b SHV-1,TEM-1 卅十十卄－－－卄－－

2be K1,TEM-3, 卅十十卄卄卄－卄－－

SHV-2,PER-1

2br TEM-31
卅十十十－－－－－－

2C PSE-1,BRO-1 卄卅十十－－－十－－

2e
卄卄－卄卄卄－卄－－
•（2）耐药表型分析：纸片药敏试验和E-试验测定MICs
•（3）酶性质分析：提取酶粗提物进行a.三相水解试验。b. 等电聚焦电泳。C.酶动力学分析。
•（4）基因分析：a.PCR扩增及PCR产物测序。b.PCR扩增整合子全可变区，分析其中结构和可能的β-内酰胺酶基因。
•C.鸟枪法克隆可表达的β-内酰胺酶基因，分析基因结构。
（确证试验要求同时做上述

可提高试验灵敏度）
四种纸片）
孵育条件
同标准MIC法
同标准MIC法
结果
生长=可疑产ESBL
有一种抗菌素生素出现加有克拉维酸
（例： MIC ≥ 2 μg /mL）
的MIC≥没有加克拉维酸的MIC 3个对
倍稀释度 =产ESBL
质量控制阴性对照 ATCC25922 =无生长
阳性对照 ATCC700603
卄卄卄卄卄－卄－－卄

•
• • 酶EDTA • • • • • • • •
•Bush-J-M分类策略
3组金属酶头孢菌素酶
青霉素酶非金属酶
广谱酶 2b
1组 2e组 2a组 2d组 2c 组 2f组 4组
2be 组
2br组
小结

β-内酰胺酶

TEM型酶分布很广，尤以TEMTEM型酶分布很广，尤以TEM-1型分布最广，出现频率最高，约占50%。染色体介导酶有K1型，现频率最高，约占50%。染色体介导酶有K1型， P99型及D31型，染色体基因决定细菌对抗生素 P99型及D31型，染色体基因决定细菌对抗生素固有耐药性，近代研究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，并通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β-内酰播散，也可由基因表达而传至下代。至今β 胺酶的数量已超过200种，其中超广谱β 胺酶的数量已超过200种，其中超广谱β-内酰胺酶(extended spectrum β-lactamase,ESBL)已超 β-lactamase,ESBL)已超过50种。 50种。
2.2 B型β-内酰胺酶
B型β-内酰胺酶的活性依赖于2价过渡态金属内酰胺酶的活性依赖于2 离子，大多数情况下为Zn2+，此酶不被棒酸离子，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 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 群。按照核苷酸序列，此酶可分为2个亚型，一个亚型以L 酶为代表，另一亚型以A2酶和一个亚型以L-1酶为代表，另一亚型以A2酶和 CcrA酶为代表。L1酶和CcrA酶有相当广谱的 CcrA酶为代表。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酶的唯一底物，因解氨曲南。亚胺培南是A2酶的唯一底物，因此，A2酶也可称碳青霉烯酶。此，A2酶也可称碳青霉烯酶。
β-内酰胺酶
—细菌耐药性机制之一
柳州市中医院朱胜波
β-内酰胺类抗生素是目前临床抗感染治疗最普遍应用的一类抗生素，随着这类药物的广泛使用 (特别是滥用和误用)和致病菌的变迁，产生了病特别是滥用和误用) 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β 内酰胺酶(β-lactamase)是80%病高。细菌产生β-内酰胺酶(β-lactamase)是80%病原菌耐药的原因之一，另外约12%和8%病原菌原菌耐药的原因之一，另外约12%和8%病原菌 12% 的耐药分别与细菌细胞外膜通透性障碍和靶位的改变有关。本文对细菌产生β 改变有关。本文对细菌产生β-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。

金属β-内酰胺酶综述

金属类β-内酰胺酶β-内酰胺酶是革兰阴性杆菌对内酰胺类抗生素耐药的主要机制，细菌产生的β-内酰胺酶大部分系活性部位带丝氨酸残基的酶类，也有一小部分是活性部位为金属离子的酶类，称为金属β-内酰胺酶（metallo-β-lactamase,MBL），简称为金属酶。

金属β-内酰胺酶，属Bush分类3群，Ambler分类B类，该群酶最大特点是可以水解碳青霉烯类等抗生素，而对哌拉西林和氨曲南影响较小。

酶活性中心需金属锌离子的参与而发挥催化活性，故称为金属β-内酰胺酶。

底物为包括碳青霉烯类在内的一大类β-内酰胺抗生素，其活性不被常见的β-内酰胺酶酶抑制剂如克拉维酸等所抑制，但可被离子鳌合剂乙二胺四乙酸（EDTA）、菲咯啉或硫基化合物抑制所抑制。

金属β-内酰胺酶可由染色体和质粒介导，可在铜绿假单胞菌、嗜麦芽窄食单胞菌、粘质沙雷菌、肠杆菌属菌、肺炎克雷伯菌、嗜水气单胞菌和不动杆菌、脆弱类杆菌属、等细菌中检出此类酶。

一、发现和分布第一个报道的金属酶是从蜡样芽孢杆菌( Bacill us cereus) 中发现的，该酶为锌依赖酶。

20 世纪80 年代初期日本从嗜麦芽窄食单胞菌中鉴定出第二种锌依赖青霉素酶L1 型酶，随后又从嗜水气单胞菌和脆弱拟杆菌中鉴定出多种能水解亚胺培南的金属酶。

这些酶都由染色体基因编码。

该类金属酶分布在蜡样芽孢杆菌、嗜麦芽窄食单胞菌、脆弱拟杆菌、气单胞菌属和戈氏军团菌中，除嗜麦芽窄食单胞菌外,在临床上都极为罕见,而且都是单株散发的。

1991年日本学者在铜绿假单胞菌中发现了第一种质粒介导的金属酶( IMP21) ，不久又从脆弱拟杆菌中发现了一种可转移金属酶，这两个酶的发现意味着金属酶已经从单株散发向随机分布过渡。

现在已报道了10多种可转移金属酶: IMP21～8 和VIM21～3，分布在铜绿假单胞菌、不动杆菌和肠杆菌科细菌中，地域分布上已经不再局限于日本，现已分布至亚洲、欧洲和美洲的多个国家（见表1）。

产金属β-内酰胺酶铜绿假单胞菌的耐药性和基因检测

结果选择药物联合使用，以达到最佳抗菌效果。
［关
键
词］金属ｐ内酰胺酶；一铜绿假单胞菌；因型；基抗药性．微生物；聚合酶链反应
［文献标识码］Ａ［文章编号］１７ —９３（０））２—０１一（６１６８２（０８１４）４
［中图分类号］Ｒ７．９３８９１
ｔｎｏｉｄｆａｔｃｏｉｌｇｎｓｗｅｅｄｔｒｎｄｂｇｒｄｌｔｎｍｅｈｄｉｈｔｌ — ｅａｌｃａｓ－ｐｏ＿ｉｆ１ｋｎｓｏｎｉｒｂａｅｔｒｅｅｍｉｅｙａａｉｉｔｏｎｔｅｍｅａｌ ‘ ｔ — ｔｍａｅｒ — ｏ０ｍｉａｕｏｏｂ・ａｄｃｎｔａｎ．ｓｌＮｉｅｓｒｉｓｐｏｕｅｔｌ — ｅａｌｃａｓｓｆｗｈｃｒｏｉｖｎＰｕｉｇｓｒｉｓＲｅｕｔｓｎｔａｎｒｄｃｄｍｅａｌｂｔ —ａｔｍａｅ，３ｏｉｈｗｅｅｐｓｔｅｉＣＲｎｌｓｓｏｉａａｙｉｗｉｌｌＰ１ｐｉｒ。ａｄ６ｗｅｅｂａＭｎｄｎｉｅｓＶＩ－ｙＤＮＡｅｕｎｅｔｂａＭ一ｒｍｅｓｎｒｌＶＩａｄｉｅｔｉｄａＭ２ｂｈｆｓｑｅｃ．Ａｌｔｅｍｅａｌ — ｅａｌｃａｌｈｔｌｂｔ－ａｔ — ｏ
Ｐｓｕｏｎｆｓｅｕｎｓｓｌｔｄｆｏｃｉｉａｏｐｔｌｉｎａｅ．ｔｏｓＴｈｅｅｆｍｅａｌｂｔ—ａｔｍａｅｅｄｔｏｌｒｇｉｏａｉｏａｅｒｍｌｃｌｈｓｉｓｎａｒａＭｅｈｄ』』ｎａｅｇｎｓｏｔｌ￣ｅａｌｃａｓｃ

β内酰胺酶及其抑制剂简介

β-内酰胺酶及其抑制剂简介抗菌药是指能抑制或杀灭细菌，用于预防和治疗细菌性感染的药物。

抗菌药包括人工合成抗菌药（喹诺酮类等）和抗生素。

抗生素（antibiotics）是由微生物（包括细菌、真菌、放线菌属）或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢产物，能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质。

现临床常用的抗生素有微生物培养液中提取物以及用化学方法合成或半合成的化合物。

随着抗生素药物使用的大量普及，抗生素耐药形势也日趋严峻。

抗生素耐药的主要机制为产生β-内酰胺酶。

β-内酰胺酶依据分子结构中氨基酸序列差异可主要分为两类，分别是以丝氨酸为活性位点的A、C、D类，还有以金属离子为活性位点的B（金属酶）类。

病原菌产生β-内酰胺酶，致使一些药物β-内酰胺环水解而失活，是病原菌对一些常见的β-内酰胺类抗生素（青霉素类、头孢菌素类）耐药的主要方式。

随着β-内酰胺酶的泛滥，一些β-内酰胺酶抑制剂应运而生。

β-内酰胺酶抑制剂是一类β-内酰胺类药物，可与β-内酰胺酶发生牢固的结合而使酶失活，和其他抗生素联用可增强其抗菌活性，减少其用量。

在治疗微生物感染时，常将β-内酰胺类抗生素与β-内酰胺酶抑制剂联用，治疗效果显著。

本文将对β-内酰胺酶及当前常用的抑制剂(克拉维酸钾、舒巴坦、他唑巴坦)的作用特点作简要介绍，以便于临床医生在应用这类药物时的选择β-内酰胺酶分类根据Bush2-Jacoby-Medeiros的分类法, β-内酰胺酶以底物谱和抑制剂不同分为4组,按各自的氨基酸和核苷酸序列属于A、B、C、D 4 类(表1) 。

第1组是不被克拉维酸抑制的头孢菌素酶,分子类别属于C类,本组酶大部分由染色体介导,也可由质粒介导。

第 2 组β-内酰胺酶数目最多,可被克拉维酸抑制,多由质粒介导。

本组酶根据对青霉素、头孢菌素、肟类β-内酰胺抗生素,邻氯西林、羧苄西林和碳青霉烯类的水解活性分属2a 、2b 、2be 、2c 、2d 、2e 6 个亚组,最近发现的不能被克拉维酸抑制的TEM 型酶和染色体介导的A 类碳青霉烯酶分别属于2br 和2f个亚组,除2d的分子类别为D类,其余各亚组均为类。

β-内酰胺酶研究进展

β-内酰胺酶研究进展摘要：青霉素于40年代初首次用于临床，几年后就从链球菌中分离到了青霉素酶，以后随着β-内酰胺类抗生素的不断开发和广泛应用，特别是近几十年来超广谱新品种的大量应用，β-内酰胺酶的种类、底物谱和耐药程度均以惊人的速度在发展，不能不引起格外的重视。

关键词：细菌，β-内酰胺酶，耐药任何生物都试图适应周围环境并生存下去，细菌个体小，易变异,拥有耐药能力，这是自然界的法则。

科学界有一种理论叫“中性突变漂变学说”，以“中性突变”为基础的分子进化学已逐渐形成。

这个学说认为，在分子水平上看，大部分基因突变对于生命体的生存既不产生有利效应，也不酿成不利后果，因此，这类突变在自然选择中是“中性”的。

在亿万年中，生物体内的基因不断产生中性突变，他们不受自然选择的支配，而是通过随机的偶然过程（即遗传漂变）在群体中固定下来或是被淘汰，结果就造成了基因和蛋白质分子的多样性，实现了分子的进化。

在药物选择性压力下，产β-内酰胺酶的细菌被筛选出来，得以泛滥。

为了对β-内酰胺酶有一个教深入了解，现将β-内酰胺酶的研究综述如下。

1 β-内酰胺类药物作用机理肽聚糖合成的最后一步是被称为青霉素结合蛋白（penicillin binding proteins，即PBPs）的转肽酶形成的。

β内酰胺类抗生素与D-丙氨酰-D-丙氨酸结构上的相似使得它们与青霉素结合蛋白结合（图一）。

β-内酰胺核不可逆地与青霉素结合蛋白的Ser403单元结合，使其失活，从而抑制细菌细胞壁的形成。

此外这个结合可能还激活细胞壁中的自溶酶。

图1 青霉素与青霉素结合蛋白结合使酶失活2 β-内酰胺酶起源β-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β-内酰胺环酰胺键的灭活酶。

β-内酰胺酶来源于细菌细胞壁合成酶(即PBPs)，是由于细菌合成PBPs的过程中的基因的变异而造成的（图2）。

β-内酰胺类药物在这类酶的作用下，使β-内酰胺环水解开环，而β-内酰胺环是与PBPs结合的活性功能部位，因此β-内酰胺环的破坏使其失去了干扰细菌细胞壁合成的功能。

β--内酰胺酶

β--内酰胺酶展开全文β-内酰胺酶及其检测方法β-内酰胺酶是细菌产生的可水解β-内酰胺环抗生素的酶。

β-内酰胺酶（β-lactamase）的产生是细菌对(β内酰胺类)抗菌药物耐药最常见的机制，，广泛地涉及到许多社区获得性感染和医院内感染的重要病原菌，在各种耐药机制中占80%。

β-内酰胺酶是由多种酶组成的酶家族，通过水解或非水解方式破坏进入菌体内的β-内酰胺环，导致β-内酰胺类抗生素失活，这些酶的基因存在于细菌的染色体或质粒中。

它的种类和数量现已超过了400种，β-内酰胺酶分类比较多而复杂，最常用的有两种，即分子生物学方法和布氏法。

其检测方法包括常规方法和分子生物学方法。

前者包括微生物法，碘量法，纸片酸度定量法，.产色头胞菌素法；后者包括转移性分析，基因分析，酶蛋白性质分析。

一β内酰胺酶的合成、定位及传播方式β内酰胺酶既可以在细菌内组成型表达，如铜绿假单胞菌；又可以由质粒介导的诱导表达，如嗜水气单胞菌及金黄色葡萄球菌。

而质粒介导的方式是细菌耐药性传播的一个主要机制，在革兰氏阴性菌中利用接合的方式进行传播，而在革兰氏阳性菌中利用转导的方式获得耐药性状。

细菌的这种耐药性状的可转移性正是细菌耐药性爆发的原因。

在革兰氏阴性菌中，β内酰胺酶象胞外酶一样被分泌到膜外的环境，而在革兰氏阳性菌中，β内酰胺酶在它与受体结合以攻击抗生素的之前则停留在周质腔中。

二β内酰胺酶的作用机制β内酰胺酶破坏β内酰胺抗生素的β内酰胺环有两种作用机制。

第一，绝大多数常见的β内酰胺酶有一个依赖丝氨酸发挥作用的机制，并且根据氨基酸序列组成分为三类（A，C和D）。

通常它们的活性位点具有一个狭窄的纵形沟状结构，在沟的底部形成了一个空腔（氧阴离子袋），这种疏松的构造容易弯曲，便于结合底物。

由于β内酰胺环上的羰基碳在结合β内酰胺酶活性部位的丝氨酸时发生了不可逆的反应，结果使其成为开环物，进而重建了β内酰胺酶。

这类酶对青霉素、头孢菌素、单内酰环类抗生素都有活性。