Beta-laktamazy - Polski Serwis Naukowy

β-Laktamazy – bakteryjne enzymy rozrywające (dokładnie hydrolizujące) wiązanie β-laktamowe w cząsteczce antybiotyku β-laktamowego. Ich obecność w komórkach bakteryjnych jest źródłem oporności bakterii na ten rodzaj antybiotyków.

β-Laktamazy mają budowę zbliżoną do transpeptydaz – bakteryjnych enzymów uczestniczących w budowie ściany komórkowej, odpowiedzialnych za tworzenie mostków łączących podjednostki peptydoglikanu (mureiny) w integralną całość. Transpeptydazy są jednocześnie białkami, z którymi w normalnej komórce bakteryjnej łączą się antybiotyki β-laktamowe, aby je zablokować (transpeptydazy są punktem uchwytu β-laktamów – białkami PBP). Ze względu na to podobieństwo budowy β-laktamazy mogą łatwo wiązać się z cząsteczkami antybiotyku i dezaktywować je (uniemożliwiając im blokowanie transpeptydaz).

Kwas klawulanowy – organiczny związek chemiczny pochodzenia naturalngo, mający strukturę antybiotyku β-laktamowego. Należy do inhibitorów β-laktamaz, które mogą być podawane razem z antybiotykami β-laktamowymi, w celu uchronienia ich przed zniszczeniem przez bakteryjne β-laktamazy.

Hydroliza - reakcja chemiczna polegająca na rozpadzie cząsteczek związku chemicznego na dwa lub więcej mniejszych fragmentów w reakcji z wodą lub parą wodną. W przypadku soli jonowych przez hydrolizę rozumie się zbiór wtórnych reakcji jonów powstałych w wyniku solwolizy tej soli, które niekiedy prowadzą do zmiany pH środowiska.

β-laktamazy są wydzielane przez bakterie Gram-dodatnie na zewnątrz komórki, a przez bakterie Gram-ujemne do przestrzeni periplazmatycznej.

Podział

Penicylinazy

Penicylinazy – enzymy o wąskim spektrum substratowym, rozkładające naturalne penicyliny. Są wydzielane naturalnie przez niektóre gronkowce

Cefalosporynazy

β-laktamazy chromosomalne (chromosomalne cefalosporynazy – nazwa pochodzi od zdolności tych enzymów do rozkładu cefalosporyn) wytwarzane przez szczepy bakterii gram-ujemnych oprócz Salmonelli. Gen odpowiadający za produkcję tych enzymów znajduje się w chromosomie bakteryjnym. Ten rodzaj β-laktamaz rozkłada wszystkie β-laktamy z wyjątkiem karbapenemów oraz IV generacji cefalosporyn. Cefalosporynazy mogą być:

konstytuowane – wtedy bakteria wytwarza je stale, w stałej ilości, niezależnie od obecności induktora (którym jest często antybiotyk)

indukowane – bakteria uruchamia wytwarzanie enzymu tylko w obecności antybiotyku

Plazmidowe β-laktamazy

plazmidowe β-laktamazy wytwarzane przez szczepy bakterii Gram-ujemnych; gen jest zlokalizowany w plazmidzie. Wyróżnia się:

β-laktamazy klasyczne (typu TEM i SHV) – Wytwarzane przez pałeczki Gram-ujemne; Rozkładają penicyliny i cefalosporyny I generacji; Nie rozkładają cefalosporyn II, III i IV generacji, monobaktamów i karbapenemów; Są wrażliwe na inhibitory β-laktamaz; Ich obecność w komórkach bakteryjnych wykrywa się testem z cefinazą

β-laktamazy o rozszerzonym spektrum substratowym (typu ESβL) – Wytwarzane przeważnie przez szczepy żyjące w środowisku szpitalnym; Rozkładają penicyliny i dodatkowo cefalosporyny II, III i IV generacji oraz monobaktamy; Nie rozkładają karbapenemów ; Są wrażliwe na inhibitory β-laktamaz. III doustna generacja cefalosporyn wykazuje częściową oporność na ten typ enzymu.

Wykrywanie obecności β-laktamaz

Obecność β-laktamaz w komórkach bakteryjnych można wykryć:

Klasyczne beta-laktamazy - są to beta-laktamazy o szerokim spektrum substratowym (są tak także nazywane - nie należy ich mylić z enzymami o poszerzonym spektrum substratowym). Według klasyfikacji Karen Bush należą one do grupy 2b. Rozkładają penicyliny naturalne, większość ich pochodnych oraz cefalosporyny I generacji. Spośród beta-laktamów aktywność zachowują: monobaktamy, karbapenemy oraz cefalosporyny co najmniej II generacji.

Plazmid – cząsteczka DNA występująca w komórce poza chromosomem i zdolna do autonomicznej (niezależnej) replikacji. Plazmidy występują przede wszystkim u prokariotów, ale znane są także nieliczne plazmidy występujące u eukariotów. Zazwyczaj plazmidy nie niosą genów metabolizmu podstawowego, a więc nie są komórce niezbędne do przeżycia. Mogą jednak kodować produkty potrzebne w pewnych specyficznych warunkach, na przykład geny oporności na antybiotyki lub umożliwiające rozkład i asymilację różnych związków odżywczych. Plazmidy mogą być przekazywane pomiędzy komórkami bakteryjnymi na trzy różne sposoby, za pomocą koniugacji , transdukcji i transformacji [1].

testem dwóch krążków: Na płytce z podłożem wzrostowym i posianym szczepem badanym, układa sie w niewielkiej odległości dwa krążki: z cefalosporyną III generacji (np. ceftazydymem), a obok krążek z ampicyliną z dodatkiem kwasu klawulanowego (inhibitorem β-laktamaz). Większa strefa zahamowania wzrostu bakterii od strony krążka z dodatkiem inhibitora i jednocześnie mała strefa wzrostu od drugiej strony krążka z cefalosporyną III generacji, świadczy o obecności w szczepie β-laktamaz ESβL.

testem wykorzystującym różnicę strefy zahamowania wzrostu między krążkiem z cefalosporyną III generacji, a krążkiem z cefalosporyną z dodatkiem inhibitora β-laktamaz. Oba krążki układa się na płytce z podłożem wzrostowym i posianym szczepem bakterii. Po 24 godzinnej inkubacji, mierzy się średnicę zahamowania wzrostu bakterii wokół obu krążków. Jeśli różnica średnic wynosi więcej niż 5 mm, można wywnioskować, że badany szczep wytwarza β-laktamazy typu ESβL.

Zobacz też

Inhibitory β-laktamaz

Oporność na antybiotyki

Zapoznaj się z zastrzeżeniami dotyczącymi pojęć medycznych i pokrewnych w Wikipedii.

Cefalosporyny – jedna z grup antybiotyków beta-laktamowych, półsyntetycznych, o szerokim spektrum działania bakteriobójczego. Są to pochodne kwasu 7-aminocefalosporynowego (7-ACA).

Inhibitory β-laktamaz – naturalne lub syntetyczne związki chemiczne, stosowane w celu zapobiegania oporności na antybiotyki wynikającej z obecności w komórce bakteryjnej β-laktamaz. Związki te są zbliżone budową chemiczną do antybiotyków β-laktamowych, mogą zatem łączyć sie z β-laktamazami i dezaktywować je.