Beta-Lactame sind Antibiotika, die auf einem Beta-Lactam-Ring basieren. Unterklassen umfassen
Cephalosporine und Cephamycine (Cepheme)
Clavamen
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Alle Beta-Lactame binden an Enzyme, die für die bakterielle Zellwandsynthese benötigt werden, und inaktivieren diese
Beta-Lactamasen
Beta-Lactamasen sind eine vielfältige Klasse von Enzymen, die von Bakterien produziert werden und den Beta-Lactam-Ring aufbrechen, wodurch das Beta-Lactam-Antibiotikum inaktiviert wird. Einige Beta-Lactamasen werden auf mobilen genetischen Elementen (z. B. Plasmiden) kodiert, andere auf Chromosomen. Die Beta-Laktamase-Produktion gehört zu den klinisch wichtigsten Resistenzmechanismen bei gramnegativen bakteriellen Krankheitserregern. Die Kenntnis der häufigsten Arten von Beta-Laktamasen, die von verschiedenen Krankheitserregern produziert werden, kann bei der Interpretation der Suszeptibilität, bei therapeutischen Entscheidungen und bei der Infektionskontrolle helfen.
Es gibt Tausende von verschiedenen Typen von Beta-Laktamasen; es gibt mehrere Klassifizierungsschemata, aber das Ambler-Klassifizierungsschema ist das am weitesten verbreitete. Es gruppiert Beta-Laktamasen nach Klassen auf der Grundlage der molekularen Homologie. Die Klassen A, C und D haben einen Serinrest im aktiven Zentrum, während Enzyme der Klasse B Zink im aktiven Zentrum haben, d. h. Metallo-Beta-Laktamasen (MBL). Zur Klasse A gehören BLs mit erweitertem Spektrum (ESBLs) und Klebsiella pneumoniae-Carbapenemasen (KPCs), zur Klasse B die MBLs (NDM, IMP und VIM), zur Klasse C AmpC und zur Klasse D die Oxacillinasen (OXAs).
Ambler-Klassifikationsklasse A
Extended-spectrum beta-lactamases (ESBLs), einschließlich TEM, SHV, CTX-M und GES Enzyme, sind Plasmid-kodierte Enzyme, die hauptsächlich in gefunden werden Klebsiella Spezies, Escherichia coli, und andere Enterobacterales. ESBLs können Penicilline mit erweitertem Spektrum (z. B. Piperacillin), die meisten Cephalosporine (Cephamycine werden von den meisten ESBLs nicht hydrolysiert) und Monobactame hydrolysieren.
Klebsiella pneumoniae-Carbapenemasen (KPCs) ähneln den ESBLs, mit dem Unterschied, dass sie auch Carbapeneme hydrolysieren. Diese Enzyme tauchten zuerst bei K. pneumoniae auf, haben sich aber auch auf andere Enterobacterales ausgebreitet.
Ambler-Klassifikationsklasse B
Metallo-Beta-Lactamasen (MBLs), einschließlich VIM, IMP und NDM, verwenden ein Zinkion, um alle Beta-Lactame, einschließlich Carbapeneme, mit Ausnahme des Monobactams Aztreonam, zu hydrolysieren. Metallo-Beta-Lactamasen können bei einigen Organismen chromosomal kodiert sein, wie z. B. das L1 MBL von Stenotrophomonas maltophilia, oder sie können erworben werden, wie es bei einer Vielzahl von gramnegativen Organismen einschließlich Klebsiella, Pseudomonas- und Acinetobacter- Arten vorkommen kann. Diese Enzyme werden von den derzeit verfügbaren Beta-Lactamase-Hemmern nicht gehemmt.
Ambler-Klassifikationsklasse C
AmpC-Enzyme hydrolysieren die meisten Cephalosporine (mit Ausnahme von Cefepime), Cephamycine (z. B. Cefoxitin, Cefotetan), Monobactame (z. B. Aztreonam) und Penicilline. AmpC Beta-Lactamase kann chromosomal oder plasmidkodiert sein. Die chromosomale AmpC-Expression kann durch bestimmte antibakterielle Wirkstoffe induziert werden oder in de-reprimierten Mutanten konstitutiv exprimiert (d. h. überproduziert) werden. Die plasmidkodierte AmpC-Expression ist ebenfalls konstitutiv und kann unter Bakterien verbreitet werden, denen diese Beta-Laktamase normalerweise fehlt, wie Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae und Proteus mirabilis. Isolate mit induzierbarer AmpC-Expression können anfänglich als empfindlich gegenüber Cephalosporinen der 3. Generation getestet werden, was Behandlungsentscheidungen, insbesondere bei Enterobacterales, erschweren kann. Bei Enterobacter cloacae, K. aerogenes und Citrobacter freundii sollte davon ausgegangen werden, dass sie induzierbare AmpC enthalten, und Cephalosporine der 3. Generation sollten unabhängig von den Empfindlichkeitsergebnissen vermieden werden. Proteus vulgaris, Morganella morganii, Serratia marcescens, Providencia-Spezies können ebenfalls eine Überproduktion von AmpC aufweisen, eine klinisch signifikante Ausprägung ist jedoch seltener.
Ambler-Klassifikationsklasse D
OXA-Beta-Lactamasen hydrolysieren in erster Linie Penicilline des engen Spektrums, aber bestimmte OXA-Varianten wie das plasmidkodierte OXA 48 können auch Carbapeneme hydrolysieren, während viele Cephalosporine aktiv bleiben.
Beta-Lactamase-Inhibitoren
Beta-Lactamase-Inhibitoren sind Medikamente, die die Aktivität bestimmter Beta-Lactamasen blockieren und daher manchmal mit Beta-Lactam-Antibiotika kombiniert werden. Beispiele sind
Clavulanat, Sulbactam, Tazobactam: Diese Medikamente blockieren Penicillinasen, aber nicht AmpC oder Carbapenemasen. Sie blockieren auch einige ESBLs in vitro, aber die meisten Kombinationen, die diese Medikamente enthalten, sind klinisch nicht zuverlässig gegen ESBL-Produzenten. Sulbactam hat auch eine antibakterielle Wirkung gegen eine begrenzte Anzahl von Bakterienarten, darunter Neisseria gonorrhoeae, Bacteroides fragilis und, am wichtigsten, A. baumanii (ein Bakterium mit dem Potenzial für eine erhebliche antimikrobielle Resistenz).
Avibactam: Dieses Medikament blockiert Beta-Laktamasen der Klasse A (ESBLs, die meisten KPCs), der Klasse C (AmpC) und einige der Klasse D (OXA), aber nicht der Klasse B (MBLs).
Relebactam und Vaborbactam: Diese Medikamente blockieren die Klassen A und C, aber nicht die Klassen D und B.
Derzeit gibt es keine Beta-Lactamase-Inhibitoren, die gegen Metallo-beta-Lactamasen (MBLs) wirksam sind, wie NDM-1 (New Delhi MBL-1), VIMs (Verona integron-encoded MBLs) und IMP (imipenem) -Typen, die alle Beta-Lactam-Antibiotika außer Aztreonam inaktivieren können. Viele Stämme, die MBLs produzieren, produzieren jedoch auch andere Beta-Lactamasen, die Aztreonam hydrolysieren können.