I beta-lattamici sono antibiotici che hanno un nucleo con anello beta-lattamico. Le sottoclassi comprendono
Cefalosporine e cefamicine (cefemi)
Clavami
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Tutti i beta-lattamici legano e inattivano gli enzimi necessari per la sintesi della parete cellulare batterica.
Beta-lattamasi
Le beta-lattamasi sono una diversa classe di enzimi prodotti dai batteri che rompono l'anello dei beta-lattamici, inattivando l'antibiotico beta-lattamico. Alcune beta-lattamasi sono codificate su elementi genetici mobili (p. es., i plasmidi); altre sono codificate su cromosomi. La produzione di beta-lattamasi è tra i meccanismi di resistenza clinicamente più importanti per i patogeni batterici Gram-negativi. La comprensione dei tipi più comuni di beta-lattamasi prodotte da diversi patogeni può aiutare con l'interpretazione della sensibilità, il processo decisionale terapeutico e le pratiche di controllo delle infezioni.
Ci sono migliaia di tipi diversi di beta-lattamasi; esistono molteplici schemi di classificazione, ma lo schema di classificazione di Ambler è il più utilizzato. Esso raggruppa le beta-lattamasi per classe sulla base dell'omologia molecolare. Le classi A, C e D hanno un residuo di serina nel sito attivo, mentre gli enzimi di classe B hanno zinco nel sito attivo, ossia, le metallo-beta-lattamasi. La classe A comprende le beta-lattamasi a spettro esteso e le carbapenemasi di Klebsiella pneumoniae, la classe B comprende le metallo-beta-lattamasi (NDM, Imp, e VIM), la classe C comprende le AmpC, e la classe D comprende le oxacillinasi (OXA).
Classe A della classificazione di Amber
Le beta-lattamasi a spettro esteso (Extended-spectrum beta-lactamases, ESBLs), tra cui gli enzimi TEM, SHV, CTX-M e GES, sono enzimi codificati nei plasmidi che si trovano principalmente in Klebsiella spp, Escherichia coli, e altri Enterobacterales. Le beta-lattamasi a spettro esteso possono idrolizzare le penicilline a spettro esteso (p. es., la piperacillina), la maggior parte delle cefalosporine (le cefamicine non sono idrolizzate dalla maggior parte delle beta-lattamasi a spettro esteso) e i monobattami.
Le carbapenemasi di Klebsiella pneumoniae sono simili alle ESBL, tranne per il fatto che idrolizzano anche i carbapenemi. Questi enzimi sono emersi per la prima volta nella K. pneumoniae ma si sono diffusi ad altri Enterobacterales.
Classe B della classificazione di Amber
Le metallo-beta-lattamasi, tra cui VIM, Imp e NDM, utilizzano uno ione zinco per idrolizzare tutti i beta-lattamici, compresi i carbapenemi, tranne il monobattamico aztreonam. Le metallo-beta-lattamasi (MBL) possono essere codificate cromosomicamente in alcuni microrganismi, come la L1 MBL di Stenotrophomonas maltophilia o possono essere acquisite come può accadere con una varietà di microrganismi Gram-negativi tra cui Klebsiella, Pseudomonas, e Acinetobacter. Questi enzimi non sono inibiti dagli inibitori della beta-lattamasi attualmente disponibili.
Classe C della classificazione di Amber
Gli enzimi AmpC idrolizzano la maggior parte delle cefalosporine (eccetto il cefepime), cefamicine (p. es., cefoxitina, cefotetan), monobattami (p. es., aztreonam) e penicilline. La beta-lattamasi ampC può essere codificata nei cromosomi o nei plasmidi. L'espressione cromosomica delle AmpC può essere indotta da alcuni antibatterici o può essere espressa costitutivamente (ossia, iperprodotta) in mutanti de-repressi. L'espressione di AmpC codificata nei plasmidi è anche costitutiva e può essere diffusa tra i batteri di solito privi di questa beta-lattamasi, come Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, e Proteus mirabilis. Gli isolati con espressione di AmpC inducibile possono inizialmente risultare sensibili alle cefalosporine di 3a generazione, che possono complicare le decisioni di trattamento, specialmente per gli Enterobacterales. Enterobacter cloacae, K. aerogenes, e Citrobacter freundii devono essere considerati come portatori di AmpC inducibile, e le cefalosporine di 3a generazione devono essere evitate indipendentemente dai risultati di suscettibilità. Proteus vulgaris, Morganella morganii, Serratia marcescens, Providencia spp possono anche produrre in eccesso AmpC, ma un'espressione clinicamente significativa è meno frequente.
Classe D della classificazione di Amber
Le beta-lattamasi OXA (oxacillinasi) idrolizzano principalmente le penicilline a spettro ristretto, ma alcune varianti di oxacillinasi come l'OXA 48 codificato da plasmide possono idrolizzare i carbapenemi, anche lasciando molte cefalosporine attive.
Inibitori della beta-lattamasi
Gli inibitori della beta-lattamasi sono farmaci che bloccano l'attività di alcune beta-lattamasi e sono quindi talvolta combinati con antibiotici beta-lattamici. Esempi comprendono
Clavulanato, sulbactam, tazobactam: questi farmaci bloccano le penicillinasi ma non l'AmpC o la carbapenemasi. Essi bloccano anche alcune beta-lattamasi a spettro esteso in vitro, ma la maggior parte delle combinazioni che comprendono questi farmaci non è affidabile nella pratica clinica contro le beta-lattamasi a spettro esteso (Extended-Spectrum Beta-Lactamases, ESBL). Il sulbactam svolge anche attività antibatterica contro un numero limitato di specie batteriche, tra cui Neisseria gonorrhoeae, Bacteroides fragilis, e, soprattutto, A. baumanii (un batterio con un potenziale di resistenza antimicrobica sostanziale).
Avibactam: questo farmaco blocca le classi A (beta-lattamasi a spettro esteso, la maggior parte delle Klebsiella pneumoniae carbapenemasi), la classe C (AmpC) e alcune classi D (OXA), ma non le beta-lattamasi di classe B (MBL).
Relebactam e vaborbactam: questi farmaci bloccano le classi A e C ma non le classi D e B.
Non ci sono attualmente inibitori della beta-lattamasi attive contro le metallo-beta-lattamasi (MBL), come i tipi NDM-1 (New Delhi MBL-1), VIM (Verona Integral-encoded MBLs) e imipenem, che possono inattivare tutti gli antibiotici beta-lattamici tranne l'aztreonam. Tuttavia, molti ceppi che producono beta-lattamasi attive contro metallo-beta-lattamasi producono anche altre beta-lattamasi che possono idrolizzare l'aztreonam.
