内酰胺酶抑制剂研究进展
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超广谱β-内酰胺酶研究进展【摘要】超广谱β-内酰胺酶(extended-spectrum β-lactamases, esbls)是一类主要由革兰氏阴性杆菌产生,表现为对β-内酰胺类抗生素具有高度水解能力的特异性酶。
现阶段产esbls细菌引起的感染已趋于流行性,并且其耐药率逐年增高,为临床治疗带来极大的困难。
本文就近几年超广谱β-内酰胺酶及中药酶抑制作用的研究进展做一综述。
【关键词】esbls;细菌;研究进展【中图分类号】r446.5 【文献标识码】a 【文章编号】1004-7484(2012)08-0571-03the research progress on extended-spectrum β-lactamasesguo wei-hua,ma yong-bin,chen si-min(1. panzhihua central hospital of sichuan, panzhihua 610075, china,;617067)2.pharmacy college,chengdu university of traditional chinese medicine;the ministry of education key laboratory of standardization of chinese herbal medicine;state key laboratory breeding base of systematic research, development and utilization of chinese medicine resources, chengdu 610075, china)【abstract】extended-spectrum is a kind of composed mainlyof gram negative bacillus produces, for the performance of beta lactam antibiotics have a high degree of hydrolysis ability of the specificity of the enzyme, and the production of esbls infections caused by bacteria has become popular and its resistant rate increased year by year, brings great difficulties for clinical treatment. in recent years extended-spectrum review the progress in the research of.【key words】esbls;bacterium;research progreess超广谱β-内酰胺酶(extended-spectrumβ-lactamases,esbls)是一类主要由革兰氏阴性杆菌产生,表现为对β-内酰胺类抗生素有高度水解能力的特异性酶。
产超广谱β-内酰胺酶大肠埃希菌的治疗进展1. 引言1.1 产超广谱β-内酰胺酶大肠埃希菌的治疗进展产超广谱β-内酰胺酶大肠埃希菌(ESBL-EC)是一种常见的革兰阴性菌,在医院感染中占有重要地位。
由于其对多种抗生素的抵抗性,ESBL-EC感染的治疗一直是困扰临床医生的难题。
随着抗生素的过度使用和滥用,ESBL-EC的耐药性不断增强,临床上很多传统的抗生素已经失去了对其的有效杀菌作用。
针对ESBL-EC感染的治疗,当前主要采用的策略包括药物疗效的评估、抗生素的选择与应用、联合用药策略的探讨、新型治疗方法的研究以及药物耐药机制的研究。
这些策略不仅可以帮助医生更好地应对ESBL-EC感染,还能为临床治疗提供更多的选择和可能性。
随着医学技术的不断进步和科研投入的增加,我们相信针对ESBL-EC感染的治疗将会有更大的突破和进展。
个体化定制治疗方案、寻找更有效的治疗手段,是未来治疗ESBL-EC感染的关键所在。
我们相信在不久的将来,会有更多更好的治疗选择出现,为患者带来更好的治疗效果和生活质量。
2. 正文2.1 药物疗效的评估药物疗效的评估在治疗产超广谱β-内酰胺酶大肠埃希菌感染中起着至关重要的作用。
针对这种耐药菌株,常规的抗生素可能已经失效,因此需要及时评估新的药物疗效。
对于已有的抗生素药物,需要进行敏感性测试,确定哪些药物对产超广谱β-内酰胺酶大肠埃希菌具有敏感性。
这种测试可以帮助医生选择最有效的治疗方案,避免使用不必要的抗生素,减少耐药菌株的发展。
随着科技的进步,新型抗生素药物也在不断研发和推出。
对于这些新药物,需要进行临床试验评估其在治疗产超广谱β-内酰胺酶大肠埃希菌感染中的疗效和安全性。
只有通过科学的评估,才能确定这些新药物是否可以作为有效的治疗选项。
药物疗效的评估对于治疗产超广谱β-内酰胺酶大肠埃希菌感染至关重要。
只有通过科学的评估,医生才能制定出最合适的治疗方案,提高治疗成功的概率,降低患者的感染风险和死亡率。
产超广谱β-内酰胺酶大肠埃希菌的治疗进展【摘要】产超广谱β-内酰胺酶(ESBLs)大肠埃希菌是一种临床常见多重耐药菌,可引起呼吸系统、泌尿系统等感染,在我国,大肠埃希菌的产ESBLs发生率约为45%左右,不同国家及地区存在明显差异性。
有研究显示,产ESBLs大肠埃希菌是导致易感人群感染的关键因素,同时也是医院内传播的主要病原菌,应引起广大医务工作者广泛重视。
为此,本院将具体对产ESBLs大肠埃希菌的流行病学特点、耐药现状、耐药机理、治疗药物做如下综述,以期为临床提供参考。
【关键词】超广谱β-内酰胺酶;大肠埃希菌;治疗进展DOI:10.14163/ki.11-5547/r.2019.23.103产超广谱β-内酰胺酶(extended-spectrum β-lactamase, ESBLs)大肠埃希菌是指能够产生灭活β-内酰胺类抗菌药物的大肠埃希菌,该菌可水解青霉素类、头孢菌素类、氨曲南等抗菌药物,有着较快通过质粒传播耐药基因的速度,为临床治疗带来较大困扰。
本文将对相关内容具体作如下综述。
1 产ESBLs大肠埃希菌的流行病学特点产ESBLs大肠埃希菌可通过尿液标本、血液标本、呼吸道标本检测出。
在医院中诸多科室均有分布,包括重症加强护理病房(ICU)、儿科、妇产科、泌尿外科等。
通常来说,高龄、免疫力低下、住院时间长、长时间应用广谱抗菌药物以及长时间应用糖皮质激素者与有创呼吸机辅助呼吸者是产ESBLs大肠埃希菌的高危感染人群。
因此,基于以上高危因素分布特征,需要结合具体情况尽早建立并实施耐药菌防控策略。
2 产ESBLs大肠埃希菌的耐药现状相关研究显示,产ESBLs大肠埃希菌对不同药物有着不同的耐药率,其中对第3代头孢菌素的耐药率为55.4%,对喹诺酮类药物的耐药率为50.0%,对碳青霉烯类药物的耐药率较低,即1.3%[1]。
因此,上述数据表明了产ESBLs大肠埃希菌对临床常用的抗菌药物均有较高的耐药水平。
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。
新药研发与耐药性专题课程论文β-内酰胺类抗生素的研究进展姓名:孙华润专业:基础兽医学学号:导师:胡功政时间: 2015-12-15β-内酰胺类抗生素的研究进展孙华润(2015届基础兽医班)摘要:β-内酰胺类抗生素具有抗菌谱广、抗菌活性高、对肾脱氢肽酶-I稳定的特点,本文主要介绍了β-内酰胺类抗生素的基本药理作用及相关作用机制,抗菌活性及发展状况进行了理论阐述。
关键词:β-内酰胺类抗生素;作用机制;抗菌活性;发展状况The Research of Development of β-Lactamses AntibioticSUN Hua-run(Class of Basic veterinary in 2015)Abstract:β-Lactamses antibiotic have broad-spectrum and strong antimicrobial activity but have the stability to DHP-I..This paper introduces the pharmacological effects,mechanism,antibacterial activity and the status of development .Key words:β-Lactamses antibiotic;mechanism;antibacterial activity;the status of developmentβ-内酞胺类抗生素( β-Lactamses antibiotic) 是指化学结构中含有四个原子组成的β-内酞胺一大类抗生素[1]。
根据内酞胺环是否连接有其他杂环以及所连接杂环的化学结构差异内酞胺类抗生素又可以分为青霉素类( penicillins )头抱菌素类( cephalosporins )以及非经典的β-内酞胺类抗生素这类药物抗菌活性强毒性低,构效关系明确,品种多抗菌范围广临床疗效好自2 0世纪4 0年代投入使用以来一直是应用广泛和重要的一类抗生素本文就β-内酞胺类抗生素近年的研究进展做以下综述。
CTX—M型超广谱β-内酰胺酶研究进展冯建昆;吕婧玉;冯建英;张海清【摘要】近年来,由于第三代头孢菌素和单环β-内酰胺抗菌药物的开发和广泛使用,许多细菌产生质粒介导的能水解头孢噻肟等第三代头孢及氨曲南等单胺类抗生素的超广谱β-内酰胺酶(extended—spectrum D—lactamases,ESBLs),尤其是CTX-M型ESBLs,呈逐年增加的趋势,目前在世界各地广泛、快速地传播,甚至在局部地区出现爆发流行。
本文就CTX-M型ESBLs的起源、流行病学、遗传特性和遗传背景进行综述。
【期刊名称】《广东畜牧兽医科技》【年(卷),期】2012(037)006【总页数】4页(P4-6,17)【关键词】CTX-M型ESBLs;流行病学;遗传特性;遗传背景【作者】冯建昆;吕婧玉;冯建英;张海清【作者单位】河南农业大学牧医学院,河南郑州450002;河南农业大学牧医学院,河南郑州450002;鹤壁市畜牧局,河南鹤壁458030;鹤壁市畜牧局,河南鹤壁458030【正文语种】中文【中图分类】S816.73CTX-M型ESBLs的结构基因有876个核苷酸,编码291个氨基酸,分子量为28kD(Toho-2除外,它由289个氨基酸残基组成)。
已发现的这些CTX-M型ESBLs的等电点(pI)范围为7.4~9.0[1]。
另外,TEM型和SHV型ESBLs是在广谱酶TEM-1、2和SHV-1的基础上发生1~4个氨基酸的突变而来,而CTX-M型ESBLs没有相应的广谱酶基础,目前认为其超广谱活性可能是其本质特征而不是几个位点突变的结果。
据有关报道,CTX-M型和TEM型或SHV型的同源性较低,仅为40%[2]。
目前发现的的CTX-M型ESBLs种类超过107种,根据其氨基酸序列的差异(大于94%的相同序列认为是一个群,小于90%的相同序列认为是不同的群)分为5个群[3]:CTX-M-1 群包括 CTX-M-1、CTX-M-3、CTX-M-10、CTX-M-12、CTX-M-15、FEC-1、CTX-M-22、CTX-M-23、CTX-M-28、CTX-M-55 和 CTX-M-79;CTX-M-2 群包括CTX-M-2、CTX-M-4、CTX-M-4L、CTX-M-5、CTX-M-6、CTX-M-7、CTX-M-20 和 Toho-1;CTX-M-8 群包括CTX-M-8;CTX-M-9 群包括 CTX-M-9、CTX-M-13、CTX-M-14、CTX-M-16、CTX-M-17、CTX-M-19、CTX-M-21、CTX-M-27、Toho-2 和 CTX-M-24;CTX-M-25 群包括CTX-M-25和CTX-M-26。
浅谈β-内酰胺酶及其抑制剂 摘要: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金属酶类。随着β-内酰胺酶的泛滥,一些β-内酰胺酶抑制剂应运而生。在治疗微生物感染时,常将抗生素与β-内酰胺酶抑制剂联用,治疗效果显著。本文将对β-内酰胺酶及其抑制剂进行简要的介绍。 关键词:β-内酰胺酶 β-内酰胺酶抑制剂 细菌耐药
On the β-lactamase and its inhibitors Abstract :With the increasing popularity of the use of antibiotic, the situation of antibiotic resistance becomes worsening. The main mechanism of antibiotic resistance is due to the producing of β-lactamase.β-lactamase can be divided into two categories based on its amino acid sequence in molecular structure. The class of A, C, and D is of Ser active site while the class of B has metal ions in its active site. Some β-lactamase inhibitor come into being because of the spreading of β-lactamase. In the treatment of microbial infection, a number of commonly used antibiotics and β-lactamase inhibitor were combined with favored results. In this article, I will have a briefintroduction ofβ-lactamase and its inhibitor. Keywords :β-lactamase β-lactamase inhibitor antibiotic resistance
1 抗生素耐药性及其耐药机制 抗生素(antibiotic)是生物在其生命活动过程中产生的(以及用化学、生物、生物化学方法衍生的),能在低微浓度下有选择性抑制或影响它种生物功能的有机化合物。细菌耐药性(antibiotic resistance)是指细菌对抗生素不敏感的现象,又可分为固有耐药(intrinsic resistance)和获得性耐药(acquired resistance)。固有耐药是由细菌染色体基因决定、代代相传,不会改变的。如链球菌对氨基糖苷类抗生素天然耐药。获得性耐药是由于细菌与抗生素接触后,通过改变自身的代谢途径,使其不被抗生素杀灭。如本文将重点讨论的细菌对β-内酰胺酶的耐药性。 抗生素的作用机制如下表所示: 表一 抗生素的作用机制 作用机制 代表抗生素 干扰细菌细胞壁的合成,使其不能生长繁殖 β-内酰胺类、万古霉素、环丝霉素 损伤细菌细胞膜,破坏其屏障作用 多粘菌素B、两性霉素B、制霉菌素等 影响细菌蛋白质合成, 四环素、氯霉素、大环内酯类等 抑制核酸合成或作用,影响核酸代谢, 利福霉素类、喹诺酮类、甲硝唑等 抑制细菌代谢 磺胺药、甲氧苄氨嘧啶 抑制结核环脂酸的合成 异烟肼 图1 抗生素的作用机制 相对于抗生素的作用机制,微生物的耐药机制主要包括四部分: (1)β-内酰胺酶的产生,也是主要的作用机制。 (2)外膜通透性下降。 (3)主动外排作用增强。 (4)药物作用靶点的改变。
图二 微生物耐药机制 2 β-内酰胺酶的分类及代表物 通过上部分的介绍,我们知道微生物产生耐药性的主要机制为产生β-内酰胺酶,该酶通过水解β类抗生素的内酰胺环从而使抗生素失效。 β-内酰胺酶的分类标准主要有两类:Ambler分类法和BJM分类法。前者主要依据β-内酰胺酶分子结构中氨基酸序列差异,后者则主要依据β-内酰胺酶的功能。 2.1 Ambler分类法 图三 Ambler分类法 2.2 BJM分类法(Bush-Jacoby-Medeiros) 表二 BJM分类法
类别 分子类型 被抑制
水解底物 代表酶 CA EDTA
1 C类 - - 头孢菌素 G-菌的AmpC 2a A + - 青霉素 G+菌的青霉素酶 2b A + - 青霉素、头孢菌素 TEM-1、TEM-2、SHV-1
2be A + - 青霉素、窄谱与超广谱头孢菌素类、单环类 TEM-3至TEM-26,SHV-2至SHV-6 2br A ± - 青霉素 TEM-30至TEM-36 2c A + - 青霉素、羧苄西林 PSE-1 、PSE-3、 PSE-4 2d D ± - 青霉素、氯唑西林 OXA-1 2e A + - 头孢菌素 普通变形杆菌的头孢菌素酶
2f A + - 青霉素、头孢菌素、碳青霉烯 阴沟肠杆菌的NMC-A 3a B - + 青霉素、头孢菌素类 嗜麦芽黄单胞菌的L1 3b - + 碳青霉烯类 产气单胞菌 3c - + 氨苄西林、头孢立啶 戈氏荧光杆菌 4 未知 - 未知 青霉素 洋葱假单胞菌的青霉素酶
3 β-内酰胺酶与β-内酰胺类抗生素的作用机制 β-内酰胺酶的作用机制由于其活性中心的不同主要分为两类,一类是以丝氨酸为活性中心的酶,涉及Ambler分类法中的A、C、D类。另一类则是以金属为活性中心的酶,主要是B类。下面将分别加以介绍。 3.1 丝氨酸活性酶 β-内酰胺酶与青霉素结合蛋白(PBPs)之间具有高度保守的氨基酸序列,它们与D-丙酰氨-D-丙氨酸转肽酶一起属于“青霉素识别酶”家族。A、C、D类β-内酰胺酶在活性位点上都有丝氨酸,故又称活性位点丝氨酸酶。它们的氨基
β-内酰胺酶 丝氨酸-酶 金属-酶
B类 染色体编码 A类 C类
质粒编码 染色体编码 质粒编码
D类 酸序列同源性不强,但酶分子的三级结构非常相似。下图就是A类β-内酰胺酶的三级结构图以及头孢菌素分子与它的作用机制图。
A B 图4 (A)图为A类β-内酰胺酶活性部位结构图。其中,W1为水分子。 (B)图为头孢菌素分子与β-内酰胺酶作用机制。 如图4所示,由4个氨基酸残基组成的四联体SXXK位于70-73位点,其中X代表任意一种氨基酸,活性位点丝氨酸(Class A为Ser-70,Class C为Ser-64)位于A-螺旋的N-端。由三个氨基酸残基组成的三联体KTG位于β-折叠上(Class A为Lys-234,Class C为Lys-315),另一个三联体SDN定位于130-132;KTG和SDN之间通过氢键连接起稳定的作用。166-170位点上数个氨基酸残基组成Ω环,环上氨基酸序列在Class A中高度保守,Ω环可将亲核水解反应所需的水分子准确定位。SXXK、KTG、SDN和Ω环这几个结构域单元(motifs)之间的空间相对位置所形成的腔即为β-内酰胺底物与酶作用的“键合腔” (binding cavity),A-螺旋结构正好使丝氨酸活性位点Ser-70定位于键合腔的中央。Ser-70的OH、-NH和Ala-237的-NH共同形成Oxyanion盒(酰化反应点),β-内酰胺环上的羰基在此与-OH、-NH形成酰化酶复合物。 Class A β-内酰胺酶在244位上有一个Arg,具有定位另一个水分子的作用,此结构可水解含非典型B-内酰胺环的底物如克拉维酸、舒巴坦;由于Class C β-内酰胺酶缺乏此结构,对克拉维酸无效。 整体上,Class Aβ-内酰胺酶严整的“键合腔”结构和对水分子的精确定位能力使它能高效地水解底物.而Class C β-内酰胺酶的活性位点为Ser 64 ,并且“键合腔”结构较为松散,更适于具有较大空间位阻的底物进入。Class Dβ-内酰胺酶的一级结构与Class A相似,其三级结构也具有类似于Class A的结构域单元(如KTG三联体等),虽然这些单元在其氨基酸组成和空间的相对位置上与Class A有一定差别,但一般认为其执行的功能是相同的。 3.2 金属活性酶 Class Bβ-内酰胺酶的结构与其它类型相比最大的不同在于金属离子可与氨基酸残基之间形成配位化合物而干预活性位点上的反应,更为特殊的是不同的金属酶其所含的金属离子数目并不固定,从而造成本类酶与底物结合方式上的多样性。 4 β-内酰胺酶抑制剂的作用机制 目前关于β-内酰胺酶抑制剂的作用机理尚不完全清晰。证明了A类、C类β-内酰胺酶(丝氨酸蛋白酶)都是由羧肽酶经由不同途径反应生成,从而证实了β-内酰胺酶和羧肽酶与β-内酰胺类化合物具有相似的作用机制。大量的实验研究表明,A类β-内酰胺酶中得Ser 70去亲核进攻β-内酰胺环上的羰基。但是目前对于活性点部位各残基参与酰化及去酰反应的角色尚有分歧。因此,对于β-内酰胺酶抑制剂的作用机制不能进行详细的介绍。 5 β-内酰胺酶抑制剂的发展 目前应用较多的β—内酰胺酶抑制剂主要是针对A类酶的,如克拉维酸 (Clavulanic acid),舒巴坦(Sulbactam)和泰唑巴坦(tazobactam),这是三种临床上最常用的抑制剂。它们均为β-内酰胺衍生物,即它们与β-内酰胺抗生素一样,在结构中都存在一个β-内酰胺环。下面将进行详细的介绍。 5.1 克拉维酸(Clavulanic acid) 克拉维酸(结构式见图5)的抗菌谱广,但活性很弱,其特点是能抑制革兰氏阴性菌和葡萄球菌产生的许多β-内酰胺酶,是第一个应用于临床的β-内酰胺酶抑制剂。目前临床上使用的Augmentin和Timentin就是它分别与羟氨苄青霉素和替卡西林的复配制剂。
图5 克拉维酸结构式 5.2舒巴坦(Sulbactam) 舒巴坦(结构式见图6)属于青霉烷砜类的β-内酰胺酶抑制剂,也是第一个人工合成的此类抑制剂。
图6 舒巴坦结构式 5.3泰唑巴坦(tazobactam) 他唑巴坦(结构如图7)是从舒巴坦的衍生物中筛选出来的一种高效β-内酰胺酶抑制剂。它最早由Hall等人从6-APA出发制得,它的结构是在舒巴坦的基础上增加一个三氮唑环,以提高抑酶效果。它是目前临床效果最佳的β-内酰胺酶抑制剂。他唑巴坦与数种β-内酰胺类抗生素产生极其有效的协同作用,增加了β-内酰胺类抗生素的抗菌活性并扩大了其抗菌谱。它与哌拉西林的复方制剂是1990年至今唯一投放市场的青霉素类抗生素品种。