بتالاکتامازهاي وسيع‌الطيف (Extended-Spectrum Beta Lactamases
دکتر میرنژاد
بنابر تعريف ESBLها به جز تعداد اندکي که در زيرگروه‌هاي 2be و2d قرار مي‌گيرند، بتالاکتامازهاي دسته‌ي مولکوليA هستند که حاوي خصوصيات زیر مي‌باشند:
1- قادر به هيدروليز اکسي ايمينوسفالوسپورين‌ها (سفوتاکسيم، سفتازيديم و سفترياکسون) هستند. ميزان هيدروليز آنها در حدي برابر با هيدروليز بنزيل پني‌سيلين‌ها و يا 10% بيش از آنها مي‌باشد.
2- يک ناحيه فعال سريني دارند.
3- عموماً به وسيله‌ي مهار کنندگان بتالاکتاماز چون کلاولانيک اسيد، سولباکتام و يا تازوباکتام مهار مي‌گردند.
ESBLها غالباً به وسيله‌ي پلاسميدهاي بزرگ (تا kb100 و حتي بيشتر) کد مي‌شوند که قابل انتقال از يک سويه به سويه ديگر و يا مابين گونه‌هاي باکتريايي مي‌باشند. باکتري‌هاي توليدکنندهESBL نسبت به 7–– متوکسي سفالوسپورين‌ها (سفامايسين‌ها) و کارباپنم‌ها (ايمي‌پنم، مروپنم و ارتاپنم) حساس باقي مي‌مانند. اغلب اين باکتري‌ها مقاومت به آنتي‌بيوتيک‌هاي ديگر را نشان مي‌دهند که يک بحران در امر درمان را به وجود مي‌آورند.
از زماني که آنتي‌بيوتيک‌هاي بتالاکتامي به منظور استفاده‌هاي پزشکي به کار مي‌روند بتالاکتامازها نيز همراه آنها پديدار شده‌اند و شيوع آنها در ارگانيسم‌ها اخيراً افزايش يافته است، به طوري که در برخی باکتری‌ها که شایع نبودند مثلاً در استافيلوکوکوس اورئوس و حتي به پاتوژن‌هاي ديگري که قبلاً فاقد بتالاکتامازها بوده‌اند همچون هموفيلوس آنفلونزا و نايسريا گونوره‌آ نيز گسترش يافته است.
انواع ESBLها:
بتالاکتامازهاي تيپ TEM (کلاس Aي آمبلر):
اين آنزيم‌ها به زيرگروه‌هاي2b ،2be ،2br و 2ber تعلق دارند و تعداد آنها 172 تا مي‌باشد و اولين بار اين آنزيم‌ها در اشریشيا کلي جدا شده از کشت خون يک بيمار يوناني به نام Temoniera گزارش گردید و چند سال پس از آن بتالاکتامازهاي TEM-1 در سرتاسر جهان گسترش يافت و امروزه معمول‌ترين مکانيسم مقاومت باسيل‌هاي گرم منفي در برابر آنتي‌بيوتيک‌هاي بتالاکتام را به خود اختصاص مي‌دهند. جانشيني آمينواسيدي در مکان‌هاي زيادي در آزمايشگاه مي‌تواند بتالاکتامازهاي TEM-1 را بدون از دست دادن فعاليت ايجاد کند که آنها مسئول ايجاد تغييرات فنوتيپي ESBL در جايگاه فعال آنزيمي هستند که امکان دسترسي به اکسي ايمينوها را فراهم مي‌کنند. ریشه‌های جايگاه فعال به سوبستراي بتالاکتام، حساسيت به آنزيم‌هاي مهارکننده‌ي بتالاکتامازي هم چون کلاولانيک اسيد را افزايش مي‌دهد. TEM-10، TEM-12 و TEM-26 در آمريکاي شمالي و جنوبي شايع مي‌باشند.
بتالاکتامازهايTEM مقاوم به مهار کننده‌ها (Inhibitor-resistant TEM (IRT)):
براي جلوگيري از بروز مقاومت در ارتباط بــــــا بتالاکتامازهاي کلاس A نسبت به پني‌سيلين‌ها، تکامل مهار کنندگان بتالاکتاماز نظيرکلاولانيک اسيد، سولباکتام و تازوباکتام به عنوان يک استراتژي مطرح شده بود. اين بتالاکتام‌ها خود به تنهايي فعاليت ضد باکتريال ضعيفي دارند، ولي به طور کووالانت به سايت فعال بتالاکتامازهاي کلاس A باند شده و آنها را مهار مي‌کنند، لذا مهار کنندگان بتالاکتاماز در ترکيب با پني‌سيلين‌ها در مقابل باکتري‌هاي مقاوم به پني‌سيلين فعال مي‌باشند. در واقع، زماني که مهار کنندگان بتالاکتاماز جهت مصارف باليني معرفي شدند مقاومتي نسبت بدين عوامل وجود نداشت.
مهار کنندگان بتالاکتاماز فعاليت‌هاي پني‌سيلين‌ها، يوريدو و کربوکسي را در مقابل بتالاکتامازهاي گروه 2b و 2beي Bush بدان‌ها باز مي‌گردانند. تاکنون 27 نوع IRT از نمونه‌هاي باليني ایزوله و شناسائی شده‌اند.
بتالاکتامازهاي تيپ SHV (کلاس Aي آمبلر):
اين آنزيم‌ها به زيرگروه‌هاي2b، 2be و 2br تعلق دارند. ESBLهاي تيپ SHV و TEM در اطراف جايگاه فعال خود يک يا بيشتر جانشين آمينواسيدي دارند. پيش‌ساز دسته‌ي آنزيم‌هايSHV و SHV-1 عموماً در کلبسيلا پنومونيه يافت شده و در 68% اسيدآمينه‌هايش با TEM-1 مشترک مي‌باشد و از نظر ساختاري شباهت کلي به هم دارند. ممکن است ژن بتالاکتاماز SHV-1 به عنوان يک ژن کروموزومي در کلبسيلا ظاهر شده و بعد با پلاسميد ادغام شده باشد که از آن طريق در گونه‌هاي ديگر انتروباکترياسه پخش شده است. SHV-1 مقاومت به پني‌سيلين‌هاي وسيع‌الطيف مثل آمپي‌سيلين، تيکارسيلين و پيپراسيلين را ايجاد مي‌نمايد، در حالي که نسبت به اکسي ايمينوسفالوسپورين‌ها اين مقاومت را ايجاد نمي‌کند. ESBLهاي تيپ SHV اخيراً در مطالعات ايزوله‌هاي کلينيکي مقاوم در اروپا و آمريکا غالب شده‌اند. تاکنون بيش از127 آنزيمESBL تيپSHV گزارش شده است کهSHV-5 و SHV-12 در ميان اعضاي اين خانواده بيشتر شايع هستند.
بتالاکتامازهاي تيپCTX-M (کلاس Aي آمبلر):
اين آنزيم‌ها به زيرگروه 2be در طبقه بندي بوش تعلق دارند و شامل 90 آنزيم هستند، وسيع‌الطيف‌ترين آنزيم‌ها محسوب مي‌شوند و از سال 1995 به بعد ميزان انتشار آنها در ميان باکتري‌ها و در اغلب قسمت‌هاي دنيا به طور قابل ملاحظه‌اي افزايش يافته است، به طوريکه امروزه شايع‌ترين گروه ESBLها به خانواده‌يTEM وSHV تعلق ندارند، بلکه به CTX-M تعلق دارد که فعاليت بيشتري بر عليه سفوتاکسيم نسبت به سفتازيديم دارند. در سال 1986 در ژاپن Mastumoto يک ESBL غير TEM و غير SHV را از يک سويه اشریشیا کلی مقاوم به سفوتاکسيم جدا شده از فلور مدفوعي يک سگ آزمايشگاهي شناسائی نمود که اين آنزيم تحت عنوان FEC-1 معرفي شد. اين سگ براي مطالعات فارماکوکنيتيکی آنتي‌بيوتيک‌هاي بتالاکتام مورد استفاده قرار مي‌گرفت. در ابتدای سال 1989 همکاران Bauernfeind در آلمان يک اشریشیا کلی مقاوم به سفوتاکسيم را گزارش نمودند که آنزيم ESBL غير TEM و غير SHV را توليد مي‌کرد و به دليل فعاليت هيدروليتيک آن در مقابل سفوتاکسيم، اين آنزيم را CTX-M-1 معرفي نمود.
در همان زمان يک انتشار انفجاري از سويه‌هاي سالمونلاي مقاوم به سفوتاکسيم در آمريکاي جنوبي شروع شد، بتالاکتامازهاي مسئول مقاومت نسبت به سفوتاکسيم در مقايسه با سفتازيديم را ايجاد مي‌کردند و فعاليت هيدروليتيک زيادي مقابل سفوتاکسيم و حساسيت به مهار کننده را نشان مي‌دادند. در سال 1996 همان نوع ESBL در سويه باليني اشریشیا کلی گزارش شده بود که در فرانسه در اوايل سال 1989 از يک بيمار با مليت ايتاليايي جدا شده بود. اين سويه که تحت عنوان MEN-1 معرفي شده بود در همان سال توسط Barthelemy و همکارانش تعيين توالي شده و همولوژی توالي به ميزان 39% با آنزيم TEM و SHV مشاهده گرديد. اين اولين توالي از ESBLهاي کلاس A غير TEM و SHV وابسته به پلاسميد بود.
چند سال بعد Ishii و همکارانش يک آنزيم وابسته به MEN-1 با 83% همولوژي را گزارش کردند که توسط سويه اشریشیا کلی مقاوم به سفوتاکسيم در ژاپن در سال 1993 توليد شده بود که آن را Toho-1 نام‌گذاری نمودند.
تعيين توالي ژن‌هاي کد کننده ESBL غير TEM، غير SHV در ســال 1996 مشخص نمود که CTX-M-1 با Men-1 يکسان مي‌باشد و واريانتي از Toho-1 (در سويه سالمونلاي مقاوم به سفوتاکسيم جدا شده در آرژانتين در سال 1990 بعنوان CTX-M-2 معرفي شد) مي‌باشد. در هلند Koweki و همکارانش واريانتي از CTX-M-1 را تعيين هويت کردند که از اعضاء مختلف فاميل انتروباکترياسه در سال 1996 جدا شده بود و به عنوان CTX-M-3 معرفي گردید.
چند سال بعد تعيين توالي ژن کد کننده FEC-1 نشان داد که آنزيم FEC-1 از آنزيم CTX-M-3 تنها با دو جانشيني در سيگنال پپتيد تفاوت دارد. از آن به بعد، آنزيم‌هاي CTX-M يک خانواده‌ي سريعاً رشد يابنده از ESBLها معرفي شدند که در سراسر مناطق جغرافيايي و در ميان طيف وسيعي از باکتري‌هاي باليني به خصوص در اعضاء فاميل انتروباکترياسه انتشار يافته بودند. آنزيم‌هاي CTX-M احتمالاً با انتقال عمودي ژن و به دنبال آن موتاسيون از بتالاکتامازهاي AmpC کروموزومي از Kluyvera ascorbata (99% همولوگي با CTX-M-2) حاصل شده‌اند که توانايي آنها در هيدروليز سفالوسپورين‌هاي با طيف وسیع می‌باشد. يک مشخصه غيرمعمول ديگر اين آنزيم‌ها اين است که 10 برابر فعاليت مهاري قوي‌تري را نسبت به کلاولانيک اسيد نشان مي‌دهند. آنزيم‌هاي CTX-M با شباهت‌هاي توالي آمينواسيدي مي‌توانند به زيرگروه‌هاي متعدد تقسيم شوند. مطالعات فيلوژنيک، پنج گروه عمده از آنزيم‌هاي کسب شدهCTX-M را در بر مي‌گيرند. اعضاء هر گروه بيش از 94% همولوژي با هم دارند، در حالي که کمتر و يا برابر با 90% شباهت با گروه‌هاي بعدي در آنها مشاهده شده است.
- گروه CTX-M-1 شامل آنزيم‌هاي زير مي‌باشد که در 1989 در آلمان شناسائی شدند:
CTX-M-1, CTX-M-3, CTX-M-10, CTX-M-11, CTX-M-12, CTX-M-15,
CTX-M-22, CTX-M-23, CTX-M-28, CTX-M-29 , CTX-M-30, CTX-M-32, CTX-M-33, CTX-M-36, CTX-M-54
- گروه CTX-M-2 شامل آنزيم‌هاي زير مي‌باشدکه در 1986 در ژاپن شناسائی شدند:
CIX-M-2, CTX-M-4, CTX-M-5, CTX-M-6, CTX-M-7, CTX-M-20, CTX-M-44(Toho-1), FEC-1
3) گروه CTX-M-8 شامل CTX-M-40 مي‌باشد که در سال 1996 در برزيل شناسائی شد.
4) گروه CTX-M-9 که شامل آنزيم‌هاي زير مي‌باشد که در سال 1994 در اسپانيا شناسائی شدند:
CTX-M-9, CTX-M-13, CTX-M-14, CTX-M-16, CTX-M-17, CTX-M-18, CTX-M-19, CTX-M-21, CTX-M-24, CTX-M-27, CTX-M-46, CTX-M-47, CTX-M-48, CTX-M-49, CTX-M-50, CTX-M-45(TOHO-2)
5) گروه CTX-M-25 که شامل آنزيم‌هاي زير مي‌باشد که در سال 2000 در کانادا کشف شد:
CTX-M-25, CTX-M-26, CTX-M-39, CTX-M-41
در سويه‌هاي باليني، ژن‌هاي کد کننده CTX-M غالباً روي پلاسميد واقع شده‌اند که اندازه پلاسميدها از Kb 7تا Kb 160 متفاوت مي‌باشد. اغلب ژن blaTEM-1 در همان پلاسميد بطور همزمان وجود دارد و ارتباط آن با ژن‌هاي تيپ blaTEM-2، تيپ blaOXA-1 و blaSHV محتمل است، اين پلاسميد نيز مي‌تواند ژن‌هاي مقاومت نسبت به آنتي‌بيوتيک‌هاي ديگر از جمله آمينوگليکوزيدها، کلرامفنيکل، سولفوناميدها، تري متوپريم و تتراسايکلين‌ها را با خود حمل کند. پلاسميدهاي کد کننده CTX-M غالباً به روش کانژوگاسيون در آزمايشگاه قابل انتقال هستند و فرکانس از 10-7 تا 10-2در هر سلول دهنده تغيير مي‌کند. آخرين ژن روي قطعات برش داده شده با آنزيم محدودالاثر BamH1 وEcoR1 در چين مشاهده شده است که ژن‌ها روي پلاسميدهايي با اندازه 60 تا 150 کیلو جفت باز واقع شده‌اند.
اين اطلاعات پيشنهاد مي‌کند که ژن‌هاي blaCTX-M متحرک هستند و اين خصوصيت بدان‌ها اجازه مي‌دهد که از پلاسميدي به پلاسميد ديگر و يا از پلاسميد به کروموزوم انتقال يابند. بتالاکتامازهاي تيپ CTX-M معمولاً به سويه‌هاي وحشي يا آزمايشگاهي اشریشیاکلی، مقاومت بسيار بالايي به آمينوپني‌سيلين‌ها (آمپي‌سيلين يا آموکسي‌سيلين) و سفالوسپورين‌هاي طيف باريک (سفالوتين و سفوروکسيم) اعطا مي‌کند و حساسيت آنها نسبت به 7– متوکسي سفالوسپورين‌ها (سفوکسيتين) و کارباپنم‌ها (ايمي‌پنم و مروپنم) بدون تغيير مي‌ماند.
اغلب آنزيم‌ها مقدار بسيار بالايي مقاومت را به سفالوسپورين‌هاي اکسي‌ايمينو، سفوتاکسيم و سفترياکسون و مقادير متغيري از مقاومت به سفي‌پيم و سفي‌پيروم را فراهم مي‌سازند و مقدارMIC سفتازيديم به طور معني‌داري افزايش يافته ولي اغلب در دامنه حساس باقي مي‌ماند. مقدار مقاومت به ترکيبات مهارکننده‌ي بتالاکتام براساس مقدار آنزيم توليد شده مي‌باشد. مقدار MIC ترکيب کلاولانات به آموکسي سيلين و تيکارسيلين متغير مي‌باشد و در اغلب موارد حساسيت و يا مقاومت خيلي کم در آنها مشاهده مي‌شود. مقاومت نسبت به پيپراسيلين معمولاً توسط تازوباکتام مهار مي‌شود و همين طور در مورد سفوتاکسيم در ترکيب با مهارکنـنده کلاولانات و تازوباکتام نيز بلوکه مي‌گردد. فقط CTX-M-2، CTX-M-3 و CTX-M-14 بر خلاف نامشان فعاليت بيشتري بر عليه سفتازيديم نسبت به سفوتاکسيم دارند.
ديگر بتالاکتامازهاي کلاس Aي آمبلر:
بقيه‌ي ESBLهاي کلاس A شايع نيستند و اساساً در سودوموناس آئروژینوزا يافت مي‌شوند و فقط به مناطق جغرافيايي محدودي تعلق دارند؛ به طور مثالPER-1 (زيرگروه 2beي بوش) در ايزوله‌هاي ترکيه، فرانسه، ايتاليا و سويه‌هاي اسينتوباکتر مقاوم به چند دارو شايع شده در کره و ترکيه يافت مي‌شود.
VEB-1 و VEB-2 (زيرگروه 2beي بوش) در ايزوله‌هاي جنوب شرقي آسيا،GES-1 (زيرگروه 2fي بوش)، GES-2 و IBC-2 در ايزوله‌هاي جنوب آفريقا، فرانسه و يونان يافت شده‌اند. تعدادي از آنزيم ها نيز در انتروباکترياسه‌ها به نام‌هايBES-1، IBC-1، SFO-1 و TLA-1 شناسائی شده‌اند.
بتالاکتامازهای وسیع‌الطیف2 (Extended-Spectrum Beta Lactamases
مثال‌هايي از مکانيسم‌هاي مقاومت به بتالاکتام‌ها
برای دانلود پی دی اف برروی لینک زیر کلیک کنید
ورود / ثبت نام