AmpC酶研究进展[1]

1 AmpC酶的研究进展 叶英 细菌AmpC酶的研究进展 研究AmpC酶的科学意义2AmpC酶的生化特性3AmpC酶的基因与表达4AmpC酶的发展简史5AmpC酶的检测6产AmpC酶菌的治疗与预防 TheprevalenceofInfectiousDiseases 开发一种新抗生素需要10年需花费5 10亿美元一代耐药菌的产生只要2年时间 后抗生素时代已经来临 携带NDM 1的超级大肠埃希菌 细菌耐药的主要机制 灭活酶产生 孔蛋白改变 主动外排 其他机制 靶点改变 灭活酶种类 内酰胺酶氨基糖苷类钝化酶 磷酸转移酶 乙酰转移酶和核苷转移酶氯霉素乙酰转移酶其它 磷霉素 红霉素乙酰化酶林可霉素 克林霉素乙酰化酶等 内酰胺酶 最主要的灭活酶 目前已发现300多种新的种类不断出现对 内酰胺抗生素造成严重威胁 临床关注的重要 内酰胺酶 超广谱 内酰胺酶 ESBLs 高产头孢菌素酶 AmpC酶 碳青霉烯类酶 AmblerB类金属酶 AmblerA D类 内酰胺酶 1研究AmpC酶的科学意义2AmpC酶的生化特性3AmpC酶的基因与表达4AmpC酶的发展简史5AmpC酶的检测6产AmpC酶菌的治疗与预防 AmpC酶的定义 是由革兰阴性细菌 肠杆菌科细菌 铜绿假单胞菌等 的染色体或质粒介导产生的一类 内酰胺酶 属Bush分类 底物谱分类法 Group1 Ambler分类 分子结构分类法 ClassC首选作用底物是头孢菌素 且不被克拉维酸所抑制 因此在国内又称作头孢菌素酶 因可被某些 内酰胺类抗生素诱导产生 又称诱导酶 AmpC酶生化特性 相对分子量 Mr 介于38 42KDa 灭活 内酰胺酶抑制剂 如对克拉维酸等不敏感 正在研究开发的硼酸类抑制剂BRL42715 RO48 1265 RO48 1220对其有较强的抑制作用 AmpC酶生化特性 对青霉素类抗生素除氮脒青霉素 美西林 或脒基青霉素 替莫西林 外均耐药 对多种三代头孢菌素和单环类抗生素耐药 对头霉素类耐药 对第四代头孢菌素一般表现为敏感 对碳青霉烯类抗生素敏感 但细菌高产AmpC酶结合外膜孔蛋白缺失可导致对其耐药 产ESBL与AmpC的耐药谱差别 ESBLAmpC耐药谱多重多重对三代头孢多耐药耐药头孢吡肟多敏感敏感哌酮 舒巴坦大多敏感耐药哌拉 他唑巴坦大多敏感耐药头霉素大多敏感耐药碳青霉烯类敏感敏感 产AmpC酶细菌感染的患者死亡率显著升高 32 15 P 0 03 死亡率 非耐药菌 产AmpC酶耐药菌 产AmpC酶肠杆菌属感染患者死亡率是非耐药菌感染患者的2倍 1研究AmpC酶的科学意义2AmpC酶的生化特性3AmpC酶的基因与表达4AmpC酶的发展简史5AmpC酶的检测6产AmpC酶菌的治疗与预防 AmpC酶的基因构成 由5个不连锁基因即ampC ampR ampD ampE和ampG组成ampC是AmpC酶的结构基因 编码产生AmpC酶蛋白基因ampR ampD ampE ampG是AmpC酶的调节基因 参与调控AmpC酶的合成过程 AmpC酶的基因构成 ampR是AmpC的转录调节因子 属于LysR调节子家族 AmpR在非诱导状态下作为ampC转录的抑制因子 而在诱导状态下作为转录激活因子存在 ampD是AmpC表达的负调控基因 位于远处染色体上 参与肽聚糖代谢 ampD的基因序列与AmpC酶的表现型密切相关 AmpC酶的基因构成 AmpE蛋白充当一个感受器 协助ampD完成对ampC的阻遏作用 在整个调节系统中居次要地位 ampG编码转膜蛋白AmpG 具有透性酶活性 感受肽聚糖量的变化 在AmpC酶的表达中起着向胞浆内传递诱导信号的作用 染色体AmpC酶表达类型 1 诱导高产型 低基础水平和高诱导产生 2 持续高产型 高基础水平持续表达 亦称 稳定的去阻遏表达型 3 持续低产型 低基础水平持续表达 1 诱导高产型 当有诱导作用的 内酰胺类抗生素存在的条件下 AmpC酶的产量明显增加 增加的范围在100 1000倍之间 2 持续高产型 原因为去阻遏突变 即调控基因之一的ampD基因发生突变 产生有缺陷的AmpD蛋白 不能与AmpR调控蛋白结合形成复合物 AmpR蛋白即以激活子状态发挥激活作用 引起AmpC酶的大量表达 3 持续低产型 部分产AmpC酶的菌株持续低水平的产生AmpC酶 其原因可能是缺乏ampR基因或ampR基因发生突变 产生有缺陷的AmpR蛋白 不能在无 内酰胺类存在的条件下起到抑制子的作用 也不能在有 内酰胺类存在的条件下起到激活子的作用 故AmpC酶得以持续低水平表达 1研究AmpC酶的科学意义2AmpC酶的生化特性3AmpC酶的基因与表达4AmpC酶的发展简史5AmpC酶的检测6产AmpC酶菌的治疗与预防 AmpC的发展简史 20世纪90年代前 为染色体型 90年代后发现质粒型 呈持续高表达 并在同种和不同种细菌间水平播散 造成更严重的耐药性 质粒型AmpC种类在不断增加 目前已达50余种 产质粒型AmpC酶细菌 没有或具有不健全AmpC染色体的细菌种属 具有健全AmpC染色体的细菌 质粒AmpC酶流行背景 1989年Bauenfeind等报道了质粒AmpC酶CMY 1 但没有提供其生化特征 第一个公认的质粒AmpC酶是1988年在美国普罗维登斯一家医院由Papanicolaou等从肺炎克雷伯菌中发现的MIR 1 从此以每年发现1 3个新质粒的速度增加 质粒AmpC酶的世界流行状况 我国pAmpC酶的检测状况 pAmpC酶的来源 系统进化树研究表明 pAmpC酶和某些菌属的染色体AmpC酶有着高度的同源关系 根据和不同菌属的染色体AmpC酶的同源关系 pAmpC酶可分为以下5组 pAmpC酶的分类 pAmpC酶的来源途径推测 推测质粒介导的AmpC酶基因是来源于染色体的 目前大量的线索表明可能是通过整合子实现的 整合子 Integron 是近来新发现的能将耐药基因传递给其他细菌同时还能接受其他细菌的耐药基因 是细菌遗传进化天然克隆和表达系统 1研究AmpC酶的科学意义2AmpC酶的生化特性3AmpC酶的基因与表达4AmpC酶的发展简史5AmpC酶的检测6产AmpC酶菌的治疗与预防 AmpC酶的检测方法 表型检测基因检测pAmpC酶确认需分两步 1 明确是否为高产AmpC酶 2 是否为质粒介导 通过质粒接合实验 Southern杂交证实 AmpC酶的检测方法 表型检测方法 头孢西丁敏感实验头孢西丁三维试验 头孢西丁敏感试验 操作 按CLSI标准操作判断 K B法16 g ml为耐药意义 耐FOX的菌株有可能产生AmpC酶缺点 特异性差 头孢西丁三维试验 将0 5麦氏单位大肠埃希菌ATCC25922菌液涂布于M H平板上 取30 g头孢西丁纸片置于平皿中心 用刀片在离纸片边缘5mm处放射状地由里向外切割一道狭缝 取40微升受试菌酶粗提取物由里向外加入狭缝内 尽量避免酶液溢出狭缝 将MH平板放入35 孵箱过夜 头孢西丁三维试验 结果判断 出现ATCC25922箭头样生长 为三维试验阳性 是目前公认的检测高产AmpC酶的经典方法 AmpC酶的检测方法 基因检测法 1聚合酶链反应 PCR 2核酸杂交 Southernblot 3核苷酸序列分析法 是诊断最可靠和发现新酶的方法 AmpC酶的检测方法 方法虽多 但至目前CLSI仍未制定临床筛选AmpC酶的标准 随着产AmpC酶的革兰阴性杆菌引起的耐药性在临床上越来越受到重视 需要建立一种快速 简便的方法常规筛选AmpC酶 任务任重而道远 1研究AmpC酶的科学意义2AmpC酶的生化特性3AmpC酶的基因与表达4AmpC酶的发展简史5AmpC酶的检测6产AmpC酶菌的治疗与预防 敏感菌落中存在着自发的突变菌株 耐药是选择出来的 不宜使用第三代头孢 三代头孢菌素是AmpC酶的弱诱导剂 但诱导产生的低水平的AmpC酶不足以导致对三代头孢菌素的耐药 而在AmpC基因阳性菌株中使用三代头孢菌素 可能会筛选出高产AmpC酶的耐药株 导致耐药菌流行 因此 合理使用三代头孢菌素是减少高产AmpC酶突变株引发耐药的关键 不应用 内酰胺酶复合制剂 克拉维酸不抑制AmpC酶 反而为强诱导剂 舒巴坦和三唑巴坦的抑制效果也非常有限 故 内酰胺酶抑制剂的复合制剂不应用于治疗高产AmpC酶耐药株感染 第四代头孢菌素 对AmpC酶亲和力较低 较高的Km值 能快速地通过细菌的外膜屏障与PBP结合头孢吡肟等四代头孢是优先选用的抗生素 碳青霉烯类抗生素 亚胺培南 美罗培南等 尽管它们是AmpC酶的强诱导剂 但它们对AmpC酶高度稳定 能在诱导产生足量的AmpC酶之前快速地杀死细菌 同时亦能用于治疗产ESBL肠杆菌属细菌引起的医院感染 降阶梯治疗 严重细菌感染新策略 第四代头孢菌素有明显的抗菌活性 碳青霉烯类疗效最好 尤其合并ESBLs时 可根据药敏选用氨基糖苷类和喹诺酮类 不宜使用三代头孢菌素及其复合制剂 高产AmpC酶耐药菌的治疗总结 ARPAC AntibioticResistancePreventionAndControl 欧洲医院调查FMMacKenzie Scotland 抗菌药使用策略 耐药性调查 抗菌药使用调查 感染控制策略 致力于 少用抗菌药低的耐药率病原菌的低播散率 合理应用抗菌药物 减少选择压力 阴沟肠杆菌等可表现为AmpC低水平持续表达 三代头孢菌素是弱诱导剂 am