β-lactamase là loại enzim do vi khuẩn tiết ra có thể thủy phân các liên kết amid của β-lactam gây mở vòng β-lactam và làm mất tác dụng diệt khuẩn của kháng sinh họ β-lactam [4]. β-lactamase được sinh tổng hợp có thể do gen nằm trên
nhiễm sắc thể hay plamid quy định. Trong một số chủng vi khuẩn có thể tồn tại cả 2 cơ chế này.
β-lactamase của vi khuẩn Gram dương (đại diện là tụ cầu) là đại diện cho phần lớn các men nhóm A có được do cảm ứng được hình thành ở màng tế bào cũng như được tiết ra ngoại bào.
β-lactamase của vi khuẩn Gram âm phức tạp hơn. Hầu hết các vi khuẩn đường ruột có chưa các enzim chủ yếu trên nhiễm sắc thể, được tạo ra ở mức độ thấp và tùy theo loài. Sự cảm ứng của các enzim nhóm C trên nhiễm sắc thể này là cephalosporinase kháng lại các cephalosporin thế hệ 3 và các cephapenem. Sự xuất hiện của các β-lactamase nhóm A do cảm ứng có vai trò giống như penicillinase hoặc cephalosoprinase. Các enzim do pladmid quy định như TEM 1 – SHV 1 dễ dàng lan truyền giữa các loài với nhau. Sự gia tăng tổng hợp các enzim do nhiễm sắc thể và plasmid quy định làm gia tăng khả năng kháng lại các kháng sinh imipenem hoặc cephalosporin thế hệ 3. Ngoài ra, các β-lactamase phổ rộng làm bất hoạt nhiều cephalosporin thế hệ 3 mặc dù carbapenem kháng tương đối với với các enzim phổ rộng này [4].
Việc phân loại β-lactamase có rất nhiều ý kiến của nhiều tác giả khác nhau.
Theo Bush – Jacoby – Medeiros thì các β-lactamase được phân chia theo chức năng
như sau:
Bảng 1.4. Xếp loại β-lactamase theo chức năng [4]
Nhóm Loại enzim Clavulanate Ức chế bởi phân lớp tử
số
enzim Ví dụ
1 Cephalosporinase Không C 53 E. cloacae P99, MIR -
1
2a Penicillinase Có A 20 Staphylococcus aureus,
Streptomyces albus
2b Phổ rộng Có A 16 TEM - 1, SHV - 1
2be Phổ mở rộng Có A 38 TEM - 3, SHV - 2
2br Kháng chất ức
chế Giảm A 9 TEM - 30, TRC -1
2c Carbenicillinase Có A 15 PSE - 1, CARB - 3,
2d Cloxacillinase Có D hoặc A 18 OXA - 1, PSE - 2, Streptomyces cacaoi 2e Cephalosporinase Có A 19 Proteus vulgaris, Bacteriodesfragilis CepA
2f Carbapenemase Có A 3 E. cloacae IMI - 1,
NMC -1 3 Metalloenzyme Không B 15 Stenotrophomonas (Xanthomonas) maltoph 4 Penicillinase Không 17 Burkholderia (Pseudomonas) cepacia
* Penicillinase: là những enzim được mã hóa từ các gen nằm trên nhiễm sắc thể của Klebsiella spp., Proteus vulgaris, Citrobacter koserii và Bacteriodes spp. . Một số enzim penicillinase và các ESBL được mã hóa từ các gen nằm trên plasmid, transposons hay intergrons. Penicillinase chủ yếu thủy giải kháng sinh penicillin và hầu hết còn nhạy cảm với các chất ức chế enzim [24].
* ESBL: Extended-Spectrum Beta-lactamase (ESBLs) là các enzym có thể được sản xuất bởi vi khuẩn làm cho chúng kháng với cephalosporin như cefuroxim,
cefotaxime và ceftazidime - đó là các kháng sinh phổ biến nhất được sử dụng tại
nhiều bệnh viện.[114] Ngày nay người ta đã khám phá hơn 300 typs vi khuẩn ESBL,
trong đó các typ chủ yếu là TEM, SHV, CTX- M và VEB. Các gen đa kháng thuốc này được truyền chủ yếu qua plasmid, transposons và intergrons. Các gen này có thể truyền ngay giữa các họ vi khuẩn Gram âm dẫn đến sự lan truyền nhanh chóng đặc tính đề kháng kháng sinh.[5]
* AmpC - β-lactamase: Có khả năng ly giải các Cephalosporin phổ hẹp, phổ rộng, Cephamycin và các chất ức chế β-lactamase như: Clavulanat, Sublactam, Tazolactam. Những AmpC - β-lactamase qua trung gian plasmid được phát hiện ở
Klebsiella spp., Samonella spp., C. freundii, E. aerogenes, P. mirabilis, E. coli
thuộc các họ CMY, FOX và DHA. Tuy nhiên, các vi khuẩn nay vẫn còn nhạy cảm với imipenem [40].
* Carbapenemase: Gồm các enzim có khả năng ly giải Carbapenem và các β-lactam ở các mức độ khác nhau. Do đó, chúng kháng tất cả các loại kháng sinh và chúng có thể truyền gen kháng này sang các vi khuẩn khác một cách dễ dàng.[57]
* Metallo - β-lactamase: Có khả năng thủy giải Carbapenems, bị ức chế bởi ADTA và các chất như 1,10 – o – phenanthroline. Chúng không bị ức chế bởi các chất ức chế β-lactamase có trên thị trường. Đặc biệt, hiện nay mới xuất hiện typ
New Delhi metallo - β-lactamase (NDM – 1) kháng Carbapenem và kháng tất cả
các kháng sinh, ngoại trừ Colistin [62] . Kể từ sau khi được phát hiện vào năm 2009 thì sau đó, tháng 8 năm 2010 các nhà khoa học người Anh đã phát hiện thêm nhiều
trường hợp bị nhiễm chứng tỏ vi khuẩn đã lan rộng [94]. Gen mã hóa NDM – 1 nằm
trên nhiều plasmid khác nhau và có thể nhảy dễ dàng từ vi khuẩn này sang vi khuẩn
khác. [54]