ESBLlà loại enzyme do vi khuẩn sản xuất ra nhằm chống lại sự càn quét của các loại thuốc kháng sinh trị bệnh, có nguồn gốc từ đột biến của β-lactamase do cephalosporins thế hệ 3 cảm ứng tạo thành. Những đột biến này do sự thay đổi ở một nhóm khoảng từ 1 đến 7 acid amin nằm gần trung tâm hoạt động của enzyme. Những thay đổi trên đã tạo ra trung tâm hoạt động của enzyme linh hoạt hơn, tiến hóa hơn. Vì thế tăng ái lực và tăng hoạt động thủy phân đối với cephalosporins thế hệ 3 (như ceftazidime, cefotaxime, ceftriaxone,...) và monobactams (aztreonam).
2.4.2Phân loại
Hầu hết ESBL bắt nguồn từ enzyme TEM và SHV.Hiện nay đã có hơn 90 loại enzyme loại TEM và 25 enzyme loại SHV. TEM và SHV thường được tìm thấy ở E. coli và K. pneumoniae.
Tuy nhiên, chúng cũng có thể được tìm thấy ở Proteus spp....và các chủng vi khuẩn khác thuộc họ Enterobacteriaceae[25].
TEM: TEM-1 là loại β-lactamase thường gặp ở vi khuẩn Gram âm. Hơn 90 chủng E. coli kháng lại với ampicillin là nhờ có TEM-1.
TEM-1 có khả năng thủy phân penicillin và các cephalosporins thế hệ 1 như cephalothin và cephaloridine. TEM-2 là dẫn xuất đầu tiên của TEM-1, có sự thay thế 1 acid amin so với β-lactamase nguyên thủy. TEM-3 được báo cáo lần đầu tiên vào năm 1989, là loại TEM - β-lactamase đầu tiên bộc lộ kiểu hình của ESBL[28].
TEM-3 có khả năng phân giải cephalosporin phổ rộng. Sau đó, hơn 130 β- lactamase TEM được mô tả[27].
Mặc dù β-lactamase là loại TEM thường tìm thấy nhiều nhất ở chủngE. coli
vàK. pneumoniae, nhưng chúng cũng được tìm thấy ở những chủng vi khuẩn Gram âm khác và tần số này ngày càng gia tăng.
SHV: SHV - 1 thường được tìm thấy ởK. pneumoniae, và chính nó đã gây ra hơn 20% sựđề kháng ampicillin qua trung gian plasmid ở chủng này.Không như TEM-1, SHV- 1 chỉ có vài dẫn xuất. Phần lớn các SHV khác nhau mang kiểu hình ESBL được đặc trưng
17
bởi sự thay đổi acid amin tại vị trí 238, thay serine bằng glycine[28].
Bảng 1.3. Các lớp ESBL chính[26]. Lớp Nguồn gốc Các biến thể TEM (A) Các đột biến TEM penicillinase, nguồn gốc không rõ, các thay thế 1 – 7 acid amin Trên 100 SHV (A) Các đột biến SHV penicillinase, ở K. pneumoniae thì xuất phát từ nhiễm sắc thể; thay thế ≥ 1 acid amin Trên 50 CTX-M (A) Ở Kluyvera spp. hầu hết hay tất cả các phân lớp đều xuất phát từ nhiễm sắc thể, rồi được chuyển động nhờ các chuyển động chèn
Trên 40, trong 5 phân lớp
OXA-15 (D) Đột biến OXA - 2, được biết từ lâu là penicillinase có nguồn ngốc không rõ
1
OXA-11, 14, 15, 16, 17 (D)
Đột biến OXA - 10 (=PSE - 2), được biết từ lâu là penicillinase có nguồn ngốc không rõ
> 5
Ngày nay, phần lớn các SHV có kiểu hình của ESBL. Tuy nhiên, duy nhất SHV-10, được báo cáo là có kiểu hình đề kháng - ức chế. Enzyme này có nguồn gốc từ SHV-5 và chứa thêm một glycine thay cho serine 130[26]. Phần lớn SHV được tìm
18
thấy ở chủng K. pneumoniae.
CTX-M: Đây là loại enzyme qua trung gian plasmid và có khả năng phân giải mạnh cefotaxim. Enzyme này chủ yếu được tìm thấy ở E. coli, nhưng cũng được mô tả ở những chủng khác của họ Enterobacteriaceae.
Sự mở rộng hoạt tính của CTX-M.ESBL đề kháng với cephalosporin phổ rộng không liên quan đến việc thay đổi một vài acid amin như TEM hay SHV. Mà là do phần còn lại của serine ở vị trí 237, hiện diện ở tất cả các CTX-M. Năm 2006 phát hiện CTX-M-15 phổ biến ở chủng E. coli ở Anh và lan rộng khắp thế giới.Hiện nay, có trên 40 loại CTX-M[25].
OXA: Enzyme có tên là OXA vì có liên quan đến khả năng thủy phân oxacillin. Đây là enzyme khác với TEM và SHV về cấu trúc phân tử (thuộc lớp D) và chức năng (thuộc nhóm 2d)[27].
Chúng đề kháng với ampicillin, cephalothin, hoạt động thủy phân mạnh oxacillin, cloxacillin ít bị ức chế bởi acid clavulanic. Trong khi hầu hết các ESBL được tìm thấy ở E. coli, K. pneumoniae.