Phần 2 Tổng quan tài liệu
2.3. Kháng sinh và kháng kháng sinh
2.3.7. Enzyme B-lactamase phổ rộng
Nhóm enzyme β-lactamase phổ rộng (ESBL), là enzyme có tác dụng kháng cephalosporin thế hệ ba và thế hệ 4, carbapenem và monobactam. Hiện tượng kháng các kháng sinh trên đã được ghi nhận vào thập niên 1980, tại Đức, năm 1983, ca bệnh đầu tiên đã được mơ tả là có sự xuất hiện vi sinh vật sản sinh enzyme β-lactamase. Vi khuẩn sinh enzyme ESBL thường đa kháng do các gen qui định tính kháng lên các loại kháng sinh khác nhau đều nằm trên cùng 1 plasmid. Một số vi khuẩn sinh enzyme ESBL kháng với nhóm aminoglycosides, 4-quinolon. Bên cạnh đó nhiều vi khuẩn sinh enzyme beta-lactamase phổ rộng đang hoạt động chống lại hầu hết các kháng sinh β-lactam, bao gồm oxyimino- betalactams, ceftazidime, ceftiofur, aztreonam, có thể bị bất hoạt bởi axit clavulanic (Lee et al., 2015).
Nhóm enzyme ESBL được phân loại dựa trên cấu tạo, kết cấu phân tử của enzyme và nhóm kháng sinh mà các enzyme này ức chế. Năm 2010, dựa trên cấu trúc phân tử, các enzyme B-lactamase được chia làm 4 nhóm: nhóm 1 (lớp C) bao gồm các enzyme kháng cephalosporin; nhóm 2 (lớp A và D) bao gồm ESBL và các enzymecarbapenemases; nhóm 3 gồm metallo-β-lactamase; nhóm 4 là các enzyme penicillinase kháng clavulanic axit (Lee et al., 2015).
ESBL còn được định nghĩa là các enzyme b-lactamase có thể bị ức chế bởi axit clavulanic, tazobactam hoặc sulbactam, và được mã hóa bởi các một số gen có thể được trao đổi giữa các vi khuẩn như sau (Shaikh et al. 2014):
Enzyme SHV
Tập hợp các enzyme SHV của nhóm β-lactamase dường như được bắt nguồn từ Klebsiella spp. Khởi nguồn của tập hợp enzyme SHV, là SHV-1, tìm thấy đầu tiên trong chủng vi khuẩn gây bệnh K. pneumoniae. Trong nhiều chủng K. pneumoniae, các gen mã hóa SHV 1, LEN-1, cư trú trên các nhiễm sắc thể của vi khuẩn, sau đó được kết hợp vào một plasmid và đã phát tán gen này đến các vi khuẩn đường ruột khác. SHV-1 kháng với penicillin phổ rộng như ampicillin, tigecycline và piperacillin.
Enzyme TEM
Enzyme TEM-1, lần đầu tiên được báo cáo từ một chủng E. coli phân lập vào năm 1965, có khả năng kháng kháng sinh tương tự như enzyme SHV-1. TEM 1 có khả năng thủy phân penicillin và cephalosporin thế hệ đầu tiên nhưng không thể tấn công các cephalosporin oxyimino. Tuy nhiên sau đó đã xuất hiện các biến thể TEM đầu tiên gia tăng hoạt động chống lại các cephalosporin phổ rộng là TEM-3. TEM-3, lần đầu được báo cáo vào năm 1989, là enzyme TEM β- lactamase đầu tiên hiển thị các kiểu hình ESBL. Hiện nay các biến thể của TEM ngày càng mở rộng về số lượng và phổ biến trong các vi khuẩn đường ruột.
Enzyme CTX
Một nhóm enzyme β-lactamase mới là CTX, ưu tiên thủy phân cefotaxime. Nhóm enzyme này đã được tìm thấy trên một số chủng vi khuẩn như
Salmonella Typhimurium, E. coli và một số lồi Enterobacteriaceae khác. Đây
là nhóm enzyme liên quan rất chặt chẽ với enzyme TEM hoặc SHV. CTX-M β- lactamase được cho là bắt nguồn từ gen nhiễm sắc thể ESBL trong loài Kluyvera spp., một tác nhân gây bệnh cơ hội của thuộc vi khuẩn Enterobacteriaceae được tìm thấy trong mơi trường. CTX-M protein đã được phát hiện vào cuối những năm 1980 và ngày nay hơn 100 biến thể đã được giải trình tự. Dựa trên trình tự axit amin của chúng, nhóm enzyme này có thể được chia làm năm nhóm (CTX- M nhóm 1, 2, 8, 9, và 25):
• СТХ-М-1: bao gồm 6 enzyme liên quan đến plasmid (СТХ-М-1,-3,-10,- 12-15, FEC-1) and enzymes СТХ-М-22, -23, -28;
• СТХ-М-2: bao gồm enzymes liên quan đến plamid (СТХ-М-2, -4, -5, -6, -7,- 20, Toho-1);
• СТХ-М-8 bao gồm 1 enzyme liên quan đến plasmid;
• СТХ-М-9 gồm các enzyme có trên plasmid (СТХ-М-9,-13, -14, -16, -17, -19, -21, -27, Toho2) và СТХ-М-24;
• СТХ-М-25 bao gồm СТХ-М-25 và СТХ-М-26
Nguồn gốc của các enzyme CTX-M là khác nhau với enzyme TEM và SHV ESBL. Trong khi enzyme SHV-ESBL và TEM-ESBL được tạo ra bằng cách thay thế axit amin của protein vi khuẩn gốc thì CTX-M ESBL đã được tiếp nhận bởi hiện tượng chuyển gen từ các vi khuẩn khác khi có sự tiếp hợp của plasmid hoặc các gen nhảy. Các trình tự gen mã hóa enzyme CTX-M cho thấy một sự tương đồng cao với những β-lactamase của loài Kluyvera. Ngoài ra, các trình tự gen tiếp giáp với các gen CTX-M trên các vi khuẩn Enterobacteriaceae cũng tương tự như những gen xung quanh các gen β-lactamase trên nhiễm sắc thể của loài Kluyvera.
Enzyme OXA
Các enzyme β-lactamase OXA được đặt tên dựa trên khả năng thủy phân oxacillin. Các β-lactamase này được đặc trưng bởi tỷ lệ thủy phân cloxacillin và oxacillinlớn hơn 50% đối với Penicillin G. Chúng chủ yếu xảy ra ở P. aeruginosa nhưng đã được phát hiện trong nhiều vi khuẩn Gram âm khác. Sự tiến hóa của enzyme ESBL OXA có nhiều điểm tương đồng với sự tiến hóa của enzyme ESBL SHV- và TEM.
β-lactamase từ Plasmid (AmpC)
Plasmid mang gen mã hóa enzyme βlactamase AmpC thường sở hữu các gen kháng kháng sinh khác nhau kháng với các kháng sinh nhóm aminoglycosides, chloramphenicol, sulfonamides, tetracycline, trimethoprim và phân tử thủy ngân. Các chủng vi sinh gây bệnh sản sinh ra enzyme β- lactamase AmpC và các enzyme β-lactamase khác, mà các gen nằm trong cùng một hoặc trên các plasmid khác nhau đã được phân lập. Enzyme β- lactamase AmpC được phân loại thành 5 nhóm (С1-С5) theo trình tự axit amin. Các thành viên thường gặp nhất của nhóm này là enzyme beta- lactamase CMY 2 (Lee et al., 2015).
Các enzyme ESBL khác
Một số enzyme ESBL khác như PER, GES, BES, CME, SFO, GES, PSE đã được tìm thấy và phân lập trên vi sinh vật gây bệnh ở khắp nơi trên thế giới (Shaikh et al., 2014).