Бета-лактамні антибіотики — це антибіотики, що мають у своїй структурі бета-лактамне кільце.
Виділяють такі їхні підкласи:
Цефалоспорини та цефаміцини (цефеми)
Клавами
Усі бета-лактамні антибіотики зв’язуються з ферментами, необхідними для синтезу клітинної стінки бактерії, та інактивують їх.
Бета-лактамази
Бета-лактамази — це різноманітний клас ферментів, що виробляються бактеріями, і вони розщеплюють бета-лактамне кільце, інактивуючи бета-лактамний антибіотик. Деякі бета-лактамази кодуються мобільними генетичними елементами (наприклад, плазмідами), інші — кодуються хромосомами. Вироблення бета-лактамази є одним з найбільш клінічно важливих механізмів резистентності грамнегативних бактерійних патогенів. Розуміння найпоширеніших типів бета-лактамаз, що виробляються різними збудниками, може допомогти з інтерпретацією чутливості, прийняттям терапевтичних рішень і визначенням методів інфекційного контролю.
Існують тисячі різних типів бета-лактамаз, існує кілька схем класифікації, але схема класифікації Амблера є найбільш широко використовуваною. Він групує бета-лактамази за класами на основі молекулярної гомології. Класи A, C і D містять залишок серину в активному центрі, тоді як ферменти класу B містять в активному центрі цинк, тобто є метало-бета-лактамазами (MBL). Клас A включає бета-лактамази (BL) розширеного спектра (ESBL) і карбапенемази Klebsiella pneumoniae (KPC), клас B включає MBL (NDM, IMP і VIM), клас C включає AmpC, а клас D включає оксацилінази (OXA).
Клас А за класифікацією Амблера
Бета-лактамази розширеного спектра (ESBL), включаючи ферменти TEM, SHV, CTX-M і GES, є ферментами, що кодуються плазмідами, які в основному зустрічаються у видів Klebsiella, Escherichia coli та інших Enterobacterales. ESBL можуть гідролізувати пеніциліни розширеного спектра (наприклад, піперацилін), більшість цефалоспоринів (цефаміцини не гідролізуються більшістю ESBL) і монобактами.
Карбапенемази Klebsiella pneumoniae (KPC) подібні до ESBL, за винятком того, що вони також гідролізують карбапенеми. Ці ферменти вперше з'явилися в K. pneumoniae, але поширилися на інші Enterobacterales.
Клас В за класифікацією Амблера
Метало-бета-лактамази (MBL), включаючи VIM, IMP і NDM, використовують іон цинку для гідролізу всіх бета-лактамів, включаючи карбапенеми, за винятком монобактаму азтреонаму. У деяких мікроорганізмів MBL можуть кодуватися хромосомами, як наприклад MBL L1 Stenotrophomonas maltophilia. Здатність до їх синтезу може бути набутою, наприклад у різних грамнегативних мікроорганізмів, у тому числі видів Klebsiella, Pseudomonas та Acinetobacter. Ці ферменти не інгібуються доступними на даний момент інгібіторами бета-лактамаз.
Клас С за класифікацією Амблера
Ферменти AmpC гідролізують більшість цефалоспоринів (за винятком цефепіму), цефаміцинів (наприклад, цефокситин, цефотетан), монобактамів (наприклад, азтреонам) і пеніцилінів.
Бета-лактамаза AmpC може кодуватися хромосомами або плазмідами. Хромосомна експресія AmpC може індукуватися певними антибактеріальними препаратами або ставати конститутивною (тобто надмірно продукуючою) у дерепресованих мутантів. Експресія AmpC, що кодується плазмідами, також є конститутивною та може поширюватися серед бактерій, які зазвичай не мають цієї бета-лактамази, таких як Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae та Proteus mirabilis.
Ізоляти з індуцибельною експресією AmpC спочатку можуть виявитися чутливими до цефалоспоринів третього покоління, що може ускладнювати рішення про лікування, особливо для Enterobacterales. Enterobacter cloacae, K. aerogenes і Citrobacter freundii слід розглядати як носіїв індуцибельної AmpC, при цьому слід уникати застосування цефалоспоринів третьоо покоління незалежно від результатів визначення чутливості. Proteus vulgaris, Morganella morganii, Serratia marcescens і види Providencia також можуть надмірно продукувати AmpC, але клінічно значуща експресія менш поширена.
Клас D за класифікацією Амблера
Бета-лактамази ОХА переважно гідролізують пеніциліни вузького спектру дії, але деякі варіанти ОХА, такі як OXA 48, що кодується плазмідами, можуть гідролізувати карбапенеми, навіть залишаючи активними багато цефалоспоринів.
Інгібітори бета-лактамаз
Інгібітори бета-лактамази — це антибіотики, які блокують активність певних бета-лактамаз, а отже, їх іноді комбінують із бета-лактамними антибіотиками. До них належать:
Клавуланат, сульбактам, тазобактам. Ці лікарські засоби блокують пеніцилінази, але не AmpC і не карбапенемази. Вони також блокують деякі ESBL в умовах in vitro, проте застосування більшості комбінацій, які включають ці лікарські засоби, у клінічних умовах проти мікроорганізмів, що виробляють ESBL, не є перевіреним. Сульбактам також має антибактеріальну дію проти обмеженої кількості видів бактерій, включаючи Neisseria gonorrhoeae, Bacteroides fragilis і, що особливо важливо, Acinetobacter baumannii (бактерія з потенціалом значної протимікробної резистентності).
Сульбактам/дурлобактам: сульбактам включений у лікарську форму разом з інгібітором бета-лактамази дурлобактамом і має активність проти A. baumannii.
Авібактам. Цей антибіотик блокує бета-лактамази класу A (ESBL, більшість KPC), класу C (AmpC) і деякі бета-лактамази класу D (OXA), але не класу B (MBL).
Релебактам та ваборбактам. Ці антибіотики блокують класи А і С, але не класи D і В.
На цей час немає інгібіторів бета-лактамаз, активних проти MBL, таких як NDM-1 (New Delhi MBL-1), VIM (Verona Integron-encoded MBL) та IMP (іміпінем)-типу, які можуть інактивовувати всі бета-лактамні антибіотики, за винятком азтреонаму. Однак багато штамів, які виробляють MBL, також продукують інші бета-лактамази, які можуть гідролізувати азтреонам.
