β—内酰胺酶的分类学研究概述
β--内酰胺酶
β--内酰胺酶β-内酰胺酶及其检测方法β-内酰胺酶是细菌产生的可水解β-内酰胺环抗生素的酶。
β-内酰胺酶（β-lactamase）的产生是细菌对(β内酰胺类)抗菌药物耐药最常见的机制，，广泛地涉及到许多社区获得性感染和医院内感染的重要病原菌，在各种耐药机制中占80%。
β-内酰胺酶是由多种酶组成的酶家族，通过水解或非水解方式破坏进入菌体内的β-内酰胺环，导致β-内酰胺类抗生素失活，这些酶的基因存在于细菌的染色体或质粒中。
它的种类和数量现已超过了400种，β-内酰胺酶分类比较多而复杂，最常用的有两种，即分子生物学方法和布氏法。
其检测方法包括常规方法和分子生物学方法。
前者包括微生物法，碘量法，纸片酸度定量法，.产色头胞菌素法；后者包括转移性分析，基因分析，酶蛋白性质分析。
一β内酰胺酶的合成、定位及传播方式β内酰胺酶既可以在细菌内组成型表达，如铜绿假单胞菌；又可以由质粒介导的诱导表达，如嗜水气单胞菌及金黄色葡萄球菌。
而质粒介导的方式是细菌耐药性传播的一个主要机制，在革兰氏阴性菌中利用接合的方式进行传播，而在革兰氏阳性菌中利用转导的方式获得耐药性状。
细菌的这种耐药性状的可转移性正是细菌耐药性爆发的原因。
在革兰氏阴性菌中，β内酰胺酶象胞外酶一样被分泌到膜外的环境，而在革兰氏阳性菌中，β内酰胺酶在它与受体结合以攻击抗生素的之前则停留在周质腔中。
二β内酰胺酶的作用机制β内酰胺酶破坏β内酰胺抗生素的β内酰胺环有两种作用机制。
第一，绝大多数常见的β内酰胺酶有一个依赖丝氨酸发挥作用的机制，并且根据氨基酸序列组成分为三类（A，C和D）。
通常它们的活性位点具有一个狭窄的纵形沟状结构，在沟的底部形成了一个空腔（氧阴离子袋），这种疏松的构造容易弯曲，便于结合底物。
由于β内酰胺环上的羰基碳在结合β内酰胺酶活性部位的丝氨酸时发生了不可逆的反应，结果使其成为开环物，进而重建了β内酰胺酶。
这类酶对青霉素、头孢菌素、单内酰环类抗生素都有活性。
金属β-内酰胺酶综述
金属类β-内酰胺酶β-内酰胺酶是革兰阴性杆菌对内酰胺类抗生素耐药的主要机制，细菌产生的β-内酰胺酶大部分系活性部位带丝氨酸残基的酶类，也有一小部分是活性部位为金属离子的酶类，称为金属β-内酰胺酶（metallo-β-lactamase,MBL），简称为金属酶。
金属β-内酰胺酶，属Bush分类3群，Ambler分类B类，该群酶最大特点是可以水解碳青霉烯类等抗生素，而对哌拉西林和氨曲南影响较小。
酶活性中心需金属锌离子的参与而发挥催化活性，故称为金属β-内酰胺酶。
底物为包括碳青霉烯类在内的一大类β-内酰胺抗生素，其活性不被常见的β-内酰胺酶酶抑制剂如克拉维酸等所抑制，但可被离子鳌合剂乙二胺四乙酸（EDTA）、菲咯啉或硫基化合物抑制所抑制。
金属β-内酰胺酶可由染色体和质粒介导，可在铜绿假单胞菌、嗜麦芽窄食单胞菌、粘质沙雷菌、肠杆菌属菌、肺炎克雷伯菌、嗜水气单胞菌和不动杆菌、脆弱类杆菌属、等细菌中检出此类酶。
一、发现和分布第一个报道的金属酶是从蜡样芽孢杆菌( Bacill us cereus) 中发现的，该酶为锌依赖酶。
20 世纪80 年代初期日本从嗜麦芽窄食单胞菌中鉴定出第二种锌依赖青霉素酶L1 型酶，随后又从嗜水气单胞菌和脆弱拟杆菌中鉴定出多种能水解亚胺培南的金属酶。
这些酶都由染色体基因编码。
该类金属酶分布在蜡样芽孢杆菌、嗜麦芽窄食单胞菌、脆弱拟杆菌、气单胞菌属和戈氏军团菌中，除嗜麦芽窄食单胞菌外,在临床上都极为罕见,而且都是单株散发的。
1991年日本学者在铜绿假单胞菌中发现了第一种质粒介导的金属酶( IMP21) ，不久又从脆弱拟杆菌中发现了一种可转移金属酶，这两个酶的发现意味着金属酶已经从单株散发向随机分布过渡。
现在已报道了10多种可转移金属酶: IMP21～8 和VIM21～3，分布在铜绿假单胞菌、不动杆菌和肠杆菌科细菌中，地域分布上已经不再局限于日本，现已分布至亚洲、欧洲和美洲的多个国家（见表1）。
β-内酰胺酶
TEM型酶分布很广，尤以TEMTEM型酶分布很广，尤以TEM-1型分布最广，出 现频率最高，约占50%。染色体介导酶有K1型， 现频率最高，约占50%。染色体介导酶有K1型， P99型及D31型，染色体基因决定细菌对抗生素 P99型及D31型，染色体基因决定细菌对抗生素 固有耐药性，近代研究证明在院内感染病人中产 生质粒介导酶的耐药菌，其产生耐药性大多是在 接触抗生素后获得的，并通过耐药基因的转移而 播散，也可由基因表达而传至下代。至今β-内酰 播散，也可由基因表达而传至下代。至今β 胺酶的数量已超过200种，其中超广谱β 胺酶的数量已超过200种，其中超广谱β-内酰胺 酶(extended spectrum β-lactamase,ESBL)已超 β-lactamase,ESBL)已超 过50种。 50种。
2.2 B型β-内酰胺酶
B型β-内酰胺酶的活性依赖于2价过渡态金属 内酰胺酶的活性依赖于2 离子，大多数情况下为Zn2+，此酶不被棒酸 离子，大多数情况下为Zn2+，此酶不被棒酸 抑制，但能被EDTA所抑制，按Bush分类属3 抑制，但能被EDTA所抑制，按Bush分类属3 群。按照核苷酸序列，此酶可分为2 群。按照核苷酸序列，此酶可分为2个亚型， 一个亚型以L 酶为代表，另一亚型以A2酶和 一个亚型以L-1酶为代表，另一亚型以A2酶和 CcrA酶为代表。L1酶和CcrA酶有相当广谱的 CcrA酶为代表。L1酶和CcrA酶有相当广谱的 底物轮郭，能水解头孢西丁，也有报告可水 解氨曲南。亚胺培南是A2酶的唯一底物，因 解氨曲南。亚胺培南是A2酶的唯一底物，因 此，A2酶也可称碳青霉烯酶。 此，A2酶也可称碳青霉烯酶。
β-内酰胺酶
—细菌耐药性机制之一
柳州市中医院 朱胜波
β-内酰胺类抗生素是目前临床抗感染治疗最普遍 应用的一类抗生素，随着这类药物的广泛使用 (特别是滥用和误用)和致病菌的变迁，产生了病 特别是滥用和误用) 原菌对药物的耐药性问题，而且耐药发生率相当 高。细菌产生β 内酰胺酶(β-lactamase)是80%病 高。细菌产生β-内酰胺酶(β-lactamase)是80%病 原菌耐药的原因之一，另外约12%和8%病原菌 原菌耐药的原因之一，另外约12%和8%病原菌 12% 的耐药分别与细菌细胞外膜通透性障碍和靶位的 改变有关。本文对细菌产生β 改变有关。本文对细菌产生β-内酰胺酶所致的耐 药性作一简要综述，以便采取相应对策以防止耐 药性的蔓延。
抗菌药物分类介绍--β-内酰胺类(2006-7-27)
• •
第三代头孢菌素
• G＋ 一代≥二代＞三代 • G－ 一代＜二代＜三代
a.抗绿脓 头孢哌酮,头孢他啶 b.注射用 头孢噻肟,头孢曲松,唑肟,甲肟,地嗪 c.口服用 头孢克肟,头孢他美脂
• 对金葡菌较第一代差，MRSA和肠球菌耐药，溶链、 • •
肺炎球菌、流感杆菌和奈瑟菌对其高度敏感 对肠杆菌科细菌抗菌活性加强，部分对绿脓杆菌有 作用，但不动杆菌常耐药，枸橼酸杆菌、肠杆菌属 和沙雷菌属的某些菌株常耐药 组织分布好，脑脊液浓度高，部分品种胆汁浓度高， 半减期相对延长 对β内酰胺酶高度稳定，对肾基本无毒性。
性。
一代 +++ ±
－
差
大
呼吸系统， 尿路感染
二代 ++
三代 +
++ +
－
较强
小
基本 无
骨关节，腹 腔盆腔感染
中枢神经系 统的感染
++ ++ 部分 高度 + 有 稳定
第四代头孢菌素
头孢吡肟（马斯平）
• 三代头孢+ 革兰氏阳性菌的作用 • 对金葡菌、链球菌、流感杆菌和革兰阴性菌的作
用较头孢他啶强，对粪球菌也有较强的作用。
++++ ++
氟氯
青G
+++～ ++ － ++++ ++++ ＋ ±
不抗绿脓杆菌的青霉素
氨苄西林 阿莫西林
金葡、链球、大肠
流感杆菌、厌氧菌 肠球菌、沙门 峰浓度 生物利用度
相似
稍强 5
金属β-内酰胺酶综述
金属类β-内酰胺酶β-内酰胺酶是革兰阴性杆菌对内酰胺类抗生素耐药的主要机制，细菌产生的β-内酰胺酶大部分系活性部位带丝氨酸残基的酶类，也有一小部分是活性部位为金属离子的酶类，称为金属β-内酰胺酶（metallo-β-lactamase,MBL），简称为金属酶。
金属β-内酰胺酶，属Bush分类3群，Ambler分类B类，该群酶最大特点是可以水解碳青霉烯类等抗生素，而对哌拉西林和氨曲南影响较小。
酶活性中心需金属锌离子的参与而发挥催化活性，故称为金属β-内酰胺酶。
底物为包括碳青霉烯类在内的一大类β-内酰胺抗生素，其活性不被常见的β-内酰胺酶酶抑制剂如克拉维酸等所抑制，但可被离子鳌合剂乙二胺四乙酸（EDTA）、菲咯啉或硫基化合物抑制所抑制。
金属β-内酰胺酶可由染色体和质粒介导，可在铜绿假单胞菌、嗜麦芽窄食单胞菌、粘质沙雷菌、肠杆菌属菌、肺炎克雷伯菌、嗜水气单胞菌和不动杆菌、脆弱类杆菌属、等细菌中检出此类酶。
一、发现和分布第一个报道的金属酶是从蜡样芽孢杆菌( Bacill us cereus) 中发现的，该酶为锌依赖酶。
20 世纪80 年代初期日本从嗜麦芽窄食单胞菌中鉴定出第二种锌依赖青霉素酶L1 型酶，随后又从嗜水气单胞菌和脆弱拟杆菌中鉴定出多种能水解亚胺培南的金属酶。
这些酶都由染色体基因编码。
该类金属酶分布在蜡样芽孢杆菌、嗜麦芽窄食单胞菌、脆弱拟杆菌、气单胞菌属和戈氏军团菌中，除嗜麦芽窄食单胞菌外,在临床上都极为罕见,而且都是单株散发的。
1991年日本学者在铜绿假单胞菌中发现了第一种质粒介导的金属酶( IMP21) ，不久又从脆弱拟杆菌中发现了一种可转移金属酶，这两个酶的发现意味着金属酶已经从单株散发向随机分布过渡。
现在已报道了10多种可转移金属酶: IMP21～8 和VIM21～3，分布在铜绿假单胞菌、不动杆菌和肠杆菌科细菌中，地域分布上已经不再局限于日本，现已分布至亚洲、欧洲和美洲的多个国家（见表1）。
β—内酰胺酶的分类
β—内酰胺酶的分类
一、β-内酰胺酶的分类
1、 Glycoside hydrolase（糖苷酶）
糖苷酶可将葡萄糖（即糖苷）的苷酸与醣之间的键断裂，产生一个葡萄糖分子，以及一种带有醣残基的糖苷。
糖苷酶中包括了α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶和神经氨酸苷酶。
2、 Glycosyltransferases（糖基转移酶）
这种酶可在糖与糖之间及芳香醛与糖之间转移糖基，可用来合成多糖，碳酸酐和糖苷。
3、 Glycogen hydrolases（糖原酶）
糖原酶可将糖原的α-1,4-糖链和α-1,6-糖链断裂，而产生的产物是葡萄糖和糖原残基。
4、 Glycosynthases（糖酰肽酶）
糖酰肽酶可将糖基与肽中的氨基酸链接，是O-糖肽和C-糖肽合成所必需的酶。
5、 Peptidoglycan hydrolase（多肽多糖酶）
多肽多糖酶可以降解多糖多肽中的糖链，是拟菌素类抗生素的有效靶标。
6、 Hydrolases of synthetic polysaccharides（合成多糖酶）
合成多糖酶可以解除各种合成多糖分子之间的糖链，是多糖品种分解和利用的关键酶。
- 1 -。
药理课件第四十章β-内酰胺类抗生素
毒性反应
毒性反应
β-内酰胺类抗生素的毒性反应包括肝肾损伤、血液系统毒性等。其中肝肾损伤是最常见的不 良反应，血液系统毒性可能导致溶血性贫血和粒细胞减少症等。
毒性反应的机制
毒性反应主要是由于药物在体内蓄积或过量使用所致。β-内酰胺类抗生素在肝脏代谢后经肾 脏排泄，因此肝肾损伤较为常见。血液系统毒性可能与药物抑制骨髓造血功能有关。
05 β-内酰胺类抗生素的耐药 性与防治措施
耐药性的产生机制
产生β-内酰胺酶
靶位改变
某些细菌通过产生β-内酰胺酶，能够 分解β-内酰胺环，使抗生素失去活性。
细菌通过改变靶蛋白的构象或数量， 使抗生素无法结合到靶位上，导致耐 药性的产生。
改变细胞膜通透性
细菌通过改变细胞膜的通透性，减少 抗生素进入细胞内的量，降低抗生素 的作用效果。
自我保护机制
部分细菌可产生β-内酰胺酶，能水解β-内酰胺环，使其失去抗菌活性。为抵抗 β-内酰胺类抗生素，一些细菌可产生PBPs（青霉素结合蛋白）的改变、外膜孔 蛋白通道的改变等，以降低细菌对药物的敏感性。
抗菌谱与临床应用
抗菌谱
β-内酰胺类抗生素抗菌谱广泛，对大多数革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、部分厌氧 菌等具有抗菌活性。
防治措施
为预防毒性反应，应严格按照医嘱使用β-内酰胺类抗生素，避免过量使用或长期使用。在使 用过程中应定期监测肝肾功能和血常规指标，一旦出现异常应及时停药并采取相应的治疗措 施。
其他不良反应
其他不良反应
其他不良反应的机制
防治措施
β-内酰胺类抗生素的其他不良反应包括 消化道反应、神经系统毒性、肌肉骨骼 系统毒性等。
给药方案
根据感染部位、严重程度和病原体类型选择合适的β-内酰胺类抗生素，一般采用静脉滴 注给药。
pbd结构域_β-内酰胺酶_解释说明
pbd结构域β-内酰胺酶解释说明1. 引言1.1 概述引言部分将介绍本篇长文的研究重点，即PBD结构域和β-内酰胺酶的关系。
同时，也会向读者简要阐述PBD结构域和β-内酰胺酶的基本概念，为后续内容的理解打下基础。
1.2 文章结构本篇文章将包括三个主要部分：PBD结构域的定义与特征、β-内酰胺酶的功能与分类，以及PBD结构域与β-内酰胺酶关系的解析。
首先，我们将介绍PBD结构域的定义、起源以及其在生物学中的重要性。
接着，我们将探讨β-内酰胺酶的基本功能和作用机制，以及其多样性和在生物过程中所扮演的角色。
最后一部分将详细分析PBD结构域与β-内酰胺酶之间的关系，包括普遍存在和保守性分析、对功能发挥的影响和调控机制，以及与抗性机制相关研究进展。
1.3 目的本篇长文旨在全面解释说明PBD结构域和β-内酰胺酶之间的关系。
通过对PBD 结构域及其在生物学中的重要性、β-内酰胺酶的功能与分类以及PBD结构域与β-内酰胺酶关系的详细分析，我们希望能够揭示两者之间的相互作用机制，并归纳总结已有研究成果。
同时，我们也将指出存在的问题和未来研究可以展望的方向，为相关领域的科学家提供参考和启发。
以上就是本篇长文“pbd结构域β-内酰胺酶”的引言部分内容概述。
2. PBD结构域的定义与特征2.1 PBD结构域的概念和起源PBD（Periplasmic Binding Proteins）结构域是一种被广泛发现于细菌和古菌中的蛋白质结构域。
它起源于原核生物，并在真核生物中也有进一步演化和出现。
PBD结构域通常存在于细胞质膜与外界环境之间的可渗透性屏障——外膜或细胞壁上，扮演着重要的细胞信号传导和物质运输的角色。
2.2 PBD结构域的基本特征PBD结构域具有以下基本特征：首先，PBD结构域通常由一个或多个高度保守序列组成，这些保守序列位于蛋白链上且通过高度专一性相互作用与特定配体分子进行结合。
这种具有高选择性和亲和力的结合机制使得PBD结构域能够识别并与特定小分子（如离子、氨基酸、糖类等）进行相互作用。
β-内酰胺酶研究进展
β-内酰胺酶研究进展摘要：青霉素于40年代初首次用于临床，几年后就从链球菌中分离到了青霉素酶，以后随着β-内酰胺类抗生素的不断开发和广泛应用，特别是近几十年来超广谱新品种的大量应用，β-内酰胺酶的种类、底物谱和耐药程度均以惊人的速度在发展，不能不引起格外的重视。
关键词：细菌，β-内酰胺酶，耐药任何生物都试图适应周围环境并生存下去，细菌个体小，易变异,拥有耐药能力，这是自然界的法则。
科学界有一种理论叫“中性突变漂变学说”，以“中性突变”为基础的分子进化学已逐渐形成。
这个学说认为，在分子水平上看，大部分基因突变对于生命体的生存既不产生有利效应，也不酿成不利后果，因此，这类突变在自然选择中是“中性”的。
在亿万年中，生物体内的基因不断产生中性突变，他们不受自然选择的支配，而是通过随机的偶然过程（即遗传漂变）在群体中固定下来或是被淘汰，结果就造成了基因和蛋白质分子的多样性，实现了分子的进化。
在药物选择性压力下，产β-内酰胺酶的细菌被筛选出来，得以泛滥。
为了对β-内酰胺酶有一个教深入了解，现将β-内酰胺酶的研究综述如下。
1 β-内酰胺类药物作用机理肽聚糖合成的最后一步是被称为青霉素结合蛋白（penicillin binding proteins，即PBPs）的转肽酶形成的。
β内酰胺类抗生素与D-丙氨酰-D-丙氨酸结构上的相似使得它们与青霉素结合蛋白结合（图一）。
β-内酰胺核不可逆地与青霉素结合蛋白的Ser403单元结合，使其失活，从而抑制细菌细胞壁的形成。
此外这个结合可能还激活细胞壁中的自溶酶。
图1 青霉素与青霉素结合蛋白结合使酶失活2 β-内酰胺酶起源β-内酰胺酶是指能催化水解6-氨基青霉烷酸(6-APA)和7-氨基头孢烷酸(7-ACA)及其N-酰基衍生物分子中β-内酰胺环酰胺键的灭活酶。
β-内酰胺酶来源于细菌细胞壁合成酶(即PBPs)，是由于细菌合成PBPs的过程中的基因的变异而造成的（图2）。
β-内酰胺类药物在这类酶的作用下，使β-内酰胺环水解开环，而β-内酰胺环是与PBPs结合的活性功能部位，因此β-内酰胺环的破坏使其失去了干扰细菌细胞壁合成的功能。
β-内酰胺类抗生素分类、作用机制、特点与耐药机制
【不良反应】
1. 变态反应
发生率是各种抗生素中居首位 （3%~10%）
过敏性休克症状： 呼吸困难、循环衰竭、 中枢抑制
有皮肤过敏、血清病样反 应、过敏性休克等，这是其降解 产物青霉噻唑蛋白、青霉烯酸、 6-APA（母核）高分子聚合物所 致。
防治： 1.询问家族史、过敏史 2.皮试>30min（100～500单位） 3.初次使用、用药间隔1天以上或换批号 必须做皮试 4.避免饥饿时注射 5.用药后观察30min 6.用肾上腺素抢救（皮下或肌注0.5～ 1mg)，必要时加糖皮质激素、氨茶碱和抗 组胺药。
效果。]
β-内酰胺类抗生素分类、作用机制、特 点和耐药机制
-内酰胺抗生素的作用特点
b 血浆半衰期较短(比如青霉素G，T约0.5~1h) 最有效的给药方法为： 每日分次给药（长效制剂除外）
β-内酰胺类抗生素分类、作用机制、特 点和耐药机制
-内酰胺抗生素的耐药机制
1.产生水解酶（ -内酰胺酶 ） 使该类抗生素结构中的β-内β-内酰胺环
Oamidase
S CH3
R
C
NH
CH CH C
BA
CH3
R1
O C N CH COOH
penicillinase
O
S
C NH BA
N O
R2
COO-
青霉素类：6-氨基青霉烷酸
头孢类：7-氨基头孢烷酸
β-内酰胺环是发挥生物活性的必须基团。
β-内酰胺类抗生素分类、作用机制、特 点和耐药机制
β-内酰胺类抗生素分类、作用 机制、特点和耐药机制
β-内酰胺类抗生素分类、作用机制、特 点和耐药机制
B内酰胺酶分类及其机制研究资料讲解
PBPs改变情况
然后这个中间体将酰基D-丙氨酰基因转给 一个带有游离氨基酸的受体底物。
青霉素等β-内酰胺类抗生素则以它们的 结构与供体底物(D-丙氨酰-D-丙氨酸)结构相似 (二者都有高度反应性的-C-N-键)而与转肽酶起 作用,从而干扰了正常的转肽反应。
青霉素(A)和D-丙氨酰-D-丙氨酸(B)的立体模式
O O
H2O
R D Ala D Ala R'-NH2
RDA
DD-羧肽酶
DA
R D Ala ~CONHR' H2O
DD-转肽酶 内肽酶
R D Ala + R'-NH2
β-内酰胺类抗生素的作用机制
转肽反应包括两个步骤： 首先是转肽酶与酰基-D-丙氨酰-D-丙氨酸
供体底物形成酰基-D-丙氨酰酶中间体，同时释 出1分子D-丙氨酸；
二、由PBPs-介导的细菌 对β-内酰胺类抗生素产生耐药性的作用机制
由PBPs-介导的β-内酰胺类抗菌药物的耐药性是 由多种因素决定的，因为这种药物有多个作用靶 位。因此，只有当所有的β-内酰胺类药物作用靶 位的亲和力降低时细菌才能达到对药物较高的耐 药性。
例如，淋病奈瑟氏菌具有三种PBPs：PBP1和PBP2 是细菌生存所必须的酶，因而这两种酶的任一种 的失活将导致细菌死亡；而PBP3是一种低分子量 酶，它的失活并不会引起细菌死亡。
第三节 细菌对β-内酰胺类抗生素 产生耐药性的作用机制
细菌对β-内酰胺类抗生素产生耐药性的作用机制
1、破坏β-内酰胺类抗生素分子的β-内酰胺 酶；
2、抗生素作用靶位PBPs亲和力发生改变； 3、以及药物外排机制。
细菌对β-内酰胺类抗生素产生耐药性的作用机制
细菌超广谱β-内酰胺酶与耐药性讲解
4、分子生物学检测
聚合酶链式反应(PCR) 参照 GenBank 已发表的 TEM、SHV、CTX-M
和 OXA 各亚型的基因序列，分别设计特异性引物
5、总结ESBLs的检测方法
表型初筛试验
初步判断
表型确证试验
三相水解试验 E-test 法
确认菌株是否只产ESBLs
分子生物学检测
最终确认
（四）ESBLs 的防治
（二）、β-内酰胺酶是细菌耐药的机理
丝氨酸的结构式
β-内酰胺环上的羰基碳在结合β内酰胺酶 活性部位的丝氨酸时发生了不可逆的反应， 结果使其成为开环物。
（三）β-内酰胺酶分类方法
一、Bush-M-J分类法（功能分类法） 根据β-内酰胺酶的功能相似性（底物和抑制物的轮廓）
分为1 ，2 ，3 ，4 四组，其中2组和3组又分为很多亚组 。 二、Ambler分类法（分子分类法） 根据酶的氨基酸序列的保守性和相似性将β-内酰胺酶分为 A，B，C，D四组。
(三)合理使用抗生素
• 有报道显示抗生素尤其是第三代头孢菌素的应用与 ESBLs 的感染流行有关。
• 敏感菌因抗生素的选择性压力而被大量杀灭后，耐药菌得 以大量繁殖而成为优势菌，同时抗生素的选择性压力也加 快了细菌突变的速度。
• 因此合理使用抗生素并采取有效的消毒隔离措施，才是预 防ESBLs 产生的最好方法。
联合产 ESBLs 和 AmpC 菌株
3、E-test 法
E-test，为AB BIODISK公司开发的测试ESBLs的试剂条。 应用表型确证试验的原理，将头孢他啶（或头孢噻肟）和复方 制剂头孢他啶/克拉维酸（或头孢噻肟/克拉维酸）分别置于试 条两端，将试条贴于接种了待测细菌的平板上，刻度面朝上， 35℃培养18-24小时后，读取试条两端的MIC值。当头孢他啶 与头孢他啶/克拉维酸（或头孢噻肟与头孢噻肟/克拉维酸）的 比值≥8时，即可判定为产ESBLs，否则为阴性。
β-内酰胺酶的分类及检测
色谱法
高效液相色谱法
利用高效液相色谱技术分离和检测β内酰胺酶，通过检测色谱图中的峰形 和峰高，确定β-内酰胺酶的浓度。
气相色谱法
利用气相色谱技术分离和检测β-内酰 胺酶，通过检测色谱图中的峰形和峰 高，确定β-内酰胺酶的浓度。
免疫学检测法
酶联免疫吸附试验
利用特异性抗体与β-内酰胺酶结合，通过酶标仪检测发光强度， 从而确定β-内酰胺酶的浓度。
按照水解底物分类
TEM型
能水解青霉素类和头孢菌素类抗生素。
SHV型
主要水解头孢菌素类抗生素。
AmpC型
能水解所有β-内酰胺类抗生素。
OXA型
对所有β-内酰胺类抗生素的水解活性 较低，但对碳青霉烯类抗生素的水解 活性较高。
按照结构分类
Class A
Class B
属于丝氨酸酶，由一条多肽链组成，含有 活性位点Ser-Thr-Gly。
放射免疫分析法
利用放射性同位素标记β-内酰胺酶，通过检测放射性强度，从 而确定β-内酰胺酶的浓度。
03
β-内酰胺酶的检测标准
检测标准制定机构
美国临床和实验室标准协会（CLSI）
01
CLSI是全球知名的临床实验室标准制定机构，制定了一系列β-
内酰胺酶检测标准，为全球实验室提供指导和参考。
欧洲药典委员会（EDQM）
β-内酰胺酶的分类及检测
• β-内酰胺酶的分类 • β-内酰胺酶的检测方法 • β-内酰胺酶的检测标准 • β-内酰胺酶的检测现状与展望
01
β-内酰胺酶的分类
按照来源分类
微生物来源
由细菌、真菌等微生物产生的β-内酰胺酶。
动物来源
某些动物体内也存在的β-内酰胺酶，如某些 鱼类。
IMP型金属β-内酰胺酶的研究进展
ＩＭＰ型金属β－内酰胺酶的研究进展金属β-内酰胺酶又称金属酶，属Bush功能分类中的第三组，Ambler分子结构分类中的B类。
这类酶能够水解几乎所有的β-内酰胺类抗生素，但对单环类抗生素敏感，其活性不被β-内酰胺酶抑制剂克拉维酸、舒巴坦和三唑巴坦抑制，但可被金属螯合物如乙二胺四乙酸（EDTA）及巯基化合物等所抑制。
现对IMP 型MBLs的研究情况做一综述。
1 IMP型MBLs的特点、功能及传播机制IMP家族多数由IMP-1突变产生，与其同源性较高，但各亚型对底物的水解活性不尽相同，这主要与各自的结构特点有关。
IMP-1是第一个被发现的获得性MBL，水解底物谱较广，包括广谱头孢菌素类及碳青霉烯类抗生素；blaIMP-1基因位于质粒介导的I类整合子上，并已在肠杆菌科细菌、铜绿假单胞菌及其他非发酵革兰阴性杆菌中广泛传播[1]。
1995年，Arakawa等[2]发现blaIMP-1基因盒位于一个新的大质粒介导的整合子样元件上，后来将这种新的元件命名为Ⅲ类整合子。
IMP-3与IMP-1相比，仅有2个氨基酸替代，而其中196位丝氨酸（Ser）残基被甘氨酸(Gly)残基取代，导致其不能水解青霉素、氨苄西林、亚胺培南和头孢他定，与之对应的，存在blaIMP-3基因核苷酸序列640位鸟嘌呤代替腺嘌呤，这表明由于点突变使IMP-1的作用底物谱增宽，由此认为IMP-3可能是IMP-1的祖先。
blaIMP-6基因的核苷酸序列也存在着相同的碱基转换，导致196位Gly 替代Ser，这种点突变使IMP-6对帕尼培南，尤其是美罗培南的水解活性明显强于亚胺培南，这与IMP－1相反，表明IMP-6具有更广的底物谱。
但其抗青霉素G、哌拉西林的活性显著降低[3]。
进一步研究显示，blaIMP-4位于I类整合子上，其下游还存在其余3个耐药基因盒qacG2、aacA4及catB3，分别编码对季胺化合物、氨基糖甙类及氯霉素耐药性[4]。
IMP-5与IMP-1、IMP-3及IMP-4的同源性大于IMP-2，分别为93%、92%、91%和87%，其PI为9.3，表现为对青霉素类、广谱头孢菌素类及氨曲南高度耐药，但对氨苄西林/舒巴坦、氨基糖甙类和喹诺酮类抗生素敏感；blaIMP-5基因单独位于I类整合子上[5]。
β内酰胺酶分类
β-内酰胺酶β－内酰胺类抗生素疗效好而毒性小，是目前治疗感染性疾病的重要药物。
该类药物包括青霉素类、头孢菌素类、青霉烯类、单环内酰胺类和β－内酰胺酶抑制剂，它们的共同特点是都具有抗菌活性部分β－内酰胺环。
内酰胺酶通常指的是β－内酰胺酶。
目录β-内酰胺类抗生素被用来进行预防和治疗受此类抗生素打击的细菌的感染力。
过去β-内酰胺类抗生素只被用来对付革兰氏阳性菌，但是通过发展可以对付不同的革兰氏阴性菌的广谱β-内酰胺类抗生素提高了其作用范围。
编辑本段作用原理β内酰胺类抗生素是一种杀菌剂，它抑制细菌细胞壁中肽聚糖的形成。
肽聚糖对于细胞壁、尤其革兰阳性菌的细胞壁的结构强度。
肽聚糖合成的最后一步是被称为青霉素结合蛋白的转肽酶形成的。
内酰胺酶β内酰胺类抗生素与D-丙氨酰-D-丙氨酸类似，其终结的氨基酸吸附在正在形成的肽聚糖的前兆NAM-NAG肽单元上。
β内酰胺类抗生素与D-丙氨酰-D-丙氨酸结构上的相似使得它们与青霉素结合蛋白结合。
β-内酰胺核不可逆地与青霉素结合蛋白的Ser403单元结合。
这个不可逆的结合使得青霉素结合蛋白无法链接正在形成的肽聚糖层。
此外这个结合可能还激活细胞壁中的自溶酶。
编辑本段耐药性原理说有β-内醘胺类抗生素有一个β-内酰胺环。
这些抗生素的效应取决于它们是否能够完整地达到青霉素结合蛋白以及是否能与青霉素结合蛋白结合。
因此细菌有两种抵抗β-内醘胺类抗生素的方法。
第一个抵抗方法是使用酶水解β-内酰胺环。
通过生产β-内酰胺酶等酶细菌可以解开抗生素中的β-内酰胺环，使得抗生素失效。
这些酶的基因可能本身就在细菌的染色体上，也可能通过质粒交换而获得。
其基因表达可能是在接触抗生素后开始的。
细菌生产β-内酰胺酶并不表示使用任何β-内醘胺类抗生素均无效。
有时β-内醘胺类抗生素可以与β内酰胺酶抑制剂同时使用。
内酰胺酶不过在对付任何怀疑生产β-内酰胺酶的细菌时在使用β-内醘胺类抗生素前要仔细思考。
尤其是使用β-内醘胺类抗生素可能导致细菌生产β-内酰胺酶。
β-内酰胺酶的分类学研究概述
β-内酰胺酶的分类学研究概述
张斌
【期刊名称】《中国药业》
【年(卷),期】2002(11)11
【摘要】目的:综述β-内酰胺酶的分类方法.方法:从β-内酰胺酶不同的分类中寻求最佳方法,进行概括.结果:β-内酰胺酶的分类方法较多,分类依据不完全相同,但进一步的研究发现了具有不同底物轮廓的两种β-内酰胺酶均由染色体介导.结论:应大力推广β-内酰胺酶在分类学中的主导地位.
【总页数】4页(P67-70)
【作者】张斌
【作者单位】重庆市三峡中心医院药剂科,重庆,万州,404000
【正文语种】中文
【中图分类】R915;R978.1+1
【相关文献】
1.120例肺炎克雷伯菌超广谱β-内酰胺酶和头孢菌素酶酶的检测及耐药性 [J], 付云杰
2.金属型β-内酰胺酶及其抑制剂的研究概述 [J], 李国亮;顾觉奋
3.单产超广谱β-内酰胺酶和同时产超广谱β-内酰胺酶、头孢菌素酶肺炎克雷伯菌的临床分布与耐药性分析 [J], 杨义灿;李艳;李从荣;顾剑;汪明
4.贵州植物分类学研究概述 [J], 熊源新;曹威
5.细菌β内酰胺酶诱导酶及超广谱β内酰胺酶的耐药性检测 [J], 孔庆莲;于秀娟;郑玉兰
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β-内酰胺酶的分类及检测
2b SHV-1,TEM-1 卅 十 十 卄 － － － 卄 － －
2be K1,TEM-3, 卅 十 十 卄 卄 卄 － 卄 － －
SHV-2,PER-1
2br TEM-31
卅 十 十十－ － － － － －
2C PSE-1,BRO-1 卄 卅 十 十 － － － 十 － －
2e
卄 卄 －卄 卄 卄 － 卄 － －
•（2）耐药表型分析：纸片药敏试验和E-试验测定MICs
•（3）酶性质分析：提取酶粗提物进行a.三相水解试验。b. 等电聚焦电泳。C.酶动力学分析。
•（4）基因分析：a.PCR扩增及PCR产物测序。b.PCR扩增 整合子全可变区，分析其中结构和可能的β-内酰胺酶基因。
•C.鸟枪法克隆可表达的β-内酰胺酶基因，分析基因结构。
（确证试验要求同时做上述
可提高试验灵敏度）
四种纸片）
孵育条件
同标准MIC法
同标准MIC法
结果
生长=可疑产ESBL
有一种抗菌素生素出现加有克拉维酸
（例： MIC ≥ 2 μg /mL）
的MIC≥没有加克拉维酸的MIC 3个对
倍稀释度 =产ESBL
质量控制 阴性对照 ATCC25922 =无生长
阳性对照 ATCC700603
卄 卄 卄卄卄 －卄 － － 卄
•
• • 酶EDTA • • • • • • • •
•Bush-J-M分类策略
3组金属酶 头孢菌素酶
青霉素 酶 非金属酶
广谱酶 2b
1组 2e组 2a组 2d组 2c 组 2f组 4组
2be 组
2br组
小结
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其 产 酶 菌 就 足 以 与其 它 酶 相 区别 。 ２ 革 兰 氏 阴 性 细 菌 酶 的 分 类
类 依 据 不 完 全 相 同 。 兰 氏 阳性 细 菌 产 酶 的 种 类 数 目有 限 ， 出 其 革 指
产 酶 菌 即 可 区 别 酶 的 种 类 ； 革 兰 氏 阴 性 细 菌 产 酶 的种 类 庞 大 且 但
在 于 染 色 体 上 ， 酶 量 低 ， 头 孢 菌 素 酶 ， 现 为 中低 度 耐 药 性 。 产 为 表
众所周 知 ， Ｂ一内 酰胺 酶 可 导 致 大 量 致 病 菌 对 ｐ一内 酰胺 类 抗
生 素 产 生 严 重 的 耐 药 性 ｊ因 此 ， Ｂ一内 酰胺 酶 及 其 分 类 的 研 究 ， 对 具 有 重 要 的临 床 意 义 。 目前 ， ｐ一内酰 胺 酶 的 分 类 方 法 有 数 十种 ， 分
酶 有 较 大 优 点 ， 在 以 下 情 况 则 可 能 导 致 失 败 ： 对 于 一 种 特 定 但 ① 的青霉 素或 头孢菌 素 ， 果 其水解 率很 大 ， 方 法可 能造成误 差 ； 如 该 ② 对 于 主 要 表 现 青 霉 素 酶 活 性 或 头 孢 菌 素 酶 活 性 的 Ｂ一内 酰 胺 酶 ，
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２０ ０ ２年 第 １ 第 １ １卷 １期
综述 报 告
Ｉ一内酰胺 酶的分 类学研 究概 述 ３
张
中图分类号 ： １ ；９８ １ Ｒ９ ５ Ｒ ７ ． １
斌
４４０ ） ０ ００
文 章 编 号 ：０ ６—４ ３ （０ ２ １ —０ ６ １０ ９ １２ ０ ） １ ０ ７一Ｏ ４
达 为 对 一 种 或 多 种 抗 生 素 如红 霉 素 、 那 霉 素 和 庆 大 霉 素 的相 关 卡 而 药 ： 近 年来 发 现 ， 黄 色 葡 萄球 菌 １一内 酰 胺 酶 基 因 也 明显 存 寸 但 金 ３
不 同 的 分 类 中寻 求 最 佳 方 法 ， 行 概 括 。 果 ： 进 结 ｐ一内酰 胺 酶 的 分 类
其 产 生 的 酶 主要 是 头 孢 菌 素 酶 。９ ３年 Ｒｃ ｍ ｎ １７ ｉｈ ｏｄ和 Ｓｋ ｓ 次 尝 ｙｅ 首 试 对 革 兰 氏 阴性 细 菌 的 Ｂ一内酰 胺 酶进 行 分 类 。 下 介 绍 几 种 分 类 以
Ａ，Ｂ，ｃ三 型 。 ｉ ｍ ｎ 助 异 二倍 体 细 胞 实 验 证 实 ， 黄 色 葡萄 Ｒ ｃ ｏｄ借 ｈ 金
表 １ 革 兰 氏 阳性 细 菌 的 ８一内酰 胺 酶
未知 ； 测 定 。 未
产 生 Ｂ一内 酰胺 酶 的 阴 性 菌 种 类 较 多 ， 主要 由肠 道 菌 组 成 ， 但
『 一 株 蜡 状 芽 胞 可 产 生 两 种 底 物 谱 明 显 不 同 的 １一内 酰 胺 酶 ， 订 ］ ３
复 杂 ， 以分 类 方 法 很 多 。 下 就 Ｂ一内酰 胺 酶 的 分 类 研 究 进 展 作 所 以
一
称 为 １一内 酰 胺 酶 Ｉ １一内 酰 胺 酶 Ⅱ 分 别 由 两 个分 离 的 基 因 编 ３ 和３ ， 码 ， 可 由 同 一 底 物 诱 导 产 生 ， 有 青 霉 素 酶 和 头 孢 菌 素 酶 双 重 活 但 具 性 。 农 芽 孢 杆 菌 ７ ９和 ６ ４ｂ各 产 生 一种 Ｂ一内 酰 胺 酶 ， 酶 的 地 ４ ３ 两 物 理 性 质 、 学 性 质 和 结 构 不 尽 相 同 。 球 菌 的 Ｂ一内酰 胺 酶 尚未 酶 链 得 到 充 分 研 究 ， 已 确定 是 由质 粒 编 码 。 余 革 兰 氏 阳性 细 菌 的 酶 但 其
方 法较 多 。 类 依 据 不 完 全 相 同 ， 进 一 步 的 研 究发 现 了具 有 不 同 分 但
底 物轮 廓 的 两 种 Ｂ一内酰 胺 酶 均 由 染 色体 介 导 。 结论 ： 大 力推 广 应
Ｂ一内酰 胺 酶 在 分 类 学 中 的 主 导 地 位 。
关 键 词 Ｂ一内酰 胺 酶 ； 色体 介 导 ； 类 染 分
（ 重庆 市 三峡 中心 医院 药 剂科 ， Βιβλιοθήκη 庆 万州文献标识码 ： Ａ
摘 要 目的 ： 述 Ｂ一内酰 胺 酶 的 分 类 方 法 法 ： ｐ一内酰 胺 酶 综 方 从
球 菌 的 Ｂ一内 酰 胺 酶 的 合 成 由 ｂａ Ｉ ｐ ｎ ） ，ｂａ ｌ （ｅ Ｉ ｌＺ，ｂａＲ Ｉ， ｌ ｐｎＰ基 凶 调 节 产 生 。 黄 色 葡 萄 球 菌 产 生 的 Ｂ一内 酰 胺 酶 即 属 ｅ 金 Ｂ ｓ 类 法 的 ２亚 类 ， 青 霉 素 为 良好 底 物 ， 典 型 的青 霉 素 酶 ， ｕｈ分 以 是 ８ ％ 以 临 床 分 离 的 金 黄 色 葡 萄 球 菌 对 青 霉 素 耐 药 可能 就 是 此 酶 ０ 的 作 用 酶 通 常 由质 粒 介 导 ， 酶 量 大 ， 胞 外 酶 。 些 起 介 导 作 该 产 为 这 用 的 质 粒 （ ｐ５ ４ ， 过 Ｅ ｏ 和 Ｂ１Ⅱ 限 制 性 酶 谱 与 异 二 倍 如 １２ ）通 ｃＲ Ｉ ａ 体 分 析 ， 将 其 分 成 ａ，１ 和 ８及 几 个 无 关 的 或 “ 儿 ” 粒 ， 可 ３ ， 孤 质 表
见表 １ 总 之 ， 兰 氏 阳性 细 菌 的 Ｂ一内 酰胺 酶 种 类 数 目有 限 ， 出 。 革 指
综 述。
１ 革 兰 氏 阳 性 细 菌 酶 的 分 类 产 生 Ｂ一内 酰胺 酶 的 革 兰 氏 阳性 细 菌 远 少 于 革 兰 氏 阴 性 细 菌 ，
主要有金黄 色葡萄球 菌 、 芽孢 杆 菌 、 球 菌 ｊ放 线 菌 、 枝 杆 菌 的 链 、 分