β-內酰胺酶

β-內酰胺酶（β-lactamase）（β酶）的產生是細菌對(β內酰胺類)抗菌藥物耐藥最常見的機制，廣泛地涉及到許多社區獲得性感染和醫院內感染的重要病原菌。β-內酰胺酶的產生是抗生素耐藥的最常見的機制，在各種耐藥機制中占80%。β-內酰胺酶是由多種酶組成的酶家族，能水解β內酰胺抗生素。這些酶的基因存在于細菌的染色體或質粒中。分類比較多而復雜，這里總結了最常用的兩種，以便大家在閱讀文獻和應用中理清思路。

Bush β酶分類：根據生化特征或氨基酸序列的同源性，β-內酰胺酶可分為下列四類。

1 第一類為頭孢菌素水解酶（Amp-C酶），產生菌主要系革蘭陰性菌，如假單胞菌、腸桿菌、不動桿菌和克雷伯桿菌等，由染色體介導。

2 第二類為青霉素酶和超廣譜酶，包括革蘭陽性菌的青霉素酶，質粒介導的TEM和SHV酶及其衍生物組成的超廣譜β-內酰胺酶（ESBLs）、羧芐青霉素酶、鄰氯青霉素酶（OXA酶）和由沙雷菌屬與腸桿菌屬產生的非金屬碳青霉烯酶。

3 第三類為金屬酶，由假單胞菌屬、脆弱擬桿菌屬、產黃菌屬、沙雷菌屬及嗜麥芽黃單胞桿菌屬產生的可水解碳青霉烯抗生素的金屬酶。

4 第四類為其他不能被克拉維酸完全抑制的青霉素酶。

Frere β酶分類（Ambler分類）：于β酶的特殊性、動力學參數及其基因的核苷酸序列，將β酶分為A、B、C、D四類

A 活性部位為絲氨酸殘基，包括多種質粒編碼的青霉素酶，如TEM1、SHV1、ROB1或PC1酶，相對分子質量29 000。

B 為金屬酶(metalloenzymes)，活性部位為半胱氨酸殘基，產金屬酶的細菌有嗜麥芽黃桿菌(stenotrophomonas maltophila)，氣單胞菌和脆性擬桿菌［7］。該類為碳青霉烯酶，耐藥的抗生素包括碳青霉烯、青霉素、第一、二、三代頭孢菌素、氨曲南.

C 活性部位為絲氨酸殘基，相對分子質量為39 000，它的產生與β-酶誘導劑有關，歸因于調控基因突變，主要是染色體編碼的頭孢菌素酶(AmpC 酶)是由染色體上一組Amp基因介導的。

D 為青霉素酶，包括OXA

屬Bush分類3群，Ambler分類B類，該群酶最大特點是可以水解碳青霉烯類等抗生素，而對哌拉西林和氨曲南影響較小，其活性不被克拉維酸等β-內酰胺酶抑制劑所抑制，但可被乙二胺四乙酸（EDTA）所抑制。酶活性中心需金屬鋅離子的參與，故稱為金屬β-內酰胺酶。金屬β-內酰胺酶可由染色體和質粒介導，可在銅綠假單胞菌、嗜麥芽窄食單胞菌、粘質沙雷菌、腸桿菌屬菌、肺炎克雷伯菌、嗜水氣單胞菌和不動桿菌等細菌中檢出此類酶。我們平時所講的β-內酰胺酶是一個大概念，包括所有β-內酰胺酶，如葡萄球菌等產生的青霉素酶、革蘭陰性桿菌等產生的廣譜β-內酰胺酶、AmpC酶、超廣譜β-內酰胺酶等，金屬β-內酰胺酶也屬于β-內酰胺酶分類中的一個種類。

第一個報道的金屬酶是從蠟樣芽孢桿菌( Bacill us cereus) 中發現的，該酶為鋅依賴酶。20 世紀80 年代初期日本從嗜麥芽窄食單胞菌中鑒定出第二種鋅依賴青霉素酶L1 型酶，隨后又從嗜水氣單胞菌和脆弱擬桿菌中鑒定出多種能水解亞胺培南的金屬酶。這些酶都由染色體基因編碼。該類金屬酶分布在蠟樣芽孢桿菌、嗜麥芽窄食單胞菌、脆弱擬桿菌、氣單胞菌屬和戈氏軍團菌中，除嗜麥芽窄食單胞菌外，在臨床上都極為罕見，而且都是單株散發的。

1991 年日本學者在銅綠假單胞菌中發現了第一種質粒介導的金屬酶( IMP21) ，不久又從脆弱擬桿菌中發現了一種可轉移金屬酶，這兩個酶的發現意味著金屬酶已經從單株散發向隨機分布過渡。現在已報道了10多種可轉移金屬酶: IMP21～8 和VIM21～3，分布在銅綠假單胞菌、不動桿菌和腸桿菌科細菌中，地域分布上已經不再局限于日本，現已分布至亞洲、歐洲和美洲的多個國家。

1995 年Bush 等將金屬酶全部歸入功能類型3群，主要分類依據為:能被金屬螯合劑螯合，不被β-內酰胺酶抑制劑克拉維酸、舒巴坦和三唑巴坦抑制。當時沒有再作進一步分類。隨著金屬酶報道的增多，1997 年Rasmussen 和Bush 將金屬酶按功能分成三個亞群:3a 、3b 和3c 。

(1) 3a 亞群 絕大多數金屬酶屬于3a 亞群。其特點是底物譜寬，水解青霉素的速度與水解亞胺培南的速度相近或更快，還能有效水解頭孢菌素，因此，3a亞群金屬酶是β2內酰胺酶中最危險的單一酶種。許多3a 亞群酶需添加Zn2 + 才能達到最大活性或被激活，提示該亞群與Zn2 + 的親和力低。

(2) 3b 亞群 分布于氣單胞菌中，包括親水氣單胞、殺蛙氣單胞、溫和氣單胞和簡達氣單胞菌。特點是底物特異性高， 優先水解碳青霉烯， 弱水解青霉素(A2h 除外) 和頭孢菌素，不水解nitrocefin ，因此不能用nitrocefin 紙片法檢出。等電聚焦電泳和凝膠柱層析時必須用亞胺培南作底物才能檢測到。能被EDTA抑制，加EDTA 后，再加Zn2 + 又可恢復酶活性。高濃度Zn2 + 可增加酶活性而在低濃度時酶活性受抑制。當Zn2 + 在15μmol 或更低時，至少有3 種3b 酶的活性受抑制。

(3) 3c 亞群 只有一種，來源于戈氏軍團菌，至今尚未命名。能高效水解頭孢菌素和碳青霉烯。這三群金屬酶不水解氨曲南，不被克拉維酸、舒巴坦和三唑巴坦抑制，水解較新的碳青霉烯的能力比水解亞胺培南弱(3a 亞群的Bacill us cereus Ⅱ和3b 亞群的AsbM1除外) 。

三、檢測方法 ?

可根據該酶被EDTA和其它的抑制劑所抑制的特性來對其進行檢測，具體檢測方法參見有關文獻。