Mecanisme de Rezistenta la Antibiotice Beta Lactamice

Mecanisme de rezistență la antibiotice beta-lactamice

1. Antibioticele β -lactam

1.1 Structura

Structura β-lactaminelor are la bază ciclul beta-lactamic.

Fig 1. Structura de bază a penicilinelor (X=S) și carbapenemelor (X=C)

(http://bacterioweb.univ-fcomte.fr)

Acidul 6-aminopenicilanic este nucleul de bază al penicilinelor. El poate fi substituit prin acetilarea grupării amino rezultand derivații de semisinteză, care se deosebesc prin stabilitate, spectru de acțiune și rezistența la acțiunea beta-lactamazelor.

Fig. 2. Structura de bază a cefemelor (R3=H) și cefamicinelor (R3=OCH3)

(http://bacterioweb.univ-fcomte.fr)

Cefalosporinele au ca nucleu comun acidul 7-aminocefalosporanic. Posibilitatea substituției la nivelul R3 prin grupări ce captează electronii, permite o mai buna deplasare a electronilor la nivelul ciclului beta-lactamic, făcând ca cefalosporinele sa fie mai active fata de transpeptidaze.

Clasificarea beta-lactaminelor

Clasa beta-lactaminelor grupează diferite familii în care principalele molecule sunt reprezentate de:

– Peniciline:

penicilina G (benzilpenicilina) și V (fenoximetilpenicilina)

peniciline M sau izoxazoilpeniciline (oxacilina, cloxacilina)

peniciline A sau aminopeniciline (ampicilina, amoxicilina)

carboxipenicilina (ticarcilina)

ureidopenicilina (piperacilina)

-Cefalosporine:

de prima generatie (C1G : cefalotin, cefazolin, cefaclor)

de generatia a-2-a (C2G : cefamandol, cefuroxim) incluzand anumite 7–metoxi-cefalosporine sau cefamicine (cefoxitin)

de a-3-a generatie(C3G) incluzand oxi-imino-cefalosporinele(cefotaxim, ceftriaxona, ceftazidim, cefixim, cefpodoxim, anumite 7–metoxi-cefalosporine(cefotetan) si oxa-cefalosporine (latamoxef sau moxalactam)

de a 4 a generatie (spectru similar cu cefalosporinele de generatia a-3-a ) dar stabile la hidroliza produsa de catre cefalosporinazele de tip AmpC (C4G : cefepim, cefpirom)

Inhibitorii de -lactamaze (acid clavulanic, tazobactam, sulbactam)

Carbapenemele (imipenem in asociere cu cilastatin, inhiband degradarea renala, ertapenem, meropenem, doripenem)

Monobactami (aztreonam)

Spectrul de actiune al beta-lactaminelor

Penicilinele de tip G si V sunt de obicei active pe cocii Gram-pozitivi si Gram-negativi, bacilii Gram-pozitivi aerobi si anaerobi si pe spirochete (Treponema pallidum).

Penicilinele de tip M sunt in principal administrate in cazul infectiilor produse de coci Gram-pozitivi din genul Staphylococcus.

Aminopenicilinele (Ampicilina) au un spectru larg, fiind active pe anumite bacterii Gram negative dintre care bacteriile din Fam Enterobacteriaceae. Carboxipenicilinele si ureidopenicilinele au un spectru larg fiind active in special pe bacilii Gram-negativi, care produc o cefalosporina AmpC si rezistenti la aminopeniciline (enterobacterii, P. aeruginosa).

Toate penicilinele sunt hidrolizate de penicilinaze cu exceptia penicilinelor M.

C1G prezinta un spectru de activitate limitat la cocii Gram-pozitivi si enterobacterii care nu produc β-lactamaze

Spectrul C2G este similar celui al C1G, spectrul fiind mai extins, incluzand Enterobacteriile producatoare de penicilinaze.

C3G sunt cefalosporine cu spectru larg. Ele sunt mai active pe cocii Gram-pozitivi si, de asemenea, inhiba marea majoritate a bacililor Gram-negativi(enterobacterii, Pseudomonas aeruginosa). Sunt stabile fata de β-lactamaze.

C4G sunt cefalosporinele cel mai putin degradata de catre cefalosporinaze.

Cefamicinele au un spectru larg si sunt active in special asupra anaerobilor Gram-negativi.

Monobactamii sunt activi pe bacteriile Gram-negative aerobe(Enterobacteriaceae, Pseudomonas aeruginosa, Haemophilus sp, Neisseria sp).

Inhibitorii de β-lactamaza nu au activitate antibacteriana intrinseca (cu exceptia sulbactamului) si inhiba intr-o maniera ireversibila penicilinazele.

Carbapenemele prezinta concentratii minime inhibitorii (CMI) foarte scazute fata de majoritatea bacteriilor Gram-pozitive, Gram-negative si anaerobilor. Spre deosebire de imipenem, meropenem ,doripenem, ertapenemul nu este activ pe P. aeruginosa si Acinetobacter spp. Carbapenemele nu sunt hidrolizate de penicilinaze si cefalosporinaze.

Mecanismul de actiune al β-lactaminelor

ß-lactaminele sunt antibiotice care inhiba sinteza peptidoglicanului. Asamblarea si/ sau modelarea peptidoglicanului sunt dependente de transpeptidaze si carboxipeptidaze, asiguarate de proteine inserate pe fata externa a membranei plasmatice denumite proteine de legare a penicilinei (PLP).

Gratie analogiei sterice intre β-lactamina si substratul natural (D-Ala-D-Ala), β-lactaminele se fixeaza covalent pe situsul activ al enzimei PLP, inhiband astfel transpeptidarea, ultima etapa din sinteza peptidoglicanului (actiune bacteriostatica). De asemenea, β-lactaminele activeaza diverse sisteme autolitice, in mod particular murein hidrolaza, conducand la dezorganizarea peptidoglicanului (actiune bactericida).

In functie de specia bacteriana, PLP-urile sunt variabile ca numar si dimensiune, prezentand afinitati diferite pentru aceiasi beta-lactamina.

2. Mecanisme de rezistenta la beta-lactamine

Eficacitatea β-lactaminelor poate fi anihilata prin mai multe mecanisme:

Modificarea tintei prin sinteza unei PLP aditionale (PLP2a la S. aureus) sau modificarea PLP (PLP “mozaic” ca urmare a recombinarilor genetice la pneumococ)

Scaderea permeabilitatii membranei externe pentru antibioticele hidrofile prin modificarea si/sau pierderea porinelor la bacilii Gram-negativi

Producerea sistemelor de efflux

Inactivare enzimatica a antibioticului prin producerea de β-actamaze prezente in spatiul periplasmic.

Producerea de β-lactamaze constituie principalul mecanism de rezistenta la β-lactamine la Enterobacteriaceae. Aceste enzime inactiveaza β-lactaminele prin hidroliza legaturii amidice la nivelul nucleului β-lactamic, rezultand o acil-enzima, care va fi degradata intr-un compus acid inactiv.

Fig.3. Reprezentarea schematica a deschiderii ciclului beta-lactamic

(http://bacterioweb.univ-fcomte.fr)

3. Scurt istoric al rezistentei la beta-lactamine 

3.1 ß-lactamazele cu spectru extins

In 1928, descoperirea penicilinei de catre Alexandre Fleming a revolutionat lumea medicinei. Utilizarea ei masiva in cursul celui de-al 2 –lea razboi mondial a adus rapid in atentia opiniei publice dezavantajul antibioticelor si anume aparitia rezistentei la specii bacteriene initial sensibile. Astfel la inceputul anilor 40, a fost izolata in Scotia prima tulpina de Staphylococcus aureus rezistenta la penicilina, prin dobandirea unei penicilinaze plasmidice(1).

Modificari chimice ulterioare au fost aduse in structura penicilinei pentru largirea spectrului limitat de actiune al penicilinei G catre enterobacterii : penicilinele de semi-sinteza si cefalosporinele e prima generatie au aparut la inceputul anilor 60. In 1965, prima penicilinaza plasmidica a fost descrisa la o tulpina de Escherichia coli, izolata din hemocultura, denumita TEM -1 dupa numele pacientului (Temoniera)(2). Originea acestei enzime nu este cunoscuta. TEM-2, primul derivat din TEM-1 printr-o mutatie punctiforma in pozitia 39 (substitutiaGln39Lys), initial izolat la o tulpina de P. aeruginosa in 1969, pastreaza acelasi profil de hidroliza (3,4). In acelasi timp, o a doua penicilinaza plasmidica SHV-1(SulpHydryl Variable) au fost descoperita la tulpini de E. coli si K. pneumoniae. SHV-1 corespunde penicilinazei cromozomiale de la K. pneumoniae care ar fi fost mobilizata pe un plasmid (5, 6).

Suportul plasmidic a favorizat diseminarea rapida a acestor enzime, care reprezinta mecanismul major de rezistenta la penicilinele cu pectru larg (7) la enterobacterii si la alte bacterii Gram-negative (Haemophilus influenzae si Neisseria gonorrhoeae) (3).

TEM-1 este -lactamaza cea mai frecevnt intalnita la bacilii Gram-negativi(8).

Aparitia acestor enzime si raspandirea lor au initiat cercetari pentru dezvoltarea de noi antibiotice. Inhibitorii de ß-lactamaza, C3G, carbapenemele si monobactamii au aparut in anii 80. C3G reprezinta tratamentul de prima intentie al infectiilor grave produse de enterobacterii datorita spectrului larg si tolerantei. Presiunea de selectie a permis observarea de tulpini de enterobacterii si bacilli Gram-negativi nonfermentativi(Enterobacter cloacae, Citrobacter freundii, Serratia marcescens, Pseudomonas aeruginosa) unde expresia cefalosporinazei cromozomale este dereprimata (9,10)

In 1983, in Germania a fost descrisa la izolate clinice de K. pneumoniae, K. ozaenae si Serratia marcescens rezistenta transferabila la cefalosporinele de spectru extins(11). Cativa ani mai tarziu, Kliebe et al. au asociat aceasta rezistenta genei SHV-2, gena derivata din SHV-1 printr-o mutatie in pozitia 238 (Gly238Ser) pe care au descoperit-o la o tulpina de Klebsiella ozaenae. Aceasta mutatie confera SHV-2 proprietatea de a hidroliza oxyimino-cefalosporinele(12, 13).

Astfel, termenul de -lactamaza cu spectru extins BLSE (-lactamase à spectre élargi) a fost propus de Philippon et al .in 1989 (14) si adoptat la scara larga de microbiologi si clinicieni. Numeroase BLSE derivate din SHV-1 au fost descrise(www.lahey.org/studies). Majoritatea BLSE de tip SHV au fost raportate la tulpini de K. pneumoniae, desi, ocazional ele au fost identificate la tulpini de E. coli (15) sau Pseudomonas aeruginosa (16).

Au fost descrise BLSE derivate din ß-lactamazele TEM-1 si TEM-2 prin mutatii punctiforme(17). Prima dintre ele, TEM-3 a fost descoperita in 1988 si este derivata din TEM-2 prin substitutia a 2 aminoacizi(17). Aceste enzime TEM cu un fenotip BLSE au fost regasite preferential in cadrul tulpinilor de E. coli et K. pneumoniae, dar au fost raportate si la alti bacili Gram negativi: Morganella morganii (18), Proteus sp (19), Salmonella sp (20), Pseudomonas aeruginosa (21), E. aerogenes (22).

In 1986, in Japonia, a fost descoperita FEC-1, o BLSE diferita de TEM si SHV, la o tulpina de E. coli rezistenta la cefotaxim, izolata din flora fecala a unui caine folosit in experimente de laborator (23).

In 1989, o echipa de cercetatori din Germania a raportat acelasi tip de enzima pe care au denumit-o CTX-M-1 cu referire la activitatea hidrolitica asupra cefotaximului (24). Simultan, tulpini de Salmonella rezistente la cefotaxim au fost raportate in America de Sud (25).

In 1992, a fost secventiata o BLSE plasmidiala de clasa A, non-TEM non-SHV, descoperita la o tulpina de E. coli in 1989 in Franta , care a fost denumita MEN-1 (26). Cativa ani mai tarziu, Ishii et al. au descris in Japonia enzima TOHO-1 care prezenta omologie de 83% cu MEN-1(27). In 1996, secventierea acestor diferite gene a evidentiat faptul ca CTX-M-1 era identica cu MEN-1 si reprezinta o varianta a TOHO-1. TOHO-1 corespunde CTX-M-2 ientificata la o tulpina de Salmonella izolata in Argentina in 1990(28). In 1996, o echipa de cercetatori polonezi a identificat o variant a CTX-M-1, denumita CTX-M-3, la diferite enterobacterii(29). Secventierea genei FEC-1 a demonstrate ca difera de CTX-M-3 prin 2 substitutii in peptidul semnal (GenBank : numar de acces AB098539).

BLSE de tip CTX-M deriva din ß-lactamazele cromozomale de la Kluyvera spp., enterobacterii al caror rezervor nu este bine cunoscut.

CTX-M din grupul 2 sunt foarte similare beta-lactamazelor naturale blaKLUA de la Kluyvera ascorbata. De exemplu, enzima CTX-M-5 caracterizata la o tulpina de Salmonella Typhimurium este identica cu enzima naturala de la Kluyvera blaKLUA-2 ascorbata (30,31).

BLSE de tip CTX-M-8 se inrudesc cu β-lactamaze naturala bla KLUG-1 de la Kluyvera georgiana. Gena blaKLUG-1 prezinta un grad e omologie mai mare de 98% cu blaCTX-M-8 [32].

Aceast relatie stransa intre secventa de aminoacizi a enzimelor naturale de la Kluyvera spp. si BLSE de tip CTX-M demonstreaza faptul ca β-lactamazele naturale Kluyvera sunt progenitorii BLSE de type CTX-M. Secventele care flancheaza genele pentru BLSE din grupul CTX-M-2 prezinta 80% pana la 100% omologie cu cele ale genei cromozomale blaKLUA de la Kluyvera ascorbata (30,31). La fel, secventele sens si antisens care flancheaza gena plasmidiala blaCTX-M-8 prezinta 95% si 94% identitate cu cele ale blaKLUG-1 din cromozomul Kluyvera georgiana (32).

Cefalosporinazele plasmidice

La sfarsitul anilor 80, Bauernfeind et al. (33) au descris o tulpina de K. pneumoniae izolata in Coreea cu o rezistenta transferabila la cefalosporine (inclusiv cefamicinele). Enzima a fost denumita CMY-1 datorita rezistentei pe care ea o conferna la cefamicine. Acesta enzima nu a fost caracterizata molecular.

In 1989, Papanicolaou et al. (34) au pus in evident la o alta tulpina de K. pneumoniae o rezistenta transferabila la 7–metoxi-cefalosporine si la oximino-cefalosporine mediate de o enzima MIR-1 (Miriam Hospital New York) prezentan aceleasi proprietati biochimice ca beta-lactamazele din grupul 1. Secventierea a 150 pb din gena blaMIR-1 a aratat o omologie de 90% cu gena AmpC de la E. cloacae sugerand o mobilizare a genei cromozomale AmpC de la E. cloacae pe un plasmid.

Bauerfeind et al. (35) au descris in Grecia o tulpina K. pneumoniae producatoare de o cefalosporinaza a carei gena prezenta o omologie inalta cu gena AmpC de la Citrobacter freundii. Aceasta noua enzima a fost denumita CMY-2 , desi prezinta o omologie slaba cu CMY-1.

3.3. Carbapenemazele

Primele carbapenemaze raportate la Enterobacteriaceae au fost reprezentate de carbapenemaze de clasa A, inductibile, codificate cromozomal: SME, NMC-A, IMI si SFC- 1, descrise la tulpini de Serratia marcescens, E. cloacae si S. fonticola (36, 37, 41, 42)

In 1982, in Anglia au fost izolate 2 tulpini de S. marcescens, la care a fost descrisa carbapenemaza SME-1(Serratia marcescens enzyme) (36,37), iar ulterior variantele SME-2 si SME-3, derivate prin mutatii punctiforme din SME-1, au fost raportate sporadic in SUA (38,39).

NMC-A (“not metalloenzyme carbapenemase”) a fost identificata in 1990 la o tulpina de Enterobacter cloacae izolata in Franta de la un pacient care primise tratament cu imipenem(40). Gena blaNMC-A este prezenta pe cromozom si expresia sa este inductibila datorita prezentei unei gene reglatoare de tip LysR-B(41).

Gena care codifica carbapenemaza IMI-1(“imipenem-hydrolyzing ß-lactamase”) a fost descrisain 1984 la doua tulpini de E.cloacae izolate in California(42). IMI-1 si NMC-A au o similaritate de 97% a secventei de aminoacizi, iar similaritatea cu SME-1 este de 69% (42,43). Interesant este faptul ca o carbpenemaza plasmidiala IMI-2, derivata printr-o mutatie punctiforma din IMI-1 a fost descoperita la 22 tulpini de Entrobacter asburiae izolate din diferite ape curgatoare din SUA(44) si la E. cloacae izolat dintr-un rau din China(45). Analiza clonala a celor 22 tulpini de E. asburiae a demonstrat faptul ca izolatele erau strans inrudite, identificandu-se astfel pentru prima data prezenta in mediul extern al carbapenemazelor plasmidiale(44).

O alta enzima, SFC-1(“Serratia fonticola carbapenemase”), codificata cromozomal, a fost descoperita in Portugalia la o tulpina de S. fonticola izolata din mediu, tulpina la care au mai fost identificate o metalo-beta-lactamaza plasmidiala Sfh-1 si beta-lactamaza FON-A (46).

Profilul de hidroliza al acestor enzime este similar, conferind tulpinilor o sensibilitate diminuata / rezistenta la peniciline, C1G, C2G, aztreonam si imipenem, tulpinile pastrand sensibilitatea la C3G si C4G (47).

Un alt grup de carbapenemaze de clasa A consta in enzimele tranmisibile de tip KPC (Klebsiella pneumoniae carbapenemases) si GES(Guiana Extended-Spectrum).

Prima enzima din famila KPC, KPC-1 a fost identificata in 1996 , in Carolina de Nord in SUA, la o tulpina de K. pneumoniae rezistenta la carbapeneme, aztreonam si cefalosporine de spectru extins(48). In 2003, a fost caracterizata KPC-2 provenind de la 4 tulpini de Salmonella enterica(49), K. pneumoniae (50) si K. oxytoca (51) izolate in SUA intre 1998 -1999.

Prima epidemie cu KPC s-a produs in 2000 in regiunea New York, iar in afara SUA prima epidemie cu tulpini producatoare de KPC a fost descrisa in Israel, in 2004, cu tulpini inrudite genetic cu cele din SUA, sugerand importul acestor tulpini(52, 53, 54).

Genele pentru sinteza carbapenemazelor KPC sunt localizate pe plasmide, ceea ce a permis raspandirea lor la numeroase specii din Fam. Enterobacteriaceae (49,50,51, 55) precum si la alti bacilli Gram-negativi non-fermentativi ca P. aeruginosa (56) si A. baumannii.(57).

Enzimele cu activitate carbapenemazica din famila GES au derivat prin mutatii punctiforme din BLSE de tip GES-1(58). GES-2 difera de GES-1 prin substitutia Gly179Asp si a fost prima data identificata la o tulpina de P. aeruginosa izolata in Africa de Sud (59).

In ceea ce priveste carbapenemazle de clasa B (metalo-ß-lactamaze), primele identificate au fost BCII, CcrA, CphA si L1 fiind enzime codificate cromozomal prezente la specii bacteriene din mediul ambiental si/sau patogeni oportunisti: Bacillus cereus (60,61), Aeromonas spp.(62), Stenotrophomonas maltophilia(63) sau Bacteroides fragilis(64).

Aceste MBL cromozomale se gasesc la specii care exprima si alte serin-beta-lactamaze , nu sunt usor transferabile fiind associate strict speciilor producatoare(65). Dintre aceste specii doar S. maltophilia produce infectii nosocomiale(65).

IMP-1 (“Imipenemaza”) situata pe un plamid conjugativ a fost descrisa in 1990 in Japonia la P. aeruginosa (66), iar in 1991 a fost identificata la S. marcecens (67) si ulterior la numeroase specii de bacili Gram-ngativi: Entrobacteriaceae, Pseudomonas. fluorescens, Pseudomonas putida, Achromobacter (Alcaligenes) xylosoxidans, Acinetobacter baumannii, sugerand transferul oriozontal de gene.

VIM-1 a fost izolata in 1997 in Italia la Verona, la o tulpina de P. aeruginosa(68).

Desi identitatea aminoacizilor enzimelor VIM si IMP este mai mica de 30%, ele au acelasi profil extins de hidroliza, hidrolizand toate ß-lactaminele, cu exceptia aztreonamului,

Gena blaVIM-2 a fost caracterizata in anul 2000, provenind de la o tulpina de P. aeruginosa izolata in 1996, din hemocultura de la un pacient neutropenic internat intr-o sectie de hematologie(69), unde a fost la originea unei epidemii(70).

VIM-2 este larg intalnita in numeroase tari de pe toate continenetele, fiind identificata la numeroase specii bacteriene ca Pseudomonas spp, Acinetobacter spp, A. xylosoxidans si specii de enterobacterii ca Citrobacter freundii, S. marcecens si E. cloacae(71), recent fiind identificata si la Klebisella pneumoniae(72). Se considera ca enzima VIM-2 este cea mai frecvent intalnita MBL din lume(71).

De asemenea, si alte MBL non-VIM si non-IMP (GIM, SPM, SIM) au fost caracterizate in diferite tari. GIM-1 a fost identificata la izolate de P. aeruginosa in Germania(73), SPM a fost descrisa in Sao Paolo la P aeruginosa (74), iar SIM la A. baumanii in Coreea(75), aceste enzime nu s-au extins in afara tarii de origine.

Oxacilinazele (OXA) apartin clasei D, fiind reprezentate atat de de beta-lactamaze cu spectru restrans cat si de beta-lactamaze al caror spectru este extins la C3G si carbapeneme.

Prima carbapenemza de tip OXA, a fost descrisa in 1993 la o tulpina de Acinetobacter baumannii multirezistenta la antibiotice, izolata in Scotia(76) si denumita initial ARI (Acinetobacter rezistent la imipenem). Studiile de secventiere au demonstrat ca apartine clasei D OXA, fiind redenumita OXA-23(77).

Carbapenemazele OXA-48 a fost decrise pentru prima data in 1998 in Turcia la o tulpina de K. pneumoniae(78) si sunt descrie doar la Enterobacterii.

4. Rezistenta naturala la -lactamine la Fam. Enterobacteriaceae

4.1 Definitie

Rezistenta naturala sau intrinseca este o caracteristica a tuturor tulpinilor bacteriene apartinand unei specii (S. saprophyticus la fosfomicina), unui gen bacterian (rezistenta la cefalosporine a genului Enterococcus) sau un grup bacterian mai vast (rezistenta la glicopeptide a bacteriilor Gram-negative, rezistenta bacteriilor Gram-pozitive la colistin). Rezistenta naturala este determinata de caracteristici fiziologice ale speciei si de prezenta unor gene cromozomale. Suportul genetic cromozomal este transmis intotdeauna descendentilor (transmitere pe verticala). Rezistenta naturala sau inascuta exista in cadrul unei specii inainte de introducerea antibioticelor si permite definirea fenotipului salbatic al speciei, fiind uneori utila in identificarea unei specii bacteriene.

4.2 Rezistenta naturala /fentotipuri salbatice la Fam Enterobacteriaceae

In functie de rezistenta naturala Enterobacteriile sunt clasificate in 6 grupuri (tabel 1).

Tabel 1 Clasificarea Enterobacteriaceae in functiile de fenotipurile naturale de rezistenta ()

5. Caracterizarea -lactamazelor

5.1 Clasificarea moleculara si functionala

ß-lactamazelor a dus la necesitatea clasificarii lor.

Exista 2 sisteme de clasificare acceptate: clasificarea structurala (moleculara) Ambler si clasificarea functionala Bush-Jacoby-Medeiros, cea mai utilizata in practica medicala fiind clasificarea Ambler.

5.2 Clasificarea Ambler

Este data de secventa primara a aminoacizilor elementelor conservate din situsului catalitic activ(79). Sunt descrise 4 clase de beta-lactamaze notate A, B, C, D. Proteinele din clasa A, C si D sunt enzime cu care prezinta serina activa (denumite si serin-beta-lactamaze), iar enzimele din clasa B corespund metalo-ß-lactamazelor, necesitand Zn++ pentru activitatea lor(80). In afara de mecanismul catalitic comun, enzimele din clasele A, C si D prezinta o omologie structurala care a permis emiterea ipotezei unui ancestor comun(81). Enzimele din clasa B nu prezinta nici o omologie structurala cu serin-enzimele, ceea ce ar presupune faptul ca au evoluat pe linie diferita fata de beta-lactamazele A, C, D(82).

5.3 Clasificarea Bush

Este data de diversitatea functionala a ß-lactamazelor si se bazeaza pe activitatea hidrolitica si sensibilitatea ß-lactamazelor la inhibitori(83).

Exista 4 grupuri functionale Bush-Jacoby (numerotate 1-4), impartite in mai multe subgrupri in special in cadrul clasei A.

Grup 1: cefalosporizare care nu sunt inhibate de acidul clavulanic

Grup 2: penicilinaze care sunt inhibate de inhibitori de ß-lactamaza

Grup 2be: penicilinaze cu spectru extins de activitate

Grup 3: metalo-β-lactamaze care nu sunt inhibate de inhibitorii clasici de β-lactamaze ;

sunt inhibate de EDTA

Grup 4: incomplet caracterizate nefiind prezentate in urmatorul tabel:

Tabel 2: Clasificarea actualizata Bush vs. Ambler a ß-lactamazelor (84)

5.4. Aspecte functionale

5.4.1 Enzimele de clasa A

Clasa A este subdivizata in 6 grupuri functionale

Grupul functional 2a cuprinde penicilinaze cu spectru restrains capabile sa hidrolizeze doar penicilinele. Sunt sensibile la acidul clavulanic (ex: penicilinaza Staphylococcus spp).

Grupul functional 2b corespunde penicilinazelor cu spectru larg de tip TEM-1, TEM-2 si SHV-1. Sunt sensibile la acid clavulanic si au un spectru mai larg, hidrolizand C1G si intr-o mai mica masaura C2G cu exceptia cefamicinelor. Enterobacteriile din grupul 2, printre care se numara si Klebsiella pneumoniae, produc natural, in mod constitutive aceste enzime cromozomale.

Grupul functional 2be corespunde BLSE din clasa A. BLSE pastreaza sensibilitatea la inhibitori. Unele BLSE ca de exemplu Complex Mutant TEM prezinta o sensibilitate diminuata la inhibitori. Inactiveaza variabil aztreonamul si toate penicilinele. In plus, BLSE hidrolizeaza cel putin una dintre oxi-imino-cefalosporine (85).

In functie de activitatea hidrolitica asupra ceftazidimului si cefotaximului ele pot fi clasificate in doua subgrupe (86):

Ceftazidimazele hidrolizeaza preferential ceftazidimul. Sunt reprezentate de derivatii din TEM-1, TEM-2 si SHV si de asemenea de enzimele de tip PER, GES si VEB, cel mai frecvent intalnite.

Cefotaximazele au o activitate preferentiala asupra cefotaximului. In aceasta categorie sunt incluse BLSE de tip CTX-M.

BLSE de clasa A formeaza un grup molecular foarte heterogen. Aceasta heterogenitate se explica prin divergentele in ceea ce priveste originea si evolutia lor.

Rezistenta data de BLSE este o rezistenta dobandita, mediata prin plasmide. Grupul poate include enzime cromozomale cum ar fi -lactamaza K1/KOXY de la K. oxytoca si -lactamaza blaKLUG, de la Kluyvera spp.

Grupul functional 2br grupeaza penicilinaze rezistente la inhibitori (acid clavulanic, sulbactam), care dau rezistenta la: aminopeniciline, carboxipeniciline si intr-o mai mica masura la ureidopeniciline. Actvitatea hidrolitica asupra cefalosporinelor este diminuata Cele mai frecvente sunt enzimle de tip TRI (“TEM rezitent la inhibitori) si de tip SHV.

Grupul functional 2c cuprinde carbenicilinzae de tip CARB. Prezinta o sensibilitate redusa la acid clavulanic. Se deoebesc de TRI printr-o hidroliza mai importanta a carboxipenicilinelor. Sunt in general produse de Pseudomonas aeruginosa si de Acinetobacter baumanii.

Grupul functional 2e cuprinde enzimele denumite céfuroximaze. Sunt sensibile la acidul clavulanic si hidrolizeaza aminopenicilinele(nivel mai redus asupra uureidopenicilinelor si carboxipenicilinelor), C1G si C2G (fara cefamicine). Proteus vulgaris et Proteus penneri produc natural aceasta enzima.

Grupul functional 2f cuprinde carbapenemazele din clasa A(ex: KPC). Sensibilitatea la acid clavulanic este variabila. Sunt active pe peniciline, cefalosporine, aztreonam si carbapeneme.

Metalo-enzimele de clasa B sau grupul functional 3

Corespund carbapenemazelor de tip VIM, IMP si mai recent NDM, rezistente la acid clavulanic si senibile la actiunea inhibitoarea a EDTA. Hidrolizeaza toate ß-lactaminele, inclusiv carbapenemele. Nu hidrolizeaza aztreonamul.

Enzimele din clasa C sau grupul functional 1

Sunt reprezentate de cefalosporinazele de tip AmpC, care alcatuiesc un ansamblu heterogen de enzime ce hidrolizeaza preferential cefalosporinele(84). Sunt active pe aminopeniciline, C1G, C2G inclusiv cefoxitin si intr-o masura mai mica pe ureidopeniciline , carboxipeniciline si C3G. Nu confera rezistenta la cefepim si carbapeneme. In cazul acumularii in cantitati mari, enzimele din grupul 1 pot sa duca la o rezistenta la carbapeneme, in mod particular la ertapenem(84).

Nivelul de hidroliza depinde de cantitatea de enzima. Pe de o parte, anumite bacterii (Citrobacter freundii, Enterobacter cloacae, Serratia marcescens si Pseudomonas aeruginosa,) produc constitutiv cefalosporinaza cromozomala de tip AmpC intr-o cantitate mica. Pe de alta parte, inactivarea eficienta a antibioticelor este intalnita in urmatoarele cazuri:

In cazul E. coli si Shigella spp. hiperproducerea cefalosporinazelor non-inductibile, datorita mutatiilor in regiune promotoare

Derepresia cefalopsporinazelor cromozomale la enterobacteriile din grupul 3(86)

Dobandirea prin transfer de AmpC plasmidice

Enzimele din clasa D sau grupul functional 2d

Acest grup de enzime este foarte heterogen si cuprinde enzimele care au o activitate hidrolitica mai importanata asupra oxacilinei si cloxaciliniei fata de benzilpenicilina(84), fapt care a condus la denumirea lor oxacilinaze (OXA). Nu sunt inhibate de acidul clavulanic, majoritatea enzimelor din acest grup fiind inhibate de NaCl(84). Oxacilinazele determina a scadere discreta a sensibilitatii la C4G. In noul subgrupul 2de sunt cuprinse oxacilinazele de spectru extins, derivate din OXA-10 (exemplu OXA-11, OXA-15), care determina rezistenta la oximino-cefalosporine, dar nu carabapeneme(84).

Anumite variante cuprinse in subgrupul 2df sunt capabile sa inactiveze carbapenemele: OXA-23, OXA-24 sunt intalnite frecvent la Acinetobacter baumannii(47, 87), iar OXA-48 la Enterobacteriaceae(84).

5.5 -lactamazele de interes clinic major

5.5.1 BLSE de tip TEM

Dupa decoperirea primei BLSE, TEM-3, aproximativ 140 TEM din subgrupul 2be (calsificarea Bush) au fost inregistrate (www.lahey.org/studies). In afara de aceste TEM, 36 TEM rezistente la inhibitori ca acidul clavulanic si sulbactam (TRI) au fost descrise (4). Toate aceste enzime deriva din TEM-1 sau TEM-2 prin mutatii punctiforme (figura 6). In ciuda faptului ca exista un numar mare de TEM 2be, doar 4 mutatii punctiforme in pozitiie 104 (glutamina), 164 (arginina), 238 (glicina) si 240 (glutamina) conduc la un fenotip BLSE (88), diferentiindu-se de substitutiile 69 (metionina), 244 (arginina), 275 (arginina) si 276 (arginina) care confera un fenotip de rezistenta la inhibitori(4). Anumite beta-lactamaze TEM pot prezenta simultan ambele tipuri de substitutii care conduc la un nou grup de -lactamaze cu un fenotip complex avand caracteristicile unei BLSE si rezistenta la inhibitori(89): sunt enzimele de tip Complex Mutant TEM (CMT).

Figura 4. Substitutia in aminoacizi la BLSE TEM derivate din TEM-1 et TEM-2 (4)

5.5.2 BLSE de tip SHV

BLSE de tip SHV sunt mai putin numeroase ca BLSE de tip TEM (mai mult de 60 SHV sunt cunocute pe www.lahey.org/studies). Cateva variante SHV rezistente la inhibitori au fost descrise (90-92)

Majoritatea variantelor SHV-1 cu un fenotip BLSE sunt caracterizate prin substitutia gliciei de catre serina in pozitia 238, a acidului glutamic de lizina in pozitia 240 si acidului aspartic in diferiti aminoacizi in poztia 179 (4) (figure 7).

Figura 5. Substitutia in aminoacizi la BLSE de tip SHV derivate din SHV-1 (4)

5.5.3 CTX-M

Enzimele de tip CTX-M prezinta o omologie cuprinsa intre 30 si 40% cu cele de tip TEM si SHV. Hidrolizeaza mai putin penicilinele fata de BLSE de tip TEM si SHV.

Aceste -lactamaze confera un nivel inalt de rezitenta la cefalosporinele cu spectru restrans (C1G, C2G). CMI-ul la aztreonam este variabil. Comparativ cu alte BLSE, acestea hidrolizeaza mai mult cefepimul(93). Nivelul de rezistenta al combinatilor -lactamina-inhibitor depinde de nivelul de expresie al CTX-M. Activitatea inhibitoare a tazobactamului asupra CTX-M este superioara aceleia data de acidul clavulanic si sulbactam(94). Tulpinile producatoare de CTX-M raman sensibile la cefoxitin si carbapeneme.

Profilul de rezistenta la C3G este mai special. Numele acestor BLSE de tip CTX-M reflecta activitatea hidrolitica preferentiala fata de cefotaxim si ceftriaxona in compaatie cu ceftazidimul. Bacteriile producatoare de CTX-M au CMI-uri foarte crescute la cefotaxim (>64 µg/ml) , dar in acelasi timp, pot fi caracterizate in vitro ca sensibile la ceftazidim (in unele cazuri e remarca o crestere a CMI-ului la ceftazidim). Tratamentul cu ceftazidim al infectiilor produse de enterobacterii producatoare de BLSE de tip CTX-M poate conduce la esec terapeutic (95)

Anumite CTX-M precum CTX-M-15, CTX-M-16 si CTX-M-27 au evoluat prin mutatii din CTX-M-3, CTX-M-9 si CTX-M-14, conducand la rezistenta la ceftazidim (96, 97, 98).

Familia BLSE de tip CTX-M cuprinde peste 120 enzime (www.lahey.org/studies), clasificate in functie de secventa de aminoacizi in 5 grupuri filogenetice principale (CTX-M din cadrul fiecarui grup prezinta o identitate a secventelor de aminoacizi mai mare de 94% , iar intre CTX-M din grupuri diferite mai putin de 90% .

Cele 5 clustere sunt: CTX-M-1, CTX-M-2, CTX-M-8, CTX-M-9 et CTX-M-25 (figura 8).

Diferite elemente genetice mobile reprezentate de secvente de insertie (ISEcp1, ISCR1, IS10, IS26 )ar putea sa fie implicate in transmiterea genelor blaCTX-M(99). Secventa de insertie ISEcp1 este implicata in mobilizarea genelor din grupurile CTX-M -1, CTX-M-2, CTX-M-9 , iar elementul ISCR1 asociat genelor blaCTX-M-2 si blaCTX-M-9(99).

5.5.4 Cefalosporinazele plasmidice

Rezistenta determinate de cefalosporinazele plasmidice este similara celei data de hiperproducere AmpC.

Cea mai mare parte a AmpC plasmidice se exprima constitutiv. Unele AmpC plasmidice de tip DHA-1, DHA-2, CMY-13 si ACT-1 sunt inductibile datorita prezentei genei reglatoare ampR(100). CMI-ul la ceftazidim este mai mare decat CMI la cefotaxim(100).

Cefalosporinazele plasmidice sunt denumite dupa rezistenta la cefamicine (CMY), cefoxitin(FOX) sau moxalactam(MOX) si latamoxef (LAT) sau dupa tipul de -lactamaza (ACT “AmpC Type sau ACC “Ambler Class C) sau locul decoperirii lor (DHA Dhrahran Hopital)(101).

Enzimele AmpC plasmidice sunt impratite in 6 grupuri in functie de proveninenta cromozomala (figura 9) :

Grupul C. freundii : LAT si variantele CMY-2

grupul Enterobacter cloacae :enzimele de tip MIR si ACT-1

grupul M. morganii : enzimele de tip DHA-1 si DHA-2

grupul H. alvei : enzimle de tip ACC-1

grupl Aeromonas spp: enzimele de tip FOX

grupul enzimelor de tip MOX si variantelor CMY al caror progenitor nu a fost identificat

Fig 7. Dendrograma AmpC cromozomale si plasmidice (101)

5.5.5. Carbapenemazele

La Enterobacteriaceae, rezistenta la carbapeneme este determinata de 2 mecanisme principale:

diminuarea calitativa si/ sau cantitativa ale expresiei porinelor, asociata cu sinteza crescuta de cefalosporinaze AmpC cromozomale sau plasmidice, care prezinta normal o activitate carbapenemazica scazuta. Acest mecanism a fost descris cu mai bine de 20 de ani in urma, la specii de Enterobacteriaceae care produc constitutiv cefalosporinaze AmpC: Enterobacter spp, Citrobacter freundii, Serratia sp, Morganella morganii (102). Au fost descrise mecanisme de rezistenta similare, implicand fie o cefalosporinaza plasmidica (CMY-2, DHA-1) sau o BLSE (TEM, CTX-M, SHV) asociate impermeabilitatii la tulpinile Enterobacteriaceae care nu prezinta cefaloporinaze (K. pneumoniae, E. coli, Proteus mirabilis, Salmonella spp.)(102)

al doilea mecanism este reprezentat de achizitionarea de gene ce codifica carbapenemazele, ß-lactamaze ce au o activitate hidrolitica puternica vis-a-vis de carbapeneme(102,103).

D.p.d.v clinic, acest mecanism este cel mai important, datorita compromiterii eficientei tuturor beta-lactaminelor, in plus tulpinile devenind multirezistente la alte familii de antibiotice, datorita localizarii plasmidice a acestor gene de rezistenta(103)

Fig 8. Mecanisme principale de rezistenta la beta-lactamine la Enterobacteriaceae ( 102)

Cele mai importante carbapenemaze d.p.d.v. clinic la Enterobacteriaceae sunt reprezentate de 3 tipuri principale de enzime apartinand claselor Ambler A, B, D (tabelul 3) :.

Carbapenemazele KPC( clasa A)

Metalo-ß-lactamazele:VIM, IMP, NDM( clasa B)

Carbapenemazele de tip OXA-48 (clasa D)

Tabelul 3. Principalele carbapenemaze produse de Enterobacteriaceae si alti bacili Gram-negativi (65)

Aceste enzime, care hidrolizeaza ß-lactaminele, in special carbapenemele, prezinta un spectru de hidroliza variabil(tabelul 5)(65, 102), datorat in special tipului de enzima

Tabel 4. Principalele carbapenemaze la Enterobacteriaceae (102)

5.5.6 Carbapenemazele de clasa A : KPC

5.5.6.1 Descriere

Enzimele KPC sunt considerate cele mai reprezentative clinic, cele mai frecvent intalnite si cele mai « periculoase » carbapenemaze din clasa A.

De la identificarea in 1996 a primei tulpini de K. pneumoniae producatoare de carbapenemaze (KPC-1= KPC-2) in SUA(48), au mai fost caracterizate 11 variante KPC (KPC-2 – KPC-12)(http://lahey.org). KPC-2 hidrolizeaza toate ß-lactaminele, inclusiv aztreonamul cu o activitate hidrolitica mai slaba asupra cefoxtinului si ceftazidimului(65). Activitatea KPC este partial inhibata de acidul clavulanic si tazobactam(103). Nu sunt inhibate de EDTA.

Foarte frecvent tulpinile producatoare de KPC, prezinta si alte mecanisme de rezistenta asociate cum ar fi gene pentru BLSE (TEM, SHV, CTX-M), devenind astfel multirezitente la ß-lactamine.

In absenta mecanismelor de rezistenta asociate KPC confera grade de rezistenta variabile la carbapeneme(tabel 5)

Tabel 5 .Variabilitatea CMI pentru carbpeneme la tulpini producatoare de carbapenemaze (103)

Studiile genetice arata ca genele blaKPC sunt localizate pe diferite tipuri de plasmide, fiind situate in interiorul unui transpozon: Tn4401(104). Este un tranpozon Tn-3-like identificat la tulpini diferite clonal de Enterobacteriaceae si P.aeruginosa izolate din zone geografice diferite, capabil sa se insere in diferite situsuri tinta, flancat de diferite fragmente de 5pb la locul de insertie, ceea ce demonstreaza faptul ca acest element genetic sta la baza diseminarii si achizitiei genelor blaKPC.(104, 105).

.

Fig 9. Reprezentare schematica Tn4401 (104)

5.5.6.2 Epidemiologia KPC

Tulpinile producatoare de KPC au disemninat rapid, fiind identificate pe tot teritoriul SUA, in principal in statele de pe coasta de Est, dar si in tari din America de Sud (Columbia, Brazilia, Porto Rico) si state precum Italia, Grecia, Israel, China (53, 106).

In regiunea New York, diseminarea tulpinilor de K. pneumoniae producatoare de KPC a fost la originea cresterii masive a rezistentei la carbapeneme: in 2006 38% din tulpinile de K. pneumoniae erau producatore de KPC comparativ cu 2003, cand procentul de tulpini productoare era de 3,3% (107).

In Grecia, tulpinile de K. pneumoniae KPC-2 pozitive predomina in spitale(108). Prevalente crecute au fost raportate in Italia si Polonia(109,110)

Enzimele de tip KPC au fost identificate la tulpini de K. pneumoniae raportate in special din infectii nosocomiale, desi tulpini de K. pneumoniae comunitare au fost de asemenea semnalate(53).

In tarile din Vestul si Nordul Europei (Elvetia, Anglia, Franta, Suedia, Norvegia, Olanda, Danemarca) au fost raportate cazuri sporadice, izolate de la pacienti proveniti din zonele cu prevalenta ridicata (111,112).

In Israel, unde a fost semnalata prima epidemie cu tulpini producatoare de KPC din afara SUA, o clona particulara de K. pneumoniae KPC-3(106) si mai multe clone KPC-2 sunt implicate in epidemii in spitalele din Tel-Aviv(113).

Fig.10. Distributia mondiala a KPC(53)

Desi enzimele de tip KPC au fost detectate la tulpini de K. pneumoniae apartinand diferitelor clone, marea majoritate a izolatelor apartin ST258(113).

Deoarece genele blaKPC sunt situate pe plasmide, raspandirea lor a fost rapida la numeroase specii de Enterobacteriaceae si alti bacili Gram-negativi: K. pneumoniae, K. oxytoca, Eneterobacter spp, Salmonella spp, P. aeruginosa si A. baumannii(113)

5.5.7 Beta-lactamazale de clasa B (metalo-ß-lactamaze)

Primele MBL, enzimele IMP, au fost identificate in Japonia la specii de Enterobacteriaceae izolate in spitale (Serratia, Citrobacter si Enterobacter), ulterior numeroase tipuri de MBL fiind identificate in intreaga lume : VIM, IMP, GIM, KHM, NDM .

In ciuda diversitatii secventei de aminoacizi, aceste MBL prezinta 3 proprietati functionale caracteristice :

Capacitatea de hidroliza a carbapenemelor

Rezistenta la inhibitori clasici de beta-lactamaza

Sensibilitate la agenti chelatori ca EDTA (114).

Aceste enzime au un mecanism particular de hidroliza a beta-lactaminelor, in care cationii divalenti de Zn++ sunt strict necesari pentru atacul nucleofilic al inelului ß-lactam(114).

Aceste metalo-ß-lactamaze hidrolizeaza penicilinele, cefalosporinele de spectru restrans si larg si carbapenemele, cu variatii prezentate in tabelul 5. Nu inactiveaza aztreonamul, pe de o parte deoarce aceste MBL leaga cu o afinitate foarte scazuta aztreonamul, iar pe de alta parte pozitia sterica a antibioticului in situsul catalitic activ al enzimei nu perminte hidroliza(114,115).

D.p.d.v. filogenetic exista 3 subgrupri de MBL: B1, B2, B3(116). Subgrupul B1 include pe langa MBL cromozomale si enzime transmisibile: VIM, IMP, GIM, SPM, SIM, DIM, NDM, a caror origine nu este inca stiuta (114). Dintre acestea VIM, IMP, NDM sunt intalnite la K. pneumoniae si alte specii de Enterobacteriaceae.

5.5.7.1 Grupul enzimelor VIM (“Verona integron-encoded metallo-ß-lacatamse”)

Contine 33 variante, identificate cu precadere la P. aeruginosa si intr-o masura mai mica la izolate din familia Enterobacteriaceae.

Genele blaVIM , la fel ca si blaIMP sunt descrise sub forma de casete casete genice, situate pe integronii de clasa 1 , mai rar pe integronii de clasa 3(114)

Fig.11. Reprezentare schematica a elementelor genetice mobile purtatoare ale genelor blaVIM si blaIMP (114)

Secvente de insertie (IS26, ISEc33, ISAba125) sau transpozni (Tn1696) flancheaza genele, avand rol in mobilizarea si raspandirea acestor gene(114). Pe integroni pot fi situate gene de rezistenta la aminoglicozide si alte ß-lactamine, conferind acestor tulpini un grad de multirezistenta important (117, 118).

Tulpinile producatoare de VIM sunt raspandite in intreaga lume, existand bine inteles diferente geografice. Europa de Sud (Grecia, Italia, Spania) contribuie din plin la raspandirea acestor enzime, in special VIM-1(119, 120, 121).

5.5.7.2. NDM (“New Delhi metalo ß-lactamaza”)

Descriere

cea mai cunscuta cabapenemaza, a fost descrisa pentru prima data de Yong et al, in 2009 fiind descoperita la o tulpina de K. pneumoniae izolata de la un pacient suedez de origine indiana, dupa o calatorie in New Delhi unde fusese spitalizat(122). Tulpina a fost izolata din urina, fiind rezistenta la aproape toate antibioticele. Autorii au atras atentia ca acest nou mecanism de rezistenta « a aparut cu certitudine in India, dar nu exista suficiente date epidemiologice din India care sa prezinte amploarea fenomenului »(122).

Comunitatea medicala internationala, alarmata de aparitia unui nou mecanism de rezistenta a urmarit indeaproape rapandirea si amploarea fenomenului.

In martie 2010, un studiu realizat in Mumbai a aratat ca cele mai multe bacterii izolate de la pacienti internati in spitale erau purtatoare ale genei blaNDM (123).

In mai 2010 a fost raportata in Marea Britanie o tulpina de E. coli purtatoare a genei blaNDM, la un pacient de origine indiana, care vizitase India si fusese internat pentru dializa (124). Testele initiale de suceptibilitate la antibiotice au aratat ca tulpina de E. coli era total rezistenta la antibiotice, iar in testarile ulterioare ea prezenta sensibiliate la tigeciclina si colistin. Autorii au tras un semnal de alarma privind calatoriile si in special turismul medical, “folosirea sistemelor medicale din diferite tari poate duce la raspandirea rapida a NDM-1 cu seriosae consecinte”(124)

In iunie 2010, [update]in SUA au fost raportate primele 3 tulpini de Enterobacteriaceae care exprimau acest nou mecanism de rezistenta, toate cele 3 izolate provenind la pacienti care primisera ingrijiri medicale recente in India(125).

In august 2010, rezultatele unui studiu multi-national privind emergenta si raspandirea tulpinilor de Enterobacteriaceae producatoare de NDM-1, desfasurat in India, Pakistan, si Marea Britanie, a evidentiat raspandirea lor rapida, fiind identificate un numar de 37 izolate in Marea Britanie, 44 izolate cu NDM-1 in Chennai, 26 in Haryana, and 73 in Pakistan si India(126).

Cercetatorii britanici au stabilit astfel ca “rezervorul” acestor tulpini rezistente producatoare de NDM estre reprezentat de sub-continentul Indian: India, Pakistan, Bangladesh, Sri Lanka, cu o raspandire semnificativa in Marea Britanie datorita legaturilor istorice dintre aceste tari.(126)

Carbapenemaza NDM, identificata initial la K. pneumoniae si E. coli, a fost ulterior identificata la Acinetobacter baumannii, si P. aeruginosa (127, 128).

A doua regiune importanta cu circulatie mare a tulpinilor producatoare de NDM este considerata regiunea Balcanica si Asia Mica (129, 130).

Raspandirea internationala a acestor tulpini in state din Europa de Vest , in special Marea Britanie, in SUA, Canada, Australia, in unele state din Africa si Asia poate fi considerata c o consecinta a circulatiei internationale a persoanelor, avand o legatura diecta cu numarul mare de emigranti de origine indiana/ pakitaneza din aceste tari (131,132).

Fig 12. Distributia internationala a tulpinilor de E. coli si K. pneumoniae producatoare de NDM-1(133)

Analizandu-se o colectie internetationala de tulpini, s-a aratat ca gena blaNDM-1 nu este asociata unei clone specifice, unei singure specii sau unei plasmide, fiind identificata la numeroase specii de bacterii Gram-nagative neinrudite clonal, fiind situata pe diferite tipuri de plasmide( IncA/C, IncF, IncL/M, sau netipabile) si de asemenea pe cromozom.(133).

Tulpinile producatoare de NDM-1 pot sa exprime si alte gene de rezistenta, unele pentru alte carbapenemaze (OXA-48-like, VIM) AmpC cefalosporinaze, BLSE, si de asemenea pot prezenta rezistenta la aminoglicozide, macrolide, rifampicina si sulfametoxazol(102, 133).

Aceste tulpini raman susceptibile la putine antibiotice, de obicei tigeciclina, colistin si mai putin la fosfomicina(102).

Studiindu-se suportul genetic al blaNDM, s-a aratat existenta unei stranse asociatii intre genele blaNDM si bleMBL (proteina care codifica rezistenta la bleomicina), aceste gene fiind situate pe acelasi operon si exprimate de catre acelasi promotor, promotorul fiind format din extremitatea 3’ a secventei de insertie ISAba125 (102).

Fig. 13. Reprezentare schematica a elementelor genetice mobile purtatoare ale genelor blaNDM (114)

Gena blaNDM este intotdeauna asociata la extremitatea 5’ cu un fragment al secventei de insertie ISAba125, secventa care a fost initial descoperita la A. baumannii .

Fig. 14. Reprezentare schematica a substratului genetic al blaNDM la Acinetobacter baumannii(a) si Enterobacteriaceae (b-d) (dupa 102)

Recent s-a descoperit ca gena blaNDM-1/2 este situata la A. baumannii pe transpozonul Tn125, impreuna cu 2 copii ale ISAba125(134) (fig xxx) (134), emitandu-se ipoteza ca a fost intial integrata pe cromozom la A. baumanii, la origine provenind din specii bacteriene din mediul extern, inca necunoscute si apoi transferate pe plasmide conjugative la Enterobacteriaceae. (102). Continutul mare in G+C al blaNDM sustine originea din mediu extern a acestei gene, specii ca Streptomyces spp si/ sau Stenotrophomonas spp fiind la originea acestei gene.

De asemenea, s-au descoperit tulpini de E. coli comunitare, apartinand clonei ST131, care sunt producatoare de NDM-1(135). Aceste tulpini izolate in special din infectii urinare comunitare sunt producatoare de BLSE de tip CTX-M-15 si au o difuzie pandemica, obervatie care poate veni in sprijinul ideei ca potentialul de disemninare al carbapenemazelor de tip NDM éste foarte mare(128)

5.5.7.3 Carbapenemazele OXA-48

Fac parte din clasa moleculara D de ß-lactamaze si sunt cunocute si sub numele de oxacilinaze, datorita capacitatii de hidroliza a oxacilinei.

La fel ca si ß- lactamazele din clasa moleculara A sunt serin – enzime, dar difera de acestea prin structura chimica a secventelor de aminoacizi(137). ß-lactamazele din clasa D reprezinta cele mai diverse tipuri de enzime, atat din punct de vedere genetic, structura biochimica cat si ca spectru de hidroliza (137)

Oxacilinazele sunt penicilinaze al caror spectru de hidroliza este extins in anumite cazuri la C3G si / sau carbapeneme(103), acestea din urma fiind denumite CHDL(carbapenem-hydrolyzing class D ß-lactamases) sau ß-lactamaze de clasa D care hidrolizeaza carbapenemele. Activitatea carbapenemazelor de clasa D nu este inhibata de acidul clavulanic, tazobactam, sulbacatm sau EDTA, ele fiind inhibate de NaCl(137)

Pe baza omologiei secventelor de aminoacizi exista 9 subgrupuri de carbapenemaze de clasa D, dintre care principalele sunt reprezentate de : OXA-23, OXA-24, OXA-51, OXA-58.(137)

Fig. 15. Dendrograma ß-lactamazelor din clasa D (136)

Prima carbapenemaza de clasa D descoperita la Enterobacteriaceae a fost carbpenemaza OXA-48 evidentiata in 2001 in Turcia la o tulpina de K. pneumoniae(136). Carbapenemazele de tip OXA-48 reprezinta carbapenemazele cele mai amenintatoare(137). OXA-48 difera de alte oxacilinaze prin structura chimica (46% omologie a secventei de aminoacizi cu OXA-10, 36% cu OXA-23 , 32% cu OXA-40 si 20% cu OXA-1)(138).

De asemenea, enzimele OXA-48 difera de alte enzime din clasa D si ca spectru de activitate: hidrolizeaza aminopenicilinele si carboxipenicilinele, iar in absenta altor mecanisme de rezistenta (BLSE, cefalosporinaze AmpC plasmidice, pierderea porinelor sau exprimarea pomepelor de eflux) ele produc o diminuare sensibila a suceptibilitatii tulpinilor la carbapeneme si nu hidrolizeaza cefalosporinele(139). OXA-48 determina o rezistenta de nivel mai scazut la carbapeneme fata de carbapenemazele de tip KPC (140).

Exista 9 variante de OXA-48: OXA-48, OXA-181, OXA-162, OXA-163*, OXA-204, OXA-232, OXA-244, OXA-245, OXA-247. Cu exceptia OXA-163, aceste enzime au un spectru similar de hidroliza. OXA-163 hidrolizeaza cefalosporinele de spectru extins, sunt inhibate de acid clavulanic si tazobactam si au o activitate carbapenemazica scazuta (137, 141).

Din punct de vedere al originii carbapenemazelor OXA-48, se considera ca rezervorul principal il reprezinta un bacil Gram-negativ prezent in mediul acvatic, Shewanella oneidensis (142), aceste gene fiind achizitionate de specii de Enterobacterii prin transfer orizontal.

Shewanella xiamenensis reprezinta rezervorul natural al genelor codante pentru OXA-181(139).

Enzime OXA-48 sunt descrise doar la Enterobacteriaceae, spre deosebire de celelalte sub-grupuri de OXA intalnite in special la Acinetobacter

Gena blaOXA-48 este situata pe un plasmid conjugativ de aproximativ 63kb de tip IncL/M, fiind flancata de 2 secvente de insertie IS1999, formand un transpozon(144)

Fig 16. Structura plasmidului IncL/M p OXA-48 la K. pneumoniae 11978(144)

Fig 17. Transpozonul 1999 (144).

Prima tulpina izolata producatoare de OXA-48, tulpina K. pneumoniae 11978, prezenta rezistenta la toate beta-lactaminele, inclusiv C3G, cefamicine, monobactam si carbapeneme, desi suportul genetic pe care era situata gena blaOXA-48, plasmidul IncL/M p OXA-48, nu prezenta nici o alta gena de rezistenta(145, 146) . Studiile au aratat ca aceasta tulpina prezenta alte gene de rezistenta asociate : blaTEM-1, blaSHV-2a, blaOXA-4, blaOXA-1 precum si modificari ale proteinelor membranare(145), toate aceste mecanisme contribuind la nivelul de rezistenta inalt la β-lactamamine. Studiile realizate pe tulpini producatoare de OXA-48 din zone geografice diferite, au aratat ca acestea produc si alte enzime (ex: CTX-M-15) (vezi tabel 6)

Tabel 6 Mecanisme de rezistenta asociate tulpinilor de K. pneumoniae producatoare de OXA-48 (147)

Epidemiologie

Tulpinile de K. pneumoniae producatoare de OXA-48, initial detectate sporadic in Turcia, s-au raspandit in principalele orase din Turcia fiind raportate la tulpini de K. pneumoniae izolate din infectii nosocomiale (145). In scurt timp izolate de K. pneumoniae OXA-48 pozitive au fost identificate in tari din Asia Mica (Israel, Liban) si tari din Nordul Africii (Maroc, Tunisia, Egipt) (146, 148). Actualmente sunt intalnite in numeroase tari din Europa : Belgia, Franta, Germania, Olanda, raspandirea lor in aceste state fiind atribuita pacientilor colonizati in state din Nordul Africii (149)

Fig Distributia geografica a tulpinilor producatoare de OXA-48 ()

Tulpini de K. pneumoniae, producatoare de enzime OXA-48 au fost raportate in tari de pe diferite continente : Argentina(141), Senegal (150), India (151).

Importanta detectarii tulpinilor producatoare de carbapenemaze

Bacteriile rezistente la carbapeneme sunt cunoscute si sub numele de  ‘superbacterii’ (153). Amenintarea pe care o reprezinta la adresa sanatatii publice capata o dimensiune noua datorita emergentei si raspandirii carbapenemazelor (153)

Moleculele de carbapeneme (ertapenem, imipenem, meropenem) sunt ultimele antibiotice din familia ß-lactaminelor descoprite si utilizate ca antibiotice de rezerva pentru tratamentul infectiilor grave, produse in particular de bacterii producatoare de BLSE. Utilizarea intensiva acestor antibiotice de spectru larg a dus la emergenta si diseminarea rapida a rezistentei, prin sinteza carbapenemazelor(153). Actualmente raspandirea carbapenemazelor la scara internationala reprezinta o realitate dificil de ignorat. (153)

Detectarea CPE in laboratoarele de microbiologie clinica este de importanta majora atat pentru adoptarea unei terapii corespunzatoare cat si pentru implementarea masurilor de control, in vederea limitarii raspandirii acestor CPE(119).

BIBLIOGRAFIE SELECTIVA

Kirby WM. Extraction of a Highly Potent Penicillin Inactivator from Penicillin Resistant Staphylococci. Science 1944;99:452-453

Datta N, Kontomichalou P. Penicillinase synthesis controlled by infectious R factors in Enterobacteriaceae. Nature 1965;208:239-41

Sirot D, Sirot J, Labia R, et al. Transferable resistance to third-generation cephalosporins in clinical isolates of Klebsiella pneumoniae: identification of CTX-1, a novel beta-lactamase. J Antimicrob Chemother 1987;20:323-34

Bradford PA. Extended-spectrum beta-lactamases in the 21st century: characterization, epidemiology, and detection of this important resistance threat. Clin Microbiol Rev 2001;14:933-51, table of contents

Haeggman S, Lofdahl S and Burman LG. An allelic variant of the chromosomal gene for class A beta-lactamase K2, specific for Klebsiella pneumoniae, is the ancestor of SHV-1. Antimicrob Agents Chemother 1997;41:2705-9

Tzouvelekis LS, Bonomo RA. SHV-type beta-lactamases. Curr Pharm Des 1999;5:847-64

Matthew M, Hedges RW and Smith JT. Types of beta-lactamase determined by plasmids in gram-negative bacteria. J Bacteriol 1979;138:657-62

Livermore DM. beta-Lactamases in laboratory and clinical resistance. Clin Microbiol Rev 1995;8:557-84

Livermore DM. Clinical significance of beta-lactamase induction and stable derepression in gram-negative rods. Eur J Clin Microbiol 1987;6:439-45

Sanders CC, Gates ML and Sanders WE, Jr. Heterogeneity of class I beta-lactamase expression in clinical isolates of Pseudomonas aeruginosa. Antimicrob Agents Chemother 1988;32:1893-5

Knothe H, Shah P, Krcmery V, Antal M and Mitsuhashi S. Transferable resistance to cefotaxime, cefoxitin, cefamandole and cefuroxime in clinical isolates of Klebsiella pneumoniae and Serratia marcescens. Infection 1983;11:315-7

Kliebe C, Nies BA, Meyer JF, Tolxdorff-Neutzling RM and Wiedemann B. Evolution of plasmid-coded resistance to broad-spectrum cephalosporins. Antimicrob Agents Chemother 1985;28:302-7

Barthelemy M, Peduzzi J, Ben Yaghlane H and Labia R. Single amino acid substitution between SHV-1 beta-lactamase and cefotaxime-hydrolyzing SHV-2 enzyme. FEBS Lett 1988;231:217-20

Philippon A, Labia R and Jacoby G. Extended-spectrum beta-lactamases. Antimicrob Agents Chemother 1989;33:1131-6

Bradford PA, Urban C, Jaiswal A, et al. SHV-7, a novel cefotaxime-hydrolyzing beta-lactamase, identified in Escherichia coli isolates from hospitalized nursing home patients. Antimicrob Agents Chemother 1995;39:899-905

Naas T, Philippon L, Poirel L, Ronco E and Nordmann P. An SHV-derived extended-spectrum beta-lactamase in Pseudomonas aeruginosa. Antimicrob Agents Chemother 1999;43:1281-4

Sougakoff W, Goussard S, Gerbaud G and Courvalin P. Plasmid-mediated resistance to third-generation cephalosporins caused by point mutations in TEM-type penicillinase genes. Rev Infect Dis 1988;10:879-84

Tessier F, Arpin C, Allery A and Quentin C. Molecular characterization of a TEM-21 beta-lactamase in a clinical isolate of Morganella morganii. Antimicrob Agents Chemother 1998;42:2125-7

Bonnet R, De Champs C, Sirot D, Chanal C, Labia R and Sirot J. Diversity of TEM mutants in Proteus mirabilis. Antimicrob Agents Chemother 1999;43:2671-7

Morosini MI, Canton R, Martinez-Beltran J, et al. New extended-spectrum TEM-type beta-lactamase from Salmonella enterica subsp. enterica isolated in a nosocomial outbreak. Antimicrob Agents Chemother 1995;39:458-61

Mugnier P, Dubrous P, Casin I, Arlet G and Collatz E. A TEM-derived extended-spectrum beta-lactamase in Pseudomonas aeruginosa. Antimicrob Agents Chemother 1996;40:2488-93

Salso S, Culebras E, Andrade R and Picazo JJ. Outbreak of TEM-24-producing Enterobacter aerogenes in a Spanish hospital. Microb Drug Resist 2003;9:299-305

Matsumoto Y, Ikeda F, Kamimura T, Yokota Y and Mine Y. Novel plasmid-mediated beta-lactamase from Escherichia coli that inactivates oxyimino-cephalosporins. Antimicrob Agents Chemother 1988;32:1243-6

Bauernfeind A, Grimm H and Schweighart S. A new plasmidic cefotaximase in a clinical isolate of Escherichia coli. Infection 1990;18:294-8

Bauernfeind A, Casellas JM, Goldberg M, et al. A new plasmidic cefotaximase from patients infected with Salmonella typhimurium. Infection 1992;20:158-63

Bernard H, Tancrede C, Livrelli V, Morand A, Barthelemy M and Labia R. A novel plasmid-mediated extended-spectrum beta-lactamase not derived from TEM- or SHV-type enzymes. J Antimicrob Chemother 1992;29:590-2

Ishii Y, Ohno A, Taguchi H, Imajo S, Ishiguro M and Matsuzawa H. Cloning and sequence of the gene encoding a cefotaxime-hydrolyzing class A beta-lactamase isolated from Escherichia coli. Antimicrob Agents Chemother 1995;39:2269-75

Bauernfeind A, Stemplinger I, Jungwirth R, Ernst S and Casellas JM. Sequences of beta-lactamase genes encoding CTX-M-1 (MEN-1) and CTX-M-2 and relationship of their amino acid sequences with those of other beta-lactamases. Antimicrob Agents Chemother 1996;40:509-13

Gniadkowski M, Schneider I, Palucha A, Jungwirth R, Mikiewicz B and Bauernfeind A. Cefotaxime-resistant Enterobacteriaceae isolates from a hospital in Warsaw, Poland: identification of a new CTX-M-3 cefotaxime-hydrolyzing beta-lactamase that is closely

Bradford PA, Yang Y, Sahm D, Grope I, Gardovska D and Storch G. CTX-M-5, a novel cefotaxime-hydrolyzing beta-lactamase from an outbreak of Salmonella typhimurium in Latvia. Antimicrob Agents Chemother 1998;42:1980-4

Humeniuk C, Arlet G, Gautier V, Grimont P, Labia R and Philippon A. Beta-lactamases of Kluyvera ascorbata, probable progenitors of some plasmid-encoded CTX-M types. Antimicrob Agents Chemother 2002;46:3045-9

Poirel L, Kampfer P and Nordmann P. Chromosome-encoded Ambler class A beta-lactamase of Kluyvera georgiana, a probable progenitor of a subgroup of CTX-M extended-spectrum beta-lactamases. Antimicrob Agents Chemother 2002;46:4038-40

Bauernfeind A, Chong Y and Schweighart S. Extended broad spectrum beta-lactamase in Klebsiella pneumoniae including resistance to cephamycins. Infection 1989;17:316-21

Papanicolaou GA, Medeiros AA and Jacoby GA. Novel plasmid-mediated beta-lactamase (MIR-1) conferring resistance to oxyimino- and alpha-methoxy beta-lactams in clinical isolates of Klebsiella pneumoniae. Antimicrob Agents Chemother 1990;34:2200-9

Bauernfeind A, Stemplinger I, Jungwirth R and Giamarellou H. Characterization of the plasmidic beta-lactamase CMY-2, which is responsible for cephamycin resistance. Antimicrob Agents Chemother 1996;40:221-4

Naas T, L. Vandel, W. Sougakoff, D. M. Livermore and P. Nordmann. Cloning and sequence analysis of the gene for a carbapenem-hydrolyzing class A ß-lactamase, Sme-1, from Serratia marcescens S6. Antimicrob. Agents Chemother . 1994; 38:1262–70.

Yang Y, P. Wu and D. M. Livermore. Biochemical characterization of a ß-lactamase that hydrolyzes penems and carbapenems from two Serratia marcescens isolates. Antimicrob. Agents Chemother 1990 34:755–758.

Queenan A. M, C. Torres-Viera, H. S. Gold, Y. Carmeli, G. M. Eliopoulos, R. C. Moellering Jr., J. P. Quinn, J. Hindler, A. A. Medeiros, and K. Bush. SME-type carbapenem-hydrolyzing class A ß-lactamases from geographically diverse Serratia marcescens strains. Antimicrob. Agents Chemother 2000; 44:3035–39.

Queenan, A. M, W. Shang, P. Schreckenberger, K. Lolans, K. Bush, and J. Quinn. SME-3, a novel member of the Serratia marcescens SME family of carbapenem-hydrolyzing ß-lactamases. Antimicrob. Agents Chemother 2006; 50:3485–3487.

Nordmann P, Mariotte S, Naas T, Labia R, Nicholas MH. Biochemical properties of a carbapenem- hydrolyzing ß-lactamase from Enterobacter cloacae and cloning of the gene into Escherichia coli. Antimicrob Agents Chemoter.1993;37:939-46

Naas T, Nordmann P. Analysis of a carbapenem-hydrolyzing class A ß-lactamase from Enterobacter cloacae and its Lys-R type regulatory protein. Proc. Natl Acad. Sci. USA 1994;91:7693-97

Rasmussen BA, Bush K, Keeney D, Yang Y, Hare R, O'Gara C, Medeiros AA. Characterization of IMI-1 beta-lactamase, a class A carbapenem-hydrolyzing enzyme from Enterobacter cloacae. Antimicrob Agents Chemother 1996;40:2080-6.

Naas T, L. Vandel, W. Sougakoff, D. M. Livermore and P. Nordmann. Cloning and sequence analysis of the gene for a carbapenem-hydrolyzing class A ß-lactamase, Sme-1, from Serratia marcescens S6. Antimicrob. Agents Chemother 1994;38:1262–70.

Aubron C, Poirel L, Ash RJ, Nordmann P. Carbapenemase-producing Enterobacteriaceae, U.S. rivers. Emerg Infect Dis. 2005;11: 260-4.

Yu, Y.-S., X.-X. Du, Z.-H. Zhou, Y.-G. Chen, and L.-J. Li. 2006. First isolation of blaIMI-2 in an Enterobacter cloacae clinical isolate from China. Antimicrob. Agents Chemother. 50:1610–1611.

Henriques I, Moura A, Alves A, Saavedra MJ, Correia A. Molecular characterization of a carbapenem-hydrolyzing class A β-lactamase, SFC-1, from Serratia fonticola UTAD54 Antimicrob Agents Chemother 2004; 48: 2321–24

Nordmann P. and L. Poirel. Emerging carbapenemases in Gram-negative aerobes Clin Microbiol Infect 2002; 8 :321-31

Yigit, H., A. M. Queenan, G. J. Anderson, A. Domenech-Sanchez, J. W. Biddle, C. D. Steward, S. Alberti, K. Bush, and F. C. Tenover. 2001. Novel carbapenem-hydrolyzing ß-lactamase, KPC-1, from a carbapenem-resistant strain of Klebsiella pneumoniae. Antimicrob. Agents Chemother. 45:1151– 61

Miriagou V, L. S. Tzouvelekis, S. Rossiter, E. Tzelepi, F. J. Angulo, J. M. Whichard. Imipenem resistance in a Salmonella clinical strain due to plasmid-mediated class A carbapenemase KPC-2. Antimicrob Agents Chemother.2003 ; 47:1297–1300

Moland E. S, N. D. Hanson, V. L. Herrera, J. A. Black T. J. Lockhart, A. Hossain, J. A. Johnson, R. V. Goering, and K. S. Thomson. Plasmid mediated,carbapenem-hydrolysing ß-lactamase, KPC-2, in Klebsiella pneumoniae isolates. J. Antimicrob. Chemother.  2003;51:711–714.

Yigit, H., A. M. Queenan, K. Rasheed, J. W. Biddle, A. Domenech-Sanchez, S. Alberti, K. Bush, and F. C. Tenover. Carbapenem-resistant strain of Klebsiella oxytoca harboring carbapenem-hydrolyzing ß-lactamase KPC-2. Antimicrob. Agents Chemother. 2003; 47:3881–89.

Gupta N, Limbago BM, Patel JB, Kallen AJ. Carbapenem- resistant enterobacteriaceae: Epidemiology and prevention. Clin Infect Dis 2011;53:60-7.

Nordmann P, Cuzon G, Naas T. The real threat of Klebsiella pneumoniae carbapenemase-producing bacteria. Lancet Infect Dis 2009;9:228-36.

Rogers BA, Aminzadeh Z, Hayashi Y, Paterson DL. Country-to-country transfer of patients and the risk of multi-resistant bacterial infection. Clin Infect Dis 2011;53:49-56.

Bratu S, Landman D, Alam M, Tolentino E, and Quale J. Detection of KPC carbapenem-hydrolyzing enzymes in Enterobacter spp. from Brooklyn, New York. Antimicrob Agents Chemother 2005;49: 776—8.

Villegas MV, Lolans K, Correa A, Kattan JN, Lopez JA, Quinn JP. First identification of Pseudomonas aeruginosa isolates producing a KPC-type carbapenem-hydrolyzing beta-lactamase. Antimicrob Agents Chemother 2007;51:1553—5.

Robledo I E, Aquino E E, Sante M I, Santana JL, Otero DM, León CF, Vázquez GJ.. Detection of KPC in Acinetobacter spp. in Puerto Rico. Antimicrob Agents Chemother 2010;54:1354—7.

Poirel L, Le Thomas I, Naas T, Karim A, and Nordmann P. Biochemical sequence analyses of GES-1, a novel class A extended-spectrum β-lactamase, and the class 1 integron In52 from Klebsiella pneumoniae Antimicrob Agents Chemother. 2000;44: 622–32.

Poirel L, Weldhagen GF, Naas T, De Champs C, Dove MG, Nordmann P . GES-2, a class A beta-lactamase from Pseudomonas aeruginosa with increased hydrolysis of imipenem. Antimicrob Agents Chemother. 2001; 45:2598-603.

Lim H.M, Pene J.J, Shaw R.W. Cloning, nucleotide sequence, and expression of the Bacillus cereus 5/B/6 beta-lactamase II structural gene. J.Bacteriol 1988; 170:2873—8.

Hussain M, Carlino A, Madonna MJ, Lampen JO Cloning and sequencing of the metallo thioprotein beta-lactamase II gene of Bacillus cereus 569/H in Escherichia coli. J.Bacteriol 1985; 164:223—9.

Iaconis P, Sanders CC. Purification and characterization of inducible beta-lactamases in Aeromonas spp. Antimicrob Agents Chemother 1990; 34:44—51.

Saino Y, Kobayashi F, Inoue M, Mitsuhashi S. Purification and properties of inducible penicillin beta-lactamase isolated from Pseudomonas maltophilia. Antimicrob Agents Chemother 1982; 22:564—70.

Yang Y, Rasmussen BA, Bush K. Biochemical characterization of the metallo-beta-lactamase CcrA from Bacteroides fragilis TAL3636. Antimicrob Agents Chemother 1992;36: 1155—7.

Queenan AM, Bush K. Carbapenemases: the versatile beta-lactamases. Clin Microbiol Rev 2007;20:440—58 .

Watanabe M, Iyobe S, Inoue M, Mitsuhashi S. Transferable imipenem resistance in Pseudomonas aeruginosa. Antimicrob Agents Chemother 1991; 35:147—51.

Osano E, Arakawa Y, Wacharotayankun R, Ohta M, Horii T, Ito H, Yoshimura F, Kato N. Molecular characterization of an enterobacterial metallo beta-lactamase found in a clinical isolate of Serratia marcescens that shows imipenem resistance Antimicrob Agents Chemother. 1994; 38:71-8.

Lauretti L, Riccio ML, Mazzariol A, Cornaglia G, Amicosante G, Fontana R, Rossolini GM. Cloning and characterization of blaVIM, a new integron-borne metallo-beta-lactamase gene from a Pseudomonas aeruginosa clinical isolate. Antimicrob AgentsChemother 1999; 43:1584—90.

Poirel L, Naas T, Nicolas D, Collet L, Bellais S, Cavallo JD, Nordmann P Characterization of VIM-2, a carbapenem-hydrolyzing metallo-beta-lactamase and its plasmid- and integron-borne gene from a Pseudomonas aeruginosa clinical isolate in France

Aubron C, Poirel L, Fortineau N, Nicolas P, Collet L, Nordmann P. Nosocomial spread of Pseudomonas aeruginosa isolates expressing the metallo-beta-lactamase VIM-2 in a hematology unit of a French hospital.

Walsh T R, Toleman M A, Poirel L, Nordmann P. Metallo-beta-lactamases: the quiet before the storm? Clin Microbiol Rev. 2005;18:306-25.

Liu Y, Wan LG, Deng Q, Cao XW, Yu Y, Xu QF. First description of NDM-1-, KPC-2-, VIM-2- and IMP-4-producing Klebsiella pneumoniae strains in a single Chinese teaching hospital Epidemiol Infect. 2015;143:376-84

Castanheira M, Toleman MA, Jones RN, Schmidt FJ, Walsh TR. Molecular characterization of a beta-lactamase gene, blaGIM-1, encoding a new subclass of metallo-beta-lactamase. Antimicrob Agents Chemother. 2004;48:4654-61.

Toleman MA, Simm AM, Murphy TA, Gales AC, Biedenbach DJ, Jones RN, Walsh TR. Molecular characterization of SPM-1, a novel metallo-beta-lactamase isolated in Latin America: report from the SENTRY antimicrobial surveillance programme.J Antimicrob Chemother.2002; 50:673-9.

Lee K, Yum JH, Yong D Lee HM, Kim HD, Docquier JD, Rossolini GM, Chong Y. Novel acquired metallo-β-lactamase gene, blaSIM-1, in a class 1 integron from Acinetobacter baumannii clinical isolates from KoreaAntimicrob Agents Chemother. 2005 Nov; 49(11): 4485–4491.

Paton R, Miles R S, Hood J, Amyes S G, Miles RS, Amyes SG. ARI1: beta-lactamase-mediated imipenem resistance in Acinetobacter baumannii. Int J Antimicrob Agents1993; 2:81—7.

Donald H M, Scaife W, Amyes S G, Young HK. Sequence analysis of ARI- 1, a novel OXA beta-lactamase, responsible for imipenem resistance in Acinetobacter baumannii 6B92. Antimicrob Agents Chemother 2000;44:196—9.

Poirel L, Heritier C, Tolun V, Nordmann P. Emergence of oxacillinase-mediated resistance to imipenem in Klebsiella pneumoniae. Antimicrob Agents Chemother 2004; 48:15—22.

Ambler RP. The structure of beta-lactamases. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 1980;289:321-31

Philippon A., Arlet G. Les β-lactamases chez les bacilles à Gram négatif : que de

nouveautés en 15 ans ! Elsevier Masson Paris Antibiotiques (2005) 7, 247-259

Hall BG, Barlow M. Evolution of the serine beta-lactamases: past, present and future. Drug Resist Updat 2004;7:111-23

Carfi A, Duee E, Galleni M, Frere JM and Dideberg O. 1.85 A resolution structure of the zinc (II) beta-lactamase from Bacillus cereus. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 1998;54:313-23

Bush K, Jacoby GA and Medeiros AA. A functional classification scheme for beta-lactamases and its correlation with molecular structure. Antimicrob Agents Chemother 1995;39:1211-33

Bush K, Jacoby GA. Updated functional classification of beta-lactamases. Antimicrob Agents Chemother. 2010; 54:969-76.

Paterson DL, Bonomo RA. Extended-spectrum beta-lactamases: a clinical update. Clin Microbiol Rev 2005;18:657-86

Jacoby GA. Genetics of extended-spectrum beta-lactamases. Eur J Clin Microbiol Infect Dis 1994;13 Suppl 1:S2-11

Livermore DM. The impact of carbapenemases on antimicrobial development and therapy. Curr Opin Investig Drugs 2002;3:218-24

Goussard S, Courvalin P. Updated sequence information for TEM beta-lactamase genes. Antimicrob Agents Chemother 1999;43:367-70

Sirot D, Recule C, Chaibi EB, et al. A complex mutant of TEM-1 beta-lactamase with mutations encountered in both IRT-4 and extended-spectrum TEM-15, produced by an Escherichia coli clinical isolate. Antimicrob Agents Chemother 1997;41:1322-5

Prinarakis EE, Miriagou V, Tzelepi E, Gazouli M and Tzouvelekis LS. Emergence of an inhibitor-resistant beta-lactamase (SHV-10) derived from an SHV-5 variant. Antimicrob Agents Chemother 1997;41:838-40

Chang FY, Siu LK, Fung CP, Huang MH and Ho M. Diversity of SHV and TEM beta-lactamases in Klebsiella pneumoniae: gene evolution in Northern Taiwan and two novel beta-lactamases, SHV-25 and SHV-26. Antimicrob Agents Chemother 2001;45:2407-13

Dubois V, Poirel L, Arpin C, et al. SHV-49, a novel inhibitor-resistant beta-lactamase in a clinical isolate of Klebsiella pneumoniae. Antimicrob Agents Chemother 2004;48:4466-9

Yu Y, Zhou W, Chen Y, Ding Y and Ma Y. Epidemiological and antibiotic resistant study on extended-spectrum beta-lactamase-producing Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae in Zhejiang Province. Chin Med J (Engl) 2002;115:1479-82

Bush K, Macalintal C, Rasmussen BA, Lee VJ and Yang Y. Kinetic interactions of tazobactam with beta-lactamases from all major structural classes. Antimicrob Agents Chemother 1993;37:851-8

Bin C, Hui W, Renyuan Z, et al. Outcome of cephalosporin treatment of bacteremia due to CTX-M-type extended-spectrum beta-lactamase-producing Escherichia coli. Diagn Microbiol Infect Dis 2006;56:351-7

Poirel L, Gniadkowski M and Nordmann P. Biochemical analysis of the ceftazidime-hydrolysing extended-spectrum beta-lactamase CTX-M-15 and of its structurally related beta-lactamase CTX-M-3. J Antimicrob Chemother 2002;50:1031-4

Bonnet R, Dutour C, Sampaio JL, et al. Novel cefotaximase (CTX-M-16) with increased catalytic efficiency due to substitution Asp-240–>Gly. Antimicrob Agents Chemother 2001;45:2269-75

Bonnet R. Growing group of extended-spectrum beta-lactamases: the CTX-M enzymes. Antimicrob Agents Chemother 2004;48:1-14

Canton R, Gonzalez Alba JM, Galan JC. CTX-M Enzymes: Origin and Diffusion Front. Microbiol. 2012, 3:110

Jacoby GA. AmpC beta-lactamases. Clin Microbiol Rev 2009;22:161-82, Table of Contents Received 2011 Dec 9; Accepted 2012 Mar 6.

Philippon A, Arlet G and Jacoby GA. Plasmid-determined AmpC-type beta-lactamases. Antimicrob Agents Chemother 2002;46:1-11

Nordmann P, Dortet L, Poirel L.Carbapenem resistance in Enterobacteriaceae: here is the storm! Trends in Molecular Medicine xx (2012) 1–10

Nordmann P., Carrër A. Les carbapénémases des entérobactéries. Archives de Pédiatrie(2010) 17, 154-162

Cuzon G, Naas T, Truong H, Villegas MV, Wisell KT, Carmeli Y, Gales AC, Venezia SN, Quinn JP, Nordmann P. Worldwide diversity of Klebsiella pneumoniae that produce b-lactamase blaKPC-2 gene. Emerg. Infect. Dis. ; 2010 16, 1349–1356

Cuzon G. et al. (2011) Functional characterization of Tn4401, a Tn3- based transposon involved in blaKPC gene mobilization. Antimicrob. Agents Chemother. 55, 5370–5373

Navon-Venezia S. et al. (2009) First report on a hyperepidemic clone of KPC-3-producing Klebsiella pneumoniae in Israel genetically related to a strain causing outbreaks in the United States. Antimicrob. Agents Chemother. 53, 818–820

Landman D, Bratu S, Kochar S, Panwar M, Trehan M, Doymaz M, Quale J. Evolution of antimicrobial resistance among Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii and Klebsiella pneumoniae in Brooklyn, NY.J Antimicrob Chemother 2007; 60:78—82.

Giakkoupi P, Papagiannitsis C C, Miriagou V, Pappa O, Polemis M, Tryfinopoulou K,. Tzouvelekis L.S. Vatopoulos A.C. An update of the evolving epidemic of blaKPC carrying Klebsiella pneumoniae in Greece (2009 –10). J. Antimicrob. Chemother. 66:1510 –1513.

Baraniak A, Izdebski R, Herda M, Fiett J, Hryniewicz W, Gniadkowski M The emergence of Klebsiella pneumoniae ST258 with KPC-2 in Poland. Antimicrob. Agents Chemother.2009 ; 53:4565– 4567.

Tommaso G, D’Andrea MM, Pecile P, Borggiani L, Nicoletti P, Tonelli F, Bartoloni A, Rossolini GM. Emergence in Italy of Klebsiella pneumoniae sequence type 258 producing KPC-3 carbapenemase. J. Clin. Microbiol.2009 ; 47:3793–94.

Naas T, Nordmann P, Vedel G, Poyart C.Plasmid-mediated carbapenem-hydrolyzing ß-lactamase KPC in a Klebsiella pneumoniae isolate from France. Antimicrob. Agents Chemother.2005, 49:4423– 4424.

Samuelsen O, Naseer U, Tofteland S, Skutlaberg DH, Onken A, Hjetland R, Sundsfjord A, Giske C. Emergence of clonally related Klebsiella pneumoniae isolates of sequence type 258 producing plasmid-mediated KPC carbapenemase in Norway and Sweden. J. Antimicrob. Chemother.2009; 63: 654–658.

N. Grall, Andremont A, Armand-Lefèvre L. Résistance aux carbapénèmes : vers une nouvelle impasse ? Journal des Antinfectieux (2011)

Tzouvelekis LS, Markogiannakis A, Psichogiou M, Tassios PT, Daikos GL Carbapenemases in Klebsiella pneumoniae and Other Enterobacteriaceae: an Evolving Crisis of Global Dimensions Clinical Microbiology Reviews 2012;25: 682–707

Poeylaut-Palena AA, et al. 2007. A minimalistic approach to identify substrate binding features in B1 metallo-ß-lactamases. Bioorg. Med. Chem. Lett. 17:5171–5174.

Bebrone C. 2007. Metallo-ß-lactamases (classification, activity, genetic organization, structure, zinc coordination) and their superfamily. Biochem. Pharmacol. 74:1686 –1701.

Zhao WH, Chen G, Ito R, ZQ Hu. Relevance of resistance levels to carbapenems and integron-borne blaIMP-1, blaIMP-7, blaIMP- 10 and blaVIM-2 in clinical isolates of Pseudomonas aeruginosa. J Med Microbiol 2009; 58:1080—5.

Jeong JH, Shin KS, Lee JW, Park EJ, , Son SY Analysis of a novel class 1 integron containing metallo-beta-lactamasegeneVIM- 2 in Pseudomonas aeruginosa. J Microbiol 2009;47: 753—9

Miriagou V, Cornaglia G, Edelstein M, Galani I, Giske CG, Gniadkowski M, Malamou-Lada E, Martinez-Martinez L, Navarro F, Nordmann P, Peixe L, Pournaras S, Rossolini GM, Tsakris A, Vatopoulos A, Cantón R.. Acquired carbapenemases in Gram-negative bacterial pathogens: detection and surveillance issues.Clin Microbiol Infect 2010;16: 112-22.

Rossolini GM, Mantengoli E, Docquier JD Rosa Anna Musmanno,Grazietta Coratza Epidemiology of infections caused by multiresistant gram-negatives: ESBLs, MBLs, panresistant strains. New Microbiol 2007; 30:332-9.

Souli M, Galani I, Giamarellou H. Emergence of extensively drug-resistant and pandrug-resistant Gram-negative bacilli in Europe. Euro Surveill 2008; 13:pii 19045.

Yong D, Toleman MA, Giske CG, Cho HS, Sundman K, Lee K, Walsh TR ). Characterization of a new metallo-beta-lactamase gene, bla(NDM-1), and a novel erythromycin esterase gene carried on a unique genetic structure in Klebsiella pneumoniae sequence type 14 from India. Antimicrob Agents Chemother 2009 53: 5046–54

Deshpande P, Rodrigues C, Shetty A, Kapadia F, Hedge A, Soman R. New Delhi Metallo-β lactamase (NDM-1) in Enterobacteriaceae: Treatment options with Carbapenems Compromised 2010. Journal of Association of Physicians of India 58: 147–150

Muir A, Weinbren MJ . New Delhi metallo-beta-lactamase: a cautionary tale. J. Hosp. Infect. 2010; 75 : 239–240

Centers for Disease Control Detection of Enterobacteriaceae Isolates Carrying Metallo-Beta-Lactamase United States, 2010

Kumarasamy KK; Toleman MA; Walsh TR, Bagaria J, Butt F, Balakrishnan R, Chaudhary U, Doumith M, Gike C, Irfan S, Krishnan P, Kumar AV, Maharjan S, Mushtaq S, Noorie T, Pateron DL, Pearon A, Perry C, Pike R, Rao B, Ray U, Sarma JB, Sharma M, Sheridan E, Thirunarayan MA, Turton J, Upadhyay S, Warner M, Welfare W, Livermore DM, Woodford N . Emergence of a new antibiotic resistance mechanism in India, Pakistan, and the UK: a molecular, biological, and epidemiological study" 2010 . Lancet Infect Dis 10 (9): 597–602

Karthikeyan K, Thirunarayan MA, Krishnan P. "Coexistence of blaOXA-23 with blaNDM-1 and armA in clinical isolates of Acinetobacter baumannii from India". J Antimicrob Chemother 2010; 65 (10): 2253–2254

Poirel L, Hombrouck-Alet C, Freneaux C, Bernabeu S, Nordmann P. Global spread of New Delhi metallo-ß-lactamase. Lancet Infect Dis 2010;10:832.

Livermore DM, Walsh TR, Toleman M, Woodford N. Balkan NDM-1: escape or transplant? Lancet Infect. Dis. 2011;11(3):164

Poirel, L. Al Maskari Z, Al Rashdi F, Bernabeu S, Nordmann P. NDM-1-producing Klebsiella pneumoniae isolated in the Sultanate of Oman. J. Antimicrob. Chemother.2010; 66, 304–306

Poirel L, Lagrutta E, Taylor P, Pham J, Nordmann P. Emergence of metallo ß- lactamase-NDM-1-producing multidrug resistant Escherichia coli in Australia. Antimicrob Agents Chemother 2010;54:4914–6.

Bushnell G, Mitrani-Gold F, Mundy LM. Emergence of New Delhi metallo-ß-lactamase type 1-producing Enterobacteriaceae and non- Enterobacteriaceae: global case detection and bacterial surveillance. Int J Infect Dis 2013;17:e325–33.

Poirel L, Dortet L, Bernabeu S, Nordmann P Genetic Features of blaNDM-1-Positive Enterobacteriaceae Antimicrob. Agents Chemother. 2011; 55(11) 5403-07

Mussi MA. Limansky AS, Viale AM . Acquisition of resistance to carbapenems in multidrug-resistant clinical strains of Acinetobacter baumannii: natural insertional inactivation of a gene encoding a member of a novel family of b-barrel outer membrane proteins. Antimicrob. Agents Chemother.2005; 49, 1432–40

Coque, T.M. Novais A, Carattoli A, Poirel L, Pitout J, Peixe L, Baquero F, Cantón R, Nordmann P. Dissemination of clonally related Escherichia coli strains expressing extended-spectrum b-lactamase CTX-M-15. Emerg. Infect. Dis. 2008; 14, 195–200

Poirel L., Naas T. and Nordmann P. Diversity, Epidemiology, and Genetics of Class D β- Lactamases. Antimicrobial Agents and Chemotherapy (2010) 54, 24-38

Poirel L., Potron A. and Nordmann P. OXA-48 like carbapenemases: the phantom menace. Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 2012; 67, 1597-1606

Docquier J.D., Calderone V., De Luca F., Benvenuti M., Giuliani F., Bellucci L., Tafi A., Nordmann P., Bolta M., Rossolini I.G.M. and Mangani S. Crystal Structure of the OXA-48 β- Lactamase Reveals Mechanistic Diversity among Class D Carbapenemases. Chemistry and Biology (2009) 16, 540-547

Walther-Rasmussen J. and Hoiby N. OXA-type carbapenemases. Journal o Antimicrobial Chemotherapy (2006) 57, 373-383

Nordmann P., Gniadkowski M., Giske C. G., Poirel L., Woodford N., Miriagou V. and the European Network on Carbapenemases. Identification and screening of carbapenemase producing Enterobacteriaceae. European Society of Clinical Microbiology and Infectious Diseases. Clinical Microbiology and Infection (2012) 18,432-438

Poirel L., Castanheira M., Carrër A., Parada Rodriguez C., Jones R. N., Smayevsky J. Nordmann P. OXA-163, an OXA-48-Related Class D β-Lactamase with Extended Activity Toward Expanded-Spectrum Cephalosporins. Antimicrobial Agents and Chemotherapy (2011) 55, 2546-2551

Poirel L., Héritier C, Nordmann P. Chromosome-Encoded Ambler Class D β- Lactamase of Shewanella oneidensis as a Progenitor of Carbapenem-Hydrolyzing Oxacillinase. Antimicrobial Agents and Chemother.2004; 48, 348-35

Potron A., Kalpoe J. and Nordmann P. European dissemination of a single OXA-48- producing K. pneumoniae clone. Clinical Microbiology and Infection 2011 17, 24-26

Poirel L, Bonnin RA, Nordmann P. Genetic features of the widespread plasmid coding for the carbapenemase OXA-48. Antimicrob. Agents Chemother. 2012; 56, 559–562

Carrër A., Poirel L., Eraksoy H., Cagatay A. A., Badur S. , Nordmann P. Spread of OXA-48-positive carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae isolates in Istanbul, Turkey. Antimicrobial Agents and Chemotherapy.2008; 52, 2950-54

Carrër A., Poirel L., Yilmaz M., Arikan Akan O., Feriha C., Cuzon G., Matar G., Honderlick P., Nordmann P. Spread of OXA-48-encoding plasmid in Turkey and Beyond. Antimicrobial Agents and Chemotherapy 2010; 54, 1369-1373

Cuzon G., Ouanich J., Gondret R., Naas T., Nordmann P. Outbreak of OXA-48- positive carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae isolates in France. Antimicrobial Agents and Chemotherapy 2011; 55, 2420-2423

Cuzon G, Naas T, Lesenne A, Benhamou M, Nordmann P. Plasmid-mediated carbapenem-hydrolysing OXA-48 -lactamase in Klebsiella pneumoniae from Tunisia. Int. J. Antimicrob. Agents 2010; 36:91–93.

Grundmann H, Livermore DM, Giske CG, Cantón R, Rossolini GM, Campos J, Vatopoulos A, M Gniadkowski M, Toth A, Pfeifer Y, Jarlier V, Carmeli Y , the CNSE Working Group Carbapenem-non-susceptible Enterobacteriaceae in Europe: conclusions from a meeting of national experts. Euro Surveill 2010. 15:19711. http://www.eurosurveillance.org/ViewArticle.aspx ArticleId_19711

Moquet O Bouchiat, C Kinana A, Seck A, Arouna O, Bercion R, Breurec S, Garin B. Class D OXA-48 carbapenemase in multidrug resistant enterobacteria, Senegal. Emerg. Infect. Dis.2011; 17:143–144.

Castanheira M, Deshpande LM, Mathai D, Bell JM, Jones RN, Mendes RM. Early dissemination of NDM-1- and OXA- 181-producing Enterobacteriaceae in Indian hospitals: report from the SENTRY Antimicrobial Surveillance Program, 2006–2007. Antimicrob. Agents Chemother.2011; 55:1274 –1278.

Nordmann P, Naas T, Poirel L. Global spread of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae Emerging Infectious Diseases 2011; 17

Abass M, Cherkaoui A, Fankhauser C, Schrenzel J, Harbarth .Carbapenemases: implication clinique et epidemiologique pour la Suisse. Rev Med Suisse 2012 ; 8 : 882-9

M. Abbas

A. Cherkaoui

C. Fankhau