CEFALOSPORINASER

CEPHALOSPORINASES

Kromosomalt medierade cefalosporinaser.  Gruppen består dels av klass C beta-laktamasen AmpC och dels av klass A beta-laktamasen K1 som finns hos Klebsiella oxytoca. 

AmpC-enzymet finns hos de flesta gramnegativa stavar, inklusive icke-fermenterande bakterier som Pseudomonas aeruginosa.  De enda undantag är Salmonella och Klebsiella species.  Enzymet kan hydrolysera cefalosporiner inklusive 3. och 4. generations cefalosporiner, men har något sämre aktivitet mot penicilliner.  Cefalosporinet cefpirom är dessutom relativt stabilt mot AmpC, vilket har betydelse vid screening för ESBL hos Enterobacter species. Carbapenemer räknas vara stabila mot AmpC, men resistens kan ibland ses hos t ex Enterobacter species med sänkt permeabilitet som följd av porinmutationer.  Meropenem räknas vara det mest stabila carbapenemet, medan ertapenem anses vara minst stabilt.  Enzymet är inducerbart, vilket även kan observeras in vitro som zon-deformation (t ex zon-deformation av ceftazidim-zonen om imipenem-lapp placeras bredvid).  Närvaro av enzymet i sig, vara sig inducerat eller inte, orsaker emellertid ingen resistens mot 3. och 4. generations cefalosporiner.  Däremot finns det under behandling med cefalosporiner en risk för att selektera fram mutanter som hyperproducerar AmpC (på grund av mutation i en repressorgen) och som följaktigt är resistenta mot 3. och 4. generations cefalosporiner. Denna risk är närmast obefintlig hos t ex Escherichia coli.  Däremot finns en hög risk för in vivo selektion av AmpC hyperproducerande mutanter med Enterobacter, Citrobacter freundii, Morganella och Serratia, varför RAF-M rekommenderar att laboratorier rutinmässigt varnar för användning av cefalosporiner i fall av fynd av dessa organismer i odlingar. En multicenter studie av Enterobacter bakteriemier visade en selektionsrate på 19 % vid cefalosporinbehandling.

K1-enzymet har bara beskrivits hos Klebsiella oxytoca och tillhör gruppen klass A beta-laktamaser som kan inaktiveras av klavulansyra.  Enzymet har relevans vid testning för såkallade extended-spectrum beta-laktamaser, i och med att testen ofta blir positiv.  Det har diskuterats om man skall räkna K1-beta-laktamasen till ESBL-gruppen, men på grund av att enzymet är lokaliserat kromosomalt har man hittills valt att inte inkludera det i denna grupp.  Generellt kan man utskilja K1-beta-laktamaser från ESBL genom att sammanhålla resultat från ESBL-testen med antibiogram, i det K1-beta-laktamasen enbart har låggradig resistens mot cefpirom och dessutom oftast in vitro resistens mot piperacillin-tazobactam, samt känslighet för ceftazidim.  Problemet inträffar dessutom bara vid fynd av K. oxytoca med cefalosporinresistens.

Plasmidmedierade cefalosporinaser

De viktigaste plasmidmedierade cefalosporinaser är såkallade extended-spectrum beta-laktamaser (ESBL).  Dessa enzymer har vårdhygieniskt intresse som följd av risk för horisontell dissemination.  En vattendelare mellan ESBL och kromosomala beta-laktamaser (AmpC) är cefoxitin, som är stabilt mot ESBL in vitro men som bryts ned av AmpC.  Ett problem i detektionen av ESBL är att hydrolys-profilen kan vara variabel, vilket medför att vissa testade antibiotika blir in vitro känsliga med aktuella brytpunkter.  RAF-M rekommenderar därför att man testar både cefotaxim och ceftazidim på alla Enterobacteriaceae, alternativt att man använder en screening-lapp som t ex cefpodoxim eller cefadroxil och utför ESBL-screening på alla isolat som blir resistenta mot dessa screening-substanser.  I vanliga fall kan man med en relativt enkel fenotypisk screening fastställa om cefalosporin-resistens i ett isolat av t ex E. coli eller K. pneumoniae orsakas av ESBL.  Däremot är detektionen hos Enterobacter species och Pseudomonas aeruginosa betydligt svårare, även om detektionen hos Enterobacter har blivit enklare med införingen av nya kombinationslappar.

Traditionellt har de viktigaste enzymen i denna grupp varit TEM- och SHV-deriverade beta-laktamaser (muterade versioner av penicillinaserna TEM-1 och SHV-1), men det dominerande enzymet i Norden i nuläget är CTX-M, en enzymklass som tros härstamma från en kromosomal beta-laktamas hos Kluyvera ascorbans.  Medan TEM- och SHV-deriverade ESBL hydrolyserar ceftazidim mer effektivt än cefotaxim, är CTX-M först och främst en cefotaximase. I denna grupp ingår även oxacillinaser, som tillhör klass D i Amblers beta-laktamas klassifisering.  Denna grupp har traditionellt kunnat observeras särskilt hos Pseudomonas aeruginosa och Acinetobacter species.  Hos P. aeruginosa har man även hittat andra ESBL som PER och GES, vilka båda tillhör klass A beta-laktamaser.

Även om ESBL-isolat kan vara in vitro känsliga för vissa cefalosporiner, råder det i dag konsensus om att svara ut ESBL som resistent mot alla beta-laktamer förutom carbapenemer.  Dock finns det vissa förespråkare för att svara ut piperacillin/tazobactam som känslig, dels utifrån att tazobactam teoretisk borde kunde inaktivera ESBL-enzymer och dels utifrån in vitro känslighet vid disk-diffusions test och MIC-bestämning. Motargument har varit studier som har visat terapisvikt in vivo hos patienter och i djurförsök.  Det finns även en uttalad inokulum-effekt in vitro, åtminstone för en del klasser av ESBL-enzymer.  Sammanfattningsvis kan RAF-M utifrån nuvarande dokumentation inte rekommendera att svara ut piperacillin/tazobactam som känslig, men det kan diskuteras om man skall svara ut substansen som resistent eller intermediär. Det finns också studier som har visat att ESBL i mycket låg grad hydrolyserar mecillinam, men även här finns det stor osäkerhet om in vivo förhållanden, varför RAF-M rekommenderar att inte svara ut isolat med in vitro känslighet som känsliga.

Typical antibiograms for cephalosporinases (modified from Livermore 2001).

S = sensitive, v =variable, R = resistant.
CAZ = ceftazidime, CTX= cefotaxime, CPM = cefepime, CXM= cefuroxime, CPD= cefpodoxime, FOX= cefoxitin, ATM= aztreonam
¹ TEM- and SHV-derived ESBLs
² CTX-M
³ Only in Klebsiella oxytoca