Betalaktamasen

Enzymsysteme die in der Lage sind den Betalaktamring diverser Antibiotika hydrolytisch aufzuspalten. Dieser Vorgang bewirkt den Verlust der antimikrobiellen Wirkung des betreffenden Antibiotikums. Zu den Betalaktamasen gehören u.a. Penicillinase und Cephalosporinasen. Erweiterte Wirkspektren besitzen ESBL (extended spectrum betalactamases) und Carbopenemasen. Die Bildung der Enzyme kann erst während der Therapie durch das Antibiotikum induziert werden. Die erfolgt dann jedoch ständig und konstitutiv.

Unter den Betalaktamasen gibt es eine Vielfalt unterschiedlicher Klassen und Varianten (>340). Sie sind entweder chromosomal- oder plasmidkodiert. Ihre chemische Struktur ist unterschiedlich. Die meisten Betalaktamasen sind Serinbetalaktamasen. Sie besitzen in ihrem aktiven Zentrum ein Serinmolekül. Andere seltene Betalaktamasen verfügen über ein zentrales Zink-Ion (Metallobetalaktamasen).

Plasmidkodierte Betalaktamasen können ein erweitertes Wirkspektrum haben. So v.a. die „extended spectrum betalactamases“, ESBL, die definitionsgemäß nicht nur  Aminobenzylpenicilline, Ureidopenicilline und Cephalosporine der 1. und 2. Generation spalten, sondern sogar solche der 3. Generation wie Cefotaxim, Ceftriaxon, Ceftazidim. Die Carbapeneme sind gegenüber den ESBL stabil. ESBL-Bildner kommen v.a. bei Escherichia, Klebsiella und Proteus vor. Auf Grund ihrer chemischen Struktur können > 2000 verschiedene ESBL unterschieden werden (ELBL der Klassen TEM, CTX-M, SHV, OXA).

Einige Klebsiellen und Pseudomonaden verfügen über Enzyme (Carbapenemasen z.B. OXA48 oder NDM = Neu-Dehli-Metallocarbapenemase) mit einem nochmals  erweiterten Spektrum das über das Spektrum der ESBL hinausgehen. Diese können z.T. alle Betalaktame spalten.

Gegen einzelne Betalaktamasen gibt es klinisch verfügbare Inhibitoren (Betalaktamaseinhibitoren = BLI). Meistens werden sie gleich als fixe Kombination verabreicht (z.B. Amoxicillin + Clavulansäure; Ampicillin + Sulbactam; Piperacillin + Tazobactam; Ceftazidim +Avibactam).   

1. Hof H (2019). Gundlagen der antibakteriellen Chemotherapie. In: Hof H, Schlüter D, Dörries R, Hrsg. Duale Reihe Medizinische Mikrobiologie. 7., vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage. Stuttgart: Thieme S 311-313