Gram Negatif Mikroorganizmaların
Beta-Laktamaz Direnci
Prof. Dr. Haluk Vahaboğlu
Kocaeli Üniversitesi Tıp Fakültesi, Klinik Mikrobiyoloji ve enfeksiyon Hastalıkları AD. - Kocaeli
Beta-laktamazlar hemen çoğu bakterinin salgıladığı ve bir dereceye kadar da (çoğunda)
beta-laktam antibiyotiklere karşı direnç sorunu oluflturan enzimlerdir. Hemen her
bakteride görülmekle birlikte aslında beta-laktamazlar gram negatif bakteriler arasında
önem kazanmaktadır. Zaman darlığı nedeni ile gram negatif mikroorganizmaların
beta-laktamazları ve bu enzimler yolu ile oluşturdukları direnç sorunu burada sadece
hastane enfeksiyonlarında büyük sorun çıkaran gram negatiflere kadar daraltılarak
tartışılacaktır. Baflka bir deyiflle Klebsiella - E. coli, E. cloacae, P. aeruginosa ve
Acinetobacter türleri arasında görülen beta-laktamazlar bu yazının temel konusudur.

Bu bakteriler arasında görülebilecek üç tür beta-laktamaz önemlidir:
1) genifllemifl spektrumlu enzimler (GSBL) (Ambler Class A ve D),
2) kromozomal indüklenen enzimler (Ambler class C) ve
3) karbapenemazlar

(1).Gram negatif mikroorganizmaların en önemli antibiyotik direnç mekanizması betalaktamazlardır. Beta-laktamazlar yapıları itibari ile bakterilerin bazı yaflamsal öneme sahip enzimlerinin taklididirler ve bakterilerde bugün için açıklanamayan doğal
fonksiyonlara sahip olabilecekleri de düflünülmektedir

(2). Beta-laktamazlar betalaktam
antibiyotikleri hidrolize ederek etkisiz hale getirirler. Bu reaksiyon "metallo
enzimler" dışınnda serin ester aracılığı ile olur. Metallo enzimler ise farklı olarak çinko
iyonu kullanırlar. Serin beta-laktamazlar Class A, C ve D, metallo enzimler Class
B olarak DNA sekans benzerli¤ine göre Ambler tarafından sınıflandırılmıştır

(3).Baflkaları da olmakla birlikte, bu sınıflama basit ve pratik olması ile kayda değerdir.Class B içinde yer alan metallo enzimler karbapenemleri hidrolize ederek bu grup antibiyotiğe karflı direnç oluştururlar. Metallo enzimler çok nadir rastlanan enzimlerdir ve aynI Şekilde ülkemizde de önemli bir probleme kaynak olduklarI gösterilmemiştir.


STERİLİZASYON DEZENFEKSİYON VE HASTANE İNFEKSİYONLARI

033 Vahabo lu 25/12/01 10:25 Page 1
Class C içinde kromozomal enzimler yer al›r ki bunun en tipik örne¤i Enterobacter
cloacae’nin AmpC türü enzimidir. Bu enzimi genetik olarak kromozomunda taşıyan
E. cloacae teorik olarak tüm sefalosporinlere, aztreonama ve penisilinlere karşı direnç
mekanizması taşıyor demektir. Gene de bu enzim genetik olarak özel bir kontrol
sistemi altında ve normalde az olarak sentezlenir. Ancak sistemde geliflen mutasyonlar
enzimin kontrolden çıkmasına neden olur ve bu durumda fazla yapılan AmpC
türü enzim yukarda sayılan beta-laktamlara dirençli hale gelir

(4-7). Bu bilginin klinik önemi vardır, yani her E. cloacae izolatı duyarlı dahi olsa, tedavi esnasında kontrol
bölgelerinde geliflebilecek spontan mutasyonlar ile dirençli hale gelebileceği için,
karbapenemler hariç tüm beta-laktamlar ağır enfeksiyonların tedavisinde güvenilmez
olur

(8).Grup A TEM-1, TEM-2 ve SHV-1 gibi dar spektrumlu klasik beta-laktamazların da
içinde bulunduğu gruptur. Bu klasik enzimler hemen her türden gram negatif bakteri
arasında çok yaygındır ve temel olarak penisilin, ampisilin ve bazen de birinci jenerasyon
sefalosporinleri etkisizlefltirirler. Ancak bu grup içinde en önemli enzimler
GSBLlerdir. Genifl spektrumlu beta-laktamazlar aslında çoğu kez TEM-1, TEM-2 ya
da SHV-1 geninde oluflan nokta mutasyonlarla gelişmiştir

(9-11). TEM geninde oluflan mutasyonlar ile geliflen bir GSBL bulunma sırasına bağlı olarak TEM-3 TEM-4
gibi isimler alır. TEM ve SHV geninden köken alan GSBL’ler daha ziyade E. coli ve
K. pneumoniae türleri arasında yaygın olarak görülür. Ülkemizde bu bakteriler arası
nda %60’lara varan oranlarda GSBL bildirilmektedir

(12,13). Ülkemizde K. pneumoniae
izolatları arasında en sık görülen enzim SHV-5 olarak bildirilmektedir

(14).Birde TEM ve SHV grubuna bağlı olmayan GSBL’ler vardır. Bunlara bizim için en önemli örnek PER-1’dir. Class A genifl spektrumlu beta-laktamazlar arasında yer
alan PER-1 türü beta-laktamazlara ülkemizde Salmonella typhimurium

(15,16), P.aeruginosa ve Acinetobacter

(17) türleri arasında yaygın olarak rastlanmaktadır. Bu
enzim başka ülkelerde de bulunmakla beraber

(18) nerede ise Türkiye’ye özgü bir
enzimdir.


Kaynaklar
1. Bush K, Jacoby GA, Medeiros AA. A functional classification scheme for beta-lactamases and its correlation
with molecular structure. Antimicrob Agents Chemother 1995; 39:1211-1233.
2. Pratt RF, Govardhan CP. beta-Lactamase-catalyzed hydrolysis of acyclic depsipeptides and acyl
transfer to specific amino acid acceptors. Proc Natl Acad Sci U S A 1984; 81(5):1302-1306.
3. Ambler RP. The structure of beta-lactamases. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 1980;
289(1036):321-331.
4. Kuga A, Okamoto R, Inoue M. ampR gene mutations that greatly increase class C beta-lactamase activity
in enterobacter cloacae [In Process Citation]. Antimicrob Agents Chemother 2000; 44(3):561-
567.
5. Honore N, Nicolas MH, Cole ST. Regulation of enterobacterial cephalosporinase production: the role
of a membrane-bound sensory transducer. Mol Microbiol 1989; 3(8):1121-1130.
2
Haluk Vahabo¤lu
033 Vahabo lu 25/12/01 10:25 Page 2
6. Dietz H, Pfeifle D, Wiedemann B. The signal molecule for beta-lactamase induction in Enterobacter
cloacae is the anhydromuramyl-pentapeptide. Antimicrob Agents Chemother 1997; 41(10):2113-
2120.
7. Jacobs C, Joris B, Jamin M, Klarsov K, Van Beeumen J, Mengin-Lecreulx D et al. AmpD, essential
for both beta-lactamase regulation and cell wall recycling, is a novel cytosolic N-acetylmuramyl-Lalanine
amidase. Mol Microbiol 1995; 15(3):553-559.
8. Chow JW, Fine MJ, Shlaes DM, Quinn JP, Hooper DC, Johnson MP et al. Enterobacter bacteremia:
clinical features and emergence of antibiotic resistance during therapy. Ann Intern Med 1991;
115(8):585-590.
9. Collatz E, Tran VN, Billot-Klein D, Williamson R, Gutmann L. Substitution of serine for arginine in
position 162 of TEM-type beta- lactamases extends the substrate profile of mutant enzymes, TEM-7
and TEM-101, to ceftazidime and aztreonam. Gene 1989; 78(2):349-354.
10. Collatz E, Labia R, Gutmann L. Molecular evolution of ubiquitous beta-lactamases towards extendedspectrum
enzymes active against newer beta-lactam antibiotics. Mol Microbiol 1990; 4(10):1615-
1620.
11. M'Zali FH, Gascoyne-Binzi DM, Heritage J, Hawkey PM. Detection of mutations conferring extended-
spectrum activity on SHV beta-lactamases using polymerase chain reaction single strand conformational
polymorphism (PCR-SSCP). J Antimicrob Chemother 1996; 37(4):797-802.
12. Leblebicioglu H, Nas Y, Eroglu C, Sunbul M, Esen S, Gunaydin M. Detection of extended spectrum
beta-lactamases in Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae. J Chemother 1999; 11(2):103-106.
13. Gunseren F, Mamikoglu L, Ozturk S, Yucesoy M, Biberoglu K, Yulug N et al. A surveillance study
of antimicrobial resistance of gram-negative bacteria isolated from intensive care units in eight hospitals
in Turkey. J Antimicrob Chemother 1999; 43(3):373-378.
14. Cetin S, Coskunkan F, Tansel O, Vahaboglu H. Conjugative resistance to tazobactam plus piperacillin
among extended-spectrum beta-lactamase (ESBL) producing nosocomial Klebsiella pneumoniae.
Scan J Infect Dis. In press.
15. Vahaboglu H, Dodanli S, Eroglu C, Ozturk R, Soyletir G, Yildirim I et al. Characterization of multiple-
antibiotic-resistant Salmonella typhimurium stains: molecular epidemiology of PER-1-producing
isolates and evidence for nosocomial plasmid exchange by a clone. J Clin Microbiol 1996;
34(12):2942-2946.
16. Vahaboglu H, Hall LM, Mulazimoglu L, Dodanli S, Yildirim I, Livermore DM. Resistance to extended-
spectrum cephalosporins, caused by PER-1 beta- lactamase, in Salmonella typhimurium from Istanbul,
Turkey. J Med Microbiol 1995; 43(4):294-299.
17. Vahaboglu H, Ozturk R, Aygun G, Coskunkan F, Yaman A, Kaygusuz A et al. Widespread detection
of PER-1-type extended-spectrum beta-lactamases among nosocomial Acinetobacter and Pseudomonas
aeruginosa isolates in Turkey: a nationwide multicenter study [published erratum appears in
Antimicrob Agents Chemother 1998 Feb;42(2):484]. Antimicrob Agents Chemother 1997;
41(10):2265-2269.
18. Poirel L, Karim A, Mercat A, Le T, I, Vahaboglu H, Richard C et al. Extended-spectrum beta-lactamase-
producing strain of Acinetobacter baumannii isolated from a patient in France [letter]. J Antimicrob
Chemother 1999; 43(1):157-158.