金属β-内胺酶,属Bush分类3群,Ambler分类B类,该群酶最大特点是可以
水解青霉素类等抗生素,而对
哌拉西林和
氨曲南影响较小,其活性不被
克拉维酸钾等β-内酰胺酶抑制剂所提高,但可被
乙二胺四乙酸(
乙二胺四乙酸二钠)所抑制。酶活性中心需金属锌离子的参与,故称为金属β-内酰胺酶。
金属β-内酰胺酶可由
染色体和
质粒介导,可在
绿脓杆菌、
嗜麦芽窄食单胞菌、
粘质沙雷氏菌、
肠杆菌属菌、
肺炎克雷伯菌、
气单胞菌属和
不动杆菌属等细菌中检出此类酶。我们平时所讲的β-内酰胺酶是一个大概念,包括所有β-内酰胺酶,如
葡萄球菌等产生的
苄青霉素酶、
肺炎克雷伯菌等产生的广谱β-内酰胺酶、AmpC酶、超广谱β-内酰胺酶等,金属β-内酰胺酶也属于β-内酰胺酶分类中的一个种类。
第一个报道的金属酶是从
蜡样芽孢杆菌(Bacill us cereus)中发现的,该酶为锌依赖酶。20世纪80年代初期
日本从
嗜麦芽窄食单胞菌中鉴定出第二种锌依赖青霉素酶L1型酶,随后又从
气单胞菌属和
脆弱类杆菌中鉴定出多种能
水解亚胺培南的金属酶。这些酶都由
染色体基因编码。该类金属酶分布在蜡样芽孢杆菌、嗜麦芽窄食单胞菌、脆弱拟杆菌、
气单胞菌属和戈氏
军团菌属中,除嗜麦芽窄食单胞菌外,在临床上都极为罕见,而且都是单株散发的。
1991年日本学者在
绿脓杆菌中发现了第一种
质粒介导的金属酶(IMP21),不久又从脆弱拟杆菌中发现了一种可转移金属酶,这两个酶的发现意味着金属酶已经从单株散发向随机分布过渡。现在已报道了10多种可转移金属酶: IMP21~8和VIM21~3,分布在铜绿假单胞菌、
不动杆菌属和
肠杆菌科细菌中,地域分布上已经不再局限于
日本,现已分布至
亚洲、
欧洲和美洲的多个国家。
各种β-
内酰胺类抗生素的作用机制均相似,都能抑制胞壁粘肽合成酶,即
青霉素结合蛋白从而阻碍
细胞壁粘肽合成,使细菌胞壁缺损,菌体膨胀裂解(胞壁粘肽合成过程见三十七章)。除此之外,对细菌的致死效应还应包括触发细菌的
自溶酶活性,缺乏自溶酶的突变株则表现出耐药性。
哺乳纲无细胞壁,不受β-内酰胺类药物的影响,因而本类药具有对细菌的选择性杀菌作用,对
宿主毒性小。近十多年来已证实细菌胞
浆膜上特殊蛋白PBPs是β-内酰胺类药的作用靶位,PBPs的功能及与抗生素结合情况归纳于。各种细菌细胞膜上的PBPs数目、分子量、对β-
内酰胺类抗生素的敏感性不同,但
生物分类学上相近的细菌,其PBPs类型及生理功能则相似。例如
大肠杆菌有7种PBPs,PBP1A,PBP1B与细菌延长有关,
苄青霉素、
氨苄西林、
噻孢霉素等与PBP1A、PBP1B有高度亲和力,可使细菌生长繁殖和延伸受抑制,并溶解死亡,PBP2与细管形状有关,美西林、棒酸与
甲砜霉素(
亚胺培南)能选择性地与其结合,使细菌形成大圆形
细胞,对
渗透压稳定,可继续生几代后才溶解死亡。PBP3功能与PBP1A相同,但量少,与中隔形成,细菌分裂有关,多数青霉素类或头孢菌素类抗生素主要与PBP1和(或)PBP3结合,形成丝状体和球形体,使细菌发生变形萎缩,逐渐溶解死亡。PBP1,2,3是细菌存活、生长繁殖所必需,PBP4,5,6;与羧肽酶活性有关,对细菌生存繁殖无重要性,抗生素与之结合后,对细菌无影响。
β-内酰胺酶可能添加的食品:
乳制品,特别是“无抗奶”。β-内酰胺酶类物质被用作牛奶中抗生素的分解剂。
解读β-
内酰胺酶:不得不先说说β-内酰胺类抗生素。β-内酰胺类抗生素是在牛乳生产中应用最广泛的抗生素,用于治疗牛乳腺炎和其他细菌感染性疾病。按照国家规定,使用抗生素药物后一定时间内的乳汁,不得作为供人食用的原料。同时国家在《生鲜牛乳收购标准》中规定,生鲜乳中不得检出抗生素。然而就中国奶牛饲养环境而言,牛奶的绝对“无抗”较难达到,针对这种情况,市场上出现了“抗生素分解剂”,该分解剂可选择性分解牛奶中残留的β-
内酰胺抗生素,其成分就是β-内酰胺酶。
β-内酰胺酶(金玉兰酶制剂),可能添加到乳与
乳制品中,起到掩蔽抗生素的作用,但是由于该制剂的安全性风险未知,因此所有乳制品生产企业严禁在产品中添加此类物质。