細菌產生抗藥性的常見機轉

細菌產生抗藥性的常見機轉:

細菌可以透過自發突變與水平轉移來產生抗藥性。

自發突變：即是上述提及細菌每次複製分裂都有可能會出現的突變。

水平轉移：不同細菌間，可透過纖毛(pilus)的接合作用(Conjugation)將含有抗藥性基因片段的質體(plasmid)分享給彼此。就跟神奇寶貝的通訊交換，然後進化是一樣的概念

而這些抗藥性基因再轉錄轉譯出抵禦抗生素的酵素或結構蛋白，以下為4種常見的機制：

1.          Porin channel
改變外層通道蛋白(porin protein channel)的結構 (主要是陰性菌，與部分分枝桿菌)，使外來偏水溶性抗生素無法透過此通道穿透外層膜，進入肽聚醣細胞壁作用。

2.        β-lactamase
分泌β-lactamase到膜間腔(陰性菌)或細胞外部周圍(部分陽性菌，如葡萄球菌)，將進入這個區域的β-lactam類抗生素的環狀結構破壞，失去殺菌活性。

而β-lactamase是所有能分解β-lactam抗生素的蛋白酵素總稱，我們將他們依胺基酸一級序列組成與作用位置區分成A-D四類，他們是細菌抵禦抗生素的武器，不同細菌有常見配置的β-lactamase，但也可透過接合作用來共享武器，比較有名的像是ESBL、AmpC、KPC、Metallo-β-lactamase。

舉例：當細菌擁有SHV-2, CTX-M-15, VEB-1等這類基因時，他便有能力合成Extended spectrum β-lactamase (ESBL)，不只1、2代，還能將3代Extended spectrum的抗生素結構分解，故命名為ESBL，有些甚至對4代cephalosporin產生抗藥性，但β-lactamase inhibitor可能還有效，如clavulate, tazobactam，這樣的細菌我們臨床上習慣直接稱呼他們為ESBL細菌，如ESBL E.coli, ESBL KP…等。另外，我們有時也會直接用基因型稱呼，如Amp C Enterobacter cloacae, AmpC Klebsiella aerogenes以及AmpC citrobacter freundii (這三隻細菌體內常帶有AmpC基因，一旦過度用藥，較容易被誘發表現)。

ESBL與AmpC是臨床上常互相比較的兩種β-lactamase，比較表如下

	ESBL	AmpC
Ambler classification	Class A	Class C
β-lactamase可否水解 l   Cephamycin類 l   1-3代cepha l   4代cepha	否 可 (藥物失效) 可 (藥物失效)	可 (藥物失效) 可 (藥物失效) 否
clavulate, tazobactam可否抑制β-lactamase	可	否 (藥物失效)

但這些分類其實主要是做研究與統計用的，臨床上還沒培養做抗生素敏感性測驗前，我們都不會知道這隻細菌是否具有β-lactamase。若敏感性結果出來後，則會直接按照報告選用有效的藥物。不過，如果有些特定抗生素沒有敏感性報告，則可透過了解該細菌擁有何種分類之β-lactamase而間接推測該抗生素之有效性。

β-lactamase Ambler分類

作用位	分類	名稱	常見基因	受質(可分解)
Serine	Class A	Narrow spectrum β-lactamase	SHV-1, TEM-1, TEM-2	Penicillins, 1代Cephalosporin
		Extended spectrum β-lactamase (ESBL)	SHV-2, CTX-M-15, VEB-1	Penicillins, 1-3 ± 4代Cephalosporin, aztreonam
		Carbapenemase	KPC	Penicillins,1-4代Cephalosporin, aztreonam, carbapenems
Metallo(Zn)	Class B	Metallo-β-lactamase	NDM, VIM, IMD	1-4代Cephalosporin, cephamycins, carbapenems
Serine	Class C	Cephalosporinases	AmpC	Penicillins, 1-3代cephamycins
Serine	Class D	OXA-type enzymes	OXA-1,2,10	Penicillins, 1代Cephalosporin
			Pseudomonas OXA-11,14,15	1-3代Cephalosporin, aztreonam
			Acinetobacter OXA-23,24,58	以上+ cephamycins, carbapenems

3.          Efflux pump:
細菌合成特殊運輸蛋白，將進入膜間腔(陰性菌)或細胞質(陽性菌)的抗生素打出體外

4.          Target site
將抗生素目標受體的結構改變，如細胞壁的transpeptidase(penicillin binging protein), 核醣體的30S,50S或DNA gyrase, topoisomerase…等