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115年:(醫檢)微生(1)

腸內菌科因具有 extended-spectrum β-lactamases 可水解下列何種抗生素？

Acefixime
Bciprofloxacin
Ckanamycin
Drifampin

詳細解析

本題觀念：

擴大效譜 β-內醯胺酶 (Extended-Spectrum β-Lactamases, ESBLs)

ESBLs 是一類由腸內菌科（如 Escherichia coli、Klebsiella pneumoniae）產生的質體型 β-內醯胺酶（β-lactamases）。其主要的致病機轉為水解 β-lactam 環，導致抗生素失效。

ESBLs 的主要水解受質（substrate）範圍包括：

  1. Penicillins（盤尼西林類）
  2. Cephalosporins（頭孢菌素類）：包含第一、二、三代頭孢菌素（特別是帶有 oxyimino側鏈的第三代，如 Cefotaxime、Ceftazidime、Ceftriaxone 以及口服的 Cefixime）。
  3. Monobactams（如 Aztreonam）。

ESBLs 的重要特性是無法有效水解 Cephamycins（如 Cefoxitin）和 Carbapenems（如 Imipenem、Meropenem），且其活性通常可被 β-lactamase inhibitors（如 Clavulanate）所抑制。

選項分析

  • A. cefixime (正確答案)

    • 分類：第三代頭孢菌素（Third-generation cephalosporin），口服劑型。
    • 機轉：屬於 β-lactam 類抗生素，具有 oxyimino 側鏈結構。
    • 解析：ESBLs 的定義即為能水解 extended-spectrum cephalosporins 的酵素。Cefixime 作為第三代頭孢菌素，是 ESBLs 的直接受質，會被該酵素水解破壞而失去抗菌活性。因此，產 ESBL 的菌株通常對 Cefixime 具抗藥性。

  • B. ciprofloxacin

    • 分類：Fluoroquinolone（氟奎諾酮類）。
    • 機轉：抑制細菌的 DNA gyrase (Topoisomerase II) 和 Topoisomerase IV，阻斷 DNA 複製。
    • 解析：Ciprofloxacin 不是 β-lactam 類抗生素，其結構中沒有 β-lactam 環，因此不會被 ESBL 酵素「水解」。雖然產 ESBL 的細菌常因質體上同時帶有其他抗藥基因（如 qnr）而對 Ciprofloxacin 產生「共抗藥性（co-resistance）」，但這不是透過 ESBL 直接水解藥物造成的。

  • C. kanamycin

    • 分類：Aminoglycoside（胺基糖苷類）。
    • 機轉：結合細菌核糖體 30S 次單元，抑制蛋白質合成。
    • 解析：Kanamycin 不含 β-lactam 結構，ESBL 無法水解它。其抗藥性主要是由 Aminoglycoside-modifying enzymes（AMEs）修飾藥物所致。

  • D. rifampin

    • 分類：Rifamycin 類。
    • 機轉：抑制細菌的 DNA-dependent RNA polymerase，阻斷 RNA 合成。
    • 解析：主要用於結核桿菌或預防腦膜炎雙球菌，不屬於 β-lactam 類，不是 ESBL 的受質。

答案解析

ESBLs 是一種水解酶，其專一性受質為 β-lactam 類抗生素。在四個選項中，僅有 A. cefixime 屬於 β-lactam 類的第三代頭孢菌素，因此會被 ESBL 直接水解破壞。其餘選項（B、C、D）的抗藥機轉與 β-lactamase 的水解作用無關。

核心知識點

  1. ESBL 定義與受質：
    • 能水解 Penicillins、Cephalosporins (Gen 1-3, 含 Cefotaxime, Ceftazidime, Ceftriaxone, Cefixime)、Aztreonam。
    • 關鍵鑑別：ESBL 不能水解 Cephamycins (Cefoxitin, Cefotetan) 和 Carbapenems (Imipenem, Meropenem)。
  2. 抑制劑特徵：ESBL 的活性可被 Clavulanic acid 抑制（這是實驗室進行 Double Disk Synergy Test, DDST 或合併藥物測試的基礎）。
  3. 常見菌種：Klebsiella pneumoniae、Escherichia coli、Proteus mirabilis。
  4. 治療選擇：臨床上治療 ESBL 感染的首選藥物通常為 Carbapenems。

參考資料

  1. PubChem - Cefixime: Confirms Cefixime is a third-generation cephalosporin and a beta-lactam antibiotic. NIH PubChem
  2. Microbiology Note - ESBL: Defines ESBLs as enzymes that hydrolyze third-generation oxyimino-cephalosporins. Microbiology Note
  3. Medscape - Beta-Lactamases: Discusses the hydrolysis profile of ESBLs including inhibition by clavulanate and resistance to cephamycins. Medscape
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