Бета-лактамные антибиотики

Общность

Бета-лактамы (или β-лактамы) составляют большое семейство антибиотиков, состоящее из множества молекул, которые имеют общее центральное ядро, лежащее в основе их химической структуры: l "бета-лактамное кольцо, также известный как бета-лактам.

Бета-лактамное кольцо - помимо того, что составляет центральное ядро ​​этого класса антибиотиков - также является фармакофором этих молекул, то есть группой, которая придает антибактериальные свойства, типичные для этих препаратов.

Классы бета-лактамных антибиотиков

В большом семействе бета-лактамов мы находим четыре класса антибиотиков: пенициллины, то цефалоспорины, я карбапенемы и я монобактамы.
Основные характеристики этих препаратов будут кратко проиллюстрированы ниже.

Пенициллины

Пенициллины - это антибиотики природного происхождения, так как они происходят от грибка (т. Е. Грибка).
Точнее, прародители этого класса антибиотиков - пенициллин G (или бензилпенициллин) и пенициллин V (или феноксиметилпенициллин) - впервые были выделены из культур Penicillium notatum (форма, известная как Penicillium chrysogenum).
Открытие пенициллина приписывают Александру Флемингу, который в 1928 году наблюдал, как колонии Penicillium notatum смогли подавить рост бактерий.
Однако бензилпенициллин и феноксиметилпенициллин были выделены только десять лет спустя группой британских химиков.
С этого момента началось большое развитие исследований в области пенициллинов в попытке найти новые, все более безопасные и эффективные соединения.
Были открыты и синтезированы тысячи новых молекул, некоторые из которых до сих пор используются в терапии.
Пенициллины - это антибиотики с бактерицидным действием, то есть они способны убивать бактериальные клетки.
Среди множества молекул, принадлежащих к этому великому классу, мы помним ампициллин, амоксициллин, метициллин и оксациллин.

Цефалоспорины

Цефалоспорины, как и пенициллины, также являются антибиотиками природного происхождения.
Молекула считается прародительницей этого класса лекарств - цефалоспорин C - открыл итальянский врач Джузеппе Бротцу из Университета Кальяри.
За прошедшие годы были разработаны многочисленные цефалоспорины с повышенной активностью по сравнению с их естественными предшественниками, что позволило получить более эффективные препараты с более широким спектром действия.
Цефалоспорины также являются бактерицидными антибиотиками.
К этому классу препаратов относятся цефазолин, цефалексин, цефуроксим, цефаклор, цефтриаксон, цефтазидим, цефиксим и цефподоксим.

Карбапенемы

Прародителем этого класса препаратов является тиенамицин, который был впервые выделен из актиномицета Streptomyces cattleya.
Было обнаружено, что тиенамицин представляет собой соединение с «интенсивной антибактериальной активностью с широким спектром действия» и способное ингибировать некоторые типы β-лактамаз (определенные ферменты, продуцируемые некоторыми видами бактерий, способные гидролизовать бета-лактам и инактивировать антибиотик).
Поскольку тиенамицин оказался очень нестабильным и его трудно выделить, в его структуру были внесены изменения, в результате чего получено более стабильное полусинтетическое первое производное, имипенем.
Меропенем и эртапенем также относятся к этому классу антибиотиков.
Карбапенемы - это антибиотики с бактериостатическим действием, то есть они не способны убивать бактериальные клетки, но подавляют их рост.

Монобактами

Единственный препарат, относящийся к этому классу антибиотиков, - азтреонам.
Азтреонам не происходит из природных соединений, а имеет полностью синтетическое происхождение. Он имеет спектр действия, ограниченный только грамотрицательными бактериями, а также обладает способностью инактивировать некоторые типы β-лактамаз.

Механизм действия

Все бета-лактамные антибиотики действуют, препятствуя синтезу клеточной стенки бактерий, т.е. они препятствуют синтезу пептидогликана.
Пептидогликан - это полимер, состоящий из параллельных цепочек азотистых углеводов, соединенных поперечными связями между аминокислотными остатками.
Эти связи образуются определенными ферментами, принадлежащими к семейству пептидаз (карбоксипептидазы, транспептидазы и эндопептидазы).
Бета-лактамные антибиотики связываются с этими пептидазами, предотвращая образование вышеупомянутых поперечных связей; Таким образом внутри пептидогликана образуются слабые участки, которые приводят к лизису и гибели бактериальной клетки.

Устойчивость к бета-лактамным антибиотикам

Некоторые виды бактерий устойчивы к бета-лактамным антибиотикам, потому что они синтезируют определенные ферменты (например, β-лактамаза) способны гидролизовать бета-лактамное кольцо; при этом они инактивируют антибиотик, не позволяя ему выполнять свою функцию.
Чтобы решить эту проблему устойчивости, бета-лактамные антибиотики можно вводить вместе с другими так называемыми соединениями. ингибиторы β-лактамаз которые, как следует из названия, подавляют активность этих ферментов.
Примерами этих ингибиторов являются "клавулановая кислота который часто встречается в сочетании с амоксициллином (как, например, в лекарстве Клавулин®), сульбактам который встречается в сочетании с ампициллином (как, например, в лекарстве Unasyn®) и тазобактам которые можно найти во многих лекарствах в сочетании с пиперациллином (например, в лекарстве Тазоцин®).
Однако устойчивость к антибиотикам вызывается не только производством бета-лактамазы бактериями, но также может быть вызвана другими механизмами.
Эти механизмы включают:

• Изменения в структуре мишеней антибиотиков;
• Создание и использование метаболического пути, отличного от того, который ингибируется лекарством;
• Изменения клеточной проницаемости для лекарственного средства, таким образом затрудняется проникновение или адгезия антибиотика к мембране бактериальной клетки.

К сожалению, явление устойчивости к антибиотикам значительно возросло в последние годы, в основном из-за злоупотребления и неправильного использования.
Следовательно, такие мощные и эффективные препараты, как бета-лактамы, все чаще становятся бесполезными из-за постоянного развития устойчивых штаммов бактерий.