ogólność
Beta-laktamy (lub β-laktamy) stanowią dużą rodzinę antybiotyków, zawierającą liczne cząsteczki, które mają wspólne jądro centralne u podstawy ich struktury chemicznej: pierścień beta-laktamowy, znany również jako beta-laktam .
Pierścień beta-laktamowy - poza tym, że jest centralnym jądrem tej klasy antybiotyków - jest również farmakoforem tych cząsteczek, to znaczy jest grupą, która nadaje właściwości antybakteryjne typowe dla tych leków.
Klasy antybiotyków beta-laktamowych
W dużej rodzinie beta-laktamów znajdujemy cztery klasy antybiotyków, penicyliny, cefalosporyny, karbapenemy i monobaktamy .
Główne cechy tych leków zostaną pokrótce opisane poniżej.
penicyliny
Penicyliny są antybiotykami pochodzenia naturalnego, ponieważ pochodzą od grzyba (tj. Grzyba).
Dokładniej, twórcy tej klasy antybiotyków - penicyliny G (lub penicyliny benzylowej ) i penicyliny V (lub fenoksymetylopenicyliny ) - zostali po raz pierwszy wyizolowani z hodowli Penicillium notatum (pleśni znanej obecnie jako Penicillium chrysogenum ).
Odkrycie penicyliny przypisuje się Alexandrowi Flemingowi, który w 1928 r. Zaobserwował, w jaki sposób kolonie Penicillium notatum były w stanie hamować rozwój bakterii.
Jednak benzylopenicylina i fenoksymetylopenicylina zostały wyizolowane dopiero dziesięć lat później dzięki grupie angielskich chemików.
Od tego momentu rozpoczął się wielki rozwój badań w dziedzinie penicylin, próbując znaleźć nowe związki, które były zawsze bezpieczniejsze i bardziej skuteczne.
Tysiące nowych cząsteczek zostało odkrytych i zsyntetyzowanych, z których niektóre są nadal używane w terapii.
Penicyliny są antybiotykami o działaniu bakteriobójczym, tj. Są w stanie zabić komórki bakteryjne.
Wśród wielu cząsteczek należących do tej wielkiej klasy przypominamy ampicylinę, amoksycylinę, metycylinę i oksacylinę.
cefalosporyny
Cefalosporyny - takie jak penicyliny - są również antybiotykami pochodzenia naturalnego.
Cząsteczka uważana za przodka tej klasy leków - cefalosporyna C - została odkryta przez włoskiego lekarza Giuseppe Brotzu z Uniwersytetu w Cagliari.
Z biegiem lat opracowano wiele cefalosporyn o zwiększonej aktywności w porównaniu z ich naturalnym prekursorem, uzyskując w ten sposób bardziej skuteczne leki o szerszym spektrum działania.
Cefalosporyny są również antybiotykami bakteriobójczymi.
Cefazolina, cefaleksyna, cefuroksym, cefaklor, ceftriakson, ceftazydym, cefiksym i cefpodoksym należą do tej klasy leków.
karbapenemy
Przodkiem tej klasy leków jest tienamycyna, która została wyizolowana po raz pierwszy z promieniowców Streptomyces cattleya .
Odkryto, że tienamycyna była związkiem o intensywnym działaniu przeciwbakteryjnym, o szerokim spektrum działania i zdolnym do hamowania niektórych typów β-laktamaz (określonych enzymów wytwarzanych przez niektóre gatunki bakterii zdolnych do hydrolizy beta-laktamu i inaktywować antybiotyk).
Ponieważ stwierdzono, że tienamycyna jest bardzo niestabilna i trudna do wyizolowania, dokonano zmian w jej strukturze, uzyskując w ten sposób bardziej stabilną pierwszą półsyntetyczną pochodną, imipenem.
W tej klasie antybiotyków znajduje się również meropenem i œrapenem.
Karbapenemy są antybiotykami bakteriostatycznymi, to znaczy nie są w stanie zabić komórek bakteryjnych, ale hamują ich wzrost.
monobaktamy
Jedynym lekiem należącym do tej klasy antybiotyków jest aztreonam.
Aztreonam nie pochodzi ze związków naturalnych, ale jest pochodzenia całkowicie syntetycznego. Ma spektrum działania ograniczone do bakterii Gram-ujemnych i ma również zdolność do inaktywacji niektórych typów β-laktamaz.
Mechanizm działania
Wszystkie antybiotyki beta-laktamowe działają poprzez zakłócanie syntezy ściany komórkowej bakterii, tj. Zakłócają syntezę peptydoglikanu.
Peptydoglikan jest polimerem złożonym z równoległych łańcuchów azotanowanych węglowodanów, połączonych ze sobą poprzecznymi wiązaniami między resztami aminokwasowymi.
Wiązania te są tworzone przez poszczególne enzymy należące do rodziny peptydaz (karboksypeptydaza, transpeptydaza i endopeptydaza).
Antybiotyki beta-laktamowe wiążą się z tymi peptydazami, zapobiegając tworzeniu wyżej wymienionych wiązań poprzecznych; w ten sposób powstają słabe obszary wewnątrz peptydoglikanu, które prowadzą do lizy i śmierci komórki bakteryjnej.
Odporność na antybiotyki beta-laktamowe
Niektóre gatunki bakterii są oporne na antybiotyki beta-laktamowe, ponieważ syntetyzują określone enzymy ( β-laktamazy ) zdolne do hydrolizowania pierścienia beta-laktamowego; w ten sposób dezaktywują antybiotyk, uniemożliwiając mu wykonywanie funkcji.
Aby zaradzić temu problemowi oporności, antybiotyki beta-laktamowe można podawać razem z innymi związkami zwanymi inhibitorami β-laktamazy, które - jak sama nazwa wskazuje - hamują aktywność tych enzymów.
Przykładami tych inhibitorów są kwas klawulanowy, który często występuje w połączeniu z amoksycyliną (taką jak na przykład w leczniczym Clavulinie®), sulbaktam, który znajduje się w połączeniu z ampicyliną (taki jak, na przykład, w leku Unasyn®) i tazobaktam, który można znaleźć w wielu lekach w połączeniu z piperacyliną (na przykład w leku Tazocin®).
Jednak oporność na antybiotyki jest nie tylko spowodowana produkcją bakterii β-laktamazowych, ale może być również spowodowana przez inne mechanizmy.
Te mechanizmy obejmują:
- Zmiany w strukturze celów antybiotykowych;
- Tworzenie i wykorzystanie szlaku metabolicznego innego niż ten hamowany przez lek;
- W ten sposób zmiany w przepuszczalności komórek dla leku utrudniają przejście lub adhezję antybiotyku do błony komórki bakteryjnej.
Niestety zjawisko oporności na antybiotyki znacznie wzrosło w ostatnich latach, głównie z powodu nadużyć i nadużyć.
Dlatego też leki tak silne i skuteczne jak beta-laktamy stają się coraz bardziej bezużyteczne ze względu na ciągły rozwój opornych szczepów bakteryjnych.
