загальність
Бета-лактами (або β-лактами) являють собою велику сім'ю антибіотиків, що містять численні молекули, які мають спільне центральне ядро в основі своєї хімічної структури: бета-лактамное кільце, також відоме більш просто як бета-лактам .
Бета-лактамне кільце - крім того, що є центральним ядром цього класу антибіотиків - також є фармакофором цих молекул, тобто саме група надає антибактеріальні властивості, типові для цих препаратів.
Класи бета-лактамних антибіотиків
У великій сім'ї бета-лактамів ми знаходимо чотири класи антибіотиків, пеніцилінів, цефалоспоринів, карбапенемів і монобактамів .
Основні характеристики цих препаратів будуть коротко описані нижче.
пеніциліни
Пеніциліни є антибіотиками природного походження, оскільки вони походять з гриба (тобто гриба).
Точніше, засновники цього класу антибіотиків - пеніцилін G (або бензилпеніцилін ) і пеніцилін V (або феноксиметилпеніцилін ) - вперше були виділені з культур Penicillium notatum (цвіль, відома як Penicillium chrysogenum ).
Відкриття пеніциліну приписується Олександру Флемінгу, який у 1928 році спостерігав, як колонії Penicillium notatum могли інгібувати ріст бактерій.
Проте бензилпеніцилін і феноксиметилпеніцилін були виділені лише через десять років завдяки групі англійських хіміків.
З цього моменту почався великий розвиток досліджень в області пеніцилінів, в спробі знайти нові сполуки, які завжди були більш безпечними та ефективними.
Виявлено і синтезовано тисячі нових молекул, деякі з яких досі використовуються в терапії.
Пеніциліни є антибіотиками з бактерицидною дією, тобто вони здатні вбивати бактеріальні клітини.
Серед багатьох молекул, що належать до цього великого класу, ми згадуємо ампіцилін, амоксицилін, метицилін і оксацилін.
цефалоспорини
Цефалоспорини, такі як пеніциліни, також є антибіотиками природного походження.
Молекула, що вважається родоначальником цього класу препаратів - цефалоспорину С - була відкрита італійським доктором Джузеппе Броцу з Університету Кальярі.
Протягом багатьох років були розроблені численні цефалоспорини з підвищеною активністю порівняно з їх природним попередником, отримуючи тим самим більш ефективні препарати з більш широким спектром дії.
Цефалоспорини також є бактерицидними антибіотиками.
Цефазолін, цефалексин, цефуроксим, цефаклор, цефтріаксон, цефтазидим, цефіксим і цефпоксим належать до цього класу лікарських засобів.
карбапенеми
Родоначальником цього класу препаратів є тієнаміцин, який вперше був виділений з актиноміцету Streptomyces cattleya .
Було виявлено, що тієнаміцин є з'єднанням з інтенсивною антибактеріальною активністю, з широким спектром дії і здатним інгібувати деякі типи β-лактамаз (окремі ферменти, вироблені деякими бактеріальними видами, здатними гідролізувати бета-лактам і для інактивації антибіотика).
Оскільки виявлено, що тієнаміцин є дуже нестабільним і важким для ізоляції, були внесені зміни до його структури, що дозволило отримати більш стабільне перше напівсинтетичне похідне - іміпенем.
До цього класу антибіотиків також входить меропенем і ерапенем.
Карбапенеми є бактеріостатичними антибіотиками, тобто вони не здатні вбивати бактеріальні клітини, але гальмують їх зростання.
монобактами
Єдиним препаратом, що належить до цього класу антибіотиків, є азтреонам.
Азтреонам не походить з природних сполук, але має повністю синтетичне походження. Він має спектр дії, обмежений грамнегативними бактеріями, а також здатний інактивувати певні типи β-лактамаз.
Механізм дій
Всі бета-лактамні антибіотики діють шляхом втручання в синтез бактеріальної клітинної стінки, тобто вони заважають синтезу пептидоглікану.
Пептидоглікан являє собою полімер, складений з паралельних ланцюгів азотистих вуглеводів, з'єднаних між собою поперечними зв'язками між амінокислотними залишками.
Ці зв'язки утворені окремими ферментами, що належать до сімейства пептидаз (карбоксипептидаза, транспептидаза і эндопептидаза).
Бета-лактамні антибіотики зв'язуються з цими пептидазами, запобігаючи утворенню вищезазначених поперечних зв'язків; таким чином, всередині пептидоглікану утворюються слабкі ділянки, які призводять до лізису і загибелі бактеріальної клітини.
Стійкість до бета-лактамних антибіотиків
Деякі види бактерій є стійкими до бета-лактамних антибіотиків, оскільки вони синтезують певні ферменти ( β-лактамази ), здатні гідролізувати бета-лактамне кільце; роблячи це, вони інактивують антибіотик, не даючи йому виконувати свою функцію.
Щоб усунути цю проблему, можна застосовувати бета-лактамні антибіотики разом з іншими сполуками, які називаються β-лактамазними інгібіторами, які, як випливає з назви, пригнічують активність цих ферментів.
Прикладами цих інгібіторів є клавуланова кислота, яка часто зустрічається в асоціації з амоксициліном (таким, як, наприклад, лікарський Clavulin®), сульбактам, який виявляється в комбінації з ампіциліном (наприклад, у медицині Unasyn®). і тазобактам, який можна знайти у багатьох лікарських засобах у поєднанні з піперациліном (наприклад, у препараті Tazocin®).
Однак стійкість до антибіотиків викликається не тільки продукцією β-лактамазних бактерій, але також може бути викликана іншими механізмами.
Ці механізми включають:
- Зміни в структурі антибіотичних мішеней;
- Створення та використання метаболічного шляху, відмінного від того, що інгібується препаратом;
- Таким чином, зміни в проникності клітин для препарату перешкоджають проходженню або адгезії антибіотика до мембрани бактеріальної клітини.
На жаль, в останні роки явище резистентності до антибіотиків значно зросло, головним чином через зловживання та зловживання.
Таким чином, препарати, які є потужними та ефективними в якості бета-лактамів, все частіше стають марними через постійний розвиток стійких бактеріальних штамів.
