Allmänhet
Betalaktamer (eller β-laktamer) utgör en stor familj av antibiotika, som består av många molekyler som har den gemensamma kärnan gemensamt vid basen av deras kemiska struktur: l "beta-laktamring, också känd enklare som beta-laktam.
Betalaktamringen - förutom den centrala kärnan i denna klass av antibiotika - är också farmakoforen för dessa molekyler, det vill säga det är gruppen som ger de antibakteriella egenskaper som är typiska för dessa läkemedel.
Klasser av beta-laktamantibiotika
Inom den stora familjen beta-laktamer hittar vi fyra klasser av antibiotika, penicilliner, cefalosporiner, jag karbapenem och jag monobaktamer.
De viktigaste egenskaperna hos dessa läkemedel kommer att illustreras kort nedan.
Penicilliner
Penicilliner är antibiotika av naturligt ursprung, eftersom de härrör från en svamp (dvs. en svamp).
Mer exakt, förfäderna till denna klass av antibiotika - penicillin G (eller bensylpenicillin) och den penicillin V (eller fenoximetylpenicillin) - isolerades först från kulturer av Penicillium notatum (en form som nu kallas Penicillium chrysogenum).
Upptäckten av penicillin tillskrivs Alexander Fleming som 1928 observerade hur kolonierna i Penicillium notatum kunde hämma bakterietillväxt.
Bensylpenicillin och fenoximetylpenicillin isolerades dock bara tio år senare av en grupp brittiska kemister.
Från det ögonblicket började den stora utvecklingen av forskning inom penicilliner, i ett försök att hitta nya och alltmer säkra och effektiva föreningar.
Tusentals nya molekyler upptäcktes och syntetiserades, varav några fortfarande används i terapi idag.
Penicilliner är antibiotika med bakteriedödande verkan, det vill säga att de kan döda bakterieceller.
Bland de många molekyler som tillhör denna stora klass minns vi ampicillin, amoxicillin, meticillin och oxacillin.
Cefalosporiner
Cefalosporiner - liksom penicilliner - är också antibiotika av naturligt ursprung.
Molekylen ansågs föregångaren till denna klass av läkemedel - cefalosporin C - upptäcktes av den italienska läkaren Giuseppe Brotzu vid universitetet i Cagliari.
Under årens lopp har många cefalosporiner utvecklats med ökad aktivitet jämfört med deras naturliga föregångare, och därmed erhållit mer effektiva läkemedel med ett bredare spektrum av verkningar.
Cefalosporiner är också bakteriedödande antibiotika.
Cefazolin, cefalexin, cefuroxim, cefaklor, ceftriaxon, ceftazidim, cefixim och cefpodoxim tillhör denna klass av läkemedel.
Karbapenem
Föregångaren till denna klass av läkemedel är tienamycin, som först isolerades från aktinomycet Streptomyces cattleya.
Det upptäcktes att tienamycin var en förening med en "intensiv antibakteriell aktivitet, med ett brett spektrum av verkningar" och som kan hämma vissa typer av β-laktamaser (speciella enzymer som produceras av vissa bakteriearter som kan hydrolysera beta-laktam och att inaktivera antibiotikum).
Eftersom tienamycin visade sig vara mycket instabilt och svårt att isolera, gjordes modifieringar av dess struktur, vilket gav ett mer stabilt semisyntetiskt första derivat, imipenem.
Meropenem och ertapenem tillhör också denna klass av antibiotika.
Karbapenem är antibiotika med bakteriostatisk verkan, det vill säga att de inte kan döda bakterieceller, men de hämmar deras tillväxt.
Monobactami
Det enda läkemedlet som tillhör denna klass av antibiotika är aztreonam.
Aztreonam kommer inte från naturliga föreningar, men har ett helt syntetiskt ursprung, det har ett spektrum av åtgärder som endast är begränsat till gramnegativa bakterier och har också förmågan att inaktivera vissa typer av β-laktamaser.
Handlingsmekanism
Alla beta-laktamantibiotika verkar genom att störa syntesen av bakteriecellväggen, dvs de stör syntesen av peptidoglykan.
Peptidoglycan är en polymer som består av parallella kedjor av kvävehaltiga kolhydrater, sammanfogade genom tvärbindningar mellan aminosyrarester.
Dessa bindningar bildas av särskilda enzymer som tillhör peptidasfamiljen (karboxipeptidaser, transpeptidaser och endopeptidaser).
Betalaktamantibiotika binder till dessa peptidaser som förhindrar bildandet av de ovannämnda tvärgående bindningarna; på detta sätt bildas svaga områden inuti peptidoglykanet som leder till lysering och död av bakteriecellen.
Resistens mot beta-laktamantibiotika
Vissa bakteriearter är resistenta mot beta-laktamantibiotika eftersom de syntetiserar specifika enzymer (le p-laktamas) kan hydrolysera beta-laktamringen; på så sätt inaktiverar de antibiotikumet och hindrar det från att utföra sin funktion.
För att åtgärda detta resistensproblem kan beta-laktamantibiotika administreras tillsammans med andra kallade föreningar β-laktamashämmare som - som namnet antyder - hämmar aktiviteten hos dessa enzymer.
Exempel på dessa hämmare är "klavulansyra som ofta finns i samband med amoxicillin (som till exempel i läkemedlet Clavulin®), sulbaktam som finns i kombination med ampicillin (som till exempel i läkemedlet Unasyn®) och tazobaktam som finns i många läkemedel i kombination med piperacillin (till exempel i läkemedlet Tazocin®).
Antibiotikaresistens orsakas dock inte bara av produktionen av β-laktamas av bakterierna, utan kan också orsakas av andra mekanismer.
Dessa mekanismer inkluderar:
- Förändringar i strukturen av antibiotiska mål;
- Skapande och användning av en metabolisk väg som skiljer sig från den som hämmas av läkemedlet;
- Modifieringar av den cellulära permeabiliteten mot läkemedlet, på detta sätt hindras antibiotikans passage eller vidhäftning till bakteriecellmembranet.
Tyvärr har fenomenet antibiotikaresistens ökat avsevärt under de senaste åren, främst på grund av missbruk och missbruk som görs av det.
Därför riskerar sådana kraftfulla och effektiva läkemedel som beta-laktamer alltmer att bli värdelösa på grund av den kontinuerliga utvecklingen av resistenta bakteriestammar.
