Beta-Lactam Antibiotika

Generellitet

Betalaktamer (eller β-laktamer) utgjør en stor familie av antibiotika, som består av mange molekyler som har den sentrale kjernen til felles ved basen av deres kjemiske struktur: l "beta-laktamring, også kjent enklere som beta-laktam.

Betalaktamringen - foruten den sentrale kjernen i denne antibiotikaklassen - er også farmakoforen til disse molekylene, det vil si at det er gruppen som gir de antibakterielle egenskapene som er typiske for disse stoffene.

Klasser av beta-laktam antibiotika

Innenfor den store familien av beta-laktamer finner vi fire klasser av antibiotika, penicilliner, cefalosporiner, Jeg karbapenemer og jeg monobaktamer.
De viktigste egenskapene til disse stoffene vil bli kort illustrert nedenfor.

Penicilliner

Penicilliner er antibiotika av naturlig opprinnelse, ettersom de stammer fra en sopp (dvs. en sopp).
Mer presist, forfedrene til denne klassen av antibiotika - penicillin G (eller benzylpenicillin) og penicillin V (eller fenoksymetylpenicillin) - ble først isolert fra kulturer av Penicillium notatum (en form nå kjent som Penicillium chrysogenum).
Funnet av penicillin tilskrives Alexander Fleming som i 1928 observerte hvordan koloniene i Penicillium notatum var i stand til å hemme bakterievekst.
Imidlertid ble benzylpenicillin og fenoksymetylpenicillin bare isolert ti år senere av en gruppe britiske kjemikere.
Fra det øyeblikket begynte den store utviklingen av forskning innen penicilliner, i et forsøk på å finne nye og stadig mer sikre og effektive forbindelser.
Tusenvis av nye molekyler ble oppdaget og syntetisert, hvorav noen fortsatt brukes i terapi i dag.
Penicilliner er antibiotika med bakteriedrepende virkning, det vil si at de er i stand til å drepe bakterieceller.
Blant de mange molekylene som tilhører denne store klassen, husker vi ampicillin, amoksicillin, meticillin og oksacillin.

Cefalosporiner

Cefalosporiner - som penicilliner - er også antibiotika av naturlig opprinnelse.
Molekylet betraktet som stamfaren til denne klassen av legemidler - cefalosporin C - ble oppdaget av den italienske legen Giuseppe Brotzu ved University of Cagliari.
Gjennom årene har mange cefalosporiner blitt utviklet med økt aktivitet sammenlignet med deres naturlige forløper, og dermed oppnådd mer effektive medisiner med et bredere spekter av handlinger.
Cefalosporiner er også bakteriedrepende antibiotika.
Cefazolin, cefalexin, cefuroxim, cefaclor, ceftriaxon, ceftazidime, cefixime og cefpodoxime tilhører denne klassen av legemidler.

Karbapenemer

Forfaren til denne legemiddelklassen er thienamycin, som først ble isolert fra actinomycete Streptomyces cattleya.
Det ble oppdaget at thienamycin var en forbindelse med en "intens antibakteriell aktivitet, med et bredt spekter av virkninger" og i stand til å hemme noen typer β-laktamaser (bestemte enzymer produsert av noen bakteriearter som er i stand til å hydrolysere beta-laktam og å inaktivere antibiotika).
Siden thienamycin viste seg å være veldig ustabil og vanskelig å isolere, ble det gjort endringer i strukturen og dermed oppnådd et mer stabilt semisyntetisk første derivat, imipenem.
Meropenem og ertapenem tilhører også denne klassen av antibiotika.
Karbapenemer er antibiotika med bakteriostatisk virkning, det vil si at de ikke er i stand til å drepe bakterieceller, men de hemmer veksten.

Monobactami

Det eneste stoffet som tilhører denne klassen antibiotika er aztreonam.
Aztreonam kommer ikke fra naturlige forbindelser, men er av fullstendig syntetisk opprinnelse. Det har et virkspekter som er begrenset til bare gramnegative bakterier og har også evnen til å inaktivere noen typer β-laktamaser.

Virkningsmekanismen

Alle beta-laktam-antibiotika virker ved å forstyrre syntesen av bakteriecelleveggen, det vil si at de forstyrrer syntesen av peptidoglykan.
Peptidoglycan er en polymer som består av parallelle kjeder av nitrogenholdige karbohydrater, forbundet med kryssbindinger mellom aminosyrerester.
Disse bindingene dannes av bestemte enzymer som tilhører peptidasefamilien (karboksypeptidaser, transpeptidaser og endopeptidaser).
Betalaktam-antibiotika binder seg til disse peptidasene og forhindrer dannelsen av de nevnte tverrbindinger; på denne måten dannes svake områder inne i peptidoglykanet som fører til lysis og død av bakteriecellen.

Motstand mot beta-laktam antibiotika

Noen bakteriearter er resistente mot beta-laktamantibiotika fordi de syntetiserer bestemte enzymer (le β-laktamase) i stand til å hydrolysere beta-laktamringen; ved å gjøre dette inaktiverer de antibiotika og forhindrer det i å utføre sin funksjon.
For å avhjelpe dette resistensproblemet, kan beta-laktamantibiotika administreres sammen med andre kalt forbindelser β-laktamasehemmere som - som navnet tilsier - hemmer aktiviteten til disse enzymene.
Eksempler på disse hemmerne er "klavulansyre som ofte finnes i forbindelse med amoksicillin (som for eksempel i medisinen Clavulin®), sulbaktam som finnes i kombinasjon med ampicillin (som for eksempel i medisinen Unasyn®) og tazobaktam som finnes i mange medisiner i kombinasjon med piperacillin (for eksempel i medisinen Tazocin®).
Imidlertid er antibiotikaresistens ikke bare forårsaket av produksjonen av β-laktamase av bakteriene, men kan også skyldes andre mekanismer.
Disse mekanismene inkluderer:

• Endringer i strukturen av antibiotiske mål;
• Opprettelse og bruk av en metabolsk vei som er forskjellig fra den som hemmes av stoffet;
• Modifikasjoner av cellens permeabilitet mot legemidlet, på denne måten hindres passasje eller vedheft av antibiotika til bakteriecellemembranen.

Dessverre har fenomenet antibiotikaresistens økt betydelig de siste årene, hovedsakelig på grunn av misbruk og misbruk som er gjort av det.
Derfor risikerer slike kraftige og effektive legemidler som beta-laktamer i økende grad å bli ubrukelige på grunn av den kontinuerlige utviklingen av resistente bakteriestammer.