Загальність
Бета-лактами (або β-лактами) складають велику сімейство антибіотиків, що включає численні молекули, які мають спільне центральне ядро в основі їх хімічної структури: l "бета-лактамне кільце, також відомий більш просто як бета-лактам.
Бета -лактамне кільце - крім того, що воно є центральним ядром цього класу антибіотиків - також є фармакофором цих молекул, тобто це група, яка надає антибактеріальні властивості, характерні для цих препаратів.
Класи бета-лактамних антибіотиків
У великій родині бета-лактамів ми знаходимо чотири класи антибіотиків пеніциліни, цефалоспорини, i карбапенеми і я монобактам.
Нижче будуть коротко проілюстровані основні характеристики цих препаратів.
Пеніциліни
Пеніциліни є антибіотиками природного походження, оскільки вони походять від грибка (тобто гриба).
Точніше, прабатьки цього класу антибіотиків - пеніцилін G (або бензилпеніцилін) та пеніцилін V (або феноксиметилпеніцилін) - вперше були виділені з культур Росії Penicillium notatum (форма, відома зараз як Penicillium chrysogenum).
Відкриття пеніциліну приписується Олександру Флемінгу, який у 1928 році спостерігав, як колонії Росії Penicillium notatum здатні пригнічувати ріст бактерій.
Однак бензилпеніцилін і феноксиметилпеніцилін були виділені лише через десять років групою британських хіміків.
З цього моменту розпочався великий розвиток досліджень у галузі пеніцилінів у спробі знайти нові, все більш безпечні та ефективні сполуки.
Було відкрито і синтезовано тисячі нових молекул, деякі з яких і сьогодні використовуються в терапії.
Пеніциліни - це антибіотики з бактерицидною дією, тобто вони здатні вбивати бактеріальні клітини.
Серед багатьох молекул, що належать до цього великого класу, ми пам’ятаємо ампіцилін, амоксицилін, метицилін та оксацилін.
Цефалоспорини
Цефалоспорини - як і пеніциліни - також є антибіотиками природного походження.
Молекула вважалася родоначальницею цього класу ліків - цефалоспорин С - відкрив італійський лікар Джузеппе Броцу з Університету Кальярі.
Протягом багатьох років було розроблено численні цефалоспорини з підвищеною активністю порівняно з їх природними попередниками, таким чином отримуючи більш ефективні ліки з більш широким спектром дії.
Цефалоспорини також є бактерицидними антибіотиками.
До цього класу препаратів належать цефазолін, цефалексин, цефуроксим, цефаклор, цефтріаксон, цефтазидим, цефіксим та цефподоксим.
Карбапенеми
Родоначальником цього класу ліків є тієнаміцин, який вперше був виділений з актиноміцету Streptomyces cattleya.
Було виявлено, що тієнаміцин являє собою сполуку з "інтенсивною антибактеріальною активністю, з широким спектром дії" і здатною інгібувати деякі типи β-лактамаз (певні ферменти, вироблені деякими видами бактерій, здатні гідролізувати бета-лактам та інактивувати антибіотик).
Оскільки тієнаміцин виявився дуже нестійким і його важко виділити, були внесені зміни до його структури, таким чином отримано більш стійке напівсинтетичне перше похідне, іміпенем.
Меропенем та ертапенем також належать до цього класу антибіотиків.
Карбапенеми - це антибіотики з бактеріостатичною дією, тобто вони не здатні вбивати бактеріальні клітини, але пригнічують їх ріст.
Монобактамі
Єдиним препаратом, що належить до цього класу антибіотиків, є азтреонам.
Азтреонам не походить з природних сполук, але має повністю синтетичне походження, має спектр дії, обмежений лише грамнегативними бактеріями, а також має здатність інактивувати деякі типи β-лактамаз.
Механізм дії
Усі бета-лактамні антибіотики впливають на синтез клітинної стінки бактерій, тобто перешкоджають синтезу пептидоглікана.
Пептидоглікан-це полімер, що складається з паралельних ланцюгів азотистих вуглеводів, з'єднаних між собою зшивними зв'язками між залишками амінокислот.
Ці зв’язки утворені окремими ферментами, що належать до сімейства пептидаз (карбоксипептидази, транспептидази та ендопептидази).
Бета-лактамні антибіотики зв'язуються з цими пептидазами, запобігаючи утворенню вищезгаданих поперечних зв'язків; таким чином, всередині пептидоглікана утворюються слабкі ділянки, які призводять до лізису та загибелі бактеріальної клітини.
Стійкість до бета-лактамних антибіотиків
Деякі види бактерій стійкі до бета-лактамних антибіотиків, оскільки вони синтезують певні ферменти (le β-лактамаза) здатні гідролізувати бета-лактамне кільце; при цьому вони інактивують антибіотик, не даючи йому виконувати свою функцію.
Щоб вирішити цю проблему резистентності, бета-лактамні антибіотики можна вводити разом з іншими сполуками інгібітори β-лактамаз які - як зрозуміло з назви - інгібують активність цих ферментів.
Прикладами цих інгібіторів є "клавуланова кислота який часто зустрічається у поєднанні з амоксициліном (як, наприклад, у препараті Клавулін®), сульбактам який міститься у поєднанні з ампіциліном (як, наприклад, у ліках Unasyn®) та тазобактам які можна знайти у багатьох лікарських засобах у поєднанні з піперациліном (наприклад, у препараті Тазоцин®).
Однак стійкість до антибіотиків викликається не тільки виробленням β-лактамази бактеріями, але також може бути викликано іншими механізмами.
Ці механізми включають:
- Зміни в структурі антибіотичних мішеней;
- Створення та використання метаболічного шляху, відмінного від шляху, інгібованого препаратом;
- Зміни клітинної проникності щодо препарату, таким чином, перешкоджають проходженню або адгезії антибіотика до мембрани бактеріальної клітини.
На жаль, явище резистентності до антибіотиків останнім часом значно збільшилося, головним чином, через зловживання та зловживання ним.
Тому такі потужні та ефективні препарати, як бета-лактами, все більше ризикують стати марними через постійний розвиток стійких бактеріальних штамів.
