generalitate
Beta-lactamele (sau beta-lactamele) constituie o familie mare de antibiotice, incluzând numeroase molecule care împart nucleul central la baza structurii lor chimice: inelul beta-lactam, cunoscut și mai simplu ca beta-lactam .
Inelul beta-lactamic - pe lângă constituirea nucleului central al acestei clase de antibiotice - este, de asemenea, farmacoforul acestor molecule, adică este grupul care conferă proprietățile antibacteriene tipice acestor medicamente.
Clasele de antibiotice beta-lactamice
În cadrul familiei mari de beta-lactam găsim patru clase de antibiotice, peniciline, cefalosporine, carbapenemuri și monobactamuri .
Mai jos, principalele caracteristici ale acestor medicamente vor fi ilustrate pe scurt.
peniciline
Penicilinele sunt antibiotice de origine naturală, deoarece derivă dintr-o micetă (adică o ciupercă).
Mai exact, fondatorii acestei clase de antibiotice - penicilina G (sau benzilpenicilina ) și penicilina V (sau fenoximetilpenicilina ) - au fost izolate pentru prima dată din culturile de Penicillium notatum (o formă cunoscută astăzi ca Penicillium chrysogenum ).
Descoperirea penicilinei este atribuită lui Alexander Fleming care, în 1928, a observat cum coloniile de Penicillium notatum au fost capabile să inhibe creșterea bacteriilor.
Totuși, benzilpenicilina și fenoximetilpenicilina au fost izolate doar zece ani mai târziu, mulțumită unui grup de chimici englezi.
Din acel moment, a început o mare dezvoltare a cercetării în domeniul penicilinelor, în încercarea de a găsi noi compuși care au fost tot mai siguri și mai eficienți.
Mii de molecule noi au fost descoperite și sintetizate, dintre care unele sunt încă folosite în terapie.
Penicilinele sunt antibiotice cu acțiune bactericidă, adică sunt capabile să ucidă celulele bacteriene.
Dintre numeroasele molecule aparținând acestei clase mari, menționăm ampicilina, amoxicilina, meticilina și oxacilina.
cefalosporinele
Cefalosporinele - cum ar fi penicilinele - sunt, de asemenea, antibiotice naturale.
Molecula considerată progenitorul acestei clase de medicamente - cefalosporina C - a fost descoperită de medicul italian Giuseppe Brotzu de la Universitatea din Cagliari.
De-a lungul anilor, numeroase cefalosporine au fost dezvoltate cu o activitate crescută comparativ cu precursorul lor natural, obținând astfel medicamente mai eficiente cu un spectru mai larg de acțiune.
Cefalosporinele sunt, de asemenea, antibiotice cu acțiune bactericidă.
Cefazolin, cefalexin, cefuroximă, cefaclor, ceftriaxonă, ceftazidimă, cefiximă și cefpodoximă aparțin acestei clase de medicamente.
carbapeneme
Progenitorul acestei clase de medicamente este tienamicina, care a fost izolată pentru prima dată de actinomycete Streptomyces cattleya .
S-a descoperit că tienamicina este un compus cu o activitate antibacteriană intensă, cu un spectru larg de acțiune și capabil să inhibe anumite tipuri de β-lactamază (enzime particulare produse de unele specii bacteriene capabile să hidrolizeze beta-lactam și pentru inactivarea antibioticului).
Deoarece tienamicina sa dovedit a fi foarte instabilă și dificil de izolat, s-au făcut modificări structurii sale obținându-se astfel un prim derivat semisintetic mai stabil, imipenemul.
Meropenem și ertapenem aparțin, de asemenea, acestei clase de antibiotice.
Carbapenemii sunt antibiotice cu acțiune bacteriostatică, adică nu sunt capabili să ucidă celulele bacteriene, ci să le inhibe creșterea.
monobactami
Singurul medicament care aparține acestei clase de antibiotice este aztreonamul.
Aztreonam nu provine din compuși naturali, ci este de origine complet sintetică. Are un spectru de acțiune limitat numai la bacterii gram-negative și are, de asemenea, capacitatea de a inactiva anumite tipuri de β-lactamaze.
Mecanismul de acțiune
Toate antibioticele beta-lactamice acționează prin interferența cu sinteza peretelui celular bacterian, adică interferează cu sinteza peptidoglicanului.
Peptidoglicanul este un polimer format din lanțuri paralele de carbohidrați azotați, uniți prin legături transversale între resturile de aminoacizi.
Aceste legături sunt compuse din enzime particulare aparținând familiei peptidazei (carboxipeptidază, transpeptidază și endopeptidază).
Antibioticele beta-lactam se leagă la aceste peptidaze, prevenind formarea legăturilor transversale menționate anterior; în acest mod, în interiorul peptidoglicanului se formează zone slabe care duc la liza și moartea celulei bacteriene.
Rezistența la antibiotice beta-lactamice
Unele specii bacteriene sunt rezistente la antibiotice beta-lactamice deoarece ele sintetizează enzime particulare ( β-lactamaze ) capabile să hidrolizeze inelul beta-lactam; în acest mod, inactivează antibioticul și îl împiedică să-și îndeplinească funcția.
Pentru a remedia această problemă de rezistență, antibioticele beta-lactamice pot fi administrate împreună cu alți compuși numiți inhibitori ai β-lactamazei care - așa cum sugerează și numele - inhibă activitatea acestor enzime.
Exemplele acestor inhibitori sunt acidul clavulanic care se găsește adesea în asociere cu amoxicilina (cum ar fi, de exemplu, în medicamentul Clavulin®), sulbactamul care se găsește în asociere cu ampicilina (cum ar fi, de exemplu, în medicamentul Unasyn®) și tazobactam care se găsesc în multe medicamente în combinație cu piperacilină (cum ar fi, de exemplu, în produsul medicamentos Tazocin®).
Cu toate acestea, rezistența la antibiotice nu este cauzată doar de producerea de bacterii β-lactamaze, ci poate fi cauzată și de alte mecanisme.
Aceste mecanisme includ:
- Modificări în structura țintelor antibiotice;
- Crearea și utilizarea unei căi metabolice diferite de cea inhibată de medicament;
- Modificările permeabilității celulare împotriva medicamentului, în acest fel, împiedică trecerea sau adeziunea antibioticului la membrana celulară bacteriană.
Din păcate, fenomenul de rezistență la antibiotice a crescut semnificativ în ultimii ani, în principal datorită abuzului și utilizării abuzive.
Prin urmare, medicamentele atât de puternice și eficiente precum beta-lactamele sunt din ce în ce mai expuse riscului de a deveni inutile din cauza dezvoltării continue a tulpinilor bacteriene rezistente.
