Allgemeinheit
Beta-Lactame (oder β-Lactame) stellen eine große Familie von Antibiotika dar, die zahlreiche Moleküle umfassen, die den zentralen Kern an der Basis ihrer chemischen Struktur gemeinsam haben: den Beta-Lactam-Ring, auch einfacher als Beta-Lactam bekannt .
Der Beta-Lactam-Ring ist nicht nur der zentrale Kern dieser Klasse von Antibiotika, sondern auch das Pharmakophor dieser Moleküle, dh die Gruppe, die die für diese Arzneimittel typischen antibakteriellen Eigenschaften verleiht.
Beta-Lactam-Antibiotika-Klassen
Innerhalb der großen Familie der Beta-Lactame finden wir vier Klassen von Antibiotika, Penicillinen, Cephalosporinen, Carbapenemen und Monobactamen .
Die Haupteigenschaften dieser Arzneimittel werden nachstehend kurz beschrieben.
Penicilline
Penicilline sind Antibiotika natürlichen Ursprungs, da sie von einem Pilz (dh einem Pilz) stammen.
Genauer gesagt wurden die Gründer dieser Klasse von Antibiotika - Penicillin G (oder Benzylpenicillin ) und Penicillin V (oder Phenoxymethylpenicillin ) - zum ersten Mal aus Kulturen von Penicillium notatum (einem Schimmelpilz, der jetzt als Penicillium chrysogenum bekannt ist ) isoliert.
Die Entdeckung von Penicillin wird Alexander Fleming zugeschrieben, der 1928 beobachtete, wie Penicillium notatum- Kolonien das Bakterienwachstum hemmen konnten.
Benzylpenicillin und Phenoxymethylpenicillin wurden jedoch nur zehn Jahre später dank einer Gruppe englischer Chemiker isoliert.
Von diesem Moment an begann die große Entwicklung der Forschung auf dem Gebiet der Penicilline, um neue Verbindungen zu finden, die immer sicherer und wirksamer waren.
Tausende neuer Moleküle wurden entdeckt und synthetisiert, von denen einige immer noch in der Therapie eingesetzt werden.
Penicilline sind Antibiotika mit bakterizider Wirkung, dh sie können Bakterienzellen abtöten.
Unter den vielen Molekülen, die zu dieser großen Klasse gehören, erinnern wir uns an Ampicillin, Amoxicillin, Methicillin und Oxacillin.
Cephalosporine
Cephalosporine - wie Penicilline - sind ebenfalls Antibiotika natürlichen Ursprungs.
Das Molekül, das als Urvater dieser Wirkstoffklasse gilt - Cephalosporin C - wurde vom italienischen Arzt Giuseppe Brotzu von der Universität Cagliari entdeckt.
Im Laufe der Jahre wurden zahlreiche Cephalosporine mit einer im Vergleich zu ihrem natürlichen Vorläufer erhöhten Aktivität entwickelt, wodurch wirksamere Arzneimittel mit einem breiteren Wirkungsspektrum erhalten wurden.
Cephalosporine sind auch bakterizide Antibiotika.
Cefazolin, Cefalexin, Cefuroxim, Cefaclor, Ceftriaxon, Ceftazidim, Cefixim und Cefpodoxim gehören zu dieser Klasse von Arzneimitteln.
Carbapeneme
Der Vorläufer dieser Wirkstoffklasse ist Thienamycin, das erstmals aus Actinomyceten Streptomyces cattleya isoliert wurde .
Es wurde entdeckt, dass Thienamycin eine Verbindung mit einer intensiven antibakteriellen Aktivität mit einem breiten Wirkungsspektrum ist und einige Arten von β-Lactamasen hemmen kann (insbesondere Enzyme, die von einigen Bakterienarten produziert werden, die β-Lactam und β-Lactam hydrolysieren können) das Antibiotikum zu inaktivieren).
Da festgestellt wurde, dass Thienamycin sehr instabil und schwer zu isolieren ist, wurden Änderungen an seiner Struktur vorgenommen, wodurch ein stabileres erstes halbsynthetisches Derivat, das Imipenem, erhalten wurde.
Zu dieser Klasse von Antibiotika gehören auch Meropenem und - Rapenem.
Carbapeneme sind bakteriostatische Antibiotika, das heißt, sie können Bakterienzellen nicht abtöten, sondern hemmen ihr Wachstum.
Monobactame
Das einzige Medikament, das zu dieser Klasse von Antibiotika gehört, ist Aztreonam.
Aztreonam stammt nicht aus natürlichen Verbindungen, sondern ist vollsynthetischen Ursprungs. Es hat ein Wirkungsspektrum, das auf gramnegative Bakterien beschränkt ist, und die Fähigkeit, bestimmte Arten von β-Lactamasen zu inaktivieren.
Aktionsmechanismus
Alle Beta-Lactam-Antibiotika wirken störend auf die Synthese der Bakterienzellwand ein, dh sie stören die Peptidoglycan-Synthese.
Peptidoglycan ist ein Polymer, das aus parallelen Ketten stickstoffhaltiger Kohlenhydrate besteht, die durch Querbindungen zwischen Aminosäureresten miteinander verbunden sind.
Diese Bindungen werden von bestimmten Enzymen der Peptidasefamilie (Carboxypeptidase, Transpeptidase und Endopeptidase) gebildet.
Die Beta-Lactam-Antibiotika binden an diese Peptidasen und verhindern die Bildung der oben genannten Vernetzungen. Auf diese Weise werden schwache Bereiche innerhalb des Peptidoglykans gebildet, die zur Lyse und zum Tod der Bakterienzelle führen.
Resistenz gegen Beta-Lactam-Antibiotika
Einige Bakterienarten sind resistent gegen Beta-Lactam-Antibiotika, da sie bestimmte Enzyme ( β-Lactamasen ) synthetisieren, die den Beta-Lactam-Ring hydrolysieren können. Dabei inaktivieren sie das Antibiotikum und verhindern so, dass es seine Funktion erfüllt.
Um diesem Resistenzproblem abzuhelfen, können Beta-Lactam-Antibiotika zusammen mit anderen als β-Lactamase-Inhibitoren bezeichneten Verbindungen verabreicht werden, die - wie der Name schon sagt - die Aktivität dieser Enzyme hemmen.
Beispiele für diese Inhibitoren sind Clavulansäure, die häufig in Verbindung mit Amoxicillin (wie z. B. im Arzneimittel Clavulin®) vorkommt, Sulbactam, das in Kombination mit Ampicillin (wie z. B. in der Unasyn®-Medizin) vorkommt. und Tazobactam, das in vielen Arzneimitteln in Kombination mit Piperacillin enthalten ist (wie zum Beispiel in dem Arzneimittel Tazocin®).
Antibiotikaresistenz wird jedoch nicht nur durch die Produktion von β-Lactamase-Bakterien verursacht, sondern kann auch durch andere Mechanismen verursacht werden.
Diese Mechanismen umfassen:
- Veränderungen in der Struktur von Antibiotika-Targets;
- Schaffung und Nutzung eines Stoffwechselweges, der sich von dem durch die Droge gehemmten unterscheidet;
- Auf diese Weise behindern Änderungen der Zellpermeabilität für das Arzneimittel die Passage oder Adhäsion des Antibiotikums an die Bakterienzellmembran.
Leider hat das Phänomen der Antibiotikaresistenz in den letzten Jahren stark zugenommen, hauptsächlich aufgrund des Missbrauchs und des Missbrauchs.
Daher werden Arzneimittel, die so wirksam und wirksam sind wie Beta-Lactame, aufgrund der kontinuierlichen Entwicklung resistenter Bakterienstämme zunehmend unbrauchbar.
