Generalitate
Beta-lactamele (sau β-lactamele) constituie o familie numeroasă de antibiotice, cuprinzând numeroase molecule care au în comun nucleul central la baza structurii lor chimice: l "inelul beta-lactamic, 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.
Clase de antibiotice beta-lactamice
În cadrul familiei numeroase de beta-lactame găsim patru clase de antibiotice, peniciline, cefalosporine, i carbapeneme și eu monobactame.
Principalele caracteristici ale acestor medicamente vor fi ilustrate pe scurt mai jos.
Peniciline
Penicilinele sunt antibiotice de origine naturală, deoarece provin dintr-o ciupercă (adică o ciupercă).
Mai precis, progenitorii acestei clase de antibiotice - penicilina G (sau benzilpenicilina) si penicilina V (sau fenoximetilpenicilina) - au fost mai întâi izolați de culturile de Penicillium notatum (o matriță cunoscută acum sub numele de Penicillium chrysogenum).
Descoperirea penicilinei este atribuită lui Alexander Fleming care, în 1928, a observat modul în care coloniile din Penicillium notatum au fost capabili să inhibe creșterea bacteriană.
Cu toate acestea, benzilpenicilina și fenoximetilpenicilina au fost izolate doar zece ani mai târziu de un grup de chimiști britanici.
Din acel moment a început marea dezvoltare a cercetării în domeniul penicilinelor, în încercarea de a găsi compuși noi și din ce în ce mai siguri și eficienți.
Mii de molecule noi au fost descoperite și sintetizate, dintre care unele sunt folosite și astăzi în terapie.
Penicilinele sunt antibiotice cu acțiune bactericidă, adică sunt capabile să omoare celulele bacteriene.
Printre numeroasele molecule aparținând acestei mari clase, ne amintim ampicilina, amoxicilina, meticilina și oxacilina.
Cefalosporine
Cefalosporinele - ca și penicilinele - sunt, de asemenea, antibiotice de origine naturală.
Molecula considerată progenitorul acestei clase de medicamente - cefalosporina C - a fost descoperit de medicul italian Giuseppe Brotzu de la Universitatea din Cagliari.
De-a lungul anilor, s-au dezvoltat numeroase cefalosporine cu activitate crescută în comparație cu precursorul lor natural, obținându-se astfel medicamente mai eficiente cu un spectru mai larg de acțiune.
Cefalosporinele sunt, de asemenea, antibiotice bactericide.
Cefazolin, cefalexin, cefuroximă, cefaclor, ceftriaxonă, ceftazidimă, cefiximă și cefpodoximă aparțin acestei clase de medicamente.
Carbapeneme
Progenitorul acestei clase de medicamente este tienamicină, care a fost mai întâi izolat de actinomicet Streptomyces cattleya.
S-a descoperit că tienamicina era un compus cu o „activitate antibacteriană intensă, cu un spectru larg de acțiune” și capabil să inhibe unele tipuri de β-lactamaze (enzime particulare produse de unele specii bacteriene capabile să hidrolizeze beta-lactamele și să inactiveze antibiotic).
Deoarece tienamicina s-a dovedit a fi foarte instabilă și dificil de izolat, s-au făcut modificări ale structurii sale obținându-se astfel un prim derivat semisintetic mai stabil, imipenem.
Meropenemul și ertapenemul aparțin, de asemenea, acestei clase de antibiotice.
Carbapenemele sunt antibiotice cu acțiune bacteriostatică, adică nu sunt capabile să omoare celulele bacteriene, dar le inhibă creșterea.
Monobactami
Singurul medicament care aparține acestei clase de antibiotice este aztreonamul.
Aztreonamul nu provine din compuși naturali, dar este de origine complet sintetică, are un spectru de acțiune limitat doar la bacteriile gram-negative și are, de asemenea, capacitatea de a inactiva unele tipuri de β-lactamaze.
Mecanism de acțiune
Toți 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 glucide azotate, unite între ele prin legături încrucișate între reziduurile de aminoacizi.
Aceste legături sunt formate din enzime particulare aparținând familiei peptidazelor (carboxipeptidaze, transpeptidaze și endopeptidaze).
Antibioticele beta-lactamice se leagă de aceste peptidaze împiedicând formarea legăturilor transversale menționate anterior; în acest fel, se formează zone slabe în interiorul peptidoglicanului care duc la liza și moartea celulei bacteriene.
Rezistența la antibiotice beta-lactamice
Unele specii bacteriene sunt rezistente la antibiotice beta-lactamice deoarece sintetizează anumite enzime (le β-lactamaza) capabile să hidrolizeze inelul beta-lactamic; în acest fel, inactivează antibioticul, împiedicându-l să își 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 - după cum sugerează și numele - inhibă activitatea acestor enzime.
Exemple ale acestor inhibitori sunt „acid clavulanic care se găsește adesea în asociere cu amoxicilină (ca, de exemplu, în medicamentul Clavulin®), sulbactam care se găsește în combinație cu ampicilină (cum ar fi, de exemplu, în medicamentul Unasyn®) și tazobactam care poate fi găsit în multe medicamente în combinație cu piperacilină (cum ar fi, de exemplu, în medicamentul Tazocin®).
Cu toate acestea, rezistența la antibiotice nu este cauzată numai de producerea de β-lactamază de către bacterii, 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 față de medicament, în acest fel, trecerea sau adeziunea antibioticului la membrana celulară bacteriană este împiedicată.
Din păcate, fenomenul de rezistență la antibiotice a crescut considerabil în ultimii ani, în principal din cauza abuzului și abuzului care se face asupra acestuia.
Prin urmare, medicamente atât de puternice și eficiente precum beta-lactamele sunt din ce în ce mai în pericol de a deveni inutile datorită dezvoltării continue a tulpinilor bacteriene rezistente.
