Všeobecnosť
Beta-laktámy (alebo β-laktámy) predstavujú veľkú rodinu antibiotík obsahujúcich množstvo molekúl, ktoré majú spoločné centrálne jadro na základe svojej chemickej štruktúry: 1 "beta-laktámový kruh, tiež známejšie jednoduchšie ako beta-laktám.
Beta -laktámový kruh - okrem toho, že tvorí centrálne jadro tejto triedy antibiotík - je tiež farmakoforom týchto molekúl, to znamená, že je to skupina, ktorá udeľuje antibakteriálne vlastnosti typické pre tieto lieky.
Triedy beta-laktámových antibiotík
V rámci veľkej rodiny beta-laktámov nájdeme štyri triedy antibiotík, penicilíny, cefalosporíny, i karbapenémy a ja monobaktámy.
Hlavné charakteristiky týchto liekov budú stručne ilustrované nižšie.
Penicilíny
Penicilíny sú antibiotiká prírodného pôvodu, pretože pochádzajú z huby (tj. Huby).
Presnejšie povedané, progenitori tejto triedy antibiotík - penicilín G (alebo benzylpenicilín) a penicilín V (alebo fenoxymetylpenicilín) - boli najskôr izolované z kultúr Penicillium notatum (forma, ktorá je teraz známa ako Penicillium chrysogenum).
Objav penicilínu je pripisovaný Alexandrovi Flemingovi, ktorý v roku 1928 pozoroval, ako sa kolónie Penicillium notatum boli schopné inhibovať rast baktérií.
Benzylpenicilín a fenoxymetylpenicilín však izolovala až o desať rokov neskôr skupina britských chemikov.
Od tej chvíle sa začal veľký rozvoj výskumu v oblasti penicilínov v snahe nájsť nové a stále bezpečnejšie a účinnejšie zlúčeniny.
Boli objavené a syntetizované tisíce nových molekúl, z ktorých niektoré sa dodnes používajú v terapii.
Penicilíny sú antibiotiká s baktericídnym účinkom, to znamená, že sú schopné zabíjať bakteriálne bunky.
Medzi mnohými molekulami patriacimi do tejto veľkej triedy si pamätáme ampicilín, amoxicilín, meticilín a oxacilín.
Cefalosporíny
Cefalosporíny - podobne ako penicilíny - sú tiež antibiotiká prírodného pôvodu.
Molekula považovaná za predchodcu tejto triedy liekov - cefalosporín C - objavil taliansky lekár Giuseppe Brotzu z University of Cagliari.
V priebehu rokov bolo vyvinutých mnoho cefalosporínov so zvýšenou aktivitou v porovnaní s ich prirodzeným prekurzorom, čím sa získali účinnejšie lieky so širším spektrom účinku.
Cefalosporíny sú tiež baktericídne antibiotiká.
Cefazolin, cefalexin, cefuroxime, cefaclor, ceftriaxone, ceftazidime, cefixime a cefpodoxime patria do tejto triedy liekov.
Karbapenémy
Predchodcom tejto triedy liekov je tienamycín, ktorý bol prvýkrát izolovaný z aktinomycete Streptomyces cattleya.
Zistilo sa, že tienamycín je zlúčenina s „intenzívnou antibakteriálnou aktivitou so širokým spektrom účinku“ a schopná inhibovať niektoré typy β-laktamáz (konkrétne enzýmy produkované niektorými druhmi baktérií schopné hydrolyzovať beta-laktám a deaktivovať antibiotikum).
Pretože sa tienamycín ukázal byť veľmi nestabilným a ťažko izolovateľným, urobili sa zmeny v jeho štruktúre, čím sa získal stabilnejší semisyntetický prvý derivát imipeném.
Meropeném a ertapeném tiež patria do tejto triedy antibiotík.
Karbapenémy sú antibiotiká s bakteriostatickým účinkom, to znamená, že nie sú schopné zabíjať bakteriálne bunky, ale brzdia ich rast.
Monobaktami
Jediným liekom patriacim do tejto triedy antibiotík je aztreonam.
Aztreonam nepochádza z prírodných zlúčenín, ale je úplne syntetického pôvodu. Má spektrum účinku obmedzené iba na gramnegatívne baktérie a má tiež schopnosť inaktivovať niektoré typy β-laktamáz.
Mechanizmus akcie
Všetky beta-laktámové antibiotiká pôsobia tak, že interferujú so syntézou bakteriálnej bunkovej steny, t.j. interferujú so syntézou peptidoglykánu.
Peptidoglykán je polymér pozostávajúci z paralelných reťazcov dusíkatých uhľohydrátov spojených dohromady priečnymi väzbami medzi zvyškami aminokyselín.
Tieto väzby sú tvorené konkrétnymi enzýmami patriacimi do skupiny peptidáz (karboxypeptidázy, transpeptidázy a endopeptidázy).
Beta-laktámové antibiotiká sa viažu na tieto peptidázy, čím zabraňujú tvorbe vyššie uvedených priečnych väzieb; týmto spôsobom sa vo vnútri peptidoglykánu vytvoria slabé oblasti, ktoré vedú k lýze a smrti bakteriálnej bunky.
Odolnosť voči beta-laktámovým antibiotikám
Niektoré druhy baktérií sú rezistentné na beta-laktámové antibiotiká, pretože syntetizujú konkrétne enzýmy (napr β-laktamáza) schopné hydrolyzovať beta-laktámový kruh; pritom deaktivujú antibiotikum a zabraňujú mu vykonávať svoju funkciu.
Na vyriešenie tohto problému s rezistenciou je možné podávať beta-laktámové antibiotiká spoločne s inými nazývanými zlúčeninami inhibítory β-laktamázy ktoré - ako naznačuje názov - inhibujú aktivitu týchto enzýmov.
Príklady týchto inhibítorov sú „kyselina klavulanová ktorý sa často nachádza v spojení s amoxicilínom (ako napríklad v lieku Clavulin®), sulbaktám ktorý sa nachádza v kombinácii s ampicilínom (ako napríklad v lieku Unasyn®) a tazobaktám ktoré možno nájsť v mnohých liekoch v kombinácii s piperacilínom (ako napríklad v lieku Tazocin®).
Rezistencia na antibiotiká nie je spôsobená iba produkciou β-laktamázy baktériami, ale môže byť spôsobená aj inými mechanizmami.
Tieto mechanizmy zahŕňajú:
- Zmeny v štruktúre cieľov antibiotík;
- Vytvorenie a použitie metabolickej dráhy odlišnej od cesty inhibovanej liekom;
- Modifikácia bunkovej permeability voči lieku týmto spôsobom bráni prechodu alebo adhézii antibiotika k membráne bakteriálnych buniek.
Fenomén rezistencie voči antibiotikám sa v posledných rokoch bohužiaľ značne zvýšil, a to predovšetkým v dôsledku zneužívania a zneužívania, ktoré je z neho odvodené.
Preto je u takých silných a účinných liekov, akými sú beta-laktámy, stále viac nebezpečenstva, že sa stanú nepoužiteľnými v dôsledku neustáleho vývoja rezistentných bakteriálnych kmeňov.
