Γενικότητα
Οι β-λακτάμες (ή β-λακτάμες) αποτελούν μια μεγάλη οικογένεια αντιβιοτικών, που περιλαμβάνουν πολλά μόρια που έχουν κοινό τον κεντρικό πυρήνα στη βάση της χημικής τους δομής: l "δακτύλιος βήτα-λακτάμης, επίσης γνωστό πιο απλά ως βήτα-λακτάμη.
Ο δακτύλιος βήτα -λακτάμης - εκτός του ότι αποτελεί τον κεντρικό πυρήνα αυτής της κατηγορίας αντιβιοτικών - είναι επίσης το φαρμακοφόρο αυτών των μορίων, δηλαδή είναι η ομάδα που αποδίδει τις αντιβακτηριακές ιδιότητες που είναι τυπικές για αυτά τα φάρμακα.
Κατηγορίες αντιβιοτικών βήτα-λακτάμης
Μέσα στη μεγάλη οικογένεια β-λακταμών βρίσκουμε τέσσερις κατηγορίες αντιβιοτικών, το πενικιλίνες, ο κεφαλοσπορίνες, Εγώ καρβαπενέμες και εγώ μονοβακταμ.
Τα κύρια χαρακτηριστικά αυτών των φαρμάκων θα περιγραφούν εν συντομία παρακάτω.
Πενικιλίνες
Οι πενικιλίνες είναι αντιβιοτικά φυσικής προέλευσης, καθώς προέρχονται από μύκητα (δηλαδή, μύκητα).
Πιο συγκεκριμένα, οι πρόγονοι αυτής της κατηγορίας αντιβιοτικών - το πενικιλίνη G (ή βενζυλοπενικιλλίνη) και το πενικιλίνη V (ή φαινοξυμεθυλοπενικιλλίνη) - απομονώθηκαν για πρώτη φορά από τους πολιτισμούς των Penicillium notatum (ένα καλούπι γνωστό τώρα ως Penicillium chrysogenum).
Η ανακάλυψη της πενικιλίνης αποδίδεται στον Αλέξανδρο Φλέμινγκ ο οποίος, το 1928, παρατήρησε πώς οι αποικίες των Penicillium notatum μπόρεσαν να εμποδίσουν την ανάπτυξη βακτηρίων.
Ωστόσο, η βενζυλοπενικιλλίνη και η φαινοξυμεθυλοπενικιλλίνη απομονώθηκαν μόλις δέκα χρόνια αργότερα από μια ομάδα Βρετανών χημικών.
Από εκείνη τη στιγμή και μετά, ξεκίνησε η μεγάλη ανάπτυξη της έρευνας στον τομέα των πενικιλλίνων, σε μια προσπάθεια εύρεσης νέων και όλο και πιο ασφαλών και αποτελεσματικών ενώσεων.
Χιλιάδες νέα μόρια ανακαλύφθηκαν και συντέθηκαν, μερικά από τα οποία εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται στη θεραπεία σήμερα.
Οι πενικιλίνες είναι αντιβιοτικά με βακτηριοκτόνο δράση, δηλαδή είναι σε θέση να σκοτώσουν τα βακτηριακά κύτταρα.
Μεταξύ των πολλών μορίων που ανήκουν σε αυτή τη μεγάλη κατηγορία, θυμόμαστε την αμπικιλλίνη, την αμοξικιλλίνη, τη μεθικιλλίνη και την οξακιλλίνη.
Κεφαλοσπορίνες
Οι κεφαλοσπορίνες - όπως οι πενικιλίνες - είναι επίσης αντιβιοτικά φυσικής προέλευσης.
Το μόριο θεωρείται ο προγονός αυτής της κατηγορίας φαρμάκων - το κεφαλοσπορίνη C - ανακαλύφθηκε από τον Ιταλό γιατρό Giuseppe Brotzu του Πανεπιστημίου του Κάλιαρι.
Με την πάροδο των ετών, έχουν αναπτυχθεί πολυάριθμες κεφαλοσπορίνες με αυξημένη δραστηριότητα σε σύγκριση με τον φυσικό πρόδρομό τους, αποκτώντας έτσι πιο αποτελεσματικά φάρμακα με ευρύτερο φάσμα δράσης.
Οι κεφαλοσπορίνες είναι επίσης βακτηριοκτόνα αντιβιοτικά.
Η κεφαζολίνη, η κεφαλεξίνη, η κεφουροξίμη, η κεφακλόρη, η κεφτριαξόνη, η κεφταζιδίμη, η κεφιξίμη και η κεφποδοξίμη ανήκουν σε αυτήν την κατηγορία φαρμάκων.
Καρπαπενέμες
Ο πρόγονος αυτής της κατηγορίας φαρμάκων είναι η θειεναμυκίνη, η οποία απομονώθηκε αρχικά από ακτινομύκητα Streptomyces cattleya.
Ανακαλύφθηκε ότι η θειεναμυκίνη ήταν μια ένωση με «έντονη αντιβακτηριακή δράση, με ευρύ φάσμα δράσης» και ικανή να αναστείλει ορισμένους τύπους β-λακταμασών (συγκεκριμένα ένζυμα που παράγονται από ορισμένα βακτηριακά είδη ικανά να υδρολύσουν τη β-λακτάμη και να αδρανοποιήσουν τη αντιβιοτικό).
Δεδομένου ότι η θειεναμυκίνη αποδείχθηκε πολύ ασταθής και δύσκολο να απομονωθεί, έγιναν τροποποιήσεις στη δομή της, αποκτώντας έτσι ένα πιο σταθερό ημισυνθετικό πρώτο παράγωγο, την ιμιπενέμη.
Η μεροπενέμη και η ερταπενέμη ανήκουν επίσης σε αυτήν την κατηγορία αντιβιοτικών.
Τα καρβαπενέμια είναι αντιβιοτικά με βακτηριοστατική δράση, δηλαδή δεν είναι σε θέση να σκοτώσουν τα βακτηριακά κύτταρα, αλλά εμποδίζουν την ανάπτυξή τους.
Monobactami
Το μόνο φάρμακο που ανήκει σε αυτή την κατηγορία αντιβιοτικών είναι η αζτρεονάμη.
Η αζτρεονάμη δεν προέρχεται από φυσικές ενώσεις, αλλά είναι εντελώς συνθετικής προέλευσης. Έχει ένα φάσμα δράσης που περιορίζεται μόνο στα αρνητικά κατά Gram βακτήρια και επίσης έχει την ικανότητα να αδρανοποιεί ορισμένους τύπους β-λακταμάσες.
Μηχανισμός δράσης
Όλα τα αντιβιοτικά βήτα-λακτάμης δρουν παρεμβαίνοντας στη σύνθεση του κυτταρικού τοιχώματος του βακτηρίου, δηλαδή παρεμβαίνουν στη σύνθεση της πεπτιδογλυκάνης.
Η πεπτιδογλυκάνη είναι ένα πολυμερές που αποτελείται από παράλληλες αλυσίδες αζωτούχων υδατανθράκων, ενώνονται μεταξύ τους με σταυροειδείς συνδέσεις μεταξύ υπολειμμάτων αμινοξέων.
Αυτοί οι δεσμοί σχηματίζονται από συγκεκριμένα ένζυμα που ανήκουν στην οικογένεια πεπτιδάσεων (καρβοξυπεπτιδάσες, τρανσπεπτιδάσες και ενδοπεπτιδάσες).
Τα αντιβιοτικά βήτα-λακτάμης συνδέονται με αυτές τις πεπτιδάσες αποτρέποντας το σχηματισμό των προαναφερθέντων εγκάρσιων δεσμών. Με αυτόν τον τρόπο, σχηματίζονται αδύναμες περιοχές μέσα στην πεπτιδογλυκάνη που οδηγούν στη λύση και το θάνατο του βακτηριακού κυττάρου.
Αντοχή στα αντιβιοτικά βήτα-λακτάμης
Ορισμένα είδη βακτηρίων είναι ανθεκτικά στα αντιβιοτικά βήτα-λακτάμης επειδή συνθέτουν συγκεκριμένα ένζυμα (λε β-λακταμάση) ικανά να υδρολύσουν τον δακτύλιο βήτα-λακτάμης · με αυτόν τον τρόπο, απενεργοποιούν το αντιβιοτικό, εμποδίζοντάς το να εκτελέσει τη λειτουργία του.
Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος αντίστασης, μπορούν να χορηγηθούν αντιβιοτικά βήτα-λακτάμης μαζί με άλλες ενώσεις αναστολείς της β-λακταμάσης που - όπως υποδηλώνει το όνομα - αναστέλλουν τη δραστηριότητα αυτών των ενζύμων.
Παραδείγματα αυτών των αναστολέων είναι τα "κλαβουλανικό οξύ που βρίσκεται συχνά σε συνδυασμό με αμοξικιλλίνη (όπως, για παράδειγμα, στο φάρμακο Clavulin®), σουλβακτάμη που βρίσκεται σε συνδυασμό με αμπικιλλίνη (όπως, για παράδειγμα, στο φάρμακο Unasyn®) και το ταζοβακτάμη που μπορεί να βρεθεί σε πολλά φάρμακα σε συνδυασμό με πιπερακιλλίνη (όπως, για παράδειγμα, στο φάρμακο Tazocin®).
Ωστόσο, η αντίσταση στα αντιβιοτικά δεν προκαλείται μόνο από την παραγωγή β-λακταμάσης από τα βακτήρια, αλλά μπορεί επίσης να προκληθεί από άλλους μηχανισμούς.
Αυτοί οι μηχανισμοί περιλαμβάνουν:
- Αλλαγές στη δομή των στόχων αντιβιοτικών.
- Δημιουργία και χρήση μιας μεταβολικής οδού διαφορετικής από αυτήν που αναστέλλεται από το φάρμακο.
- Τροποποιήσεις της κυτταρικής διαπερατότητας προς το φάρμακο, με αυτόν τον τρόπο, εμποδίζεται η διέλευση ή η πρόσφυση του αντιβιοτικού στη βακτηριακή κυτταρική μεμβράνη.
Δυστυχώς, το φαινόμενο της αντοχής στα αντιβιοτικά έχει αυξηθεί σημαντικά τα τελευταία χρόνια, κυρίως λόγω της κατάχρησης και της κακής χρήσης που γίνεται από αυτό.
Επομένως, τέτοια ισχυρά και αποτελεσματικά φάρμακα όπως οι β-λακτάμες κινδυνεύουν όλο και περισσότερο να καταστούν άχρηστα λόγω της συνεχούς ανάπτυξης ανθεκτικών βακτηριακών στελεχών.
