Splošnost
Beta-laktami (ali β-laktami) tvorijo veliko družino antibiotikov, ki jo sestavljajo številne molekule, ki jim je skupno osrednje jedro na osnovi njihove kemijske strukture: "beta-laktamski obroč, znan tudi bolj preprosto kot beta-laktam.
Beta -laktamski obroč - ki poleg osrednjega jedra tega razreda antibiotikov - je tudi farmakofor teh molekul, torej skupina, ki daje antibakterijske lastnosti, značilne za ta zdravila.
Razredi beta-laktamskih antibiotikov
V veliki družini beta-laktamov najdemo štiri razrede antibiotikov, penicilini, cefalosporini, jaz karbapenemi in jaz monobaktami.
Spodaj bodo na kratko prikazane glavne značilnosti teh zdravil.
Penicilini
Penicilini so antibiotiki naravnega izvora, saj izvirajo iz glive (tj. Glive).
Natančneje, predniki tega razreda antibiotikov - penicilin G. (oz benzilpenicilin) in penicilin V. (oz fenoksimetilpenicilin) - so bili najprej izolirani iz kultur Penicillium notatum (plesen, ki je zdaj znana kot Penicillium chrysogenum).
Odkritje penicilina pripisujejo Aleksandru Flemingu, ki je leta 1928 opazoval, kako kolonije Penicillium notatum so lahko zavirali rast bakterij.
Vendar pa je benzilpenicilin in fenoksimetilpenicilin le deset let kasneje izolirala skupina britanskih kemikov.
Od tega trenutka se je začel velik razvoj raziskav na področju penicilinov v poskusu iskanja novih in vse bolj varnih in učinkovitih spojin.
Odkrili in sintetizirali so na tisoče novih molekul, nekatere od njih se še danes uporabljajo v terapiji.
Penicilini so antibiotiki z baktericidnim delovanjem, torej lahko ubijejo bakterijske celice.
Med številnimi molekulami tega velikega razreda se spomnimo ampicilina, amoksicilina, meticilina in oksacilina.
Cefalosporini
Cefalosporini - tako kot penicilini - so tudi antibiotiki naravnega izvora.
Molekula je veljala za prednika te skupine zdravil - cefalosporin C. - je odkril italijanski zdravnik Giuseppe Brotzu z univerze v Cagliariju.
Skozi leta so bili razviti številni cefalosporini s povečano aktivnostjo v primerjavi z njihovim naravnim predhodnikom, s čimer so dobili učinkovitejša zdravila s širšim spektrom delovanja.
Cefalosporini so tudi baktericidni antibiotiki.
Cefazolin, cefaleksin, cefuroksim, cefaklor, ceftriakson, ceftazidim, cefiksim in cefpodoksim spadajo v to skupino zdravil.
Karbapenemi
Prednik te skupine zdravil je tienamicin, ki je bil najprej izoliran iz aktinomiceta Streptomyces cattleya.
Ugotovljeno je bilo, da je tienamicin spojina z "intenzivnim antibakterijskim delovanjem, s širokim spektrom delovanja" in sposobna zavirati nekatere vrste β-laktamaz (posebne encime, ki jih proizvajajo nekatere bakterijske vrste, ki lahko hidrolizirajo beta-laktam in inaktivirajo antibiotik).
Ker se je thienamycin izkazal za zelo nestabilnega in ga je težko izolirati, so bile spremenjene njegove strukture, s čimer so dobili stabilnejši polsintetični prvi derivat, imipenem.
V ta razred antibiotikov spadata tudi meropenem in ertapenem.
Karbapenemi so antibiotiki z bakteriostatičnim delovanjem, torej ne morejo ubiti bakterijskih celic, vendar zavirajo njihovo rast.
Monobaktami
Edino zdravilo iz te skupine antibiotikov je aztreonam.
Aztreonam ne izvira iz naravnih spojin, ampak je popolnoma sintetičnega izvora, ima spekter delovanja, omejen samo na gram-negativne bakterije, poleg tega pa lahko tudi inaktivira nekatere vrste β-laktamaz.
Mehanizem delovanja
Vsi beta-laktamski antibiotiki delujejo tako, da motijo sintezo bakterijske celične stene, torej motijo sintezo peptidoglikana.
Peptidoglikan je polimer, sestavljen iz vzporednih verig dušikovih ogljikovih hidratov, ki jih povezujejo navzkrižne povezave med ostanki aminokislin.
Te vezi tvorijo posebni encimi iz družine peptidaz (karboksipeptidaze, transpeptidaze in endopeptidaze).
Na te peptidaze se vežejo beta-laktamski antibiotiki, ki preprečujejo nastanek prej omenjenih prečnih vezi; na ta način se znotraj peptidoglikana tvorijo šibka območja, ki vodijo v lizo in smrt bakterijske celice.
Odpornost na beta-laktamske antibiotike
Nekatere vrste bakterij so odporne na beta-laktamske antibiotike, ker sintetizirajo določene encime (le β-laktamaza), ki lahko hidrolizirajo beta-laktamski obroč; pri tem inaktivirajo antibiotik in mu preprečijo opravljanje svoje funkcije.
Za odpravo te odpornosti se lahko beta-laktamski antibiotiki dajejo skupaj z drugimi spojinami zaviralci β-laktamaze ki - kot pove že ime - zavirajo delovanje teh encimov.
Primeri teh zaviralcev so "klavulanska kislina ki ga pogosto najdemo v povezavi z amoksicilinom (kot je na primer v zdravilu Clavulin®), sulbaktam ki ga najdemo v kombinaciji z ampicilinom (kot je na primer v zdravilu Unasyn®) in tazobaktam ki jih lahko najdemo v številnih zdravilih v kombinaciji s piperacilinom (kot je na primer v zdravilu Tazocin®).
Vendar pa odpornost na antibiotike ne nastane le zaradi proizvodnje β-laktamaze s strani bakterij, ampak lahko nastane tudi zaradi drugih mehanizmov.
Ti mehanizmi vključujejo:
- Spremembe v strukturi tarč antibiotikov;
- Oblikovanje in uporaba presnovne poti, ki je drugačna od tiste, ki jo zdravilo zavira;
- Spremembe celične prepustnosti proti zdravilu, na ta način je oviran prehod ali adhezija antibiotika na membrano bakterijske celice.
Žal se je pojav odpornosti na antibiotike v zadnjih letih precej povečal, predvsem zaradi zlorabe in zlorabe, ki jo povzročajo.
Zato so tako močna in učinkovita zdravila, kot so beta-laktami, zaradi nenehnega razvoja odpornih sevov bakterij vse bolj nevarna.
