Općenitost
Beta-laktami (ili β-laktami) čine veliku obitelj antibiotika, koja se sastoji od brojnih molekula kojima je zajedničko središnje jezgro u osnovi njihove kemijske strukture: l "beta-laktamski prsten, također poznat jednostavnije kao beta-laktam.
Beta -laktamski prsten - osim što čini središnju jezgru ove klase antibiotika - također je farmakofor ovih molekula, odnosno skupina je koja daje antibakterijska svojstva tipična za ove lijekove.
Klase beta-laktamskih antibiotika
Unutar velike obitelji beta-laktama nalazimo četiri klase antibiotika, penicilini, cefalosporini, tj karbapenemi i ja monobaktami.
U nastavku će ukratko biti prikazane glavne karakteristike ovih lijekova.
Penicilini
Penicilini su antibiotici prirodnog podrijetla, jer potječu od gljive (tj. Gljive).
Točnije, rodonačelnici ove klase antibiotika - penicilin G (ili benzilpenicilin) i penicilin V (ili fenoksimetilpenicilin) - prvi su izolirani iz kultura Penicillium notatum (kalup sada poznat kao Penicillium chrysogenum).
Otkriće penicilina pripisuje se Aleksandru Flemingu koji je 1928. promatrao kako kolonije Penicillium notatum uspjeli su spriječiti rast bakterija.
Međutim, benzilpenicilin i fenoksimetilpenicilin izolirala je tek deset godina kasnije skupina britanskih kemičara.
Od tog trenutka počeo je veliki razvoj istraživanja na području penicilina, u pokušaju pronalaska novih, sve sigurnijih i učinkovitijih spojeva.
Tisuće novih molekula otkriveno je i sintetizirano, od kojih se neke i danas koriste u terapiji.
Penicilini su antibiotici s baktericidnim djelovanjem, odnosno sposobni su ubiti bakterijske stanice.
Među mnogim molekulama koje pripadaju ovoj velikoj klasi, sjećamo se ampicilina, amoksicilina, meticilina i oksacilina.
Cefalosporini
Cefalosporini - poput penicilina - također su antibiotici prirodnog podrijetla.
Molekula se smatra praocem ove klase lijekova - cefalosporin C - otkrio je talijanski liječnik Giuseppe Brotzu sa Sveučilišta u Cagliariju.
Tijekom godina razvili su se brojni cefalosporini s povećanom aktivnošću u odnosu na njihov prirodni prekursor, čime su dobiveni učinkovitiji lijekovi sa širim spektrom djelovanja.
Cefalosporini su također baktericidni antibiotici.
Cefazolin, cefaleksin, cefuroksim, cefaklor, ceftriakson, ceftazidim, cefiksim i cefpodoksim spadaju u ovu klasu lijekova.
Karbapenemi
Rodonačelnik ove klase lijekova je tienamicin, koji je prvi put izoliran iz aktinomiceta Streptomyces cattleya.
Otkriveno je da je tienamicin spoj s "intenzivnim antibakterijskim djelovanjem, širokim spektrom djelovanja" i sposoban inhibirati neke vrste β-laktamaza (određene enzime koje proizvode neke bakterijske vrste sposobne hidrolizirati beta-laktam i inaktivirati antibiotik).
Budući da se tienamicin pokazao kao vrlo nestabilan i teško ga je izolirati, izvršene su izmjene u njegovoj strukturi čime je dobiven stabilniji polusintetski prvi derivat, imipenem.
Meropenem i ertapenem također pripadaju ovoj klasi antibiotika.
Karbapenemi su antibiotici s bakteriostatskim djelovanjem, odnosno nisu sposobni ubiti bakterijske stanice, ali inhibiraju njihov rast.
Monobaktami
Jedini lijek koji pripada ovoj klasi antibiotika je aztreonam.
Aztreonam ne dolazi iz prirodnih spojeva, već je potpuno sintetičkog podrijetla, ima spektar djelovanja ograničen samo na gram-negativne bakterije, a također ima sposobnost inaktiviranja nekih vrsta β-laktamaza.
Mehanizam djelovanja
Svi beta-laktamski antibiotici djeluju ometajući sintezu stanične stijenke bakterije, odnosno ometaju sintezu peptidoglikana.
Peptidoglikan je polimer koji se sastoji od paralelnih lanaca dušikovih ugljikohidrata, međusobno povezanih umreženim vezama između aminokiselinskih ostataka.
Ove veze stvaraju posebni enzimi koji pripadaju obitelji peptidaza (karboksipeptidaze, transpeptidaze i endopeptidaze).
Beta-laktamski antibiotici vežu se na ove peptidaze sprječavajući stvaranje gore spomenutih poprečnih veza; na taj način unutar peptidoglikana nastaju slaba područja koja dovode do lize i smrti bakterijske stanice.
Rezistencija na beta-laktamske antibiotike
Neke vrste bakterija otporne su na beta-laktamske antibiotike jer sintetiziraju određene enzime (le β-laktamaza) sposobni hidrolizirati beta-laktamski prsten; pritom inaktiviraju antibiotik, sprječavajući ga u obavljanju svoje funkcije.
Kako bi se riješio ovaj problem rezistencije, beta-laktamski antibiotici mogu se primijeniti zajedno s drugim spojevima inhibitori β-laktamaze koji - kako naziv implicira - inhibiraju aktivnost ovih enzima.
Primjeri ovih inhibitora su "klavulanska kiselina koji se često nalazi zajedno s amoksicilinom (kao, na primjer, u lijeku Clavulin®), sulbaktam koji se nalazi u kombinaciji s ampicilinom (kao, na primjer, u lijeku Unasyn®) i tazobaktam koji se može naći u mnogim lijekovima u kombinaciji s piperacilinom (kao što je, na primjer, u lijeku Tazocin®).
Međutim, rezistencija na antibiotike nije uzrokovana samo proizvodnjom β-laktamaze od strane bakterija, već može biti uzrokovana i drugim mehanizmima.
Ti mehanizmi uključuju:
- Promjene u strukturi ciljeva antibiotika;
- Stvaranje i uporaba metaboličkog puta različitog od onog koji inhibira lijek;
- Promjene stanične propusnosti prema lijeku, na ovaj način, otežan je prolaz ili prianjanje antibiotika na staničnu membranu bakterije.
Nažalost, pojava rezistencije na antibiotike znatno se povećala posljednjih godina, uglavnom zbog zloupotrebe i zlouporabe koja se na nju odnosi.
Stoga su takvi snažni i učinkoviti lijekovi poput beta-laktama u sve većoj opasnosti da postanu beskorisni zbog stalnog razvoja rezistentnih sojeva bakterija.
