Beta-Lactam-Antibiotika

Allgemeinheit

Beta-Lactame (oder β-Lactame) bilden eine große Familie von Antibiotika, die aus zahlreichen Molekülen besteht, die den zentralen Kern an der Basis ihrer chemischen Struktur gemeinsam haben:Beta-Lactam-Ring, auch einfacher bekannt als Beta-Lactam.

Der Beta-Lactam-Ring ist nicht nur der zentrale Kern dieser Antibiotikaklasse, sondern auch der Pharmakophor dieser Moleküle, also die Gruppe, die die für diese Medikamente typischen antibakteriellen Eigenschaften verleiht.

Klassen von Beta-Lactam-Antibiotika

Innerhalb der großen Familie der Beta-Lactame finden wir vier Klassen von Antibiotika, die Penicilline, das Cephalosporine, ich Carbapeneme und ich Monobactame.
Die Hauptmerkmale dieser Medikamente werden im Folgenden kurz erläutert.

Penicilline

Penicilline sind Antibiotika natürlichen Ursprungs, da sie von einem Pilz (dh einem Pilz) stammen.
Genauer gesagt, die Vorläufer dieser Antibiotikaklasse - die Penicillin G (oder Benzylpenicillin) und der Penicillin V (oder Phenoxymethylpenicillin) - wurden zuerst aus Kulturen von . isoliert Penicillium notatum (eine Form, die jetzt bekannt ist als Penicillium chrysogenum).
Die Entdeckung von Penicillin wird Alexander Fleming zugeschrieben, der 1928 beobachtete, wie die Kolonien von Penicillium notatum konnten das Bakterienwachstum hemmen.
Benzylpenicillin und Phenoxymethylpenicillin wurden jedoch erst zehn Jahre später von einer Gruppe britischer Chemiker isoliert.
Von diesem Moment an begann die große Entwicklung der Forschung auf dem Gebiet der Penicilline, um neue und immer sicherere und wirksamere Verbindungen zu finden.
Tausende neuer Moleküle wurden entdeckt und synthetisiert, von denen einige noch heute in der Therapie eingesetzt werden.
Penicilline sind Antibiotika mit bakterizider Wirkung, dh sie können Bakterienzellen abtöten.
Unter den vielen Molekülen dieser großen Klasse erinnern wir uns an Ampicillin, Amoxicillin, Methicillin und Oxacillin.

Cephalosporine

Cephalosporine sind – wie Penicilline – ebenfalls Antibiotika natürlichen Ursprungs.
Das Molekül, das als Vorläufer dieser Medikamentenklasse gilt - das Cephalosporin C - wurde vom italienischen Arzt Giuseppe Brotzu von der Universität Cagliari entdeckt.
Im Laufe der Jahre wurden zahlreiche Cephalosporine mit erhöhter Aktivität im Vergleich zu ihren natürlichen Vorläufern entwickelt, wodurch wirksamere Medikamente mit einem breiteren Wirkungsspektrum erhalten wurden.
Cephalosporine sind ebenfalls bakterizide Antibiotika.
Cefazolin, Cefalexin, Cefuroxim, Cefaclor, Ceftriaxon, Ceftazidim, Cefixim und Cefpodoxim gehören zu dieser Arzneimittelklasse.

Carbapeneme

Der Vorläufer dieser Medikamentenklasse ist der thienamycin, das zuerst aus Actinomyceten isoliert wurde Streptomyces Cattleya.
Es wurde entdeckt, dass Thienamycin eine Verbindung mit einer "intensiven antibakteriellen Aktivität mit einem breiten Wirkungsspektrum" ist und in der Lage ist, einige Arten von β-Lactamasen zu hemmen (insbesondere Enzyme, die von einigen Bakterienarten produziert werden, die in der Lage sind, Beta-Lactam zu hydrolysieren und die Antibiotikum).
Da sich Thienamycin als sehr instabil und schwer zu isolieren erwies, wurde seine Struktur modifiziert, um ein stabileres halbsynthetisches erstes Derivat, Imipenem, zu erhalten.
Auch Meropenem und Ertapenem gehören zu dieser Antibiotikaklasse.
Carbapeneme sind Antibiotika mit bakteriostatischer Wirkung, das heißt, sie können Bakterienzellen nicht abtöten, aber sie hemmen ihr Wachstum.

Monobactami

Das einzige Medikament, das zu dieser Antibiotikaklasse gehört, ist Aztreonam.
Aztreonam stammt nicht aus natürlichen Verbindungen, sondern ist vollständig synthetischen Ursprungs.Es hat ein Wirkungsspektrum, das nur auf gramnegative Bakterien beschränkt ist und hat auch die Fähigkeit, einige Arten von β-Lactamasen zu inaktivieren.

Wirkmechanismus

Alle Beta-Lactam-Antibiotika wirken, indem sie in die Synthese der bakteriellen Zellwand eingreifen, d. h. sie stören die Synthese von Peptidoglycan.
Peptidoglycan ist ein Polymer, das aus parallelen Ketten stickstoffhaltiger Kohlenhydrate besteht, die durch Querverbindungen zwischen Aminosäureresten miteinander verbunden sind.
Diese Bindungen werden von bestimmten Enzymen aus der Familie der Peptidasen (Carboxypeptidasen, Transpeptidasen und Endopeptidasen) gebildet.
Beta-Lactam-Antibiotika binden an diese Peptidasen und verhindern die Bildung der oben genannten Querbindungen; Auf diese Weise werden innerhalb des Peptidoglycans Schwachstellen gebildet, die zur Lyse und zum Absterben der Bakterienzelle führen.

Resistenz gegen Beta-Lactam-Antibiotika

Einige Bakterienarten sind resistent gegen Beta-Lactam-Antibiotika, weil sie bestimmte Enzyme synthetisieren (z β-Lactamase) können den Beta-Lactam-Ring hydrolysieren, indem sie das Antibiotikum inaktivieren und es an seiner Funktion hindern.
Um dieses Resistenzproblem zu beheben, können Beta-Lactam-Antibiotika zusammen mit anderen sogenannten Verbindungen verabreicht werden β-Lactamase-Hemmer die - wie der Name schon sagt - die Aktivität dieser Enzyme hemmen.
Beispiele für diese Inhibitoren sind die "Clavulansäure die oft in Verbindung mit Amoxicillin gefunden wird (wie zum Beispiel im Arzneimittel Clavulin®), die sulbactam die in Kombination mit Ampicillin vorkommt (wie zum Beispiel im Arzneimittel Unasyn®) und dem tazobactam die in vielen Arzneimitteln in Kombination mit Piperacillin enthalten sind (wie z. B. im Arzneimittel Tazocin®).
Antibiotikaresistenzen werden jedoch nicht nur durch die Produktion von β-Lactamase durch die Bakterien verursacht, sondern können auch durch andere Mechanismen verursacht werden.
Zu diesen Mechanismen gehören:

• Veränderungen in der Struktur von Antibiotika-Targets;
• Schaffung und Verwendung eines anderen Stoffwechselwegs als der durch das Medikament gehemmte;
• Veränderungen der zellulären Permeabilität gegenüber dem Wirkstoff, auf diese Weise wird die Passage oder die Adhäsion des Antibiotikums an die bakterielle Zellmembran behindert.

Leider hat das Phänomen der Antibiotikaresistenz in den letzten Jahren stark zugenommen, hauptsächlich aufgrund des damit verbundenen Missbrauchs.
Daher laufen so starke und wirksame Medikamente wie Beta-Lactame aufgrund der ständigen Entwicklung resistenter Bakterienstämme zunehmend Gefahr, nutzlos zu werden.