Czym są antybiotyki beta-laktamowe?

Jedną z najczęściej stosowanych grup leków o działaniu przeciwbakteryjnym są antybiotyki β-laktamowe. Ich nazwa pochodzi od pierścienia β-laktamowego — to chemiczna struktura, na której opiera się cała cząsteczka. Pierścień ten odpowiada za aktywność przeciwdrobnoustrojową tych leków, a jego rozerwanie powoduje, że β-laktamy przestają działać. W tej grupie związków można wyróżnić penicyliny, cefalosporyny, karbapenemy oraz monobaktamy. Wszystkie z nich posiadają zbliżoną budowę i mechanizm działania [1].

Jak działają antybiotyki beta-laktamowe?

Wszystkie antybiotyki β-laktamowe działają w ten sam sposób. Mianowicie, hamują budowę ściany komórkowej bakterii. Muramina, która stanowi jej główny składnik, nie może efektywnie powstawać — antybiotyk blokuje wiele enzymów odpowiedzialnych za jej syntezę. Finalnie komórka bakteryjna zostaje pozbawiona głównej ochrony, czyli ściany komórkowej i po prostu ginie [1].

Penicylina, czyli pierwszy antybiotyk beta-laktamowy!

Antybiotyki β-laktamowe to przede wszystkim penicyliny — to od nich wszystko się zaczęło. Ta grupa składa się z antybiotyków pochodzenia naturalnego i półsyntetycznego. Penicyliny naturalne, takie jak benzylopenicylina, cechują się wąskim spektrum działania. Wykorzystuje się je głównie do leczenia zakażeń paciorkowcami, gronkowcami i pneumokokami. Wśród penicylin półsyntetycznych można wyróżnić: ampicylinę, amoksycylinę, tikarcylinę, karbenicylinę, piperacylinę i inne.

Bardzo częstą praktyką jest łączenie penicylin z inhibitorami β-laktamaz. β-laktamazy to związki wytwarzane przez bakterie, rozkładające cząsteczkę antybiotyku i w ten sposób broniące się przed nią. Inhibitory tego enzymu hamują takie działanie bakterii, dzięki czemu antybiotyk może zadziałać i wywołać korzystny efekt zdrowotny. Penicyliny z inhibitorami β-laktamaz (kwasem klawulanowym, sulbaktamem, tazobaktamem) posiadają zdecydowanie szerszy zakres działania przeciwdrobnoustrojowego i cechują się znacznie większą skutecznością, w porównaniu do samodzielnie stosowanych penicylin [1]. Przykładem takiego zastosowania są leki: Ramoclav, Augmentin i Amoksiklav, które zawierają 875 mg amoksycyliny i 125 mg kwasu klawulanowego. Penicyliny są obarczone ryzykiem wywołania reakcji alergicznych, w tym ciężkich jak wstrząs anafilaktyczny. Są stosowane w leczeniu zakażeń gronkowcowych i paciorkowcowych, zakażeniach dróg moczowych, a także chirurgicznych, ginekologicznych oraz położniczych wywoływanych przez bakterie beztlenowe [1-4].

Cefalosporyny jako podgrupa antybiotyków beta-laktamowych

Cefalosporyny są kolejną grupą antybiotyków β-laktamowych. Dzielą się one na 5 generacji, różniących się między sobą właściwościami oraz spektrum działania przeciwbakteryjnego. Cefalosporyny I generacji, takie jak cefazolina, cefatril i cefalotyna, charakteryzują się silnym działaniem wobec bakterii Gram-dodatnich i słabszym wobec Gram-ujemnych. Z kolei II generacja (cefotiam, cefaklor — np. Ceklor MR, cefamandol) działa mocniej wobec bakterii Gram-ujemnych. Cefalosporyny III generacji, takie jak cefmenoksym, ceftriakson — np. Biotrakson, cefoperazon i ceftyzoksym, stanowią aktualnie najczęściej stosowaną grupę cefalosporyn ze względu na szerokie działanie przeciwbakteryjne. Cefepim (np. Cefepim MIP) i cefpirom, należące do IV generacji, stosowane są głównie w ciężkich zakażeniach bakteryjnych, opornych na inne antybiotyki. Ostatnia, V generacja (ceftarolina) działa głównie na bakterie Gram-dodatnie, również na ciężkie do wyleczenia MRSA i VRSA. Cefalosporyny znajdują zastosowanie w lecznictwie zakażeń dróg oddechowych, moczowych oraz skórnych [1].

Karbapenemy jako podgrupa antybiotyków beta-laktamowych

Przedstawicielami tej grupy jest imipenem oraz meropenem. Ich cechą charakterystyczną jest tzw. efekt poantybiotykowy, czyli zjawisko, w którego trakcie lek działa nawet po zakończeniu stosowania. Wynika to z faktu, iż związki te mogą długo utrzymywać się w ludzkim organizmie. Kolejną zaletą karbapenemów jest ich wyjątkowo szerokie spektrum działania przeciwbakteryjnego, a także duża oporność na β-laktamazy (dla przypomnienia — enzymy bakteryjne rozkładające antybiotyki β-laktamowe). Stosuje się je w terapii ciężkich zakażeń takich jak posocznica, czy w pooperacyjnych powikłaniach septycznych [1].

Monobaktamy jako podgrupa antybiotyków beta-laktamowych

Antybiotyki β-laktamowe to także monobaktamy. Powszechnie używanym lekiem z tej grupy jest aztreonam. Monobaktamy wykazują wyjątkowo silne działanie na bakterie Gram-ujemne, jednak nie są aktywne wobec bakterii Gram-dodatnich oraz beztlenowych. Ich walorem jest jednak znaczny stopień oporności na działanie β-laktamaz [1].

Czy bakterie wytworzyły oporność na antybiotyki beta-laktamowe?

Niestety ze względu na to, że antybiotyki β-laktamowe to pierwsza poznana grupa antybiotyków, która jednocześnie jest szeroko stosowana, bakterie częściowo nauczyły się z nią żyć. Co to znaczy? To znaczy, że wytworzyły mechanizmy obronne, dzięki którym rozkładają antybiotyk i są w stanie przetrwać. Oporność bakterii na antybiotyki β-laktamowe może mieć różnorodny mechanizm i opierać się na 4 strategiach:

• wytwarzanie specjalnych białek, które mają niskie powinowactwo do β-laktamów — w efekcie tego antybiotyk „nie rozpoznaje” komórki bakteryjnej;
• zmniejszenie przepuszczalności osłon komórkowych bakterii,
• wypompowywanie leków z komórki bakteryjnej,
• wytwarzanie β-laktamaz, czyli enzymów rozkładających cząsteczkę antybiotyku [1,5].

Czy antybiotyki beta-laktamowe mogą być stosowane w ciąży?

Spośród antybiotyków β-laktamowych, u ciężarnych najczęściej stosuje się penicyliny oraz cefalosporyny, zwłaszcza II generacji. Są one obarczone stosunkowo niewielkim ryzykiem wywołania efektów toksycznych. Obie te grupy należą do kategorii B wg FDA, co oznacza, że badania na zwierzętach nie wykazały żadnego ryzyka dla płodu. Przenikają one przez barierę łożyskową, ale stężenie leku u płodu jest znacznie mniejsze, niż we krwi matki [6-7].

Antybiotyki β-laktamowe stanowią fundament dzisiejszej terapii przeciwdrobnoustrojowej. Mają dość szerokie spektrum działania i są obarczone niskim ryzykiem wystąpienia działań niepożądanych. Mimo że bakterie coraz lepiej potrafią sobie z nimi radzić i się przed nimi chronić, to na szczęście na razie jesteśmy o krok przed nimi.