Что такое бета лактамы
ß-Лактамы
СТАЙЛАБ предлагает тест-системы для определения бета-лактамных антибиотиков в различных пробах, а также стандарты бета-лактамных антибиотиков.
Иммуноферментный метод анализа (ИФА), стрипованный планшет | 5091PEN Penicillin ELISA |
5091CEF Cefalexin ELISA | |
Иммунохроматографический метод анализа, тест-полоски | Лактест |
Стандарты | 9143-10 Сухое цельное молоко с содержанием Пенициллина G 4 мкг/л, 1 флакон (5 мл) + стерильная вода 4,5 мл |
9152 Сухое молоко с содержанием клоксациллина 30 мкг/кг, 1 флакон (5 мл) + стерильная вода 4,5 мл | |
9151 Сухое молоко с содержанием ампициллина 4 мкг/кг, 1 флакон (5 мл) + стерильная вода 4,5 мл |
К бета-лактамным антибиотикам относятся пенициллины, монобактамы, карбапенемы и цефалоспорины. Некоторые из этих антибиотиков имеют природное происхождение, другие же были синтезированы в искусственных условиях. И природные, и синтетические бета-лактамы обладают схожей структурой: в молекулах этих веществ есть бета-лактамное кольцо. Это свойство позволяет определять содержание суммы этих антибиотиков в пробе, что удобно при скрининге.
Организмы, синтезирующие бета-лактамные антибиотики, с древних времен использовались человеком для обработки ран. В записях, найденных в Китае и относящимся приблизительно к 3000-м годам до нашей эры рассказывается, как использовать в этих целях плесневелые соевые бобы. В качестве лекарств применяли и другие продукты, зараженные плесневыми грибами. Но понять, какие именно вещества обладают антибиотическим эффектом, удалось только в XX веке, когда химик Александр Флеминг выделил пенициллин из культуры плесневых грибов Penicillium notatum. Пенициллин был первым антибиотиком, полученным человеком и первым из бета-лактамных антибиотиков.
Бета-лактамы имеют очень широкий спектр действия: они эффективны против множества микроорганизмов, в том числе стрептококков, стафилококков, кишечной палочки, а также цианобактерий (сине-зеленых водорослей, живущих в водоемах). Эти антибиотики позволили снизить смертность от таких заболеваний, как дифтерия, менингиты, боррелиоз, ангина, сибирская язва, скарлатина и других болезней. Однако бактерии могут вырабатывать резистентность к ним, в том числе, и перекрестную. Это связано со сходством механизмов действия у антибиотиков этой группы: все они нарушают синтез клеточной стенки бактерий и препятствуют их делению. Такую устойчивость выработал метициллин-резистентный стафилококк (MRSA). Вначале эти бактерии вызывали сепсисы и пневмонии в больницах, а затем стали причиной сложноизлечимых кожных инфекций, распространявшихся вне медицинских учреждений. В настоящее время к этим антибиотикам устойчивы многие бактерии.
Чтобы увеличить эффективность бета-лактамов их иногда используют в сочетании с ингибиторами бактериального фермента бета-лактамазы, который позволяет микроорганизмам обезвреживать эти антибиотики.
Бета-лактамные антибиотики неэффективны против хламидий, риккетсий и других внутриклеточных паразитов, а микобактерии (возбудители туберкулеза и других заболеваний) устойчивы к воздействию этих веществ из-за особенностей состава клеточной стенки.
Бета-лактамные антибиотики используются не только для лечения заболеваний у человека, но и в животноводстве. Их применяют для профилактики и лечения сальмонеллеза, рожи, дизентерии, копытной гнили. Некоторые бета-лактамы, например, амоксициллин, подходят для лечения бронхитов и пневмоний. Пенициллин и другие антибиотики применяют для лечения маститов у коров.
Некоторые бета-лактамы, например, ампициллин и амоксициллин, не разрушаются в желудке и хорошо всасываются в кишечнике. Другие, такие, как пенициллин, напротив, всасываются плохо и частично разрушаются. В основном эти вещества способны проникать в ткани. Многие из них преодолевают плацентарный барьер, а также выделяются с молоком.
Аллергические реакции являются достаточно частым осложнением при использовании бета-лактамных антибиотиков. Особенно чувствительны к этим веществам дети, у которых они способны вызвать аллергию даже при первом применении.
К другим побочным эффектам бета-лактамов относят возникновение кандидозов (грибковых инфекций), поскольку эти антибиотики уничтожают нормальную микрофлору, тем самым освобождая место для патогенных грибков и бактерий.
Технические Регламенты Таможенного Союза ТР ТС 021/2011 («О безопасности пищевой продукции») и ТР ТС 033/2013 («О безопасности молока и молочной продукции») устанавливают максимально допустимую концентрацию пенициллина в молоке на уровне 4 мкг/л. Для амоксициллина, ампициллина и других пенициллиновых антибиотиков «Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к товарам, подлежащих санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)» определяют максимальное содержание как 30 мкг/л. С актуальными законодательными нормативами можно ознакомиться на сайте compact24.com.
Для анализа бета-лактамов в пробах используют микробиологические методы анализа. Однако в качестве скринингового метода удобно использовать иммунохроматографические методы. Они позволяют быстро оценить содержание антибиотиков в пробе и очень просты.
бета-лактамы
, PharmD, University of Washington School of Pharmacy
Бета-лактамы – антибиотики, у которых есть кольцевое ядро бета-лактама. Подклассы включают:
Все бета-лактамы инактивируют ферменты, необходимые для синтеза клеточной стенки бактерий.
Бета-лактамазы
Бета-лактамазы – это ферменты, продуцируемые бактериями, которые расщепляют бета-лактамное кольцо, инактивируя тем самым бета-лактамные антибиотики. Некоторые бета-лактамазы кодируются мобильными генетическими элементами (например, плазмидами). Другие кодируются генами, расположенными в хромосомах.
Существует множество различных типов бета-лактамаз. Не все они активны против всех бета-лактамных антибиотиков и поэтому на основе их сродства к определенным бета-лактамам широко классифицируются на несколько основных групп:
AmpC бета-лактамазы: цефалоспорины, цефамицины, монобактамы, пенициллины
Бета-лактамазы расширенного спектра действия: пенициллины расширенного спектра действия (например, пиперациллин), большинство цефалоспоринов, монобактамы
Металло-бета-лактамазы: карбапенемы плюс все другие бета-лактамы, за исключением монобактама азтреонама (обратите внимание, эти ферменты не подавляются ингибиторами бета-лактамазы)
Пенициллиназы: пенициллины узкого спектра
Сериновые карбапенемии: карбапенемы плюс все другие бета-лактамы
Бета-лактамазы AmpC обычно кодируются хромосомами и, как правило, производимые Enterobacter, Serratia, Citrobacter, Providencia, Morganella и Pseudomonas aeruginosa Выработка AmpC изменчива и индуцируется воздействием бета-лактамов, поэтому при тесте на минимальную ингибирующую концентрацию (МИК) некоторые из этих микроорганизмов могут ошибочно казаться чувствительными к цефалоспоринам 3-го поколения.
В некоторых микроорганизмах, таких как Stenotrophomonas maltophilia, металло-бета-лактамазы могут кодироваться на хромосомном уровне, а в некоторых они могут быть приобретеными, как это происходит с различными грамотрицательными микроорганизмами, включая Klebsiella, Pseudomonas, и Acinetobacter.
Пенициллиназы представляют собой ферменты узкого спектра действия, продуцируемые различными микроорганизмами, включая стафилококки, такие как Staphylococcus aureus.
Сериновые карбапенемазы, такие как опосредованные плазмидой Klebsiella pneumoniae карбапенемазы (КПК), чаще всего вырабатываются K. pneumoniae, но также были зарегистрированы и у других видов энтеробактерий.
Ингибиторы бета-лактамазы являются препаратами, блокирующими активность определенных бета-лактамаз, и поэтому иногда комбинируются с бета-лактамными антибиотиками. К ним относятся:
Клавуланат, сульбактам, тазобактам: эти препараты блокируют пенициллиназы, но не AmpC или карбапенемазы. Они также блокируют некоторые БЛРС in vitro, но большинство комбинаций, которые включают эти препараты, не являются клинически достоверными против продуцентов БЛРС.
Авибактам, релабактам, ваборбактам: данные препараты блокируют БЛРС, большинство сериновых карбапенемаз, включая карбапенемазу Klebsiella pneumoniae (KPC), и бета-лактамазы типа AmpC, но не металло-бета-лактамазы.
Авибактам: этот препарат также блокирует некоторые карбапенемазы группы ферментов oxacillinase.
БЕТА-ЛАКТАМНЫЕ АНТИБИОТИКИ
*Пятилетний импакт фактор РИНЦ за 2020 г.
Читайте в новом номере
The paper presents a detailed analysis of the most numerous group of antibacterial agents, b-lactam antibiotics, their classification and microbiological characteristics. Recommendations of their clinical use are given
С.В. Сидоренко, кафедра микробиологии и клинической химиотерапии Российской медицинской академии последипломного образования
С.В. Яковлев, кафедра клинической гематологии и интенсивной терапии Московской медицинской академии им. И.М.Сеченова
S.V. Sidorenko, Department of Microbiology and Clinical Chemotherapy, Russian Medical Academy of Postgraduate Training
S.V. Yakovlev, Department of Clinical Hematology and Intensive Care Therapy, I.M. Sechenov Moscow Medical Academy
1. Классификация и микробиологическая характеристика бета-лактамных антибиотиков (БЛА)
Общим фрагментом в химической структуре БЛА является бета-лактамное кольцо, именно с его наличием связана микробиологическая активность этих препаратов. Схематическое изображение механизмов действия БЛА и устойчивости к ним микроорганизмов приведено на рисунке.
I. Пенициллины | |||
1. Природные: бензилпенициллин, феноксиметилпенициллин | |||
2. Полусинтетические | |||
2.1. Пенициллиназостабильные | 2.2. Аминопенициллины | 2.3.Карбоксипенициллины | 2.4. Уреидопенициллины |
метициллин | ампициллин | карбенициллин | азлоциллин |
оксациллин | амоксициллин | тикарциллин | мезлоциллин |
пиперациллин | |||
II.Цефалоспорины | |||
I поколение | II поколение | III поколение | IV поколение |
Парентеральные | Парентеральные | Парентеральные | Парентеральные |
цефалотин | цефуроксим | цефотаксим | цефпиром |
цефалоридин | цефамандол | цефтриаксон | цефипим |
цефазолин | цефокситин* | цефодизим | |
Оральные | цефотетан* | цефтизоксим | |
цефалексин | цефметазол* | цефоперазон** | |
цефадроксил | Оральные | цефпирамид** | |
цефрадин | цефаклор | цефтазидим** | |
цефуроксим-аксетил | моксалактам | ||
Оральные | |||
цефиксим | |||
цефподоксим | |||
цефтибутен | |||
III. Комбинированные препараты | IV. Карбапенемы | V. Монобактамы | |
ампициллин/сульбактам | имипенем | азтреонам | |
амоксициллин/клавуланат | меропенем | ||
тикарциллин/клавуланат | |||
пиперациллин/тазобактам | |||
цефоперазон/сульбактам | |||
П р и м е ч а н и е: *препараты, обладющие выраженной антианаэробной активностью (цефамицины); **препараты, обладающие выраженной активностью в отношении P. aeruginosa и неферментирущих микроорганизмов. |
Таким образом, индивидуальные свойства отдельных БЛА определяются их аффинностью к ПСБ, способностью проникать через внешние структуры микроорганизмов и устойчивостью к гидролизу бета-лактамазами. |
1.2. Характеристика микробиологической активности БЛА и область их применения
Как уже было отмечено, БЛА обладают весьма широким спектром действия, однако с клинической точки зрения существует группа микроорганизмов, являющихся исключением из спектра их активности. Речь идет об облигатных и факультативных внутриклеточных паразитах (риккетсии, хламидии, легионеллы, бруцеллы и др.). Отсутствие или низкий уровень клинической эффективности при инфекциях, вызываемых этими микроорганизмами, связан с ограниченной способностью БЛА проникать внутрь клеток макроорганизма, прежде всего фагоцитов, где и локализуется возбудитель.
Данные об уровне природной активности БЛА в отношении основных клинически значимых микроорганизмов суммированы в табл. 3. В ней также приведены ориентировочные данные о частоте распространения среди этих микроорганизмов приобретенной устойчивости к отдельным БЛА. При общей характеристике БЛА используется принцип сопоставления активности отдельных БЛА в отношении различных микроорганизмов.
Как следует из материалов таблицы, в отношении одного и того же микроорганизма высокий уровень микробиологической активности могут одновременно проявлять многие представители класса БЛА. Соответственно возникает проблема выбора оптимального средства. При решении этой проблемы до получения результатов оценки антибиотикочувствительности целесообразно руководствоваться следующими соображениями. Из группы препаратов, обладающих равной активностью в отношении известного возбудителя, лучше назначать антибиотики с более узким спектром действия. При эмпирической терапии, кроме спектра действия, который должен перекрывать максимальное количество вероятных патогенов, необходимо учитывать устойчивость препарата в отношении известных для этих микроорганизмов механизмов резистентности. Обязательным условием назначения БЛА является наличие подтвержденной клинической эффективности.
Механизм действия бета-лактамных антибиотиков. Обязательным компонентом наружной мембраны прокариотических микроорганизмов (кроме микоплазм) является пептидогликан, представляющий собой биологический полимер, состоящий из параллельных полисахаридных цепей. Пептидогликановый каркас приобретает жесткость при образовании между полисахаридными цепями поперечных сшивок. Поперечные сшивки образуются через аминокислотные мостики, замыкание сшивок осуществляют ферменты карбокси- и транспептидазы (ПСБ). Бета-лактамные антибиотики способны связываться с активным центром фермента и подавлять его функцию. Специфическая активность антибиотиков определяется наличием бета-лактамного кольца. Боковые радикалы определяют фармакокинетические особенности, устойчивость к действию бета-лактамаз и другие второстепенные свойства.
Микроорганизмы | Природные пеницил лины | Пеницил линазо стабиль ные пени циллины | Амино пеницил лины | Карбок сипени циллины | Уреидо пенициллины | Защищен ные пени циллины | Цефа лоспори ны I поко ления | Цефа лоспори ны II поко ления | Цефа лоспори ны III поко ления | Цефа лоспори ны IV поко ления | Моно бактамы | Карба пенемы |
Streptococcus | ||||||||||||
-pyogenes |