Penicilinas y Cefalosporinas

Las penicilinas y las cefalosporinas son las dos subclases de betalactámicos más antiguas y ampliamente utilizadas. Las penicilinas se construyen sobre un núcleo penam (un anillo betalactámico fusionado a una tiazolidina de cinco miembros), mientras que las cefalosporinas se construyen sobre un núcleo cefem (el betalactámico fusionado a una dihidrotiazina de seis miembros). Las modificaciones de la cadena lateral han producido familias sucesivas que difieren en el espectro antibacteriano y la estabilidad a las betalactamasas.

Definition

Las penicilinas y cefalosporinas son antibióticos betalactámicos que comparten el mecanismo de la transpeptidasa de la pared celular, pero se distinguen por sus sistemas de anillos fusionados —penam para las penicilinas, cefem para las cefalosporinas— y por las cadenas laterales que ajustan su espectro y estabilidad enzimática.

Scope

Este tema cubre las estructuras centrales de las penicilinas y cefalosporinas, cómo la química de la cadena lateral moldea su espectro y estabilidad a las betalactamasas, la razón detrás de las generaciones de cefalosporinas y los principales mecanismos de resistencia que las afectan. Es una descripción general de referencia y no proporciona recomendaciones de dosificación o terapéuticas.

Core questions

• ¿Cómo difieren estructuralmente los núcleos penam y cefem?
• ¿Qué describe el concepto de generaciones de cefalosporinas?
• ¿Cómo cambian las modificaciones de la cadena lateral el espectro y la estabilidad a las betalactamasas?

Key concepts

• Núcleo penam
• Núcleo cefem
• Ácido 6-aminopenicilánico (6-APA)
• Ácido 7-aminocefalosporánico (7-ACA)
• Cadenas laterales semisintéticas
• Generaciones de cefalosporinas
• Estabilidad a la penicilinasa
• PBP2a y resistencia a la meticilina

Mechanisms

Ambas subclases actúan a través del mecanismo betalactámico compartido: acilación de las transpeptidasas de la proteína de unión a la penicilina y alteración de la reticulación del peptidoglicano. Sus diferencias farmacológicas provienen de la química alrededor del núcleo: las penicilinas naturales son degradadas por el ácido gástrico y por la penicilinasa estafilocócica, mientras que las cadenas laterales semisintéticas produjeron penicilinas estables al ácido, estables a la penicilinasa (antiestafilocócicas) y de espectro más amplio. Las cefalosporinas, que varían en dos posiciones de la cadena lateral en el núcleo cefem, se agrupan en generaciones que, en general, tienden de la cobertura Grampositiva hacia una cobertura Gramnegativa expandida y una mayor estabilidad a muchas betalactamasas (Bush & Bradford, 2016). La resistencia surge de las betalactamasas que hidrolizan estos agentes y de las PBP alteradas, en particular la PBP2a, la transpeptidasa de baja afinidad que confiere resistencia a la meticilina en los estafilococos (Fisher & Mobashery, 2016; David & Daum, 2010).

Clinical relevance

Las penicilinas y cefalosporinas ilustran cómo la modificación química de un único andamio expande y remodela el espectro antibacteriano, y son agentes de referencia para la enseñanza de la farmacología, hipersensibilidad y resistencia a los betalactámicos. Esta entrada describe las clases para orientación educativa y no es una guía para la selección de fármacos, dosificación o manejo de alergias.

Epidemiology

La resistencia entre patógenos Grampositivos y Gramnegativos ha remodelado repetidamente el papel clínico de estos fármacos: la penicilinasa estafilocócica hizo que la penicilina temprana fuera ineficaz contra muchos estafilococos, y la adquisición de PBP2a produjo Staphylococcus aureus resistente a la meticilina, un importante patógeno nosocomial y comunitario (David & Daum, 2010). Las betalactamasas de espectro extendido comprometen de manera similar muchas cefalosporinas en bacterias Gramnegativas (Bush & Bradford, 2016).

Evidence & guidelines

La selección y notificación de estos agentes se basan en pruebas de susceptibilidad estandarizadas y puntos de corte mantenidos por organizaciones como EUCAST y CLSI; esta descripción general resume las relaciones estructura-espectro en lugar de reiterar cualquier guía de tratamiento particular.

History

La penicilina fue el primer betalactámico en uso clínico, pero Abraham y Chain (1940) pronto describieron una penicilinasa bacteriana, y la penicilinasa estafilocócica erosionó posteriormente su actividad. El aislamiento de los núcleos de penicilina y cefalosporina (6-APA y 7-ACA) permitió la química semisintética, produciendo penicilinas estables al ácido y a la penicilinasa y sucesivas generaciones de cefalosporinas con espectros cada vez más amplios (Bush & Bradford, 2016).

Key figures

• Ernst Chain
• Edward Abraham
• Karen Bush

Seminal works

• abraham-chain-1940
• bush-bradford-2016

Frequently asked questions

¿Cuál es la diferencia estructural entre penicilinas y cefalosporinas?

Las penicilinas tienen un anillo betalactámico fusionado a un anillo de tiazolidina de cinco miembros (el núcleo penam); las cefalosporinas lo tienen fusionado a un anillo de dihidrotiazina de seis miembros (el núcleo cefem).

¿Qué significan las generaciones de cefalosporinas?

Son una agrupación que, en general, sigue el cambio en el espectro antibacteriano y la estabilidad a las betalactamasas a través de las cefalosporinas desarrolladas sucesivamente; el esquema es descriptivo y no dicta por sí mismo el uso clínico.