बीटा-लैक्टम एंटीबायोटिक्स

बीटा-लैक्टम एंटीबायोटिक्स जीवाणुरोधी दवाओं का सबसे बड़ा और सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला वर्ग है, जिसे चार-सदस्यीय बीटा-लैक्टम रिंग द्वारा परिभाषित किया जाता है जो पेप्टिडोग्लाइकन के टर्मिनल पेप्टाइड की नकल करता है। इस वर्ग में पेनिसिलिन, सेफलोस्पोरिन, कार्बापेनेम और मोनोबैक्टम शामिल हैं, ये सभी कोशिका-भित्ति संश्लेषण के क्रॉस-लिंकिंग चरण को अवरुद्ध करके बैक्टीरिया को मारते हैं।

Definition

बीटा-लैक्टम एंटीबायोटिक्स जीवाणुनाशक एजेंट हैं जिनमें एक बीटा-लैक्टम रिंग होता है जो पेनिसिलिन-बाइंडिंग प्रोटीन (ट्रांसपेप्टिडेस जो पेप्टिडोग्लाइकन को क्रॉस-लिंक करते हैं) के सक्रिय स्थल को एसिलेट करके जीवाणु कोशिका-भित्ति संश्लेषण को रोकता है।

Scope

यह प्रविष्टि बीटा-लैक्टम के साझा तंत्र, प्रमुख संरचनात्मक उपवर्गों, बीटा-लैक्टामेज एंजाइमों और परिवर्तित पेनिसिलिन-बाइंडिंग प्रोटीन के माध्यम से जीवाणु प्रतिरोध के प्रमुख मार्ग, और बीटा-लैक्टामेज अवरोधकों की भूमिका को शामिल करती है। यह इस वर्ग को एक पद्धतिगत और सूक्ष्मजीवविज्ञानी विषय के रूप में मानता है और कोई खुराक या नुस्खे संबंधी मार्गदर्शन प्रदान नहीं करता है।

Core questions

• बीटा-लैक्टम रिंग पेनिसिलिन-बाइंडिंग प्रोटीन को कैसे रोकती है?
• पेनिसिलिन, सेफलोस्पोरिन, कार्बापेनेम और मोनोबैक्टम उपवर्गों में क्या अंतर है?
• बीटा-लैक्टामेज और संशोधित पेनिसिलिन-बाइंडिंग प्रोटीन प्रतिरोध कैसे प्रदान करते हैं?
• बीटा-लैक्टामेज अवरोधक गतिविधि को बहाल करने में क्या भूमिका निभाते हैं?

Key concepts

• बीटा-लैक्टम रिंग
• पेनिसिलिन-बाइंडिंग प्रोटीन (PBPs)
• ट्रांसपेप्टिडेशन और पेप्टिडोग्लाइकन क्रॉस-लिंकिंग
• पेनिसिलिन, सेफलोस्पोरिन, कार्बापेनेम, मोनोबैक्टम
• बीटा-लैक्टामेज (एक्सटेंडेड-स्पेक्ट्रम और कार्बापेनेमेस सहित)
• बीटा-लैक्टामेज अवरोधक
• PBP2a (mecA) के माध्यम से मेथिसिलिन प्रतिरोध

Mechanisms

बीटा-लैक्टम पेप्टिडोग्लाइकन अग्रदूत के D-अलानिल-D-अलानिन टर्मिनस के संरचनात्मक एनालॉग हैं। वे पेनिसिलिन-बाइंडिंग प्रोटीन (PBPs) के सक्रिय-स्थल सेरीन को एसिलेट करते हैं, जो ट्रांसपेप्टिडेस होते हैं जो आसन्न ग्लाइकन स्ट्रैंड्स को क्रॉस-लिंक करते हैं, जिससे कोशिका-भित्ति परिपक्वता रुक जाती है और ऑटोलाइसिस (Bush & Bradford, 2016) शुरू हो जाता है। प्रमुख प्रतिरोध तंत्र एंजाइमी है: बीटा-लैक्टामेज बीटा-लैक्टम रिंग को उसके लक्ष्य तक पहुंचने से पहले हाइड्रोलाइज करते हैं, और ये एंजाइम नैरो-स्पेक्ट्रम पेनिसिलिनेस से लेकर एक्सटेंडेड-स्पेक्ट्रम बीटा-लैक्टामेज और कार्बापेनेमेस तक होते हैं। क्लेवुलानेट, टैज़ोबैक्टम और एविबैक्टम जैसे बीटा-लैक्टामेज अवरोधक इन एंजाइमों को निष्क्रिय करके साथी एंटीबायोटिक की रक्षा करते हैं (van Duin & Bonomo, 2016)। एक दूसरा मार्ग लक्ष्य परिवर्तन है: मेथिसिलिन-प्रतिरोधी स्टैफिलोकोकस ऑरियस में, mecA जीन PBP2a को एन्कोड करता है, जो अधिकांश बीटा-लैक्टम के लिए कम संबंध वाला एक पेनिसिलिन-बाइंडिंग प्रोटीन है (David & Daum, 2010)।

Clinical relevance

बीटा-लैक्टम कई जीवाणु संक्रमणों के उपचार के लिए केंद्रीय हैं, और उनमें प्रतिरोध — एक्सटेंडेड-स्पेक्ट्रम बीटा-लैक्टामेज, कार्बापेनेमेस, और मेथिसिलिन प्रतिरोध — नैदानिक ​​सूक्ष्म जीव विज्ञान में एक परिभाषित समस्या है। यह प्रविष्टि शैक्षिक अभिविन्यास के लिए बताती है कि दवाएं और उनके प्रतिरोध तंत्र कैसे काम करते हैं; यह चिकित्सा के चयन या खुराक के लिए एक मार्गदर्शिका नहीं है।

Epidemiology

मेथिसिलिन-प्रतिरोधी स्टैफिलोकोकस ऑरियस, स्वास्थ्य सेवा-संबंधी और समुदाय-संबंधी दोनों, सबसे अधिक अध्ययन किए गए बीटा-लैक्टम-प्रतिरोधी रोगजनकों में से एक है (David & Daum, 2010), जबकि एक्सटेंडेड-स्पेक्ट्रम बीटा-लैक्टामेज- और कार्बापेनेमेस-उत्पादक एंटरोबैक्टीरिया ने नए अवरोधक संयोजनों के विकास को प्रेरित किया है (van Duin & Bonomo, 2016)।

History

पेनिसिलिन की जीवाणुरोधी क्रिया की सूचना अलेक्जेंडर फ्लेमिंग ने 1929 में दी थी, और 1940 के दशक में इसके नैदानिक ​​विकास ने एंटीबायोटिक युग की शुरुआत की। बाद में अर्ध-सिंथेटिक रसायन विज्ञान ने सेफलोस्पोरिन, कार्बापेनेम और मोनोबैक्टम का उत्पादन किया, जबकि बीटा-लैक्टामेज के समानांतर प्रसार ने बीटा-लैक्टामेज अवरोधकों और अवरोधक संयोजनों की क्रमिक पीढ़ियों की शुरुआत को प्रेरित किया (Fleming, 1929; Bush & Bradford, 2016)।

Key figures

• Alexander Fleming
• Karen Bush
• Patricia A. Bradford

Seminal works

• bush-bradford-2016
• david-daum-2010

Frequently asked questions

बीटा-लैक्टम बैक्टीरिया के लिए चुनिंदा रूप से विषाक्त क्यों होते हैं?

उनका लक्ष्य, पेप्टिडोग्लाइकन कोशिका भित्ति और इसे बनाने वाले पेनिसिलिन-बाइंडिंग प्रोटीन, बैक्टीरिया में मौजूद होते हैं लेकिन मानव कोशिकाओं में नहीं, इसलिए दवाएं मेजबान ऊतक पर अपेक्षाकृत कम प्रभाव के साथ जीवाणु भित्ति संश्लेषण को बाधित कर सकती हैं।

बीटा-लैक्टामेज क्या है?

एक जीवाणु एंजाइम जो बीटा-लैक्टम रिंग को हाइड्रोलाइज करता है, एंटीबायोटिक को अपने लक्ष्य से जुड़ने से पहले निष्क्रिय कर देता है; कुछ, जैसे एक्सटेंडेड-स्पेक्ट्रम बीटा-लैक्टामेज और कार्बापेनेमेस, बीटा-लैक्टम की एक विस्तृत श्रृंखला को निष्क्रिय करते हैं।