Antibiotik Beta-Laktam

Antibiotik beta-laktam adalah golongan obat antibakteri terbesar dan paling banyak digunakan, yang dicirikan oleh cincin beta-laktam beranggota empat yang meniru peptida terminal peptidoglikan. Golongan ini mencakup penisilin, sefalosporin, karbapenem, dan monobaktam, yang semuanya membunuh bakteri dengan menghalangi langkah ikatan silang sintesis dinding sel.

Definition

Antibiotik beta-laktam adalah agen bakterisida yang mengandung cincin beta-laktam yang menghambat sintesis dinding sel bakteri dengan mengasilasi situs aktif protein pengikat penisilin (transpeptidase yang mengikat silang peptidoglikan).

Scope

Entri ini mencakup mekanisme bersama beta-laktam, subkelas struktural utama, jalur utama resistansi bakteri melalui enzim beta-laktamase dan protein pengikat penisilin yang diubah, serta peran inhibitor beta-laktamase. Entri ini memperlakukan golongan tersebut sebagai topik metodologis dan mikrobiologis dan tidak menawarkan panduan dosis atau peresepan.

Core questions

• Bagaimana cincin beta-laktam menghambat protein pengikat penisilin?
• Apa yang membedakan subkelas penisilin, sefalosporin, karbapenem, dan monobaktam?
• Bagaimana beta-laktamase dan protein pengikat penisilin yang dimodifikasi memberikan resistansi?
• Peran apa yang dimainkan inhibitor beta-laktamase dalam memulihkan aktivitas?

Key concepts

• Cincin beta-laktam
• Protein pengikat penisilin (PBP)
• Transpeptidasi dan ikatan silang peptidoglikan
• Penisilin, sefalosporin, karbapenem, monobaktam
• Beta-laktamase (termasuk spektrum luas dan karbapenemase)
• Inhibitor beta-laktamase
• Resistansi metisilin melalui PBP2a (mecA)

Mechanisms

Beta-laktam adalah analog struktural dari terminus D-alanil-D-alanin dari prekursor peptidoglikan. Mereka mengasilasi serin situs aktif protein pengikat penisilin (PBP), transpeptidase yang mengikat silang untai glikan yang berdekatan, menghentikan pematangan dinding sel dan memicu autolisis (Bush & Bradford, 2016). Mekanisme resistansi yang dominan adalah enzimatik: beta-laktamase menghidrolisis cincin beta-laktam sebelum mencapai targetnya, dan enzim-enzim ini berkisar dari penisilinase spektrum sempit hingga beta-laktamase spektrum luas dan karbapenemase. Inhibitor beta-laktamase seperti klavulanat, tazobaktam, dan avibaktam melindungi antibiotik pasangannya dengan menonaktifkan enzim-enzim ini (van Duin & Bonomo, 2016). Jalur kedua adalah perubahan target: pada Staphylococcus aureus yang resistan metisilin, gen mecA mengkode PBP2a, protein pengikat penisilin dengan afinitas rendah terhadap sebagian besar beta-laktam (David & Daum, 2010).

Clinical relevance

Beta-laktam merupakan pusat pengobatan banyak infeksi bakteri, dan resistansi di antara mereka — beta-laktamase spektrum luas, karbapenemase, dan resistansi metisilin — adalah masalah yang menentukan dalam mikrobiologi klinis. Entri ini menjelaskan bagaimana obat-obatan dan mekanisme resistansinya bekerja untuk orientasi edukasi; ini bukan panduan untuk memilih atau mendosis terapi.

Epidemiology

Staphylococcus aureus yang resistan metisilin, baik yang terkait dengan layanan kesehatan maupun yang terkait dengan komunitas, termasuk di antara patogen resistan beta-laktam yang paling banyak dipelajari (David & Daum, 2010), sementara Enterobacterales penghasil beta-laktamase spektrum luas dan karbapenemase telah mendorong pengembangan kombinasi inhibitor yang lebih baru (van Duin & Bonomo, 2016).

History

Tindakan antibakteri penisilin dilaporkan oleh Alexander Fleming pada tahun 1929, dan pengembangan klinisnya pada tahun 1940-an meluncurkan era antibiotik. Kimia semisintetik selanjutnya menghasilkan sefalosporin, karbapenem, dan monobaktam, sementara penyebaran beta-laktamase secara paralel mendorong pengenalan inhibitor beta-laktamase dan generasi kombinasi inhibitor berturut-turut (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

Mengapa beta-laktam secara selektif toksik terhadap bakteri?

Targetnya, dinding sel peptidoglikan dan protein pengikat penisilin yang membangunnya, ada pada bakteri tetapi tidak pada sel manusia, sehingga obat-obatan tersebut dapat mengganggu sintesis dinding bakteri dengan efek yang relatif kecil pada jaringan inang.

Apa itu beta-laktamase?

Enzim bakteri yang menghidrolisis cincin beta-laktam, menonaktifkan antibiotik sebelum dapat mengikat targetnya; beberapa, seperti beta-laktamase spektrum luas dan karbapenemase, menonaktifkan berbagai beta-laktam.