ยาเพนิซิลลินและเซฟาโลสปอริน

ยาเพนิซิลลินและเซฟาโลสปอรินเป็นยาปฏิชีวนะกลุ่มเบต้า-แลคแทมสองชนิดที่เก่าแก่ที่สุดและใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด ยาเพนิซิลลินมีโครงสร้างหลักเป็นเพแนม นิวเคลียส (วงแหวนเบต้า-แลคแทมที่เชื่อมกับวงแหวนไทอะโซลิดีนห้าอะตอม) ในขณะที่ยาเซฟาโลสปอรินมีโครงสร้างหลักเป็นเซเฟม นิวเคลียส (วงแหวนเบต้า-แลคแทมที่เชื่อมกับวงแหวนไดไฮโดรไทอะซีนหกอะตอม) การปรับเปลี่ยนสายข้างได้ก่อให้เกิดยาในตระกูลต่างๆ ที่มีสเปกตรัมการออกฤทธิ์ต่อต้านแบคทีเรียและความคงตัวต่อเอนไซม์เบต้า-แลคแทมเมสที่แตกต่างกัน

Definition

ยาเพนิซิลลินและเซฟาโลสปอรินเป็นยาปฏิชีวนะกลุ่มเบต้า-แลคแทมที่มีกลไกการออกฤทธิ์ร่วมกันคือการยับยั้งเอนไซม์ทรานสเปปติเดสที่ผนังเซลล์ แต่มีความแตกต่างกันโดยระบบวงแหวนที่เชื่อมต่อกัน — เพแนมสำหรับเพนิซิลลิน และเซเฟมสำหรับเซฟาโลสปอริน — และโดยสายข้างที่ปรับแต่งสเปกตรัมและความคงตัวของเอนไซม์

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมโครงสร้างหลักของยาเพนิซิลลินและเซฟาโลสปอริน เคมีของสายข้างที่ส่งผลต่อสเปกตรัมและความคงตัวต่อเอนไซม์เบต้า-แลคแทมเมส เหตุผลเบื้องหลังการแบ่งรุ่นของยาเซฟาโลสปอริน และกลไกหลักของการดื้อยาที่ส่งผลต่อยาเหล่านี้ บทความนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงทั่วไปและไม่ได้ให้คำแนะนำเกี่ยวกับการให้ยาหรือการรักษา

Core questions

• เพแนมและเซเฟม นิวเคลียสแตกต่างกันอย่างไรในเชิงโครงสร้าง?
• แนวคิดเรื่องรุ่นของยาเซฟาโลสปอรินอธิบายถึงอะไร?
• การปรับเปลี่ยนสายข้างเปลี่ยนแปลงสเปกตรัมและความคงตัวต่อเอนไซม์เบต้า-แลคแทมเมสได้อย่างไร?

Key concepts

• เพแนม นิวเคลียส
• เซเฟม นิวเคลียส
• 6-อะมิโนเพนิซิลลานิก แอซิด (6-APA)
• 7-อะมิโนเซฟาโลสปอรินิก แอซิด (7-ACA)
• สายข้างกึ่งสังเคราะห์
• รุ่นของยาเซฟาโลสปอริน
• ความคงตัวต่อเอนไซม์เพนิซิลลินเนส
• PBP2a และการดื้อยาเมทิซิลลิน

Mechanisms

ยาปฏิชีวนะทั้งสองชนิดออกฤทธิ์ผ่านกลไกเบต้า-แลคแทมร่วมกัน นั่นคือการอะซิลเลชันของเอนไซม์เพนิซิลลิน-ไบน์ดิง โปรตีน ทรานสเปปติเดส และการขัดขวางการเชื่อมโยงไขว้ของเพปติโดไกลแคน ความแตกต่างทางเภสัชวิทยาของยาเหล่านี้มาจากเคมีรอบนิวเคลียส: เพนิซิลลินธรรมชาติจะถูกย่อยสลายโดยกรดในกระเพาะอาหารและโดยเอนไซม์เพนิซิลลินเนสของเชื้อสแตฟิโลค็อกคัส ในขณะที่สายข้างกึ่งสังเคราะห์ทำให้ได้เพนิซิลลินที่ทนกรด ทนเพนิซิลลินเนส (ออกฤทธิ์ต้านสแตฟิโลค็อกคัส) และมีสเปกตรัมกว้างขึ้น ยาเซฟาโลสปอรินซึ่งแตกต่างกันที่ตำแหน่งสายข้างสองตำแหน่งบนเซเฟม นิวเคลียส ถูกจัดกลุ่มเป็นรุ่นต่างๆ ซึ่งโดยทั่วไปมีแนวโน้มที่จะครอบคลุมเชื้อแกรมบวกไปสู่การครอบคลุมเชื้อแกรมลบที่กว้างขึ้น และมีความคงตัวต่อเอนไซม์เบต้า-แลคแทมเมสหลายชนิดมากขึ้น (Bush & Bradford, 2016) การดื้อยาเกิดขึ้นจากเอนไซม์เบต้า-แลคแทมเมสที่ไฮโดรไลซ์ยาเหล่านี้ และจาก PBP ที่เปลี่ยนแปลงไป — โดยเฉพาะ PBP2a ซึ่งเป็นเอนไซม์ทรานสเปปติเดสที่มีความสัมพันธ์ต่ำที่ทำให้เกิดการดื้อยาเมทิซิลลินในเชื้อสแตฟิโลค็อกคัส (Fisher & Mobashery, 2016; David & Daum, 2010)

Clinical relevance

ยาเพนิซิลลินและเซฟาโลสปอรินแสดงให้เห็นว่าการปรับเปลี่ยนทางเคมีของโครงสร้างหลักเพียงโครงสร้างเดียวสามารถขยายและปรับเปลี่ยนสเปกตรัมการออกฤทธิ์ต่อต้านแบคทีเรียได้อย่างไร และเป็นยาอ้างอิงสำหรับการสอนเภสัชวิทยาของเบต้า-แลคแทม ภาวะภูมิไวเกิน และการดื้อยา ข้อมูลนี้อธิบายถึงประเภทของยาเพื่อการศึกษาและไม่ใช่แนวทางในการเลือกยา การให้ยา หรือการจัดการอาการแพ้

Epidemiology

การดื้อยาในเชื้อก่อโรคแกรมบวกและแกรมลบได้เปลี่ยนแปลงบทบาททางคลินิกของยาเหล่านี้ซ้ำแล้วซ้ำเล่า: เอนไซม์เพนิซิลลินเนสของเชื้อสแตฟิโลค็อกคัสทำให้เพนิซิลลินในยุคแรกๆ ไม่ได้ผลกับเชื้อสแตฟิโลค็อกคัสหลายชนิด และการได้รับ PBP2a ทำให้เกิดเชื้อ Staphylococcus aureus ที่ดื้อต่อเมทิซิลลิน ซึ่งเป็นเชื้อก่อโรคในโรงพยาบาลและในชุมชนที่สำคัญ (David & Daum, 2010) ในทำนองเดียวกัน เอนไซม์เบต้า-แลคแทมเมสชนิดขยายสเปกตรัม (Extended-spectrum beta-lactamases) ก็ส่งผลกระทบต่อยาเซฟาโลสปอรินหลายชนิดในแบคทีเรียแกรมลบ (Bush & Bradford, 2016)

Evidence & guidelines

การเลือกและการรายงานยาเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการทดสอบความไวมาตรฐานและค่าจุดตัดที่กำหนดโดยองค์กรต่างๆ เช่น EUCAST และ CLSI; ภาพรวมนี้สรุปความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและสเปกตรัมการออกฤทธิ์มากกว่าการกล่าวซ้ำแนวทางการรักษาใดๆ โดยเฉพาะ

History

เพนิซิลลินเป็นยาเบต้า-แลคแทมชนิดแรกที่ใช้ในทางคลินิก แต่ Abraham และ Chain (1940) ได้อธิบายถึงเอนไซม์เพนิซิลลินเนสของแบคทีเรียในไม่ช้า และเอนไซม์เพนิซิลลินเนสของเชื้อสแตฟิโลค็อกคัสก็ลดประสิทธิภาพของยาลงในภายหลัง การแยกเพนิซิลลินและเซฟาโลสปอริน นิวเคลียส (6-APA และ 7-ACA) ทำให้สามารถสังเคราะห์ยาแบบกึ่งสังเคราะห์ได้ ซึ่งผลิตเพนิซิลลินที่ทนกรดและทนเพนิซิลลินเนส และเซฟาโลสปอรินรุ่นต่อๆ มาที่มีสเปกตรัมกว้างขึ้น (Bush & Bradford, 2016)

Key figures

• Ernst Chain
• Edward Abraham
• Karen Bush

Seminal works

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

Frequently asked questions

ความแตกต่างทางโครงสร้างระหว่างยาเพนิซิลลินและเซฟาโลสปอรินคืออะไร?

ยาเพนิซิลลินมีวงแหวนเบต้า-แลคแทมที่เชื่อมกับวงแหวนไทอะโซลิดีนห้าอะตอม (เพแนม นิวเคลียส); ยาเซฟาโลสปอรินมีวงแหวนเบต้า-แลคแทมที่เชื่อมกับวงแหวนไดไฮโดรไทอะซีนหกอะตอม (เซเฟม นิวเคลียส)

รุ่นของยาเซฟาโลสปอรินหมายถึงอะไร?

เป็นการจัดกลุ่มที่ติดตามการเปลี่ยนแปลงของสเปกตรัมการออกฤทธิ์ต่อต้านแบคทีเรียและความคงตัวต่อเอนไซม์เบต้า-แลคแทมเมสในยาเซฟาโลสปอรินที่พัฒนาขึ้นตามลำดับ; แผนการจัดกลุ่มนี้เป็นเพียงการอธิบายและไม่ได้กำหนดการใช้ทางคลินิกด้วยตัวมันเอง