Carbapenems và Monobactams

Carbapenems và monobactams là hai phân lớp beta-lactam khác. Carbapenems mang một nguyên tử carbon thay cho lưu huỳnh vòng thông thường và một chuỗi bên trans hydroxyethyl đặc trưng, mang lại cho chúng phổ hoạt động rộng và độ ổn định đáng kể chống lại nhiều beta-lactamase. Monobactams, điển hình là aztreonam, có một vòng beta-lactam đơn không có vòng thứ hai hợp nhất và tác động chọn lọc lên vi khuẩn Gram âm hiếu khí.

Definition

Carbapenems là các beta-lactam hai vòng với nhân carbapenem và hoạt tính rộng, ổn định với beta-lactamase; monobactams là các beta-lactam đơn vòng hoạt động chủ yếu chống lại vi khuẩn Gram âm hiếu khí. Cả hai đều làm bất hoạt các protein gắn penicillin thông qua cơ chế beta-lactam chung.

Scope

Chủ đề này bao gồm các đặc điểm cấu trúc của carbapenems và monobactams, cơ sở cho phổ hoạt động rộng và độ ổn định với beta-lactamase của carbapenems, sự tập trung hẹp vào vi khuẩn Gram âm của monobactams, và sự xuất hiện của tình trạng kháng thuốc qua trung gian carbapenemase. Đây là một tổng quan tham khảo mà không đưa ra hướng dẫn kê đơn.

Core questions

• Những đặc điểm cấu trúc nào mang lại cho carbapenems phổ hoạt động rộng và độ ổn định với beta-lactamase?
• Tại sao hoạt tính của aztreonam chủ yếu giới hạn ở vi khuẩn Gram âm hiếu khí?
• Carbapenemase là gì và tại sao chúng lại quan trọng?

Key concepts

• Nhân carbapenem
• Chuỗi bên trans hydroxyethyl
• Beta-lactam đơn vòng
• Aztreonam
• Hoạt tính phổ rộng
• Độ ổn định với Beta-lactamase
• Carbapenemase
• Thuốc dự phòng (cuối cùng)

Mechanisms

Cả hai phân lớp đều làm bất hoạt các protein gắn penicillin thông qua cơ chế beta-lactam chung. Việc thay thế lưu huỳnh penam bằng carbon và chuỗi bên trans hydroxyethyl của carbapenems mang lại độ ổn định bất thường đối với sự thủy phân bởi hầu hết các serine beta-lactamase và phổ hoạt động rộng bao gồm nhiều vi khuẩn Gram dương, Gram âm và kỵ khí, điều này đã khiến chúng trở thành các tác nhân dự trữ quan trọng (Papp-Wallace et al., 2011; Bush & Bradford, 2016). Monobactams thiếu một vòng thứ hai hợp nhất; aztreonam liên kết ưu tiên với PBP3 của vi khuẩn Gram âm hiếu khí, giải thích cho phổ hoạt động hẹp của nó và độ ổn định của nó đối với nhiều beta-lactamase trong khi vẫn bảo tồn phần lớn hệ vi khuẩn Gram dương và kỵ khí. Kháng carbapenems chủ yếu do các enzyme carbapenemase — bao gồm serine carbapenemase (ví dụ, KPC) và metallo-beta-lactamase (ví dụ, NDM-1) — thường kết hợp với việc mất porin (Walsh et al., 2011; Bush & Bradford, 2016).

Clinical relevance

Carbapenems là các beta-lactam dự phòng cuối cùng cho các bệnh nhiễm trùng nghiêm trọng, và monobactams minh họa cách một beta-lactam đơn vòng có thể đạt được một hồ sơ hẹp, tập trung vào Gram âm; cả hai đều là trung tâm để giảng dạy về quản lý kháng sinh và kháng thuốc. Mục này mô tả các lớp để định hướng giáo dục và không phải là nguồn khuyến nghị về liều lượng hoặc điều trị.

Epidemiology

Sự lây lan của Enterobacterales sản xuất carbapenemase là một mối lo ngại hàng đầu về kháng thuốc toàn cầu; khung ESKAPE của IDSA đã nhấn mạnh các mầm bệnh Gram âm kháng carbapenem là một khoảng trống ưu tiên (Boucher et al., 2009), và sự lây lan quốc tế của các metallo-beta-lactamase như NDM-1 đã nhấn mạnh tốc độ kháng carbapenem có thể di chuyển qua các khu vực (Walsh et al., 2011).

Evidence & guidelines

Việc sử dụng và báo cáo về carbapenems và monobactams dựa trên thử nghiệm độ nhạy cảm tiêu chuẩn hóa và điểm cắt từ các tổ chức như EUCAST và CLSI, và giám sát dịch tễ học carbapenemase cung cấp thông tin cho các ưu tiên quản lý; tổng quan này tóm tắt các đặc tính của lớp hơn là bất kỳ hướng dẫn cụ thể nào.

History

Các carbapenems xuất hiện từ sản phẩm tự nhiên thienamycin, sự không ổn định của nó đã dẫn đến sự phát triển của imipenem và sau đó là các tác nhân ổn định hơn như meropenem (Papp-Wallace et al., 2011). Các monobactams được phát triển xung quanh khung beta-lactam đơn vòng tự nhiên, tạo ra aztreonam như một tác nhân chọn lọc Gram âm. Trong vòng vài thập kỷ, các carbapenemase — bao gồm KPC và enzyme kim loại NDM-1 — đã xuất hiện và lây lan, làm suy yếu vị thế dự phòng của carbapenems (Walsh et al., 2011).

Key figures

• Krisztina Papp-Wallace
• Robert Bonomo
• Helen Boucher
• Timothy Walsh

Seminal works

• papp-wallace-2011
• walsh-2011-ndm

Frequently asked questions

Tại sao carbapenems thường được mô tả là kháng sinh dự phòng phổ rộng?

Nhân carbapenem và chuỗi bên của chúng làm cho chúng ổn định đối với hầu hết các serine beta-lactamase và hoạt động chống lại nhiều loại vi khuẩn, vì vậy chúng thường được giữ lại để điều trị các bệnh nhiễm trùng nghiêm trọng hoặc kháng thuốc.

Aztreonam khác với các beta-lactam khác như thế nào?

Aztreonam là một monobactam chỉ có một vòng beta-lactam; nó tác động chọn lọc lên vi khuẩn Gram âm hiếu khí và không có hoạt tính đáng kể chống lại các sinh vật Gram dương và kỵ khí.