Penicillin và Cephalosporin

Penicillin và cephalosporin là hai phân lớp beta-lactam lâu đời nhất và được sử dụng rộng rãi nhất. Penicillin được xây dựng trên nhân penam (một vòng beta-lactam gắn với một thiazolidine năm cạnh), trong khi cephalosporin được xây dựng trên nhân cephem (beta-lactam gắn với một dihydrothiazine sáu cạnh). Các biến đổi chuỗi bên đã tạo ra các họ kế tiếp khác nhau về phổ kháng khuẩn và độ bền vững với beta-lactamase.

Definition

Penicillin và cephalosporin là các kháng sinh beta-lactam có chung cơ chế transpeptidase thành tế bào nhưng được phân biệt bởi hệ thống vòng hợp nhất của chúng — penam đối với penicillin, cephem đối với cephalosporin — và bởi các chuỗi bên điều chỉnh phổ tác dụng và độ bền vững với enzyme của chúng.

Scope

Chủ đề này bao gồm cấu trúc cốt lõi của penicillin và cephalosporin, cách hóa học chuỗi bên định hình phổ tác dụng và độ bền vững với beta-lactamase của chúng, cơ sở lý luận đằng sau các thế hệ cephalosporin, và các cơ chế kháng thuốc chính ảnh hưởng đến chúng. Đây là một tổng quan tham khảo và không cung cấp liều lượng hoặc khuyến nghị điều trị.

Core questions

• Nhân penam và cephem khác nhau về cấu trúc như thế nào?
• Khái niệm các thế hệ cephalosporin mô tả điều gì?
• Các biến đổi chuỗi bên làm thay đổi phổ tác dụng và độ bền vững với beta-lactamase như thế nào?

Key concepts

• Nhân penam
• Nhân cephem
• Axit 6-aminopenicillanic (6-APA)
• Axit 7-aminocephalosporanic (7-ACA)
• Chuỗi bên bán tổng hợp
• Các thế hệ cephalosporin
• Độ bền vững với penicillinase
• PBP2a và kháng methicillin

Mechanisms

Cả hai phân lớp đều hoạt động thông qua cơ chế beta-lactam chung — acyl hóa các transpeptidase protein gắn penicillin và phá vỡ liên kết chéo peptidoglycan. Sự khác biệt về dược lý của chúng đến từ hóa học xung quanh nhân: penicillin tự nhiên bị phân hủy bởi axit dạ dày và bởi penicillinase của tụ cầu, trong khi các chuỗi bên bán tổng hợp đã tạo ra các penicillin bền vững với axit, bền vững với penicillinase (chống tụ cầu) và có phổ tác dụng rộng hơn. Cephalosporin, khác nhau ở hai vị trí chuỗi bên trên nhân cephem, được nhóm thành các thế hệ mà nhìn chung có xu hướng từ tác dụng trên Gram dương sang mở rộng tác dụng trên Gram âm và độ bền vững cao hơn với nhiều beta-lactamase (Bush & Bradford, 2016). Kháng thuốc phát sinh từ các beta-lactamase thủy phân các tác nhân này và từ các PBP bị thay đổi — đáng chú ý là PBP2a, transpeptidase ái lực thấp gây ra kháng methicillin ở tụ cầu (Fisher & Mobashery, 2016; David & Daum, 2010).

Clinical relevance

Penicillin và cephalosporin minh họa cách biến đổi hóa học của một khung cấu trúc duy nhất mở rộng và định hình lại phổ kháng khuẩn, và chúng là các tác nhân tham chiếu để giảng dạy về dược lý beta-lactam, quá mẫn và kháng thuốc. Mục này mô tả các lớp để định hướng giáo dục và không phải là hướng dẫn lựa chọn thuốc, liều lượng hoặc quản lý dị ứng.

Epidemiology

Kháng thuốc ở các mầm bệnh Gram dương và Gram âm đã nhiều lần định hình lại vai trò lâm sàng của các loại thuốc này: penicillinase của tụ cầu đã làm cho penicillin ban đầu không hiệu quả đối với nhiều tụ cầu, và việc thu nhận PBP2a đã tạo ra Staphylococcus aureus kháng methicillin, một mầm bệnh bệnh viện và cộng đồng lớn (David & Daum, 2010). Các beta-lactamase phổ rộng tương tự làm giảm hiệu quả của nhiều cephalosporin trong vi khuẩn Gram âm (Bush & Bradford, 2016).

Evidence & guidelines

Việc lựa chọn và báo cáo về các tác nhân này dựa trên thử nghiệm độ nhạy cảm tiêu chuẩn hóa và các điểm cắt được duy trì bởi các tổ chức như EUCAST và CLSI; tổng quan này tóm tắt mối quan hệ cấu trúc-phổ tác dụng hơn là trình bày lại bất kỳ hướng dẫn điều trị cụ thể nào.

History

Penicillin là beta-lactam đầu tiên được sử dụng lâm sàng, nhưng Abraham và Chain (1940) đã sớm mô tả một penicillinase của vi khuẩn, và penicillinase của tụ cầu sau đó đã làm giảm hoạt tính của nó. Việc phân lập các nhân penicillin và cephalosporin (6-APA và 7-ACA) đã cho phép hóa học bán tổng hợp, tạo ra các penicillin bền vững với axit và penicillinase và các thế hệ cephalosporin kế tiếp với phổ tác dụng ngày càng rộng (Bush & Bradford, 2016).

Key figures

• Ernst Chain
• Edward Abraham
• Karen Bush

Seminal works

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

Frequently asked questions

Sự khác biệt về cấu trúc giữa penicillin và cephalosporin là gì?

Penicillin có vòng beta-lactam gắn với vòng thiazolidine năm cạnh (nhân penam); cephalosporin có vòng này gắn với vòng dihydrothiazine sáu cạnh (nhân cephem).

Các thế hệ cephalosporin có ý nghĩa gì?

Chúng là một cách phân nhóm theo dõi phổ kháng khuẩn thay đổi và độ bền vững với beta-lactamase của các cephalosporin được phát triển liên tiếp; sơ đồ này mang tính mô tả và bản thân nó không quy định việc sử dụng lâm sàng.