ベータラクタム系抗生物質

一般性

β－ラクタム（またはβ－ラクタム）は、それらの化学構造の基部に中心核を共通に有する多数の分子を含む抗生物質の大きなファミリーを構成する： β－ラクタム環 、より簡単にはβ－ラクタムとしても知られる。

ベータラクタム環は、このクラスの抗生物質の中心的な核であることに加えて、これらの分子のファーマコフォアでもあります。つまり、これらの薬物に典型的な抗菌特性を付与するのはこのグループです。

ベータラクタム系抗生物質クラス

ベータラクタムの大ファミリーの中で、我々は4種類の抗生物質、 ペニシリン 、 セファロスポリン 、 カルバペネムおよびモノバクタムを見つけます。

これらの薬物の主な特徴を以下に簡単に説明する。

ペニシリン

ペニシリンは真菌（すなわち真菌）に由来するので、天然由来の抗生物質である。

より正確には、このクラスの抗生物質 - ペニシリンG （またはベンジルペニシリン ）およびペニシリンV （またはフェノキシメチル ペニシリン ） - の創始者は、 Penicillium notatum （現在はPenicillium chrysogenumとして知られるカビ）の培養物から初めて単離された。

ペニシリンの発見は、1928年に、 Penicillium notatumコロニーがどのように細菌増殖を抑制することができたかを観察したAlexander Flemingによるものです。

しかし、ベンジルペニシリンとフェノキシメチルペニシリンはイギリスの化学者のグループのおかげでわずか10年後に単離されました。

その時から、ペニシリンの分野における研究の大きな発展が始まりました。常により安全でより効果的である新しい化合物を見つけるための試みです。

何千もの新しい分子が発見されそして合成され、そのうちのいくつかはまだ治療に使用されている。

ペニシリンは殺菌作用を持つ抗生物質です、すなわち、それらはバクテリア細胞を殺すことができます。

この素晴らしいクラスに属する多くの分子の中で、我々はアンピシリン、アモキシシリン、メチシリンおよびオキサシリンを思い出す。

セファロスポリン

ペニシリンなどのセファロスポリンも天然由来の抗生物質です。

このクラスの薬物の前身と考えられている分子 - セファロスポリンC - は、カリアリ大学のイタリア人医師Giuseppe Brotzuによって発見されました。

長年にわたり、多数のセファロスポリンがそれらの天然の前駆体と比較して活性が増加して開発されてきており、従ってより広い作用範囲を有するより有効な薬物を得ている。

セファロスポリンも殺菌性抗生物質です。

セファゾリン、セファレキシン、セフロキシム、セファクロル、セフトリアキソン、セフタジジム、セフィキシムおよびセフポドキシムはこのクラスの薬物に属する。

カルバペネム

このクラスの薬の先祖は放線菌Streptomyces cattleyaから初めて単離されたチエナマイシンです。

チエナマイシンは強力な抗菌活性を持ち、広い作用範囲を持ちそしてある種のβ-ラクタマーゼ（特にβ-ラクタムを加水分解することができるある種の細菌種によって生産された酵素）を阻害することができる化合物であることが発見されました。抗生物質を不活化するために）。

チエナマイシンは非常に不安定で単離するのが困難であることがわかったので、その構造に変更を加え、かくしてより安定な最初の半合成誘導体、イミペネムを得た。

このクラスの抗生物質にはメロペネムとラペネムも含まれています。

カルバペネムは静菌性抗生物質です。つまり、カルバペネムは細菌細胞を殺すことはできませんが、成長を阻害します。

モノバクタム

このクラスの抗生物質に属する唯一の薬はアズトレオナムです。

アズトレオナムは天然化合物から来ていませんが、完全に合成起源のものです。それはグラム陰性菌に限定された作用範囲を有し、そしてまたある種の型のβ－ラクタマーゼを不活性化する能力を有する。

アクション機構

全てのβラクタム系抗生物質は、細菌の細胞壁の合成を妨げることによって作用します。すなわち、それらはペプチドグリカン合成を妨げます。

ペプチドグリカンは、アミノ酸残基間の横方向の結合によって互いに結合された、窒素化炭水化物の平行鎖からなるポリマーである。

これらの結合は、ペプチダーゼファミリーに属する特定の酵素（カルボキシペプチダーゼ、トランスペプチダーゼおよびエンドペプチダーゼ）によって形成される。

β-ラクタム系抗生物質はこれらのペプチダーゼに結合して前述の架橋の形成を防ぎます。このようにして、ペプチドグリカンの内側に弱い領域が形成され、それが細菌細胞の溶解および死をもたらす。

ベータラクタム系抗生物質に対する耐性

いくつかの細菌種は、βラクタム環を加水分解することができる特定の酵素（ βラクタマーゼ ）を合成するので、βラクタム抗生物質に耐性がある。そうすることで、それらは抗生物質を不活性化してそれがその機能を果たすのを妨げる。

この耐性の問題を解決するために、βラクタム系抗生物質をβラクタマーゼ阻害剤と呼ばれる他の化合物と一緒に投与することができます。

これらの阻害剤の例は、アモキシシリンと関連してしばしば見られるクラブラン酸 （例えば、薬用Clavulin（登録商標）など）、アンピシリンと組み合わせて見られるスルバクタム （例えば、Unasyn（登録商標）薬など）である。ピペラシリンと組み合わせて多くの薬に見出すことができる（例えば、薬Tazocin（登録商標）など）。

しかしながら、抗生物質耐性は、β－ラクタマーゼ細菌の産生によって引き起こされるだけでなく、他のメカニズムによっても引き起こされ得る。

これらのメカニズムは次のとおりです。