β -内酰胺类抗生素含有4元含氮-内酰胺环在它们结构的核心。这枚戒指模仿末端D-Ala-D-Ala肽的形状作为细胞壁转肽酶底物的序列。目前有四个主要的-内酰胺亚群。
| Beta-lactam子组 | 例子 |
| 青霉素 | 青霉素，氨苄西林，哌拉西林 |
| 头孢菌素 | 头孢唑林，头孢噻肟，头孢曲松，头孢他啶，头孢吡肟 |
| Monobactams | Aztreonam |
| 碳青霉烯 | Imipenem, Meropenem |
作用机制β -内酰胺类抗生素
的beta-lactam环是这些药物作用模式的关键，这些药物通过结合参与合成的酶来靶向和抑制细胞壁合成。这些酶被固定在细胞膜上，作为一组被称为青霉素结合蛋白(PBPs)．细菌种类可能含有4-6种不同类型的PBPs。参与细胞壁交联的PBPs(即转肽酶)通常对生存至关重要。
的-内酰胺的4元环抗生素使这些化合物形成了三维形状模仿的D-Ala-D-Ala肽在细胞壁肽聚糖合成过程中作为转肽酶活性天然底物的末端。紧密结合这些-内酰胺药物到转肽酶活性位点抑制细胞壁合成．死亡是由细胞壁合成错误引起的渗透不稳定造成的或者β -内酰胺与PBP的结合可能引发a导致细胞自溶和死亡的一系列事件。
β -内酰胺类药物对这两种都有效革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌但由于细胞壁结构的不同，其有效性也有所不同外膜存在于革兰氏阴性菌而非革兰氏阳性菌中)和PBP含量。
对β -内酰胺类药物的抗性机制抗生素
有三种途径对β -内酰胺类药物的耐药性起重要作用。他们是;酶作用破坏抗生素，改变抗生素靶标，或减少药物摄取。
总结
| 电阻通路 | 具体的机制 | 例子 |
| 抗生素的酶促破坏 | β-内酰胺酶破坏β-内酰胺环，使抗生素不能与青霉素结合蛋白(PBP)结合，并干扰细胞壁合成 | 葡萄球菌对青霉素的耐药性。电阻的肠杆菌科而且铜绿假单胞菌一些青霉素，头孢菌素和氨曲南。 |
| 改变目标 | 188.博金宝 或获得的不同的PBPs不能充分结合β-内酰胺以抑制细胞壁合成 | 葡萄球菌耐甲氧西林和其他可用的β-内酰胺。青霉素和头孢菌素耐药链球菌引起的肺炎还有绿色链球菌。 |
| 减少吸收 | 孔蛋白通道(β-内酰胺穿过外膜到达革兰氏阴性菌PBP的通道)的数量或性质发生变化，从而使β-内酰胺的吸收大大减少。 | 铜绿假单胞菌对亚胺培南的耐药性。 |
酶破坏抗生素
破坏β -内酰胺通过beta-lactamase产生酶的细菌是迄今为止最重要的抵抗方法。β -内酰胺酶打开了β -内酰胺环，改变后的药物结构不再与PBPs结合，也不再抑制细胞壁合成。但并非所有β-内酰胺都易被每种β-内酰胺酶水解．例如，葡萄球菌β -内酰胺酶可以很容易地水解青霉素及其衍生物，但不能水解许多头孢菌素和亚胺培南。
你知道吗?
革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌都产生β-内酰胺酶。革兰氏阳性菌产生的β-内酰胺酶分泌到周围环境中，而革兰氏阴性菌产生的β-内酰胺酶则滞留在质周空间。
改变抗生素靶点
生物体改变或获得一种编码改变PBPs的基因。β-内酰胺对改变的PBP缺乏足够的亲和力，因此不能阻止它们的功能(即即使在抗生素存在的情况下细胞壁合成仍在继续)。例如，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)利用这一机制对甲氧西林和所有其他β-内酰胺产生耐药性。
图片来源(Bailey & Scott的诊断微生物学)
减少药物的摄取
减少药物的摄取显著有助于革兰氏阴性细菌的β-内酰胺耐药。这是因为外膜孔的数量或特征发生了变化(β-内酰胺通过它到达革兰氏阴性细菌的内肽聚糖层)。如。铜绿假单胞菌对亚胺培南的耐药性。
应对β -内酰胺类抗生素的耐药性?
- 用β -内酰胺实验装置的分子改变保护β -内酰胺环免受β -内酰胺酶的侵害．例如，甲氧西林和苯唑西林是青霉素的近分子衍生物，它们对葡萄球菌β-内酰胺酶具有耐药性。
- 结合-内酰胺酶抑制剂和-内酰胺抗菌活性。β-内酰胺组合，由具有抗菌活性的β-内酰胺(如氨苄西林、阿莫西林、哌拉西林)和不具有抗菌活性但能够结合并抑制β-内酰胺酶(如舒巴坦、克拉维酸盐、他唑巴坦)组成。β-内酰胺酶抑制剂强烈且不可逆地与β-内酰胺酶结合，使该酶不能水解，从而使另一种β-内酰胺(β-内酰胺酶敏感β-内酰胺)发挥其抗菌作用。这些-内酰胺组合的例子包括
- 氨苄西林/ sulbactam
- 阿莫西林/ clavulanate,
- 哌拉西林/ tazobactam。
这种组合只对产生被抑制剂结合的β-内酰胺酶的生物有效;它们对改变PBPs介导的抗性影响很小。
- 用具有不同作用机制的抗菌素来挑战细菌。例如，使用万古霉素(非-内酰胺剂)治疗MRSA。
