Antibiotici Beta-Lattamici

Generalità

I beta-lattamici (o β-lattamici) costituiscono una grande famiglia di antibiotici, comprendente numerose molecole che hanno in comune il nucleo centrale alla base della loro struttura chimica: l'anello beta-lattamico, conosciuto anche più semplicemente come beta-lattame.Antibiotici Beta Lattamici

L'anello beta-lattamico - oltre a costituire il nucleo centrale di questa classe di antibiotici - è anche il farmacoforo di queste molecole, ossia, è il gruppo che conferisce le proprietà antibatteriche tipiche di questi farmaci.

Classi di antibiotici beta-lattamici

All'interno della grande famiglia dei beta-lattamici troviamo quattro classi di antibiotici, le penicilline, le cefalosporine, i carbapenemi e i monobattami.
Di seguito, saranno brevemente illustrate le principali caratteristiche di tali farmaci.

Penicilline

Le penicilline sono antibiotici di origine naturale, in quanto derivano da un micete (ovvero, un fungo).
Più precisamente, i capostipiti di questa classe di antibiotici - la penicillina G (o benzilpenicillina) e la penicillina V (o fenossimetilpenicillina) - furono isolati per la prima volta da colture di Penicillium notatum (una muffa oggi conosciuta come Penicillium chrysogenum).
La scoperta della penicillina è attribuita ad Alexander Fleming che, nel 1928, osservò come le colonie di Penicillium notatum fossero in grado di inibire la crescita batterica.
Tuttavia, la benzilpenicillina e la fenossimetilpenicillina furono isolate solamente dieci anni più tardi grazie a un gruppo di chimici inglesi.
Da quel momento in poi cominciò il grande sviluppo della ricerca nel campo delle penicilline, nel tentativo di trovare nuovi composti sempre più sicuri ed efficaci.
Furono scoperte e sintetizzate migliaia di nuove molecole, alcune delle quali sono impiegate tuttora in terapia.
Le penicilline sono antibiotici ad azione battericida, cioè sono in grado di uccidere le cellule batteriche.
Fra le tante molecole appartenenti a questa grande classe, ricordiamo l'ampicillina, l'amoxicillina, la meticillina e l'oxacillina.

Cefalosporine

Anche le cefalosporine - come le penicilline - sono antibiotici di origine naturale.
La molecola considerata il capostipite di questa classe di farmaci - la cefalosporina C - fu scoperta dal medico italiano Giuseppe Brotzu dell'università di Cagliari.
Nel corso degli anni sono state sviluppate numerose cefalosporine con un'aumentata attività rispetto al loro precursore naturale, ottenendo così farmaci più efficaci e con uno spettro d'azione più ampio.
Anche le cefalosporine sono antibiotici ad azione battericida.
Appartengono a questa classe di farmaci la cefazolina, la cefalexina, la cefuroxima, il cefaclor, il ceftriaxone, la ceftazidima, la cefixima e la cefpodoxima.

Carbapenemi

Il capostipite di questa classe di farmaci è la tienamicina, che fu isolata per la prima volta dall'actinomicete Streptomyces cattleya.
Si scoprì che la tienamicina era un composto dotato di un'intensa attività antibatterica, con un ampio spettro d'azione e capace di inibire alcuni tipi di β-lattamasi (particolari enzimi prodotti da alcune specie batteriche in grado di idrolizzare il beta-lattame e di inattivare così l'antibiotico).
Poiché la tienamicina risultò essere molto instabile e di difficile isolamento, furono apportate modifiche alla sua struttura ottenendo così un primo derivato semisintetico più stabile, l'imipenem.
Fanno parte di questa classe di antibiotici anche il meropenem e l'ertapenem.
I carbapenemi sono antibiotici ad azione batteriostatica, cioè non sono in grado di uccidere le cellule batteriche, ma ne inibiscono la crescita.

Monobattami

L'unico farmaco appartenente a questa classe di antibiotici è l'aztreonam.
L'aztreonam non proviene da composti naturali, ma è di origine completamente sintetica. Ha uno spettro d'azione ristretto ai soli batteri Gram-negativi e possiede anche la capacità di inattivare alcune tipologie di β-lattamasi.

Meccanismo d'azione dei beta-lattamici

Tutti gli antibiotici beta-lattamici agiscono interferendo con la sintesi della parete cellulare batterica, ossia interferiscono con la sintesi del peptidoglicano.
Il peptidoglicano è un polimero costituito da catene parallele di carboidrati azotati, unite fra loro da legami trasversali fra residui amminoacidici.
Questi legami sono formati da particolari enzimi appartenenti alla famiglia delle peptidasi (carbossipeptidasi, transpeptidasi ed endopeptidasi).
Gli antibiotici beta-lattamici si legano a queste peptidasi impedendo la formazione dei suddetti legami trasversali; in questo modo, all'interno del peptidoglicano si formano delle aree deboli che conducono alla lisi e alla morte della cellula batterica.

Resistenza agli antibiotici beta-lattamici

Alcune specie batteriche sono resistenti agli antibiotici beta-lattamici perché sintetizzano particolari enzimi (le β-lattamasi) in grado di idrolizzare l'anello beta-lattamico; così facendo, inattivano l'antibiotico impedendogli di svolgere la sua funzione.
Per porre rimedio a questo problema di resistenza, gli antibiotici beta-lattamici possono essere somministrati insieme ad altri composti chiamati inibitori delle β-lattamasi che - come dice lo stesso nome - inibiscono l'attività di tali enzimi.
Esempi di questi inibitori sono l'acido clavulanico che si trova spesso in associazione all'amoxicillina (come, per esempio, nel medicinale Clavulin®), il sulbactam che si trova in associazione ad ampicillina (come, ad esempio, nel medicinale Unasyn®) e il tazobactam che si può trovare in molti medicinali in associazione a piperacillina (come, ad esempio, nel medicinale Tazocin®).
Tuttavia, la resistenza agli antibiotici non è causata solo dalla produzione da parte dei batteri di β-lattamasi, ma può essere provocata anche da altri meccanismi.
Questi meccanismi comprendono:

  • Alterazioni nella struttura dei bersagli degli antibiotici;
  • Creazione e utilizzo di una via metabolica differente da quella inibita dal farmaco;
  • Modificazioni della permeabilità cellulare nei confronti del farmaco, in questo modo, si ostacola il passaggio o l'adesione dell'antibiotico alla membrana cellulare batterica.

Purtroppo, il fenomeno dell'antibiotico-resistenza è notevolmente aumentato negli ultimi anni, soprattutto per colpa dell'abuso e del cattivo uso che ne viene fatto.
Pertanto, farmaci così potenti ed efficaci come i beta-lattamici rischiano sempre più di diventare inutili a causa del continuo sviluppo di ceppi batterici resistenti.