β-laktam-Antibiotika

β-laktam-Antibiotika, umfasst Cephalosporine, Carbapeneme, Penicilline, monobaktame und cephamycins, gelten als die erfolgreichsten Antibiotika-Klassen entdeckt (Lewis, 2013). β-Lactame bilden einen wichtigen Teil der Behandlung der pulmonalen Exazerbation bei CF-Patienten. Ceftazidim, Meropenem, Flucloxacillin, Piperacillin/Taxobactam und Aztreonam sind alle β-Lactam-Therapien, die häufig von CF-Patienten verwendet werden., β-Lactame haben eine bakterizide Wirkungsweise, die die Zellwandsynthese stört, insbesondere das letzte Vernetzungsstadium der Peptidoglycanschicht (Page, 2012; Tipper, 1979; Strominger und Tipper, 1965). β-Lactame zeigen eine breite Aktivität gegen gramnegative und grampositive Bakterien (Holten und Onusko, 2000). Entdeckt im Jahr 1928 von Alexander Fleming, im Jahr 1940 Penicillin war das erste Antibiotikum in großem Maßstab hergestellt werden und ist akkreditiert mit Millionen von Verwundeten während des Zweiten Weltkriegs gerettet. Doch vor seiner Entdeckung wurde die erste β-Lactamase im Jahr 1940 in E identifiziert., coli (Abraham and Chain, 1940), dem 1976 der erste β-Lactamase-Inhibitor (Clavulansäure) entgegenwirkte. Clavulansäure bildet zusammen mit Amoxicillin jetzt einen Teil von Augmentin (Foulstone und Reading, 1982). Nach der ersten β-Lactamase gab es viele Herausforderungen für den Erfolg von β-Lactamen. Carbapenemasen, die entweder als molekulare Klasse B (Metallo-β-Lactamasen), A oder D (Serin-Carbapenemasen, auch Oxacillinasen genannt) klassifiziert sind, bilden drei der vier bekannten Klassen von β-Lactamasen (Miriagou et al., 2010). Der Wirt spezifischer Carbapenemasen variiert je nach Klasse., Metallo-β-Lactamasen werden hauptsächlich in P. aeruginosa, aber auch Acinetobacter baumanii, Enterobaceriaceae und Klebsiella pneumonie verbreitet (Queenan und Bush, 2007, Walsh, 2008). K. Pneumonie ist der häufigste Wirt von Klasse-A-Carbapenemen (Queenan und Bush, 2007), obwohl es Berichte über sein Auftreten bei anderen Arten wie Klebsiella oxytoca, Salmonella enterica, E. coli, Enterobacter-Arten und Pseudomonas-Arten gab (Queenan und Bush, 2007, Deshpande et al., 2006; Navon-Venezia et al., 2006; Villegas et al., 2007; Bennett et al., 2009). Oxacillinasen (Klasse D) sind häufig in A., baumanii (Queenan und Bush, 2007). In jüngster Zeit hat das Aufkommen von Neu-Delhi metallo-β-Lactamase-1 im Jahr 2008, das sich seitdem weltweit ausgebreitet hat, leicht pathogene Bakterien in tödliche MDR-Bakterien umgewandelt (Rolain et al., 2010). Die Prävalenz von Metallo-β-Lactamasen bei P. aeruginosa ist angesichts der Bedeutung von P. aeruginosa bei CF-Lungenverschlimmerungen von erheblicher klinischer Bedeutung. Metallo-β-Lactamase produzierende P. aeruginosa haben in den letzten 10 Jahren einen Anstieg gezeigt und waren an Septikämie und Lungenentzündung beteiligt (Kouda et al., 2009; Gutiérrez et al., 2007; Pitout et al.,, 2007; Lagatolla et al., 2006). Β-Lactamasen mit erweitertem Spektrum (ESBLs) stellen eine weitere Herausforderung für die Behandlung gramnegativer Infektionen dar und sind die Hauptquelle für im Krankenhaus und in der Gemeinschaft erworbene Infektionen (Pitout und Laupland, 2008). ESBLs, die hauptsächlich in Enterobacteriaceae wie E. coli-und Klebsiella-Arten vorkommen, haben die plasmidcodierte Fähigkeit, den β-Lactam-Ring der Oxy-Imino-Cephalosporine (Cefotaxim, Ceftriaxon und Ceftazidim) und Monobactams (Aztreonam; Bush und Jacoby, 2010; Dortet et al., 2012)., Cephamycine (Cefoxitin) und Carabapeneme (Imipenem und Meropenem) behalten ihre Aktivität gegen ESBL-produzierende Bakterien bei. Beruhigend ist, dass β-Lactamase-Inhibitoren wie Clavulansäure und Tazobactam in einigen Fällen immer noch die Fähigkeit haben, ESBLs zu hemmen (Bush und Jacoby, 2010).

Bacteroides, Blautia, und Faecalibacterium-Arten haben gezeigt, zu erhöhen, in einer Studie von vier Erwachsenen nach einer einzelnen Behandlung mit Antibiotika mit β-laktam-Antibiotika wie ampicillin, amoxicillin, cefazolin, und sulbactam (Pérez-Cobas et al., 2013; Monreal et al., 2005)., Es wurde gezeigt, dass dieses Bakterienprofil mit bakteriziden, aber nicht bakteriostatischen antimikrobiellen Mitteln assoziiert ist. Der Anstieg der Bacteroides-und Parabacteroides-Spezies kann durch das Vorhandensein einer hohen Rate von β-Lactamase-produzierenden Stämmen erklärt werden, die in diesen Gattungen beobachtet werden. Darüber hinaus deuten hohe Konzentrationen des identifizierten cfiA-Gens darauf hin, dass diese Stämme als Reservoire für Antibiotikaresistenzgene und das häufige Auftreten des cepA-Gens fungieren, das für die Produktion von Cephalosporinasen und Penicillinasen verantwortlich ist (Nakano et al., 2011; Wybo et al., 2007). Morotomi et al., (2011) berichtete auch über eine Dominanz der Enterococcus-Gattung nach einer einzigen β-Lactam-Antibiotikabehandlung. Adamsson et al. (1999) zeigen, dass im Vergleich zu einer Makrolidbehandlung (Clarithromycin) eine β-Lactam-Behandlung eine verringerte, wenn auch immer noch signifikante ökologische Auswirkung auf die anaeroben Populationen und ein geringeres Auftreten resistenter Stämme nach der Behandlung zeigte. Die reduzierte Störung der anaeroben Populationen wurde auch von Stark et al. (1993). In addition, Pérez-Cobas et al., (2013) haben die metabolischen Wirkungen von β-Lactamen bei der Veränderung von Gallensäuren, Cholesterin und Hormonen durch Darmbakterien nachgewiesen. Sie zeigten eine höhere Expression von Genen im Zusammenhang mit dem Energiestoffwechsel während der β-Lactam-Behandlung. Dies unterstützt die Hypothese, dass der langfristige Einsatz von Antibiotika die mutuellen Beziehungen zwischen Wirt und Mikrobe untergräbt.