Карбапенемы в современной клинической практике

Читайте в новом номере

Импакт фактор - 0,584*

*пятилетний ИФ по данным РИНЦ

Регулярные выпуски «РМЖ» №17 от 03.08.2010 стр. 1037
Рубрика: Хирургия

Для цитирования: Белобородов В.Б., Грувер К.П. Карбапенемы в современной клинической практике // РМЖ. 2010. №17. С. 1037

Резистентность бактерий представляет собой серьезную проблему антибактериальной терапии и в этом плане может иметь тяжелые социальные последствия. По сообщению агентства Рейтер, в 2004 году в США погибло около 70 тыс. пациентов с нозокомиальными инфекциями, причем у половины из них инфекции были вызваны флорой, резистентной к антибиотикам, которые обычно применяются для лечения таких инфекций. Опубликованы данные о более высокой летальности пациентов с инфекциями, вызванными резистентной флорой [1,2]. Имеются сведения о дополнительных затратах системы здравоохранения, связанных с резистентностью нозокомиальной флоры, которые по некоторым оценкам составляют от 100 миллионов до 30 миллиардов $ в год [3].

Резистентность бактерий представляет собой серьезную проблему антибактериальной терапии и в этом плане может иметь тяжелые социальные последствия. По сообщению агентства Рейтер, в 2004 году в США погибло около 70 тыс. пациентов с нозокомиальными инфекциями, причем у половины из них инфекции были вызваны флорой, резистентной к антибиотикам, которые обычно применяются для лечения таких инфекций. Опубликованы данные о более высокой летальности пациентов с инфекциями, вызванными резистентной флорой [1,2]. Имеются сведения о дополнительных затратах системы здравоохранения, связанных с резистентностью нозокомиальной флоры, которые по некоторым оценкам составляют от 100 миллионов до 30 миллиардов $ в год [3].
Основными механизмами резистентности микроорганизмов являются продукция ферментов, которые инактивируют антибиотики; нарушение или изменение структуры рецепторов, с которыми необходимо связаться антибиотикам для подавления бактериального роста; снижение концентрации антибиотиков внутри бактерий, связанное с невозможностью их попадания внутрь бактериальных клеток из–за нарушения проницаемости внешней оболочки или активного выведения с помощью специальных насосов.
Резистентность к антибиотикам наблюдается пов­семестно и имеет неблагоприятную тенденцию к повышению. К настоящему времени, кроме резистентности к определенному или группе препаратов, выделяют полирезистентные бактерии, т.е. резистентные к основным группам антибактериальных препаратов (b–лактамам, аминогликозидам, фторхинолонам) и панрезистентные, в отношении которых, согласно данным микробиологических исследований, не имеется активных антибиотиков.
История создания антибактериальных препаратов была непосредственно связана с решением определенных клинических задач: поиском препаратов с высокой природной активностью для подавления стрептококков (пенициллин, ампициллин), стафилококков (оксациллин), грамотрицательной флоры (аминогликозиды); преодолением побочных эффектов (аллергия к природным пенициллинам); повышения пенетрации антибиотиков в ткани и клетки (макролиды, фторхинолоны). Однако применение антибиотиков привело к активации процессов защиты микрофлоры от них. Поэтому при разработке препаратов, которые в настоящее время широко применяются в клинике, стала актуальной задача преодоления природной и приобретенной резистентности нозокомиальной флоры. Наиболее яркими представителями этой, относительно новой генерации препаратов являются карбапенемы.
Разработка карбапенемов
и их структурно–функциональные
особенности
Подобно пенициллинам и цефалоспоринам карбапенемы имеют природный источник. Первый карбапенем – тиенамицин является продуктом Streptomyces cattleya. Основной структурой тиенамицина и последующих карбапенемов, подобно пенициллинам, являются пятичленное b–лактамное кольцо. Химической особенностью карбапенемов, отличающей их от пенициллинов, яв­ляется замена углерода азотом в 1 позиции и наличие двойных связей между 2 и 3 атомами углерода, высокая устойчивость к гидролизу b–лактамного кольца в 6-й позиции и наличие тиогруппы во 2-й позиции пятичленного кольца. Считается, что последнее из перечисленных отличий связано с повышенной антисинегнойной активностью карбапенемов.
Первый из карбапенемов – имипенем появился в клинической практике в 1986 году. Для повышения стабильности этого препарата против почечной дигидропептидазы–1 имипенем стали комбинировать с ингибитором этого фермента – циластатином, что существенно улучшило его фармакокинетику в почках.
Меропенем появился в клинической практике в 1996 году. Основным химическим отличием от имипенема было наличие транс–гидроксиэтильной группы в 6-м положении, которая определяла стабильность препарата к действию различных b–лактамаз, уникальность микробиологических и фармакологических характеристик. Появление боковой диметилкарбамилпирролидинтиогруппы во 2-м положении пятичленного кольца резко повысило активность препарата против Pseudomonas aeruginosa и других важнейших грамотрицательных бактерий. Метильная группа в 1 позиции создала стабильность препарата к действию почечной дигидропептидазы–1, что позволило использовать препарат без циластатина.
Эртапенем стал третьим препаратом в линейке карбапенемов в 2001 году. Подобно меропенему, он стабилен к почечной дигидропептидазе–1 и различным b–лактамазам. Химическим отличием этого препарата стало замещение метильной группы остатком бензойной кислоты во 2 позиции пятичленного кольца, что резко повысило его связывание с белками плазмы. Этот показатель достигает 95%, у имипенема – 20% и 2% – у меропенема. В результате этого увеличился период полувыведения препарата из плазмы, появилась возможность его введения 1 раз в сутки. Модификация химической структуры оказала негативное влияние на его активность в отношении неферментирующих грамотрицательных бактерий, таких как Pseudomonas aeruginosa и Acinetobacter baumannii [4–6]. В отношении Psedomonas aeruginosa предполагается, что существенное изменение заряда, увеличение молекулярного веса и липофильности нарушило пенетрацию эртапенема через мембранный пориновый канал (OprD), который является важнейшим порталом для пенетрации карбапенемов [7, 8].
В 2010 году появился новый карбапенем – дорипенем. Его химическая структура напоминает меропенем и эртапенем, отличается наличием сульфаммонил–аминометил–пирролидин–тиогруппы во 2-й позиции пятичленного кольца. Это изменение привело к повышению активности против Staphylococcus aureus, при этом активность против грамположительной флоры существенно не изменилась по сравнению с меропенемом [4–6, 9].
Механизм действия и значение
пенициллинсвязывающих белков
Карбапенемы, как и другие b–лактамные антибиотики, являются бактерицидными ингибиторами синтеза клеточной стенки благодаря их связыванию с пенициллинсвязывающими белками (ПСБ). ПСБ – это цитоплазматические белки клеточной стенки, завершающие синтез пептидогликана – скелета клеточной стенки. Карба­пенемы связываются со всеми основными ПСБ грамотрицательных бактерий. Основным отличием связывания с ПСБ карбапенемов и других b–лактамов является высокая аффинность к ПСБ–1а и 1b Pseudomonas aeruginosa и E. coli, что приводит к быстрому киллингу бактерий, увеличивает количество погибших бактерий. Среди карбапенемов, в свою очередь, имеются различия в аффинности к ПСБ–2 и –3 грамотрицательных бактерий. Имипенем имеет большее сродство к ПСБ–2 по сравнению с ПСБ–3. Это приводит к тому, что до возникновения лизиса бактерии приобретают сферическую или эллипсовидную форму. Однако, аффинность к ПСБ–2 и –3 Pseudomonas aeruginosa – одинаковая. Аффинность меропенема и эртапенема к ПСБ–2 и –3 E. coli значительно выше, чем у имипенема. Точно также аффинность к ПСБ–2 Pseudomonas aeruginosa у меропенема выше, чем у имипенема, однако в отношении ПСБ–3 – она выше в 3–10 раз. Аффинность к ПСБ–2–3 у меропенема и дорипенема – одинаковая [10,11]. При этом имеются индивидуальные различия микробных штаммов в аффинности ПСБ к различным карбапенемам.
Фармакодинамические
особенности карбапенемов
В большей степени зависят от кратности введения препаратов, чем от концентрации в крови, что отличает их от аминогликозидов и фторхинолонов, эффективность которых напрямую связана с концентрацией препарата в плазме. Максимальный бактерицидный эф­фект карбапенемов наблюдается при достижении концентрации в плазме, превышающей минимальную подавляющую концентрацию (МПК) в 4 раза [12]. В отличие от карбапенемов эффективность аминогликозидов и фторхинолонов возрастает пропорционально их концентрации в плазме и может быть ограничена только максимально разрешенной разовой дозой препарата [13].
Важнейшим фармакодинамическим показателем карбапенемов является отношение времени, когда концентрация препарата превышает МПК, ко времени между введениями препарата, этот показатель выражается в процентах (T>МПК%). Теоретически идеально было бы поддерживать концентрацию карбапенема все 100% интервала между введениями препарата. Однако это не обязательно для достижения оптимального клинического результата [14–16]. Более того, этот интервал является разным у различных b–лактамных антибиотиков. Для достижения бактериостатического эффекта антибиотика необходимо достижение показателя на уровне 30–40% для пенициллинов и цефалоспоринов и 20% – для карбапенемов. Для достижения максимального бактерицидного эффекта необходимо достижение показателя 60–70% для цефалоспоринов, 50% – для пенициллинов и 40% – для карбапенемов [13,17]. Не­смотря на то, что пенициллины, цефалоспорины и карбапенемы убивают бактерии с помощью одного механизма, различия в показателях T>МПК отражают различия в быстроте киллинга, который наименее быстрый у цефалоспоринов и наиболее быстрый – у карбапенемов [13]. Молекулярными причинами различия этого процесса у цефалоспоринов и карбапенемов может быть различная аффинность этих препаратов к ПСБ–1а
и –1b.
Другой важной характеристикой этих препаратов является продолжительность постантибиотического эффекта (ПАЭ). ПАЭ – это эффект препарата, который продолжается после его удаления из системы. Среди β–лактамов ПАЭ наиболее часто наблюдается у карбапенемов. ПАЭ имипенема против некоторых микробов, включая P. aeruginosa, продолжается 1–4,6 часа [18–21]. Необходимо отметить, что этот показатель может существенно варьировать среди штаммов, принадлежащих к одному роду. У меропенема ПАЭ подобен имипенему [22]. Продолжительность ПАЭ эртапенема в отношении грамположительных бактерий составляет 1,4–2,6 часов. У дорипенема ПАЭ против S. aureus, K. pneumoniae, E. coli и P. aeruginosa наблюдался около 2 часов, причем только в отношении штаммов S. aureus и P. aeruginosa [23].
Спектр активности
и клиническая эффективность
Карбапенемы имеют наиболее широкий спектр активности среди всех антибактериальных препаратов. Они активны против грамположительных и грамотрицательных микробов, включая аэробов и анаэробов. Показатель МПК50 позволяет оценить их природную активность и резистентность, по этому показателю они сходны с фторхинолонами и аминогликозидами. У некоторых бактерий отсутствует природная чувствительность к карбa:2:{s:4:"TEXT";s:67142:"апенемам, например, у S. maltophila, B.`cepacia, E. faecium и резистентных к метициллину стафилококков [4,5,9,24–26]. Имеются определенные различия между карбапенемами по природной активности, что может быть связано с нарушением пенетрации препаратов через клеточную мембрану и активности эффлюксных насосов. Данные по сравнительной активности всех 4 препаратов в отношении одних и тех же клинических штаммов микробов очень ограничены. Однако имеются экспериментальные данные глобальных сравнительных исследований активности этих препаратов, которые также не являются исчерпывающими [4,6]. Например, в одном из них нет сравнительной оценки определенных значений МПК: минимальная концентрация для дорипенема и меропенема составила 0,008 мкг/мл, для эртапенема – 0,06 мкг/мл, а для имипенема – 0,5 мкг/мл, поэтому у 3023 штаммов E. coli сравнение МПК90 оказалось возможным только при указанных выше показателях. Тем не менее имеются данные прямого сравнения МПК дорипенема, меропенема и имипенема в отношении энтеробактерий, P. aeruginosa, Haemophylus influenza и Bordetella pertussis, которые указывают на их сходную природную активность по показателю МПК50, который был аналогичным или отличался на одно– двукратное разведение [27,28]. Только в отношении Proteus mirabilis активность меропенема была в 4 раза выше, чем активность дорипенема, и оба препарата оказались достоверно активнее имипенема, эти же тенденции сохранились и в отношении МПК90. Все три препарата оказались одинаково активными против чувствительных и резистентных к пенициллину S. pneumoniae. Резистентность, связанная с модификацией пенициллинсвязывающих белков, оказывала достоверное влияние на активность карбапенемов: МПК50 и МПК90 резистентных к пенициллину штаммов оказались в 32–64 раза выше, чем у чувствительных, при этом МПК90 оставалась ниже 1 мкг/мл. Дорипенем имел сходную с имипенемом активность против S. aureus и E. faecalis, Против чувствительных к цефтазидиму энтеробактерий, которые не продуцировали b–лактамаз расширенного спектра (БЛРС) активность эртапенема, меропенема и дорипенема была равной и превосходила таковую имипенема. Однако активность эртапенема была существенно ниже против нефе­ре­мен­тирующей грамотрицательной флоры (P. aeruginosa, A. baumannii) [4–6]. В отношении S. pneumoniae, S. aureus, S. epidermidis и E. faecalis активность карбапенемов была примерно одинаковой, включая эртапенем. В отношении грамположительных и грамотрицательных анаэробов активность карбапенемов также были одинаковой с МПК50 1 мкг/мл и ниже.
Карбапенемы
и механизмы резистентности
Резистентность к b–лактамам имеется у грамотрицательных и грамположительных микроорганизмов. У грамположительных бактерий не имеется механизмов резистентности, связанных с изменением свойств внешней мембраны, или ферментов, способных разрушать карбапенемы. Появление резистентности грамположительных бактерий связано с изменением пенициллинсвязывающих белков (ПСБ), например, появлением ПСБ–2а с низкой аффинностью ко всем b–лактамам у резистентных к метициллину S. aureus (MRSA). У грамотрицательных бактерий наличие внешней мембраны и различных b–лактамаз приводило к появлению резистентности, связанной с продукцией инактивирующих ферментов (b–лактамаз), нарушением структуры ПСБ, снижением накопления препарата в перипластическом пространстве из–за снижения проницаемости белков–поринов внешней мембраны или эффлюксных насосов, выводящих различные антибиотики из микробной клетки. Из них наибольшее значение имеет продукция b–лактамаз и снижение клеточной проницаемости.
Бета–лактамазы расширенного
спектра и класса AmpC
Продукция ββ–лактамаз является наиболее частым механизмом резистентности грамотрицательных бактерий. Расположение гидроэтилгруппы в положении 6 определяет высокую стабильность карбапенемов по сравнению с цефалоспоринами и пенициллинами к гидролизу ββ–лактамазами [29,30], в особенности цефало­спориназами (БЛРС и AmpC). Поэтому реальным отличием карбапенемов от других b–лактамных антибиотиков является именно стабильность к действию БЛРС и AmpC.
AmpC – цефалоспориназы с широким спектром активности, разрушающие пенициллины (в том числе защищенные) и большинство цефалоспоринов. Необ­ходимым условием разрушения антибиотиков является высокий уровень продукции этого фермента микробом. У P. aeruginosa и многих энтеробактерий (E. coli, K. pneumoniae) в хромосомах содержится информация о синтезе AmpC, однако синтез начинается при определенных условиях – при контакте с антибиотиком. Такой характер образования и выделения фермента называется индуцибельным. Однако при наличии врожденной предрасположенности к гиперпродукции фермента в результате мутации может происходить его депрессия [31]. Цефалоспориназы AmpC имеются на плазмидах некоторых энтеробактерий, наиболее часто они встречаются у K. pneumoniae и E. coli [32–34]. Некоторые передающиеся плазмидами AmpC могут иметь индуцибельный фенотип. Вне зависимости от того, является ли AmpC хромосомной или плазмидной, ее гиперпродукция у энтеробактерий и P. aeruginosa приводит к резистентности почти ко всем

Оцените статью


Поделитесь статьей в социальных сетях

Порекомендуйте статью вашим коллегам

Предыдущая статья
Следующая статья

Авторизируйтесь или зарегистрируйтесь на сайте для того чтобы оставить комментарий.

зарегистрироваться авторизоваться
Наши партнеры
Boehringer
Jonson&Jonson
Verteks
Valeant
Teva
Takeda
Soteks
Shtada
Servier
Sanofi
Sandoz
Pharmstandart
Pfizer
 OTC Pharm
Lilly
KRKA
Ipsen
Gerofarm
Gedeon Rihter
Farmak