Характеристика цефалоспоринов

Содержание 

1. Введение………………………………………………………………....3
2. Механизм действия цефалоспоринов……………………………….…4
3. Механизмы формирования резистентности к цефалоспоринам……..4
4. Классификация цефалоспоринов………………………………...…….5
5. Фармакология цефалоспоринов…………………………………..…....6
6. Цефалоспорины 1-го поколения………………………………..…..….8
7. Цефалоспорины 2-го поколения……………………………………….9
8. Цефалоспорины 3-го поколения…………………………………..….10
9. Цефалоспорины 4-го поколения…………………………………..…13
10. Побочные эффекты цефалоспоринов……………………………..…14
11. Список использованных источников…………………………….….16

1. Введение.

       Создание  и внедрение в клиническую  практику антибиотиков класса цефалоспоринов явилось, безусловно, одним из важнейших событием в истории химиотерапии бактериальных инфекции. В настоящее время, очевидно, что по ряду важнейших параметров: спектру антибактериального действия, фармакокинетике, безопасности и др., цефалоспорины превосходят антибиотики многих других классов, чем и объясняется их статус антибактериальных средств, наиболее широко применяемых во многих странах мира.

       Рождение  цефалоспоринов справедливо связывают с работами G.Brotzu, предположившего в начале 40-х годов, что периодическое самоочищение сточных вод в Сардинии обусловлено ингибирующей активностью особых микроорганизмов. В 1945 г. ему удалось выделить гриб Cephalosporium acremonium, обладавший выраженной антибактериальной активностью по отношению к грамположительным и грамотрицательным микроорганизмам. Из продуктов обмена веществ этого гриба удалось выделить бактерицидную субстанцию - цефалоспорин С, ставшую исходным веществом для получения 7-аминоцефалоспорановой кислоты - структурной основы цефалоспоринов.

       В 1962 г. в клиническую практику был  введен первый антибиотик класса цефалоспоринов - цефалоридин, однако широкое клиническое применение цефалоспоринов началось только в конце 70-х годов. В настоящее время насчитывается более 50 цефалоспоринов. В связи с этим целью настоящей работы является объективная оценка возможностей цефалоспоринов в современной клинической практике. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Механизм  действия цефалоспоринов.

       Антибактериальная активность цефалоспоринов, как и других бета-лактамных антибиотиков  обусловлена торможением синтеза пептидогликана - структурной основы микробной стенки.

       При этом эффект назначаемого антибиотика  зависит от того, какую роль они играют в синтезе пептидогликана и выживании микробной клетки. Важно также подчеркнуть, что бактерицидный эффект цефалоспоринов реализуется только в процессе роста и размножения микроорганизмов, тогда как "покоящиеся" клетки неуязвимы для действия антибиотиков. 

3. Механизмы формирования резистентности к цефалоспоринам.

       Устойчивость  микроорганизмов к действию цефалоспоринов может быть связана с одним из следующих механизмов: а) видоизменением (модификация) РВР со снижением аффинности (сродства) к ним цефалоспоринов; б) гидролизной инактивацией антибиотика (бета-лактамазами); в) нарушением проницаемости внешних структур микробной клетки для антибиотика и затруднением его связывания с "мишенью".

       У грамположительных микроорганизмов  цитоплазматическая мембрана относительно порозна и непосредственно прилежит к пептидогликанному матриксу, с связи с чем цефалоспорины достаточно легко достигают РВР. В противоположность этому, наружная мембрана грамотрицательных микроорганизмов имеет существенно более сложную "конструкцию": состоит из липидов, полисахаридов и белков, что является препятствием для проникновения цефалоспоринов в периплазматическое пространство микробной клетки (рис. 3). Цефалоспорины "проходят" сквозь наружную мембрану микробной клетки через так называемые пориновые каналы. В связи с этим, очевидно, уменьшение проницаемости пориновых каналов может привести к формированию антибиотикорезистентности.

       Однако  объективно наиболее клинически значимым механизмом развития устойчивости грамотрицательных бактерий к цефалоспоринам является продукция бета-лактамаз. Эти инактивирующие антибиотики энзимы кодируются хромосомами или плазмидами (плазмиды - фрагменты внехромосомной ДНК, которые размножаются внутри бактерий). Бета-лактамазы широко распространены среди грамотрицательных микроорганизмов, а также продуцируются рядом грамположительных бактерий (стафилококки). Связывание бета-лактамазы с бета-лактамным антибиотиком катализирует гидролиз "критической" аминной связи лактамного кольца, что и приводит к инактивации антибиотика.

       Грамположительные микроорганизмы высвобождают бета-лактамазы непосредственно в окружающее их внеклеточное пространство. При этом известно, что большинство цефалоспоринов (за исключением, пожалуй, цефалоридина) достаточно устойчиво к гидролизующему действию стафилококковой бета-лактамазы. В связи с этим антистафилококковая активность цефалоспоринов зависит главным образом от их сродства к эссенциальным стафилококковым РВР. Так, например, цефамицины и цефтазидим, являясь достаточно бета-лактамазостабильными, демонстрируют низкую антистафилококковую активность вследствие низкого сродства к РВР S.aureus.

       Бета-лактамазная резистентность грамотрицательных бактерий к цефалоспоринам имеет более сложный характер. У этих микроорганизмов бета-лактамазы "заключены" в периплазматическом пространстве. Важно подчеркнуть, что повышение продукции бета-лактамаз или новообразование энзимов с повышенным сродством к антибиотику является основной причиной распространения цефалоспоринрезистентных штаммов среди грамотрицательных микроорганизмов. 

       В последнее время были открыты  и так называемые бета-лактамазы расширенного спектра действия, кодируемые плазмидами.

       Устойчивость  цефалоспоринов 4-го поколения к действию бета-лактамаз еще предстоит оценить. Таким образом, цефалоспорины, потенциально активные в отношении грамотрицательных микроорганизмов, должны первоначально пройти сквозь наружную стенку, избежать гидролизной деградации в периплазматическом пространстве под влиянием бета-лактамаз и далее связаться с РВР на внутренней мембране микробной клетки.

4. Классификация цефалоспоринов.

       Наиболее  удачной является классификация  цефалоспоринов, в которой учтен спектр антимикробной активности препаратов (табл. 1). При этом в каждом поколении (генерации) цефалоспоринов выделяют препарат-прототип, свойства которого используют при создании новых соединений: 1-е поколение - цефазолин, 2-е - цефуроксим, 3-е - цефотаксим, 4-е - цефепим. 

       Таблица 1. Сравнительная характеристика антимикробной активности

       цефалоспоринов (по P.Periti, 1996). 

       Цефалоспорины 1-го поколения характеризуются относительно узким спектром антимикробного действия, преимущественно в отношении грамположительных кокков.

       Цефалоспорины 2-го поколения демонстрируют вариабельную активность в отношении грамположительных кокков и более выраженное действие против грамотрицательных бактерий. Несмотря на относительно высокую активность цефамицинов в отношении грамотрицательных аэробных и анаэробных микроорганизмов, их также относят к цефалоспоринам 2-го поколения.

       Цефалоспорины, оказывающие выраженное бактерицидное действие на грамотрицательные микроорганизмы, объединены в рубрику цефалоспоринов 3-го поколения; часть из них характеризуется ограниченной активностью в отношении грамположительных кокков, особенно метициллинчувствительных штаммов S.aureus.

       К этому же поколению отнесен и  цефсулазин, хотя клиническое значение этого препарата состоит в том, что он активен преимущественно против P.aeruginosa.

       Цефепим и цефпиром (4-е поколение цефалоспоринов) демонстрируют наиболее широкий спектр антимикробной активности, включающий грамположительные кокки и грамотрицательные бактерии (большинство представителей семейства Enterobacteriaceae, P.aeruginosa).

5. Фармакология  цефалоспоринов.

       Основные  фармакологические свойства цефалоспоринов представлены в табл. 2. Ряд препаратов (цефалексин, цефуроксим и др.) способен абсорбироваться в желудочно-кишечном тракте. Цефалоспорины для парентального введения могут быть назначены как внутривенно, так и внутримышечно (цефалотин показан только для внутривенного введения). При этом необходимо отметить, что внутримышечное введение большинства цефалоспоринов очень болезненное, в связи с чем в качестве растворителя рекомендуют использовать лидокаин.

       Таблица 2. Фармакинетика цефалоспоринов.

       Цефалоспорины легко проникают в различные ткани и среды организма, включая легкие, органы малого таза, перикард, брюшину, плевру, синовиальные оболочки.

       С терапевтических позиций большое  значение имеет способность ряда цефалоспоринов (цефтриаксон, цефуроксим, цефтазидим, цефотаксим) проникать в цереброспинальную жидкость.

       Большинство цефалоспоринов выводятся почками; при этом в моче создаются концентрации этих препаратов, во много раз превышающие минимально ингибирующие для большинства актуальных возбудителей инфекций мочевыводящих путей. Вследствие этого в лечении последних можно с успехом использовать среднетерапевтические дозы цефалоспоринов, но при снижении клубочковой фильтрации необходима соответствующая коррекция вводимой дозы антибиотика.

       Исключением из этого правила являются цефтриаксон и цефоперазон, экскретируемые преимущественно с желчью. Эти препараты не удаляются при гемодиализе, поэтому при проведении этой процедуры не требуется дополнительного увеличения дозы антибиотика.

       При заболеваниях печени, даже в отсутствие асцита и его влияния на распределение антибиотика, существенно нарушается фармакокинетика большинства цефалоспоринов.

       В отличие от фторхинолонов и аминогликозидов цефалоспорины не оказывают дозозависимого бактерицидного действия. При приеме препаратов быстро достигается максимальная концентрация их в сыворотке крови с последующим снижением ее ниже минимальной ингибирующей: период полужизни большинства цефалоспоринов составляет 0,5-2 ч, и лишь у цефтриаксона достигает 8 ч. В связи с этим, а также с непостоянным и непродолжительным постантибиотическим эффектом необходимо строго придерживаться рекомендаций относительно кратности введения цефалоспоринов. 

6. Цефалоспорины 1-го поколения.

       Цефалоспорины 1-го поколения обладают высокой активностью против грамположительных кокков и умеренной в отношении M.catarrhalis, E.coli, P.mirabilis, K.pneumoniae. Штаммы Bacteroides fragilis резистентны к действию цефалоспоринов 1-го поколения. Препараты этой группы практически неактивны в отношении H.influenzae, метициллинрезистентных стафилококков, пенициллинрезистентных пневмококков и энтерококков. Антибактериальная активность цефалоспоринов 1-го поколения, вводимых внутрь и парентерально, практически одинакова.

       Цефазолин (кефзол) по спектру антимикробной активности близок к цефалотину (объективно последний более эффективен в отношении E.coli и Klebsiella spp.). Цефазолин более уязвим для деградирующего действия стафилококковых бета-лактамаз. Благодаря улучшенным фармакокинетическим показателям, позволяющим назначать препарат 3 раза в сутки, хорошей переносимости при внутривенном и внутримышечном введении цефазолин остается самым популярным цефалоспорином 1-го поколения для парентерального введения.

       Цефалексин (кефлекс) - антибиотик, предназначенный для приема внутрь, обладающий способностью быстро абсорбироваться из желудочно-кишечного тракта. Максимальная концентрация препарата в сыворотке крови отмечается через 1 ч после приема 0,5 г его. Период полужизни цефалексина в сыворотке крови составляет около 50 мин. Более 90% препарата посредством клубочковой фильтрации и канальцевой секреции выводятся с мочой в неизмененном виде. Цефалексин легко проникает в интерстициальную и внутриглазную жидкости, слизистую оболочку и секрет околоносовых пазух, но плохо – в цереброспинальную жидкость.

       Цефалоспорины 1-го поколения с успехом используют при лечении стафилококковых и стрептококковых (за исключением вызываемых энтерококками) инфекций. В общем виде это - инфекционные заболевания кожи и мягких тканей, стрептококковый фарингит, внебольничная пневмония пневмококковой этиологии. Антибиотики этой группы неэффективны при заболеваниях, обусловленных H.influenzae и M.catarrhalis (синуситы, средний отит, обострения хронической обструктивной болезни легких). Цефалоспорины 1-го поколения дают выраженный эффект при лечении внебольничных неосложненных инфекций мочевыводящих путей.

       С учетом особенностей спектра антимикробной активности (неуязвимость грамотрицательных микроорганизмов) и фармакокинетики (непроницаемость гематоэнцефалического барьера) Цефалоспорины 1-го поколения признают бесперспективными для применения в рамках эмпирической терапии нозокомиальных (госпитальных) инфекций и менингита. Благодаря доказанной эффективности, относительно продолжительному периоду полувыведения и невысокой стоимости цефазолин достаточно широко используют в качестве профилактического средства при проведении "чистых" оперативных вмешательств: операций на сердце и сосудах, голове и шее (с предположительным повреждением слизистой оболочки ротоглотки), желудке и желчевыводящих путях, ортопедических операций, гистерэктомии. В то же время Цефалоспорины 1-го поколения не рекомендуется назначать при колоректальных операциях, аппендэктомии, в случае угрозы инфицирования метициллинрезистентными штаммами S.aureus.

7. Цефалоспорины 2-го поколения.

       Цефалоспорины 2-го поколения, обладающие известной активностью в отношении стафилококков и "неэнтерококковых" стрептококков, также оказывают отчетливое бактерицидное действие на H.influenzae, M.catarrhalis, N.meningitidis и N.gonorrhoeae. Отдельные препараты этой группы активны (in vitro) против представителей семейства Enterobacteriaceae.

       Рассматривая  Цефалоспорины 2-го поколения, целесообразно выделять истинные цефалоспорины и цефамицины (цефокситин, цефотетан, цефметазол). Последние в отличие от истинных цефалоспоринов недостаточно активны в отношении стафилококков и стрептококков, но высокоэффективны против некоторых микроорганизмов семейства Enterobacteriaceae, Bacteroides spp. и особенно B.fragilis.

       Цефамандол (мандол) пригоден для парентерального введения. Он содержит метилтиотетразольную группу, поэтому токсичен.

       Цефуроксим -  это единственный представитель цефалоспоринов 2-го поколения, проникающий в цереброспинальную жидкость.

       Цефуроксим может быть использован также при лечении осложненных синуситов, инфекционных заболеваний мягких тканей, неосложненных инфекций мочевыводящих путей. Препарат эффективен при лечении менингита. Однако, учитывая тот факт, что цефалоспорины 3-го поколения легче проникают в цереброспинальную жидкость и проявляют более высокую антибактериальную активность в отношении потенциальных возбудителей менингита, их считают препаратами выбора в данной клинической ситуации.

       Хотя  спектр действия цефамандола близок к таковому цефуроксима, из-за неудовлетворительных показателей фармакокинетики, низкой активности в отношении H.influenzae и токсичности препарат редко применяют в клинической практике.

       Цефамандол и цефуроксим нецелесообразно назначать в рамках эмпирической терапии нозокомиальной пневмонии или других госпитальных инфекций, чаще всего связываемых с Enterobacter spp., Citrobacter freundii, Proteus spp., P.aeruginosa. У этих микроорганизмов очень быстро вырабатывается резистентность к цефалоспоринам 2-го поколения вследствие индуцибельной продукции хромосомных бета-лактамаз.

       Цефокситин (мефоксин), цефотетан (цефотан) и цефметазол (цефметазон) зарекомендовали себя как высокоэффективные препараты в лечении интраабдоминальных инфекций, гинекологических заболеваний, смешанных аэробно-анаэробных инфекций мягких тканей, гнойных осложнений сахарного диабета. Эти состояния чаще всего ассоциируются с грамотрицательными факультативными микроорганизмами и анаэробами, прежде всего B.fragilis. Однако в последние годы появились сообщения о распространении резистентных к цефамициновым антибиотикам штаммов B.fragilis (около 15%). В связи с этим при развитии угрожающих жизни инфекционных осложнений, обусловленных B.fragilis, лечение цефокситином и другими цефалоспоринами может быть начато только после определения чувствительности к ним возбудителя. В случаях выделение резистентных к цефамициновым антибиотикам штаммов B.fragilis предпочтение отдают метронидазолу и карбапенемам (имипенем, циластатин).

       Цефамициновые антибиотики не обладают высокой активностью против S.aureus и достаточно быстро инактивируются бета-лактамазами, продуцируемыми микроорганизмами семейства Enterobacteriaceae. В связи с этим нецелесообразно применять данные препараты при лечении нозокомиальных инфекций. Подобно цефалоспоринам 1-го поколения цефамициновые антибиотики не показаны в качестве профилактического средства при проведении колоректальных операций и аппендэктомии.

8. Цефалоспорины 3-го поколения.

       С микробиологической точки зрения цефалоспорины 3-го поколения характеризуются следующими признаками.

• Выраженная антибактериальная активность против энтеробактерий, включая мультирезистентные проблемные микроорганизмы (Serratia marcescens, Proteus vulgaris). Впрочем неоправданно широкое использование в последнее время "современных" цефалоспоринов, т.е. цефалоспоринов 3-го поколения, обусловило драматичное распространение грамотрицательных микроорганизмов, продуцирующих хромосомные бета-лактамазы, и их "вклад" в инфекционную заболеваемость;
• Расширенный спектр действия в отношении грамотрицательных микроорганизмов, включая P.aeruginosa и Citrobacter freundii. При этом, однако, следует учитывать вариабельную чувствительность клинических изолятов к данным антибиотикам;
• Более сильное антибактериального действие на грамотрицательные микроорганизмы у всех без исключения цефалоспоринов 3-го поколения по сравнению с цефалоспоринами 1-го и 2-го поколений "соседствует" с заметно более слабой активностью в отношении грамположительных кокков (стафилококков).

       Цефотаксим (клафоран) активен в отношении S.pneumoniae, S.pyogenes, H.influenzae, Neisseria spp., умеренно активен в отношении S.aureus. Препарат высокоэффективен против E.coli, Proteus mirabilis, Klebsiella spp. и других представителей семейства Enterobacteriaceae, не продуцирующих бета-лактамазы. Цефотаксим не проявляет клинически значимой антипсевдомонадной активности (P.aeruginosa, несинегнойные псевдомонады).

       Цефтриаксон (роцефин) характеризуется как самый активный цефалоспорин 3-го поколения в отношении некоторых микроорганизмов - N.gonorrhoeae, N.meningitidis, H.influenzae. Препарат обладает уникальными фармакокинетическими характеристиками. В сравнении с большинством цефалоспоринов, период полувыведения которых, определяющий кратность

введения, составляет 0,5-2 ч, у цефтриаксона этот показатель равняется 8 ч. В связи с этим препарат можно вводить один раз в сутки.

       Одно  из основных требований, предъявляемых  к антибиотикам, которые используют при лечении менингита, - способность проникать через гематоэнцефалический барьер. Если мягкая мозговая оболочка интактна, то концентрация цефтриаксона в цереброспинальной жидкости относительно невелика, однако при развитии менингита она значительно возрастает. Содержание лекарственного вещества в цереброспинальной жидкости при этом достигает 7-11% от его концентрации в сыворотке крови, что в 5-10 раз превосходит минимальную ингибирующую концентрацию для актуальных возбудителей гнойного менингита.

       Далее перечислены цефалоспорины 3-го поколения с подчеркнутой активностью в отношении P.aeruginosa.

       Цефоперазон (цефобид): около 50% клинических изолятов синегнойной палочки оказываются чувствительными к препарату. Цефоперазон проявляет меньшую в сравнении с цефотаксимом активность в отношении грамположительных кокков и грамотрицательных палочек. Препарат активно связывается с белками плазмы, характеризуется относительно небольшим объемом распределения и, несмотря на достижение высокой концентрации в сыворотке крови, не проникает в цереброспинальную жидкость.

       Цефтазидим (фортум) характеризуется низкой чувствительностью к большинству индуцибельных бета-лактамаз, обладает выраженной активностью в отношении грамотрицательных бактерий, включая синегнойную палочку. В сравнении с другими представителями цефалоспоринов 3-го поколения оказывает наименее выраженное бактерицидное действие на B.fragilis и стафилококки (15-25%).

       В настоящее время цефалоспорины 3-го поколения справедливо занимают одну из ключевых позиций в химиотерапии инфекционных заболеваний. Особое значение в клинической практике имеет высокая активность этих антибиотиков в отношении грамотрицательных микроорганизмов, часто резистентных к большинству других бета-лактамов.

       Поскольку эти микроорганизмы, прежде всего  аэробные грамотрицательные палочки, в исключительно редких случаях являются возбудителями внебольничных инфекций, очевидно, что цефалоспорины 3-го поколения нецелесообразно назначать в данных клинических ситуациях. Эти препараты можно применять только в случаях тяжело протекающей внебольничной инфекции (с большой долей вероятности ассоциируемой с E.coli, Proteus mirabilis, K.pneumoniae и др.).

       Цефтриаксон и цефотаксим зарекомендовали себя как высокоэффективные препараты при лечении нозокомиальных инфекций, вызываемых чувствительными к ним микроорганизмами (пневмония, раневая инфекция, осложненная инфекция мочевыводящих путей).

       С широким и не всегда оправданным (особенно при внебольничной инфекции) применением цефалоспоринов 3-го поколения связана все увеличивающаяся частота выявления клинических изолятов Enterobacter spp. (особенно, Е.cloacae), Citrobacter freundii, Serratia marcescens и других микроорганизмов, резистентных к их действию. Это обстоятельство является дополнительным аргументом, подтверждающим необходимость использования комбинации антибиотиков при лечении тяжело протекающей нозокомиальной инфекции.

       Цефтриаксон и цефотаксим зарекомендовали себя как наиболее эффективные антимикробные средства лечения менингита, обусловленного H.influenzae, S.pneumoniae, N.meningitidis. При лечении менингита в педиатрической практике цефтриаксон по эффективности значительно превосходит ранее традиционно использовавшиеся с этой целью комбинации антибиотиков (ампициллин +хлорамфеникол или ампициллин + гентамицин). В настоящее время Цефтриаксон и цефотаксим рассматривают как средства эмпирической терапии менингита у детей и лиц пожилого возраста, а в случае выделения из цереброспинальной жидкости H.influenzae эти препараты становятся средствами выбора. Данные антибиотики также высокоэффективны при менингите, вызванном другими грамотрицательными палочками, за исключением P.aeruginosa (препарат выбора - цефтазидим) и Enterobacter spp. (препарат выбора - триметоприм /сульфаметоксазол).

       Цефтриаксон с успехом применяют и при лечении пневмококкового менингита (в случае резистентности S.pneumoniae к пенициллину).

       Благодаря широкому спектру антибактериальной  активности цефалоспорины 3-го поколения применяют также при лечении ряда специфических инфекционных заболеваний. Так, например, в США ввиду возросшей резистентности N.gonorrhoeae к большинству антибиотиков цефтриаксон стал самым популярным препаратом, назначаемым больным с гонококковой инфекцией. Однократное введение цефтриаксона - высокоэффективный метод лечения шанкроида. Препарат прекрасно зарекомендовал себя и при лечении болезни Лайма (кардита, артритов, неврологических расстройств).

       Высокая бактерицидная активность цефтриаксона в отношении представителей семейства Streptoсоссасеае (исключая энтерококки) позволяет рассматривать его как альтернативу традиционных схем антибактериальной терапии стрептококкового эндокардита.

       Цефалоспорины 3-го поколения нередко назначают больным острым неосложненным циститом или пиелонефритом. 

9. Цефалоспорины 4-го поколения.