Carbapeneme sind eine sehr starke Klasse von Beta-Lactam-Antibiotika, die strukturell mit den Penicillinen verwandt sind. Sie sind Breitbandantibiotika und wirken gegen gramnegative, grampositive Bakterien und solche, die unter Sauerstoffmangel wachsen. Diese Medikamente werden im Allgemeinen bei einer Infektion durch mehrere Bakterienarten oder wenn die invasiven Bakterien gegen andere Antibiotika resistent sind, verwendet. Es gibt Bakterienstämme, die ein Resistenzgen gegen die Carbapeneme entwickelt haben, was die medizinische Gemeinschaft mit der Angst vor einem weltweiten Supervirus alarmiert.
Beta-Lactam-Antibiotika haben alle eine Ringstruktur, die aus drei Kohlenstoffatomen und einem Stickstoffatom besteht. Sie stören die bakterielle Zellwandsynthese, indem sie einen entscheidenden Syntheseschritt stören. Diese Verbindungen blockieren Penicillin-bindende Proteine (PBP). Dadurch bleiben Zwischenprodukte der bakteriellen Zellwand locker. Es bringt die Zelle dazu, Enzyme zu produzieren, die ihre eigene Zellwand abbauen und den Organismus töten.
Viele Bakterien produzieren Enzyme, die Beta-Lactam-Antibiotika abbauen. Solche Enzyme sind als Beta-Lactamasen bekannt. Es ist gängige Praxis, diese Art von Antibiotikum zusammen mit einem Beta-Lactamase-Hemmer zu verschreiben, damit die Bakterien das Antibiotikum nicht abbauen können. Bei Carbapenemen wird als Beta-Lactamase-Hemmer Cilastatin verwendet.
Es gibt eine Reihe verschiedener Arten von Carbapenemen, die in der klinischen Praxis verwendet werden. Die erste zu verwendende Verbindung war Imipenem, das häufig zusammen mit Cilastatin verschrieben wird. Spätere Inhibitoren müssen nicht mit diesem Beta-Lactamase-Inhibitor verwendet werden. Diese Verbindungen variieren in Bezug auf das PBP, an das sie binden, was eine gewisse Selektivität gegenüber verschiedenen Arten von Organismen ergibt. Beispielsweise sind diejenigen, die PBP3 hemmen, spezifisch für das opportunistische Pathogen Pseudomonas aeruginosa.
Carbapeneme sind die stärksten bekannten Antibiotika, da sie in der Lage sind, ein so vielfältiges Spektrum an bakteriellen Infektionen einzudämmen. Sie werden normalerweise als letztes Mittel aufbewahrt, um die Entwicklung von Resistenzen gegen sie nicht zu fördern. Solche Antibiotika werden typischerweise in Krankenhäusern intravenös verabreicht.
Diese Klasse von Antibiotika ist in der Lage, die meisten Bakterien abzutöten, die Beta-Lactamase-Hemmer produzieren, da sich ihre Struktur geringfügig von den anderen Klassen von Beta-Lactam-Antibiotika unterscheidet. Es wurden jedoch neue Stämme von Darmbakterien entwickelt, die ein Resistenzgen tragen, das es ihnen ermöglicht, die Beta-Lactamase von Carbapenemen abzubauen. Enterische Bakterien sind gramnegative Bakterien wie Escherichia coli. Das neue Resistenzgen ist als NDM-1 bekannt. Es ist eine Beta-Lactamase mit einem Metallion als Cofaktor und wurde erstmals in Neu-Delhi, Indien, isoliert. Daher steht der Name für New Delhi Metallo-Beta-Lactamase.
Eine Reihe von Patienten im Vereinigten Königreich wurden mit Bakterienstämmen, die dieses Resistenzgen enthalten, ins Krankenhaus eingeliefert. Einige sind gestorben. Die meisten waren auf dem indischen Subkontinent gewesen, hauptsächlich wegen Schönheitsoperationen. Andere hatten sich ihre Krankheit von anderen Patienten im Krankenhaus zugezogen. Infektionen sind auch in den Vereinigten Staaten, Kanada und mehreren anderen Ländern aufgetreten.
Es gibt keine andere Antibiotikaklasse, die Carbapeneme ersetzen kann. Das NDM-1-Gen kann zwischen verschiedenen Bakterienarten übertragen werden. Wenn es zu einem Stamm kommt, der gegen alle Antibiotika resistent ist und sich leicht zwischen Patienten ausbreitet, wäre dies eine ernsthafte Bedrohung für die menschliche Gesundheit.