Beetalaktaam ( β-Lactam ) on neljaosaline laktaam (tsukliline amiid ) ^[1] , mis koosneb kolmest susiniku aatomist ja uhest lammastiku aatomist. Beetalaktaam on nimetuse saanud selle jargi, et selles asuva nelja-aatomilise tsukli beetaasendis olev susinik on asendunud lammastiku aatomiga. Tuntuim beetalaktaam on beetalaktaamne antibiootikum penitsilliin ning koige lihtsama ehitusega beetalaktaam on 2-asetidinoon.

Ajalugu [ muuda | muuda lahteteksti ]

Esimese sunteetilise beetalaktaami valmistas 1907. aastal saksa keemik Hermann Staudinger , kes lisaks beetalaktaamile isoleeris samal aastal Karlsruhe Tehnikaulikooli abiprofessorina edukalt veel erinevaid orgaanilisi uhendeid. Sunteetilise beetalaktaami valmistamiseks kasutas ta aniliinist ja bensaldehuudist valmistatud Schiffi aluse ja difenuulketeeni vahelist reaktsiooni [2+2] tsuklilise uhendi loomiseks ^[2] :

Meditsiiniline tahtsus [ muuda | muuda lahteteksti ]

Beetalaktaamiline tsukkel esineb mitmetes antibiootikumides . Tuntumad beetalaktaamsed antibiootikumid on penitsilliinid , tsefalosporiinid , karbapeneemid ja monobaktaamid . Peaaegu koik eelpool nimetatud antibiootikumid toimivad sel pohimottel, et need tokestavad rakuseina bakterilist biosunteesi. Beetalaktaamset tsuklit sisaldavad antibiootikumid mojuvad bakteritele surmavalt, kuigi on ka erandeid. Sellist bakteri kaitumist nimetatakse antibiootikumiresistentsuseks .

Grampositiivsed bakterid ja gramnegatiivsed bakterid [ muuda | muuda lahteteksti ]

Beetalaktaamide jaoks on suurimad erinevused grampositiivsete ja gramnegatiivsete bakterite vahel rakuseinal oleva peptidoglukaani kihi paksus, erinevused penitsilliini pimestavate valkude ja organismi vahel ning beetalaktaami suutlikkus tungida lipopolsahhariidi kihti, mis asub membraani valimisel seinal. Paljud gramnegatiivsed bakterid on looduslikult resistentsed osa beetalaktaamide suhtes, kuna beetalaktaam ei suuda membraani valimises seinas asuva lipopolusahhariidi kihti sisse tungida ^[3] .

Tuntumad beetalaktaamsed uhendid [ muuda | muuda lahteteksti ]

Tuntumad beetalaktaamsed uhendid on beetalaktaamsed antibiootikumid , mis kuuluvad antibiootikumide hulka, milles esineb beetalaktaamne tsukkel.

Penitsilliinid [ muuda | muuda lahteteksti ]

Penitsilliinid (kasutatakse ka luhendeid PCN voi pen) kuuluvad nende antibiootikumide klassi, mida saadakse Penicillium 'i seentest. Penitsilliine jaotatakse nende olemuse alusel kuude gruppi, nagu naiteks: penitsilliin G (esimene kliiniliselt puhastatud beetalaktaam), penitsilliin V (suurema stabiilsusega hapete suhtes ja suulisel manustamisel aktiivne), prokaiinbensuulpenitsilliin ja bensatiinbensuulpenitsilliin. Ajalooliselt on penitsilliinidel aarmiselt suur tahtsus, kuna tanu nende olemasolule oli voimalik ravida erinevaid tol ajal veel ravimatuid haigusi, naiteks suufilist. Ka tanapaeval kasutatakse penitsilliine mitmesuguste bakteriaalsetest infektsioonidest pohjustatud haiguste ravimiseks. Penitsilliin G-d peetakse uheks parimaks antibiootikumiks grampositiivsete (valja arvatud stafulokoki ja enterokoki) ning osa gramnegatiivsete bakterite pohjustatud haiguste raviks ^[3] .

Tsefalosporiinid [ muuda | muuda lahteteksti ]

Tsefalosporiinid kuuluvad antibiootikumide klassi, mida saadakse Cephalosporium' i seentest. Tsefalosporiinid jaotatakse omakorda klassifikatsiooni jargi nelja polvkonda. Esimesse polvkonda kuulub tsefasoliin, mis on tugevatoimeline grampositiivsete bakterite, kuid nork gramnegatiivsete bakterite vastu. Teise polvkonda kuulub tsefuroksiim, millel on vorreldes esimese polvkonna tsefalosporiidiga monevorra suurem toime gramnegatiivsete bakterite vastu. Kolmandasse polvkonda kuuluvad tseftriaksoon, tsefotaksiim ja tseftasdiim, mille koigi toime on grampositiivsete bakterite suhtes norgem kui esimesel polvkonnal, kuid gramnegatiivsete bakterite suhtes on nende toime tugevam. Neljandasse polvkonda kuulub tsefepiim, mis on koige tugevama toimega nii gramnegatiivsete bakterite kui ka grampositiivsete bakterite suhtes ^[3] .

Monobaktaamid [ muuda | muuda lahteteksti ]

Monobaktaamid (naiteks astreonaam) on beetalaktaamsed uhendid, milles beetalaktaamne tuum on iseseisev ning ei ole uhendatud mone muu ringiga. Nende beetalaktaamsete uhendite toime avaldub ainult gramnegatiivsete bakterite suhtes.

Karbapeneemid [ muuda | muuda lahteteksti ]

Karbapeneemid  on beetalaktaamsed antibiootikumid, mis on aktiivsed nii grampositiivsete kui ka gramnegatiivsete bakterite suhtes.

Reaktsioonivoime [ muuda | muuda lahteteksti ]

Tanu tsuklis oleva tsentri olemasolule on beetalaktaamid suure reageerimisvoimega, kui on tagatud hudroluusi tingimused. Tsenter on veelgi suurenenud tanu teise ring liitumisele, mis esineb enamikus beetalaktaamsetes antibiootikumides. See on tingitud beetalaktaamis oleva amiidi omadustest, mida on vahendatud planaarse susteemi labi. Ideaalse amiidi lammastiku aatom on sp ² -hubridiseeritud selle resonantsi tottu ja sp ² -hubridiseeritud aatomitel esineb kolmnurkne tasapinnaline sideme geomeetria. Tsukli tsenter mojutab lammastiku aatomit puramiidi sideme geomeetria suunas ja amiidsideme resonants vaheneb, muutes karbonuuli ketooniga sarnasemaks. Nobeli auhinna laureaat Robert Woodward on puramiidse struktuuri kirjeldamiseks kasutanud parameetrit h ? see on kolmnurkne puramiid, mille tipuks on lammastiku aatom ja aluseks kolm lammastikuga kulgnevat aatomit. h kirjeldab veel beetalaktaami sideme tugevust madalamate numbritega, mida vaiksem on h vaartus, seda tasapinnalisem ja ideaalse amiidiga sarnasem on beetalaktaam, olles tugevam ja vahem reaktsioonivoimeline ^[4] . Monobaktaamide parameeter h on vahemikus 0,05?0,10 ongstromit (A). Tsefeemidel on h vaartused 0,20?0,25 A. Penaamide h vaartused on vahemikus 0,40?0,50 A, samas aga karbapeneemide ja klavaamide h vaartused on 0,50?0,60 A, kusjuures need on hudroluusi korral ka koige reaktsioonivoimelisemad beetalaktaamid ^[5] .

Klassifitseerimine [ muuda | muuda lahteteksti ]

Beetalaktaamid on klassifitseeritud vastavalt nende tuuma tsukli struktuurile ^[6] .

• Beetalaktaamid, mis on uhendunud kullastunud viielulilise tsuklilise liitega:
  • Beetalaktaame, mis sisaldavad tiasolidiini tsuklit, nimetatakse penaamideks . Penaamid kuuluvad beetalaktaamsete antibiootikumide ruhma. Tiasoolidiin on viieliikmeline tsukkel, milles on uheks aatomiks vaavel ja ulejaanud neli aatomit on susinikud.
  • Beetalaktaame, mis sisaldavad purrolidiini tsuklit, nimetatakse karbapenaamideks . Karbapenaamidele on lisaks orgaaniline uhed, mis koosneb tsuklilisest sekundaarsest amiinist, mida nimetatakse ka kullastunud heterotsukliks.
  • Beetalaktaame, milles on uhendunud oksasolidiini tsuklid, nimetatakse oksapenaamideks voi klavaamideks . Oksapenaamid voi klavaamid sarnanevad oma molekulilt penaamiga, kuid selles on vaavli aatomi asemel hapniku aatom.
• Beetalaktaamid, mis on uhendunud kullastumata viielulilise tsuklilise liitega:
  • Beetalaktaame, mis sisaldavad 2,3-dihudro-1H-purrooli tsuklit, nimetatakse karbapeneemideks .
  • Beetalaktaame, mis sisaldavad 2,3-dihudrotiasooli tsuklit, nimetatakse peneemideks . Peneemid sarnanevad struktuurilt karbapeneemidega, kuid peneemidel on vaavli aatomi asemel veel uks susiniku aatom.
• Beetalaktaamid, mis on uhendunud kullastumata kuuelulilise tsuklilise liitega:
  • Beetalaktaame, mis sisaldavad 3,6-dihudro-2H-1,3-tiasiini tsuklit, nimetatakse tsefeemideks .
  • Beetalaktaame, mis sisaldavad 1,2,3,4-tetrahudropuridiini tsuklit, nimetatakse karbatsefeemideks .
  • Beetalaktaame, mis sisaldavad 3,6-dihudro-2H-1,3-oksasiini tsuklit, nimetatakse kalvaamtsefeemideks .
• Beetalaktaame, mis ei ole uhendunud mone muu tsukliga, nimetatakse monobaktaamideks .

Ainuke muugil olev monobaktaamne antibiootikum on astreonaam. Monobaktaamide kahjulikud mojud voivad holmata nii nahaloovet kui ka korvalekaldeid maksafunktsioonides.

Beetalaktaamide nummerdamine algab penaamide ja tsefeemide puhul vaavli asukohast ning see asukoht on alati beetasusiniku korval beetalaktaamses tsuklis. Seejarel liigutakse mooda ringi paripaeva edasi, kuni joutakse taas beetasusinikuni beetalaktaamses tsuklis, misjarel jatkub nummerdamine vastupaeva umber beetalaktaamse tsukli, et nummerdada ulejaanud susinikud.

Viited [ muuda | muuda lahteteksti ]