پنی سیلین

موجود نیست

پنی‌سیلین یک آنتی‌بیوتیک است.

پنی سیلین یک آنتی‌بیوتیک منفرد و همچنین نام گروهی از آنتی‌بیوتیک‌ها است. انواع دیگر پنی سیلین عبارتند از:

• آموکسی سیلین
• آمپی سیلین
• بنزیل پنی سیلین دی کلوکساسیلین
• فلوکلوکساسیلین
• فنوکسی متیل پنی سیلین
• پیپراسیلین

پنی‌سیلین‌ها روی بسیاری از انواع عفونت‌های باکتریایی کار می‌کنند، مگر اینکه عفونت در برابر آن مقاوم باشد. آن‌ها روی عفونت‌های ویروسی (مانند سرماخوردگی و آنفولانزا) کار نمی‌کنند. اگر یکی از مشکلات زیر را دارید پزشک ممکن است نوعی پنی سیلین برای شما تجویز کند.

• عفونت پوستی
• عفونت دندان
• عفونت گوش
• عفونت بینی، گلو یا ریه‌ها
• عفونت مجاری ادراری
• سایر عفونت‌های باکتریایی

پنی سیلین‌ها

پنی سیلین‌ها (P، PCN یا PEN) گروهی از آنتی‌بیوتیک‌ها هستند که در اصل از کپک پنی سلیوم بدست می‌آیند. بیشتر پنی‌سیلین‌ها در استفاده بالینی از پنی‌سیلین‌های تولید شده طبیعی تولید می‌شوند. تعدادی از پنی‌سیلین‌های طبیعی کشف شده است، اما تنها دو ترکیب خالص در استفاده بالینی وجود دارد: پنی‌سیلین G (استفاده داخل وریدی) و پنی سیلین V (از طریق دهان).

پنی سیلین‌ها از اولین داروهایی بودند که در برابر بسیاری از عفونت‌های باکتریایی ناشی از استافیلوکوک و استرپتوکوک موثر بودند. آن‌ها از اعضای آنتی‌بیوتیک‌های β- لاکتام هستند که برخی از قدرتمندترین و موفقیت‌آمیزترین دستاوردها در علوم مدرن هستند. امروزه به طور گسترده‌ای برای عفونت‌های مختلف باکتریایی مورد استفاده قرار می‌گیرند، اگرچه بسیاری از انواع باکتری‌ها پس از استفاده گسترده مقاومت پیدا کرده‌اند.

حدود 10٪ از افراد گزارش می‌دهند که به پنی‌سیلین حساسیت دارند. با این حال، ممکن است تا 90٪ از این گروه در واقع آلرژی نداشته باشند. آلرژی‌های جدی فقط در حدود 0.03٪ اتفاق می‌افتد. برای کسانی که به پنی‌سیلین حساسیت دارند اغلب سفالوسپورین C (آنتی‌بیوتیک دیگر β-لاکتام) تجویز می‌شود زیرا فقط 10٪ تلاقی در آلرژی بین پنی‌سیلین‌ها و سفالوسپورین‌ها وجود دارد.

تاریخچه پنی‌سیلین

پنی‌سیلین در سال 1928 توسط دانشمند اسکاتلندی الکساندر فلمینگ به عنوان عصاره خام P. rubens کشف شد. دانشمند فلمینگ، سیسیل جورج پین اولین کسی بود که در سال 1930 با موفقیت از پنی‌سیلین برای درمان عفونت چشم (افتالممی) استفاده کرد. ترکیب خالص (پنی‌سیلین F) در سال 1940 توسط یک تیم تحقیقاتی به رهبری هوارد فلوری و ارنست بوریس در دانشگاه آکسفورد فلمینگ برای اولین بار در سال 1942 از پنی‌سیلین خالص شده برای درمان مننژیت استرپتوکوکی استفاده کرد.

برای این کشف، فلمینگ در سال 1945 جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را با فلوری و چین به اشتراک گذاشت. چندین پنی‌سیلین نیمه سنتزی وجود دارد که در برابر طیف وسیع‌تری از باکتری‌ها موثر است. این موارد شامل پنی‌سیلین‌های آنتی استافیلوکوک، آمینوپنی‌سیلین‌ها و پنی‌سیلین‌های ضد سودوموناس است.

ساختار پنی سیلین

اصطلاح “پنام” برای توصیف اسکلت هسته مشترک عضوی از پنی‌سیلین‌ها استفاده می‌شود. این هسته دارای فرمول مولکولی R-C₉H₁₁N₂O₄S است، جایی که R زنجیره جانبی متغیری است که پنی‌سیلین‌ها را از یکدیگر متمایز می‌کند. هسته پنام دارای جرم مولی 243 گرم در مول است، با پنی‌سیلین‌های بزرگتر جرم مولی نزدیک به 450 وجود دارد – به عنوان مثال، کلوکساسیلین دارای جرم مولی 436 گرم در مول است.

6-APA (C₈H₁₂N₂O₃S)ساختار اصلی پنی‌سیلین‌ها را تشکیل می‌دهد. این ماده از یک دی‌پپتید محصور شده تشکیل شده است که توسط میعان L-سیستئین و D-والین تشکیل می‌شود. این منجر به تشکیل حلقه‌های β-لاکتام و تیازولدینیک می‌شود.

ویژگی اصلی ساخت پنی‌سیلین‌ها، حلقه چهار عضوی β- لاکتام است. این بخش ساختاری برای فعالیت ضد باکتری پنی سیلین ضروری است. حلقه β- لاکتام خود به یک حلقه پنج عضوی تیازولیدین ذوب می‌شود. همجوشی این دو حلقه باعث واکنش بیشتر حلقه β- لاکتام نسبت به β- لاکتام‌های مونوسیکلی می‌شود زیرا دو حلقه ذوب شده پیوند آمید β- لاکتام را تحریف می‌کنند و بنابراین تثبیت رزونانس را که به طور معمول در این پیوندهای شیمیایی یافت می‌شود، از بین می‌برند.

انواع آنتی‌بیوتیک‌های β- لاکتام به دنبال اصلاح شیمیایی از ساختار 6-APA در طول سنتز، به طور خاص با ایجاد جایگزینی‌های شیمیایی در زنجیره جانبی آسیل، تولید شده است. به عنوان مثال، اولین پنی سیلین شیمیایی تغییر یافته، متی سیلین، توسط گروه‌های متوکسی در موقعیت‌های 2 و 6 ’حلقه بنزن 6-APA از پنی‌سیلین G جایگزینی کرد. این تفاوت باعث می‌شود متی سیلین در برابر فعالیت β- لاکتاماز، آنزیمی که توسط آن بسیاری از باکتری‌ها به طور طبیعی در برابر پنی‌سیلین غیرقابل تشخیص هستند، مقاوم باشد.

تولید پنی‌سیلین

از یک تخمیر کننده (بیوراکتور) محصول 1957 برای رشد کپک پنیسیلیوم استفاده می‌شود. پنی سیلین متابولیت ثانویه گونه‌های خاصی از پنی سیلیوم است و هنگامی تولید می‌شود که رشد کپک توسط استرس مهار شود. طی رشد فعال تولید نمی‌شود. تولید همچنین با بازخورد در مسیر سنتز پنی سیلین محدود می‌شود.

α-ketoglutarate + AcCoA → homocitrate → L-α-aminoadipic acid → L-lysine + β-lactam

محصول جانبی، ال لیزین، تولید هموسیترات را مهار می‌کند، بنابراین باید از تولید لیزین برون زا در تولید پنی سیلین جلوگیری شود. سلول‌های پنیسیلیوم با استفاده از تکنیکی به نام کشت دسته‌ای تغذیه می‌شوند که در آن سلول‌ها دائماً تحت فشار قرار می‌گیرند که برای القای تولید پنی سیلین مورد نیاز است. منابع کربن موجود نیز مهم هستند: گلوکز تولید پنی سیلین را مهار می‌کند، در حالی که لاکتوز این کار را نمی‌کند. PH و سطح نیتروژن، لیزین، فسفات و اکسیژن دسته‌ها نیز باید به دقت کنترل شود.

روش بیوتکنولوژی تکامل هدایت شده برای تولید جهش تعداد زیادی از سویه‌های پنیسیلیوم استفاده شده است. این تکنیک‌ها شامل PCR مستعد خطا، تغییر شکل DNA، ITCHY و PCR همپوشانی رشته‌ای است. پنی سیلین‌های نیمه سنتزی از هسته پنی‌سیلین 6-APA تهیه می‌شوند.

بیوسنتز

به طور کلی، سه مرحله اصلی و مهم برای بیوسنتز پنی‌سیلین G (بنزیل پنی‌سیلین) وجود دارد:

مرحله اول تراکم سه اسید آمینه – L-α-آمینو آدیپیک اسید، L-سیستئین، L-والین به یک تریپپتید است. قبل از متراکم شدن در تریپپتید، اسید آمینه L-والین باید تحت اپیمری قرار گیرد تا به D-والین تبدیل شود. تریپپتید تغلیظ شده δ- (L-α-آمینوآدیپیل) -L-سیستئین-D-والین (ACV) نامگذاری شده است. واکنش چگالش و اپیمریزاسیون هر دو توسط آنزیم δ- (L-α)-آمینو آدیپیل -L-سیستئین-D-والین سنتتاز (ACVS)، یک سنتز پپتید غیر فریزوزومی یا NRPS کاتالیز می‌شوند.

مرحله دوم در بیوسنتز پنی‌سیلین G، تبدیل اکسیداتیو ACV خطی به دو ایزوپنی‌سیلین متوسط ​​دو حلقه‌ای توسط ایزوپنی‌سیلین N سنتاز (IPNS) است که توسط ژن pcbC رمزگذاری می‌شود. ایزوپنی‌سیلین N یک واسطه بسیار ضعیف است، زیرا فعالیت آنتی‌بیوتیکی قوی نشان نمی‌دهد.

مرحله آخر ترانس آمیداسیون توسط ایزوپنی‌سیلین N N-آسیل ترانسفراز است که در آن زنجیره جانبی α- آمینو آدیپیل ایزوپنی‌سیلین N برداشته شده و با یک زنجیره جانبی فنیل استیل مبادله می‌شود. این واکنش توسط ژن penDE رمزگذاری می‌شود که در روند به دست آوردن پنی‌سیلین‌ها منحصر به فرد است.

عوارض جانبی پنی‌سیلین

همه داروها کنار فواید خود دارای عوارض جانبی هستند. عوارض جانبی شایع پنی سیلین که شما ممکن است تجربه کنید شامل این موارد است:

• معده درد
• اسهال
• حالت تهوع
• بثورات پوستی و کهیر

عوارض جانبی کمتر شایع عبارتند از:

• تنگی نفس یا تنفس نامنظم
• گرفتگی شکم، اسپاسم، حساسیت یا درد
• خارش واژن و ترشحات، به دلیل عفونت مخمر یا واژنوز باکتریایی

عوارض جانبی جدی پنی سیلین نادر است و شامل موارد زیر است:

• مشکل تنفس به دلیل واکنش شدید آلرژیک (آنافیلاکسی) ناگهانی وتشنج

آلرژی به پنی سیلین

برخی از افراد به پنی سیلین حساسیت دارند. اگر بعد از مصرف این دارو دچار بثورات پوستی، کهیر یا خس خس خفیف شده اید، ممکن است به آلرژی به پنی سیلین مبتلا باشید. اگر در تنفس مشکل جدی دارید (خس خس سینه شدید) یا اگر صورت شما شروع به تورم می‌کند، ممکن است دچار آنافیلاکسی پنی سیلین شوید.