Karbapeneemit ovat erittäin tehokas beetalaktaamiantibioottien luokka, joka on rakenteellisesti sukua penisilliineille. Ne ovat laajakirjoisia antibiootteja ja toimivat gramnegatiivisia, grampositiivisia bakteereja ja niitä vastaan, jotka kasvavat ilman happea. Näitä lääkkeitä käytetään yleensä tapauksissa, joissa useat bakteerityypit tarttuvat tai kun invasiiviset bakteerit ovat resistenttejä muille antibiooteille. Jotkut bakteerikannat ovat kehittäneet karbapeneemejä vastustavan geenin, mikä hälytti lääkintäyhteisön pelkäämällä maailmanlaajuista superbugia.
Kaikilla beetalaktaamiantibiooteilla on rengasrakenne, joka koostuu kolmesta hiiliatomista ja yhdestä typpiatomista. Ne häiritsevät bakteerien soluseinämän synteesiä häiritsemällä ratkaisevaa synteesivaihetta. Nämä yhdisteet estävät penisilliiniä sitovia proteiineja (PBP). Tämä jättää bakteerien soluseinämän välituotteet löysiksi. Se huijaa solun tuottamaan entsyymejä, jotka hajottavat sen omaa soluseinää ja tappavat organismin.
Monet bakteerit tuottavat entsyymejä, jotka hajottavat beetalaktaamiantibiootteja. Tällaisia entsyymejä kutsutaan beetalaktamaaseiksi. On yleinen käytäntö määrätä tämäntyyppinen antibiootti beetalaktamaasi-inhibiittorilla, joten bakteerit eivät voi hajottaa antibioottia. Karbapeneemeja käytettäessä beetalaktamaasin estäjä on silastatiini.
Kliinisessä käytännössä käytetään useita erilaisia karbapeneemeja. Ensimmäinen käytettävä yhdiste oli imipeneemi, jota tavallisesti määrätään silastatiinin kanssa. Myöhempiä inhibiittoreita ei tarvitse käyttää tämän beetalaktamaasi-inhibiittorin kanssa. Nämä yhdisteet vaihtelevat sen suhteen, mihin PBP: hen ne sitoutuvat, mikä antaa jonkin verran selektiivisyyttä erityyppisille organismeille. Esimerkiksi ne, jotka estävät PBP3: ta, ovat spesifisiä opportunistiselle patogeenille Pseudomonas aeruginosa.
Karbapeneemit ovat tehokkaimpia tunnettuja antibiootteja, koska ne kykenevät sisältämään niin monenlaisia bakteeri -infektioita. Ne tallennetaan yleensä käytettäväksi viimeisenä keinona, jotta ne eivät kannusta vastustuskyvyn kehittymiseen niitä vastaan. Tällaisia antibiootteja annetaan tyypillisesti suonensisäisesti sairaaloissa.
Tämä antibioottien luokka pystyy tappamaan useimmat beetalaktamaasi-inhibiittoreita tuottavat bakteerit, koska sen rakenne on hieman erilainen kuin muut beetalaktaamiantibiootit. On kuitenkin kehitetty uusia suolistobakteerikantoja, joissa on resistenssigeeni, jonka avulla ne voivat hajottaa karbapeneemien beetalaktamaasia. Enteeriset bakteerit ovat gramnegatiivisia bakteereja, kuten Escherichia coli. Uusi vastustusgeeni tunnetaan nimellä NDM-1. Se on beetalaktamaasi, jonka kofaktorina on metalli-ioni, ja se eristettiin ensimmäisen kerran New Delhissä, Intiassa. Siksi nimi tarkoittaa New Delhin metallo-beetalaktamaasia.
Useat potilaat Yhdistyneessä kuningaskunnassa ovat joutuneet sairaalahoitoon tämän resistenssigeenin sisältävien bakteerikantojen kanssa. Jotkut ovat kuolleet. Suurin osa oli käynyt Intian niemimaalla, lähinnä kosmeettisia leikkauksia varten. Toiset olivat saaneet sairautensa muilta sairaalapotilailta. Tartuntoja on esiintynyt myös Yhdysvalloissa, Kanadassa ja useissa muissa maissa.
Mikään muu antibioottiluokka ei voi korvata karbapeneemeja. NDM-1-geeni voidaan siirtää erityyppisten bakteerien välillä. Jos se päätyy kantaan, joka on resistentti kaikille antibiooteille ja leviää helposti potilaiden välillä, se olisi vakava uhka ihmisten terveydelle.