Penicillin: Tác dụng, liều lượng và cách sử dụng

Penicillin là một loại kháng sinh đầu tiên được phát hiện và sản xuất vào những năm 1920 và 1930 bởi Sir Alexander Fleming, một nhà nghiên cứu người Scotland. Lịch sử ra đời của penicillin có nguồn gốc từ một sự kiện tình cờ.

Vào ngày 3 tháng 9 năm 1928, Alexander Fleming làm việc tại Bệnh viện St. Mary ở London, Anh Quốc, khi anh phát hiện ra một bản vẽ viêm nhiễm trên một dĩa nghiên cứu chứa nấm Penicillium notatum. Anh nhận thấy rằng nấm này đã ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn trong vùng xung quanh nó. Điều này đã khám phá ra tính năng kháng khuẩn của penicillin.

Từ đó, Alexander Fleming tiến hành nghiên cứu thêm và công bố kết quả vào năm 1929. Tuy nhiên, sự quan tâm ban đầu vào penicillin không lớn, và tiến trình nghiên cứu bị trì hoãn do tài chính và khó khăn kỹ thuật.

Lịch sử penicillin tiếp tục được viết khi vào những năm 1940, trong thời kỳ Chiến tranh thế giới thứ hai, penicillin trở thành một kháng sinh quan trọng trong việc điều trị các trường hợp nhiễm trùng chiến tranh và thương tật. Một nhóm các nhà khoa học và kỹ thuật gia đã phát triển cách sản xuất penicillin theo quy mô lớn. Công nghệ sản xuất penicillin trở nên hiệu quả và thương mại, giúp nó trở thành một kháng sinh thông dụng và thay đổi hoàn toàn việc điều trị các bệnh nhiễm trùng trước đó.

Bài viết dưới đây, Phòng khám Bác sĩ Dung xin giải đáp thắc mắc của nhiều người về Penicillin là gì? Xin mời các bạn cùng theo dõi chi tiết!

Penicillin là gì?

Penicillin là một loại thuốc kháng sinh, cụ thể là một nhóm các kháng sinh tự nhiên được sản xuất từ nấm Penicillium, thuộc họ Beta-lactam.

Alexander Fleming đã phát hiện ra penicillin vào năm 1928, và nó đã đánh dấu sự ra đời của loại kháng sinh đầu tiên trong lịch sử y học. Hoạt chất này có khả năng tiêu diệt một loạt các vi khuẩn gây bệnh và đã được sử dụng rộng rãi để điều trị các nhiễm trùng vi khuẩn.

Các loại penicillin phổ biến bao gồm penicillin G và penicillin V. Penicillin được sử dụng để điều trị nhiều loại nhiễm trùng vi khuẩn, bao gồm những nhiễm trùng hô hấp, nhiễm trùng da, nhiễm trùng tiết niệu, nhiễm trùng tai mũi họng và nhiễm trùng nha chu.

Dược động học của Penicillin

Penicillin có khả năng kết hợp với protein huyết tương ở mức thấp. Điều này ảnh hưởng đến sinh khả dụng của nó, và cụ thể, penicillin G có mức sinh khả dụng thấp, dưới 30%, trong khi penicillin V có mức sinh khả dụng cao hơn, từ 60 đến 70%.

Penicillin có thời gian bán hủy ngắn và được loại bỏ qua thận. Do đó, để duy trì nồng độ penicillin đủ trong huyết thanh, cần phải sử dụng nó ít nhất bốn lần một ngày. Ban đầu, hướng dẫn sử dụng penicillin khuyến nghị tiêm thuốc penicillin thường xuyên, mỗi ba giờ một lần, và liều lượng penicillin được mô tả như việc cố gắng đổ đầy bồn tắm bằng phích cắm.

Tuy nhiên, hiện nay, việc cung cấp và sử dụng penicillin đã trở nên dễ dàng hơn nhiều và không cần phải tiêm thường xuyên. Mặc dù vậy, một số cơ quan chức năng vẫn khuyến nghị sử dụng truyền penicillin liên tục cho lý do này.

Dược lý và cơ chế tác dụng của Penicillin

Cấu trúc hóa học của penicillin được kích hoạt thông qua một cơ chế định hướng vô cùng chính xác, phụ thuộc vào độ pH và bị ảnh hưởng bởi sự tương tác không gian độc đáo của các phần tử trong phân tử. Nó có khả năng kích hoạt thông qua sự tác động của proton.

Penicillin có khả năng di chuyển qua các chất lỏng trong cơ thể, nhằm vào mục tiêu và vô hiệu hóa các enzyme tham gia vào tổng hợp thành tế bào ở vi khuẩn gram dương. Đồng thời, nó cũng có khả năng tránh xa các mục tiêu không cần thiết xung quanh.

Penicillin có khả năng tự bảo vệ khỏi sự thủy phân tự phát trong cơ thể khi ở dạng ion âm, trong khi vẫn duy trì tiềm năng của nó như một tác nhân acyl hóa mạnh, chỉ kích hoạt khi tiếp cận enzyme transpeptidase mục tiêu và được proton hóa tại trung tâm hoạt động.

Sự proton hóa này dẫn đến việc vô hiệu hóa nửa axit cacboxylic đang làm suy yếu liên kết N–C(=O) của vòng β-lactam, dẫn đến hiện tượng tự kích hoạt. Yêu cầu cụ thể về cấu trúc phải tương đương với việc xây dựng một cái bẫy hoàn hảo để bắt con mồi mục tiêu.

Penicillin tiêu diệt vi khuẩn bằng cách ức chế quá trình hoàn thiện tổng hợp peptidoglycan, thành phần cấu trúc quan trọng của thành tế bào vi khuẩn. Đặc biệt, nó ức chế hoạt động của các enzyme cần thiết cho việc tạo ra liên kết ngang trong peptidoglycan, bước cuối cùng trong quá trình tổng hợp thành tế bào.

Penicillin thực hiện điều này bằng cách kết hợp với các protein gắn với penicillin thông qua vòng β-lactam, một cấu trúc được tìm thấy trên các phân tử penicillin. Kết quả là thành tế bào trở nên yếu đuối vì có ít liên kết ngang hơn và không thể kiểm soát nước tiểu tràn vào tế bào một cách chính xác. Điều này dẫn đến sự ly giải của tế bào và cuối cùng là cái chết của vi khuẩn.

Vi khuẩn liên tục điều chỉnh và cải tiến thành tế bào peptidoglycan của họ, xây dựng và phá vỡ các phần của thành tế bào trong quá trình phát triển và phân chia. Trong giai đoạn cuối cùng của quá trình tổng hợp peptidoglycan, UDP-MurNAc (uridine diphosphate- N -acetylmuramic acid) pentapeptide hình thành, trong đó axit amin thứ tư và thứ năm là D -alanyl- D -alanine.

Enzyme DD-transpeptidase, một loại enzyme gắn với penicillin, tham gia vào quá trình chuyển D-alanine. Tính toàn vẹn cấu trúc của thành tế bào vi khuẩn phụ thuộc vào liên kết chéo giữa UDP-MurNAc và N -acetyl glucosamine. Penicillin và các kháng sinh β-lactam khác hoạt động như một chất tương tự của D -alanine- D -alanine (dipeptide) trong UDP-MurNAc do sự tương đồng về hình dạng.

Sau đó, DD-transpeptidase liên kết với vòng β-lactam bốn thành viên của penicillin thay vì UDP-MurNAc. Kết quả là DD-transpeptidase bị vô hiệu hóa, việc hình thành các liên kết chéo giữa UDP-MurNAc và N -acetyl glucosamine bị chặn lại, dẫn đến sự mất cân bằng giữa quá trình sản xuất và thoái hóa thành tế bào phát triển, khiến tế bào nhanh chóng chết.

Các enzyme thủy phân các liên kết chéo peptidoglycan vẫn tiếp tục hoạt động, ngay cả khi các enzyme tạo ra các liên kết ngang như vậy thì không. Điều này làm suy yếu thành tế bào của vi khuẩn và áp suất thẩm thấu ngày càng mất bù, cuối cùng dẫn đến cái chết của tế bào.

Ngoài ra, sự tích tụ của các tiền chất peptidoglycan kích hoạt sự hoạt động của hydrolase và autolysin của thành tế bào vi khuẩn, giúp tiêu hóa thêm peptidoglycan của thành tế bào. Kích thước nhỏ của penicillin giúp tăng hiệu suất của chúng, cho phép nó xâm nhập vào toàn bộ bộ phận sâu trong tế bào. Điều này khác biệt với kháng sinh vancomycin và teicoplanin, cả hai đều lớn hơn nhiều so với penicillin.

Vi khuẩn gram dương sau khi tiếp xúc với penicillin trở thành protoplast, khi tế bào mất hoàn toàn thành tế bào. Trong khi vi khuẩn gram âm không mất hoàn toàn thành tế bào mà trở thành tế bào hình cầu sau khi được điều trị bằng penicillin.

Penicillin thể hiện sự tương tác hiệp đồng với aminoglycoside, khi việc ức chế tổng hợp peptidoglycan giúp aminoglycoside xâm nhập vào tế bào vi khuẩn dễ dàng hơn, dẫn đến giảm nồng độ tối thiểu cản trở (MBC) đối với vi khuẩn nhạy cảm.

Penicillin, cùng với các loại kháng sinh β-lactam khác, không chỉ ngăn chặn sự phân chia của vi khuẩn, mà còn ngăn chặn sự phân chia của cyanelles, các bào quan quang hợp của glaucophytes và sự phân chia lục lạp của bryophytes.

Tuy nhiên, chúng không ảnh hưởng đến lạp thể của thực vật có mạch phát triển cao. Điều này ủng hộ lý thuyết nội cộng sinh về sự tiến hóa của quá trình phân chia plastid ở thực vật trên cạn.

Một số vi khuẩn sản xuất enzym β-lactamase, loại enzyme phá vỡ liên kết β-lactam, khiến chúng trở nên kháng penicillin. Do đó, một số dẫn xuất của penicillin được tạo ra hoặc sử dụng cùng với các loại thuốc khác để chống lại vi khuẩn kháng kháng sinh hoặc điều trị cho các bệnh nhân suy giảm miễn dịch.

Việc sử dụng axit clavulanic hoặc tazobactam, những chất ức chế β-lactamase, kết hợp với penicillin giúp tái kích hoạt hoạt tính của penicillin chống lại vi khuẩn sản xuất β-lactamase. Những chất ức chế β-Lactamase này liên kết không thể đảo ngược với β-lactamase, ngăn cản chúng phá vỡ các vòng beta-lactam trên phân tử kháng sinh.

Ngoài ra, flucloxacillin, một dẫn xuất của penicillin có sự biến đổi, có hoạt tính chống lại vi khuẩn sản xuất β-lactamase nhờ chuỗi bên acyl bảo vệ vòng beta-lactam khỏi β-lactamase.

Tác dụng của Penicillin

Dưới đây là một số tác dụng chính của hoạt chất này:

Diệt khuẩn

Penicillin là một loại kháng sinh, và tác dụng quan trọng nhất của nó là giết chết hoặc ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh. Nó hoạt động bằng cách làm gián đoạn quá trình tổng hợp peptidoglycan, một thành phần chính của tường bào vi khuẩn, làm cho vi khuẩn trở nên yếu và dễ bị tổn thương.

Điều trị nhiễm trùng

Sử dụng rộng rãi để điều trị nhiều loại nhiễm trùng vi khuẩn, bao gồm nhiễm trùng hô hấp, nhiễm trùng da, nhiễm trùng tiết niệu, nhiễm trùng tai mũi họng, và nhiễm trùng nha chu. Nó có thể được sử dụng để điều trị nhiễm trùng do nhiều loại vi khuẩn, bao gồm cả vi khuẩn Gram-dương và Gram-âm.

Phòng ngừa nhiễm trùng

Có thể được sử dụng để ngăn ngừa nhiễm trùng trong các trường hợp đặc biệt, như trước và sau phẫu thuật để giảm nguy cơ nhiễm trùng hoặc trong trường hợp tiếp xúc với người nhiễm trùng bệnh sốt thương hàn.

Điều trị bệnh nhiễm trùng nghiêm trọng

Có thể được sử dụng để điều trị các bệnh nhiễm trùng nghiêm trọng như viêm nhiễm màng não, sốt thương hàn, hoặc viêm đau khớp cấp tính.

Phòng tránh sự lây lan của vi khuẩn

Bằng cách điều trị một người nhiễm trùng bằng hoạt chất này, bạn có thể ngăn ngừa sự lây lan của vi khuẩn đến người khác và giảm nguy cơ bùng phát dịch bệnh.

Liều lượng và cách sử dụng của Penicillin

Có nhiều loại penicillin khác nhau, bao gồm penicillin G, penicillin V, amoxicillin, ampicillin và nhiều loại khác. Mỗi loại có liều lượng và hướng dẫn sử dụng riêng.

Dạng và đường dùng

Có thể có dạng viên nén, dạng lỏng để uống, hoặc dạng tiêm. Cách sử dụng cụ thể sẽ phụ thuộc vào loại thuốc và loại nhiễm trùng.

Tần suất

Thường thì penicillin được sử dụng mỗi 6-8 giờ, nhưng có thể có sự biến đổi tùy thuộc vào sản phẩm cụ thể.

Khoảng thời gian điều trị

Bạn nên uống hoặc tiêm penicillin cho đến khi bác sĩ nói bạn có thể ngừng. Thường thì bạn nên tiếp tục điều trị trong ít nhất 2-3 ngày sau khi các triệu chứng của nhiễm trùng đã biến mất để đảm bảo không còn vi khuẩn sống sót.

Uống trước hoặc sau bữa ăn

Cần được uống trước bữa ăn để tăng hiệu quả hấp thụ. Nhưng các loại khác có thể uống sau bữa ăn để giảm tác dụng phụ về dạ dày.

Không bỏ dở liệu trình

Không nên ngừng sử dụng penicillin trừ khi được chỉ định bởi bác sĩ, ngay cả khi bạn cảm thấy khá hơn. Việc bỏ dở liệu trình có thể làm cho vi khuẩn trở nên kháng thuốc và tái phát nhiễm trùng.

Thảo luận với bác sĩ

Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hoặc lo ngại nào về việc sử dụng hoạt chất này, hãy thảo luận với bác sĩ của bạn để được hướng dẫn cụ thể cho trường hợp của bạn.

Tác dụng phụ của Penicillin

Dưới đây là một số tác dụng phụ thường gặp của hoạt chất này:

Dị ứng và phản ứng quá mẫn

Một phản ứng phản ứng quá mẫn có thể xuất hiện trong một số trường hợp, từ dị ứng nhẹ như sưng và ngứa da đến các phản ứng nghiêm trọng hơn như sưng họng, khó thở, hoặc phản ứng dị ứng tức thì (anaphylaxis), có thể gây nguy hiểm đến tính mạng.

Rối loạn tiêu hóa

Có thể gây ra rối loạn tiêu hóa như buồn nôn, nôn mửa, tiêu chảy hoặc đau bao tử. Uống penicillin sau bữa ăn có thể giúp giảm tác động này đối với dạ dày.

Dị ứng da

Các tác dụng phụ da có thể bao gồm ban đỏ, ngứa, hoặc sưng da. Các biểu hiện này thường là dấu hiệu của một dạng dị ứng da như ban đỏ tiếp xúc hoặc dị ứng tiếp xúc.

Sự phát triển của vi khuẩn kháng thuốc

Sử dụng không đúng cách hoặc thiếu kiên nhẫn trong việc hoàn thành liệu trình hoạt chất này có thể dẫn đến sự phát triển của vi khuẩn kháng thuốc, khiến cho penicillin không còn hiệu quả trong điều trị nhiễm trùng sau này.

Tác động phụ đối với gan và thận

Có thể gây tác động phụ đối với gan và thận, đặc biệt là ở những người có vấn đề về chức năng gan hoặc thận.

Tác động phụ thường gặp khác

Bao gồm thay đổi vị giác, tăng men gan, tiểu đường, và các tác động phụ khác.

Chống chỉ định của Penicillin

Dưới đây là một số tình huống và chống chỉ định thường gặp khi sử dụng hoạt chất này:

Dị ứng đối với penicillin hoặc kháng sinh beta-lactam khác

Nếu bạn đã từng trải qua dị ứng hoặc phản ứng quá mẫn đối với penicillin hoặc bất kỳ loại kháng sinh beta-lactam nào, bạn không nên sử dụng hoạt chất này. Dị ứng này có thể gây ra các triệu chứng nghiêm trọng như sưng họng, khó thở và phản ứng dị ứng tức thì (anaphylaxis).

Tiền sử phản ứng dị ứng nghiêm trọng với penicillin

Nếu bạn đã từng trải qua phản ứng dị ứng nghiêm trọng với penicillin trong quá khứ, như anaphylaxis, bạn sẽ được coi là có chống chỉ định với hoạt chất này.

Tiền sử phản ứng quá mẫn khác

Nếu bạn có tiền sử phản ứng quá mẫn hoặc dị ứng đối với bất kỳ loại thuốc nào thuộc nhóm penicillin hoặc beta-lactam, bạn nên tránh sử dụng penicillin.

Tiền sử bệnh thận

Được tiết ra qua thận, vì vậy nếu bạn có vấn đề về chức năng thận, bác sĩ có thể điều chỉnh liều lượng của hoạt chất này hoặc chọn loại kháng sinh khác.

Tiền sử bệnh gan

Có thể ảnh hưởng đến gan, vì vậy nếu bạn có vấn đề về chức năng gan, bác sĩ cũng có thể cần điều chỉnh liều lượng hoặc chọn loại kháng sinh khác.

Thai kỳ và cho con bú

Một số loại penicillin có thể an toàn trong thai kỳ, trong khi loại khác có thể không. Nếu bạn mang thai, dự định mang thai, hoặc đang cho con bú, hãy thảo luận với bác sĩ của bạn trước khi sử dụng hoạt chất này để đảm bảo an toàn cho bạn và thai nhi hoặc trẻ sơ sinh.

Tương tác thuốc của Penicillin

Dưới đây là một số loại thuốc và nhóm thuốc mà bạn cần cân nhắc khi sử dụng hoạt chất này:

Thuốc chống dị ứng (antihistamines)

Một số loại antihistamines có thể tương tác với penicillin, làm giảm tác dụng của cả hai loại thuốc hoặc tạo ra tác dụng phụ không mong muốn.

Thuốc kháng acid dạ dày

Một số loại thuốc kháng acid dạ dày, như omeprazole hoặc ranitidine có thể làm giảm khả năng hấp thụ của penicillin. Vì vậy, penicillin thường nên uống trước bữa ăn hoặc ít nhất 2 giờ sau bữa ăn.

Thuốc chống co bóp cơ trơn (neuromuscular blocking agents)

Có thể tạo ra tương tác với thuốc chống co bóp cơ trơn như tubocurarine hoặc succinylcholine, có thể làm tăng nguy cơ tác động phụ nơi tác động lên cơ trơn.

Thuốc chống tiểu đường

Có thể làm tăng mức đường huyết ở một số người, vì vậy nếu bạn đang sử dụng thuốc chống tiểu đường, bạn nên kiểm tra mức đường huyết của mình thường xuyên và báo cáo cho bác sĩ của bạn nếu có sự biến đổi.

Thuốc tăng men gan (enzyme-inducing drugs)

Một số thuốc có khả năng tăng men gan như phenytoin hoặc rifampin có thể làm giảm hiệu quả của hoạt chất này.

Thuốc tránh thai

Có thể làm giảm tác dụng của các loại thuốc tránh thai uống, làm tăng nguy cơ mang thai.

Thuốc kháng virus

Không tác động lên virus, nhưng nếu bạn đang sử dụng cùng lúc với các loại thuốc kháng virus như ribavirin hoặc zidovudine.

Tài liệu tham khảo

• SpringerLink (https://link.springer.com/article/10.2165/00003088-197601040-00004)
• Pharmacokinetics (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/797501/)
• nfectious Diseases (https://www.msdmanuals.com/professional/infectious-diseases/bacteria-and-antibacterial-drugs/penicillins)

Trên đây là những kiến thức về Penicillin là gì mà Phòng khám Bác sĩ Dung cung cấp. Các bạn có thể thăm khám trực tiếp tại Quảng Bình thông qua địa chỉ

• Trụ sở chính: Thôn Vĩnh Phú Quảng Hòa TX Ba Đồn
• Hoặc đặt lịch thông qua số điện thoại: 084.502.9815.