Karbapenēmi ir ļoti spēcīga beta-laktāma antibiotiku klase, kas strukturāli ir saistītas ar penicilīniem. Tās ir plaša spektra antibiotikas un iedarbojas pret gramnegatīvām, grampozitīvām baktērijām un tām, kas aug bez skābekļa. Šīs zāles parasti lieto, ja inficējas ar vairāku veidu baktērijām vai ja invazīvās baktērijas ir rezistentas pret cita veida antibiotikām. Ir baktēriju celmi, kas ir izveidojuši gēnu rezistencei pret karbapenēmiem, satraucot medicīnas aprindas ar bailēm no vispasaules superbaktērija.
Visām beta-laktāma antibiotikām ir gredzena struktūra, kas sastāv no trim oglekļa atomiem un viena slāpekļa atoma. Tie traucē baktēriju šūnu sienas sintēzi, traucējot būtisku sintēzes posmu. Šie savienojumi bloķē penicilīnu saistošos proteīnus (PBP). Tādējādi baktēriju šūnu sienas starpprodukti ir vaļīgi. Tas liek šūnai ražot fermentus, kas noārda tās šūnu sieniņu, nogalinot organismu.
Daudzas baktērijas ražo fermentus, kas noārda beta-laktāma antibiotikas. Šādi fermenti ir pazīstami kā beta-laktamāzes. Parasti šāda veida antibiotikas tiek izrakstītas kopā ar beta-laktamāzes inhibitoru, tāpēc baktērijas nevar noārdīt antibiotiku. Lietojot karbapenēmus, beta laktamāzes inhibitors ir cilastatīns.
Klīniskajā praksē tiek izmantoti dažādi karbapenēmu veidi. Pirmais izmantotais savienojums bija imipenēms, ko parasti izraksta kopā ar cilastatīnu. Ar šo beta laktamāzes inhibitoru nav nepieciešams lietot vēlākus inhibitoru veidus. Šie savienojumi atšķiras atkarībā no tā, ar kādu PBP tie saistās, kas nodrošina zināmu selektivitāti pret dažāda veida organismiem. Piemēram, tie, kas inhibē PBP3, ir specifiski oportūnistiskajam patogēnam Pseudomonas aeruginosa.
Karbapenēmi ir visspēcīgākās zināmās antibiotikas, jo tās spēj saturēt tik daudzveidīgu baktēriju infekciju klāstu. Tos parasti saglabā kā pēdējo līdzekli, lai neveicinātu rezistences veidošanos pret tiem. Šādas antibiotikas slimnīcās parasti ievada intravenozi.
Šī antibiotiku klase spēj iznīcināt lielāko daļu baktēriju, kas ražo beta-laktamāzes inhibitorus, jo tās struktūra nedaudz atšķiras no citām beta-laktāma antibiotiku klasēm. Tomēr ir izstrādāti jauni zarnu baktēriju celmi, kuriem ir rezistences gēns, kas ļauj tiem noārdīt karbapenēmu beta-laktamāzi. Zarnu baktērijas ir gramnegatīvas baktērijas, piemēram, Escherichia coli. Jaunais rezistences gēns ir pazīstams kā NDM-1. Tā ir beta-laktamāze ar metāla jonu kā kofaktoru un pirmo reizi tika izolēta Ņūdeli, Indijā. Tādējādi nosaukums apzīmē Ņūdeli metalo beta-laktamāzi.
Vairāki pacienti Apvienotajā Karalistē ir hospitalizēti ar baktēriju celmiem, kas satur šo rezistences gēnu. Daži ir miruši. Lielākā daļa no viņiem bija bijuši Indijas subkontinentā, galvenokārt, lai veiktu kosmētisko ķirurģiju. Citi bija saslimuši ar slimību no citiem slimnīcas pacientiem. Infekcijas ir notikušas arī ASV, Kanādā un vairākās citās valstīs.
Nav citas antibiotiku grupas, kas varētu aizstāt karbapenēmus. NDM-1 gēnu var pārnest starp dažāda veida baktērijām. Ja tas nonāk celmā, kas ir izturīgs pret visām antibiotikām un viegli izplatās starp pacientiem, tas nopietni apdraudētu cilvēku veselību.