Пенициллины

Противопоказания к применению пенициллина

Хоть изобретение антибиотиков и стало революционным прорывом в медицине, но использование этих лекарственных средств непременно связано с побочными действиями. Применение пенициллина, конечно же, не исключение.

Прежде всего, пенициллин представляет опасность для лиц, обладающих высокой чувствительностью к нему. Обычно чувствительность к пенициллину сопряжена с высокой восприимчивостью к сульфаниламидам и тому подобным антибиотикам. Сенсибилизация к лекарственному веществу может проявиться и при беременности, несмотря на то, что пенициллин — один из немногих допустимых в период беременности антибиотиков.

Противопоказания к применению пенициллина это еще и бронхиальная астма, и крапивница, и сенная лихорадка, и множество аллергических реакций.

Настоятельно не рекомендуется в период применения пенициллина вдаваться к употреблению спиртных напитков.

• Обычно аллергические проявления побочки от пенициллина возникают у лиц, страдающих аллергиями. Чаще всего это кожные проявления — эритема, крапивница, уртикароподобные сыпи, а также макулёзные, везикулёзные и пустулёзные высыпания, и даже представляющий угрозу для жизни эксфолиативный дерматит.
• В работе органов дыхания побочное действие от применения пенициллина может проявиться ринитом, ларингофарингитом и фарингитом, бронхиальной астмой и астматическим бронхитом.
• На функционировании желудочно-кишечного тракта пенициллин может отразиться тошнотой и рвотой, стоматитом и поносом. Также во время лечения пенициллином, как и любыми другими антибиотиками, может развиться дисбактериоз, ведь пенициллин одинаково воздействует что на патогенные, что на полезные бактерии.

Серьёзными осложнениями в процессе применения препаратов пенициллина может быть анафилактический шок и нарушение функции печени.

При назначении пенициллинов медику следует взвесить потенциальный риск и ожидаемую пользу, принять во внимание все анамнестические данные о применении пенициллина и реакциях на него. И, конечно же, применение пенициллинов не должно происходить в рамках самолечения

Побочные эффекты

Общие побочные реакции (≥ 1% людей), связанные с использованием пенициллинов: диарея, повышенная чувствительность, тошнота, сыпь, нейротоксичность, крапивница и суперинфекции (в том числе кандидоз). Нечастые побочные эффекты (0,1-1% людей) включают повышение температуры, рвоту, эритему, дерматит, отек Квинке, судороги (особенно у людей, страдающих эпилепсией) и псевдомембранозный колит.
Около 10% людей сообщают об аллергии на пенициллин; тем не менее, в 90% случаев у этих людей в действительности нет аллергии. Серьезные аллергии наблюдаются только в примерно 0,03% случаев.
Боль и воспаление в месте инъекции является обычным явлением при парентеральном введении бензатин бензилпенициллина, бензилпенициллина, и, в меньшей степени, прокаина бензилпенициллина.
Хотя аллергия на пенициллин по-прежнему является наиболее часто сообщаемой аллергией, менее 20% людей, которые считают, что у них есть аллергия на пенициллин, действительно имеют аллергию на пенициллин, тем не менее, пенициллин по-прежнему является наиболее частой причиной тяжелых аллергических реакций на лекарства

Важно отметить, что существует иммунологическая реакция на стрептолизин S, токсин, выпускаемый некоторыми убитыми бактериями и связанный с инъекцией пенициллином, что может привести к смертельной сердечной синкопе.
Могут развиться аллергические реакции на любой β-лактамный антибиотик у до 1% пациентов, получавших этот препарат. Аллергическая реакция представляет собой тип реакции гиперчувствительности I

Анафилаксия будет развиваться у примерно 0.01% пациентов. Ранее было принято считать, что существует до 10% перекрестной чувствительности между полусинтетическими пенициллинами, цефалоспоринами и карбапенемами, из-за общего β-лактамного кольца. В 2006 году не было обнаружено повышенного риска перекрестной аллергии для цефалоспоринов второго поколения или более поздних цефалоспоринов. Тем не менее, в качестве общего риска, исследования показывают, что все бета-лактамы имеют риск развития очень серьезных реакций у восприимчивых пациентов. Частота этих реакций меняется в зависимости от структуры.
В 2006 году было показано, что одной из главных особенностей при определении частоты иммунологических реакций является сходство боковых цепей (например, цефалоспорины первого поколения похожи на пенициллины); именно поэтому бета-лактамы связаны с различными частотами серьезных реакций (например, анафилаксии).

Источники

• Shi SL., Shi QY., Jin HX., Yao GD., Liu Y., Guo YH. . // Zhonghua Yi Xue Za Zhi — 2021 — Vol101 — N8 — p.591-596; PMID:33663191
• Westlander G., Schmidt J., Westin C. . // Lakartidningen — 2019 — Vol116 — NNULL — p.; PMID:31334817
• Shah R., Gupta C. Advances in sperm retrieval techniques in azoospermic men: A systematic review. // Arab J Urol — 2018 — Vol16 — N1 — p.125-131; PMID:29713543
• Corona G., Pizzocaro A., Lanfranco F., Garolla A., Pelliccione F., Vignozzi L., Ferlin A., Foresta C., Jannini EA., Maggi M., Lenzi A., Pasquali D., Francavilla S. Sperm recovery and ICSI outcomes in Klinefelter syndrome: a systematic review and meta-analysis. // Hum Reprod Update — 2017 — Vol23 — N3 — p.265-275; PMID:28379559
• Roque M., Valle M., Marques F., Sampaio M., Geber S. Intracytoplasmic sperm injection outcomes with cryopreserved testicular sperm aspiration samples. // Andrologia — 2016 — Vol48 — N3 — p.252-6; PMID:25998234
• Oldereid NB., Hanevik HI., Bakkevig I., Romundstad LB., Magnus Ø., Hazekamp J., Hentemann M., Eikeland SN., Skrede S., Reitan IR., Tanbo TG. Pregnancy outcome according to male diagnosis after ICSI with non-ejaculated sperm compared with ejaculated sperm controls. // Reprod Biomed Online — 2014 — Vol29 — N4 — p.417-23; PMID:25131554
• Raviv G., Madgar I., Elizur S., Zeilig G., Levron J. Testicular sperm retrieval and intra cytoplasmic sperm injection provide favorable outcome in spinal cord injury patients, failing conservative reproductive treatment. // Spinal Cord — 2013 — Vol51 — N8 — p.642-4; PMID:23689394
• Ishikawa T. Surgical recovery of sperm in non-obstructive azoospermia. // Asian J Androl — 2012 — Vol14 — N1 — p.109-15; PMID:22120931

Медицинское использование

Термин «пенициллин» часто используется в общем смысле для обозначения бензилпенициллина (пенициллина G, оригинального пенициллина, открытого в 1928 году), прокаин бензилпенициллина (прокаин пенициллина), бензатин бензилпенициллина (бензатин пенициллина) и феноксиметилпенициллина (пенициллина V). Прокаинбензилпенициллин и бензатинбензил пенициллин имеют такую же антибактериальную активность, как бензилпенициллин, но действуют в течение более длительного периода времени. Феноксиметилпенициллин менее активен в отношении грамотрицательных бактерий, чем бензилпенициллин. Бензилпенициллин, прокаин пенициллин и бензатин пенициллин даются инъекционно (парентерально), а феноксиметилпенициллин – перорально.

Показания

Лечение заболеваний, вызванных чувствительными к бензилпенициллину микроорганизмами: крупозная и очаговая пневмонии, эмпиема плевры, сепсис, септицемия, пиемия, острый и подострый септический эндокардит, менингиты, острый и хронический остеомиелиты, инфекции мочевыводящих и жёлчных путей, ангины, гнойные инфекции кожи, мягких тканей и слизистых оболочек, рожа, дифтерия, скарлатина, сибирская язва, актиномикоз, лечение гнойно-воспалительных заболеваний в акушерско-гинекологической практике, ЛОР-заболеваний, глазных болезней, гонорея, бленнорея, сифилис.

Пенициллиновая фабрика

А Флори меж тем превратил свою кафедру в пенициллиновую фабрику, несмотря на бомбардировки и ночные дежурства на крыше. Все свободные поверхности были уставлены сосудами с плесенью. Своих детей Флори отправил к друзьям в США, и его жена Этель поступила в травмпункт больницы Рэдклифф медсестрой. Если бы не она, пенициллин могли вообще не внедрить, потому что Этель обеспечила исследователям доступ к больным.

Первым 12 февраля 1941 года стал констебль, который порезался шипом розы, подстригая живую изгородь. Он уже месяц лежал в больнице. Считался безнадёжным: всё лицо воспалено, оба глаза пришлось удалить. Пенициллина хватало на три полноценные инъекции. Приходилось извлекать неусвоенный организмом пенициллин из мочи пациента. Каждый раз так выручали до половины введённого антибиотика. На пятый день все 4,4 грамма пенициллина закончились. Констеблю стало лучше; он продержался ещё месяц, но новая инфекция у него вызвала пневмонию, и 15 марта пациент скончался.

Лекарства группы: Пенициллины широкого спектра действия

• А
• Амоксисар (Порошок для приготовления раствора для внутривенного и внутримышечного введения)
• Амоксициллин (Таблетки пероральные)
• Амоксициллин (Капсула)
• Амоксициллин (Гранулы для приготовления суспензии для приема внутрь)
• Амоксициллин в капсулах 0,25 г (Капсула)
• Амоксициллин ДС (Капсула)
• Амоксициллин Сандоз (Капсула)
• Амоксициллин Сандоз (Таблетки)
• Амоксициллин-ратиофарм (Таблетки пероральные)
• Амоксициллин-ратиофарм 250 ТС (Гранулы для приготовления суспензии для приема внутрь)
• Амоксициллина таблетки (Таблетки)
• Амосин (Капсула)
• Амосин (Порошок для приготовления суспензии для приема внутрь)
• Амосин (Таблетки пероральные)
• Ампициллин (Таблетки)
• Ампициллин (Порошок для приготовления суспензии для приема внутрь)
• Ампициллин (Порошок для приготовления раствора для внутривенного и внутримышечного введения)
• Ампициллин (Порошок для приготовления инъекционного раствора для внутримышечного введения)
• Ампициллин (Капсула)
• Ампициллин (Гранулы для приготовления раствора для приема внутрь)
• Ампициллин АМП-КИД (Таблетки)
• Ампициллин АМП-Форте (Капсула)
• Ампициллин АМП-Форте (Таблетки)
• Ампициллин Иннотек (Капсула)

• Ампициллин-АКОС (Порошок для приготовления инъекционного раствора для внутримышечного введения)
• Ампициллин-АКОС (Порошок для приготовления раствора для внутривенного и внутримышечного введения)
• Ампициллин-АКОС (Таблетки)
• Ампициллин-Ферейн (Порошок для приготовления раствора для внутривенного и внутримышечного введения)
• Ампициллина натриевая соль (Порошок для приготовления инъекционного раствора для внутримышечного введения)
• Ампициллина натриевая соль (Порошок для приготовления раствора для внутривенного и внутримышечного введения)
• Ампициллина тригидрат (Субстанция-порошок)
• Ампициллина тригидрат (Таблетки)
• Ампициллина тригидрат в капсулах 0,25 г (Капсула)
• Ампициллина тригидрата таблетки 0,25 г (Таблетки пероральные)
• В
• Вепикомбин (Капли для приема внутрь)
• Вепикомбин (Суспензия для перорального применения)
• Вепикомбин (Таблетки пероральные)
• Г
• Грюнамокс (Порошок для приготовления суспензии для приема внутрь)
• Грюнамокс (Таблетки шипучие)
• З
• Зетсил (Капсула)
• Зетсил (Лиофилизат для приготовления раствора для инъекций)
• К
• Карбенициллина динатриевая соль 1 г (Порошок для приготовления инъекционного раствора для внутримышечного введения)
• Клиацил (Порошок для приготовления сиропа)
• Клиацил (Порошок для приготовления суспензии для приема внутрь)
• Клиацил (Филмтаблетки)
• М
• Мегациллин орал (Гранулы для приготовления суспензии для приема внутрь)
• Мегациллин орал (Таблетки пероральные)
• О
• Оспамокс (Гранулы для приготовления раствора для приема внутрь)

• Оспамокс (Капсула)
• Оспамокс (Капсула)
• Оспамокс (Порошок для приготовления суспензии для приема внутрь)
• Оспамокс (Таблетки пероральные)
• Оспен (Гранулы для приготовления суспензии для приема внутрь)
• Оспен (Сироп)
• Оспен (Таблетки пероральные)
• Оспен 750 (Сироп)
• П
• Пенодил (Капсула)
• Пентрексил (Порошок для приготовления раствора для приема внутрь)
• Пентрексил (Порошок для приготовления суспензии для приема внутрь)
• Пипракс (Порошок лиофилизированный для приготовления раствора для инъекций)
• Пипрацил (Порошок лиофилизированный для приготовления раствора для инъекций)
• Пициллин (Порошок для приготовления инъекционного раствора)
• С
• Стандациллин (Капсула)
• Стандациллин (Порошок для приготовления инъекционного раствора для внутримышечного введения)
• Ф
• Феноксиметилпенициллин (Гранулы для приготовления суспензии для приема внутрь)
• Феноксиметилпенициллин (Порошок для приготовления суспензии для приема внутрь)
• Феноксиметилпенициллин (Субстанция-порошок)
• Феноксиметилпенициллин (Таблетки пероральные)
• Х
• Хеликоцин (Таблетки пероральные)
• Хиконцил (Порошок для приготовления суспензии для приема внутрь)
• Хиконцил (Капсула)
• Э
• Экобол (Таблетки пероральные)

Советский пенициллин

К тому времени Советский Союз уже производил собственный антибиотик. Пишут, будто образец целительной плесени соскребли со стенки бомбоубежища во время воздушной тревоги. Это враньё. Тамара Балезина, которая получила первый советский пенициллин в институте экспериментальной медицины, рассказывала, что взяла плесень, которая поразила культуру вредоносной бактерии, выращенной в соседней «военной» лаборатории. Это происходило не в бомбоубежище, а на втором этаже здания на Яузском бульваре, где ныне помещается посольство Индии. «Наша» плесень принадлежала к виду Penicilliumcrustosum, и советский антибиотик носил название пенициллин-крустозин.

Флори прилетел в Москву в феврале 1944 года. Хирург Иван Руфанов в больнице Медсантруд (позднее ГКБ № 23, ныне имени Давыдовского) устроил сравнительные испытания британского и советского пенициллинов. Пишут, будто советский оказался лучше. И это тоже враньё. При одинаковом клиническом эффекте доза крустозина была на 10-15% выше. Кроме того, советские врачи не владели методикой быстрой идентификации возбудителя и проверки его на чувствительность к антибиотику — здесь Флори дал мастер-класс. Из достижений гость отметил искусство Галины Улановой (он побывал на балете в Большом театре) и умение советских коллег колоть пенициллин так, чтобы не было больно (союзники к тому времени старались делать повторные инъекции только с прокаином).

Зинаида Ермольева мечтала передать Флори образец своей плесени, чтобы в Англии определили строение крустозина при помощи рентгеноструктурного анализа, которого в СССР не существовало. Занималась этим анализом Дороти Ходжкин, известная своими симпатиями к коммунистам. Несмотря на эти симпатии, и на то, что крустозин был менее эффективен, отправить Penicilliumcrustosumв Англию «компетентные органы» не позволили. Соответствующий сотрудник отобрал у Ермольевой бумажную полоску с плесенью и перетёр её о такую же полоску, полученную в подарок от Флори. Эту полоску и отправили в Англию. Когда дома Флори посмотрел на полоску в микроскоп и увидел свой же notatum, то решил, что русские так и не сумели выделить чистый штамм.

Описание пенициллинов

Если в середине ХХ века пенициллином было названо лекарственное вещество, выделенное из зеленой плесени Penicillium notatum, то на этом наука не остановилась. На сегодняшний день пенициллины — это целая группа бета-лактамных антибиотиков, в продуцировании которых задействовано широкое разнообразие плесеней одноименного рода, а также некоторых полусинтетических средств. Получаемое лекарственное вещество активно в отношении большинства грамположительных и некоторых грамотрицательных микроорганизмов. К бета-лактамным антибиотикам, кроме пенициллинов, впоследствии отнесли цефалоспорины, карбапенемы и монобактамы. Это самая многочисленная из применяемых в клинической практике группа противомикробных средств, объединенная по причине наличия в структуре молекул веществ четырехчленного бета-лактамного кольца.

В классификации антибиотиков пенициллины занимают следующие позиции:

• по механизму воздействия — ингибиторы синтеза клеточной стенки микроорганизма;
• по химическому строению — бета-лактамы;
• по типу воздействия на микробную клетку — бактерицидные;
• по спектру противомикробного действия — активны против грамположительных и грамотрицательных кокков (стафилококки, стрептококки, менингококки, гонококки), некоторых грамположительных микробов (коринебактерии, клостридии) и спирохет; полусинтетические пенициллины относятся к препаратам широкого спектра действия.

Между собой пенициллины классифицируют следующим образом:

• естественные пенициллины — активны против грамположительных бактерий и кокков
  • бензилпенициллины,
  • бициллины,
  • феноксиметилпенициллин;
• изоксазолпенициллины — активны в основном против стафилококков
  • оксациллин применяют против пенициллиназообразующих стафилококков, устойчивых к естественным пенициллинам и резистентных к другим антибиотикам
  • клоксациллин,
  • флуклоксациллин;
• амидинопенициллины — активны против грамотрицательных энтеробактерий
  • амдиноциллин,
  • пивамдиноциллин,
  • бакамдиноциллин,
  • ацидоциллин;
• аминопенициллины — оцениваются как широкого спектра действия
  • ампициллин,
  • амоксициллин,
  • талампициллин,
  • бакампициллин,
  • пивампициллин;
• карбоксипенициллины — активны против синегнойной палочки и индолположительных видов протея
  • карбенициллин,
  • карфециллин,
  • кариндациллин,
  • тикарциллин;
• уреидопенициллины — еще более активны против синегнойной палочки, также их используют против Klebsiella spp
  • азлоциллин,
  • мезлоциллин,
  • пиперациллин.

Первые успехи пенициллина

Дальше были успехи. 14-летний мальчик, повредивший ногу; 6-месячный младенец с уретритом — первый больной, принимавший пенициллин перорально. Наконец, сам Флори, заразившись стрептококком, полоскал горло пенициллином. Как он сказал, «на вкус отвратительно, но работает». Было необходимо расширять производство, но вне кафедры Флори не мог гарантировать, что технология не попадёт к противнику. Правительство отказалось обеспечивать безопасность, и стало ясно, что пора перебираться в США — отчитаться за грант и организовать выпуск пенициллина в промышленных масштабах. Учёные хотели было запатентовать пенициллин, но правительство отказало им и в этом: «Люди заплатили за исследование, и они должны воспользоваться его плодами». Флори согласился — не до роялти, когда война. Чейн сказал, что это идиотизм, и герои рассорились. При первой же возможности биохимик покинул команду.

Если в Англии продукты давали по карточкам, и найти питательную среду для плесени было проблемой, то в Америке имелась идеальная дармовая питательная среда — «кукурузный ликёр», то есть барда, оставшаяся после экстракции кукурузного крахмала. Миллионы тонн этого «ликёра» просто выливали как отходы, не зная, что с ними делать. Как только на барде стали выращивать плесень, американская правительственная комиссия предложила компаниям «большой фармы» выпускать пенициллин. Компании согласились только с условием, что правительство за счёт бюджета построит и подарит им заводы. Одновременно на бюджетные деньги развивали технологию, да так, что в 1944 году пенициллин стоил уже в 1000 раз дешевле, чем в 1943-м.

Операция «Дюнкерк»

В нарушение всех традиций эксперимент проводился в субботу. Накануне пришло известие, что вермахт окружил британские войска во Франции и Бельгии, прижав их к морю у Дюнкерка. Дело принимало серьёзный оборот — война обещала стать долгой и кровавой. Нужно было как можно быстрее испытать антибиотики, чтобы начать лечение септических раненых. И Флори отменил выходные до конца войны.

В Дюнкерке была блокирована самая боеспособная и опытная часть британской армии — почти 400 тысяч человек. Враг приостановил наступление и безо всякой спешки методично истреблял их огнём артиллерии и бомбёжкой. Узнав об этом, британцы, имевшие частные яхты и катера, двинулись на своих судах к Дюнкерку. Вместе с военно-морским флотом они эвакуировали более 300 тысяч британских и французских солдат. По пути их судёнышки топили подводные лодки, крушили бомбардировщики и поджидали разбросанные с самолётов мины. Но они достигали Англии и возвращались в Дюнкерк, пока там было кого спасать.

Правительство не приказывало им выручать армию, и не приказывало Флори заниматься пенициллином. Мало того, оно и не финансировало его работу в самый трудный период, так что решающая часть исследования была выполнена на иностранный грант.

Британские военные идут с дюнкеркского пляжа по мелководью, чтобы подняться на эвакуирующий их военный корабль. Конец мая 1940 года.

Структура

Термин «пенам» используется для описания общего базового скелета члена семьи пенициллинов. Это ядро имеет молекулярную формулу R-C9H11N2O4S, где R является переменной боковой цепью, которая отличает пенициллины друг от друга. Ядро пенама имеет молекулярную массу 243 г / моль, при этом более крупные пенициллины имеют молекулярную массу около 450, например, клоксациллин имеет молекулярную массу 436 г / моль. Основной структурной особенностью пенициллинов является четырехчленное β-лактамное кольцо; этот структурный фрагмент играет важную роль в антибактериальной активности пенициллина. Β-лактамное кольцо само по себе слито с пятичленным тиазолидиновым кольцом. Слияние этих двух колец приводит к тому, что β-лактамное кольцо является более реакционноспособным, чем моноциклические бета-лактамы, так как два конденсированных кольца искажают β-лактамную амидную связь и, следовательно, удаляют резонансную стабилизацию, обычно находящуюся в этих химических связях.

Побочное действие

Эффекты, обусловленные химиотерапевтическим действием: кандидоз влагалища, кандидоз полости рта.

Со стороны ЦНС: при применении бензилпенициллина в больших дозах, особенно при эндолюмбальном введении, возможно развитие нейротоксических реакций: тошнота, рвота, повышение рефлекторной возбудимости, симптомы менингизма, судороги, кома.

Аллергические реакции: повышение температуры тела, крапивница, кожная сыпь, сыпь на слизистых оболочках, боли в суставах, эозинофилия, ангионевротический отёк. Описаны случаи анафилактического шока с летальным исходом. В таком случае полагается немедленное внутривенное введение адреналина.

Встреча в коридоре

В начале была случайная встреча в коридоре. Флори заведовал кафедрой патологии в Оксфордском университете. Сотрудник Флори биохимик Эрнст Борис Чейн под новый 1939 год столкнулся в коридоре с микробиологами, которые несли к себе в лабораторию плесень. Оказалось, это образец организма Penicilliumnotatum, который вырабатывает пенициллин. В 1928 году именитый врач Александр Флеминг из лондонской больницы Сент-Мери заметил, что плесень пеницилл выделяет яд, который убивает стафилококки и стрептококки, но не трогает гемофильную палочку. Флеминг назвал это избирательное оружие плесени пенициллином. Применялся он в лабораториях для изоляции гемофильной палочки до тех пор, пока Чейн не решил выделить его в чистом виде. Эта задача увлекла биохимика своей сложностью: капризный пенициллин нужно экстрагировать в холоде и отгонять под вакуумом, следя за кислотностью среды. Здесь требуется аппаратура, на которую университет не давал денег, отговариваясь срочным ремонтом центрального отопления.

Когда в 1939 году началась война, Флори написал заявки на гранты своему правительству и в Рокфеллеровский фонд в Нью-Йорке. В заявках он немного сблефовал, на основании одной интуиции утверждая, будто пенициллин не ядовит и у него есть клинические перспективы. Правительство дало 25 фунтов, а Рокфеллер — 1670 фунтов только на зарплаты в течение 5 лет, 600 фунтов на дополнительного биохимика, 500 на химикаты и ещё 1000 на опыты с самим пенициллином. Едва Чейн в марте 40-го выделил первые миллиграммы пенициллина, его тут же вкололи мышам и вздохнули с облегчением: антибиотик действительно оказался не токсичен.

Механизм действия

Бактерии постоянно перестраивают свои пептидогликанновые клеточные стенки, одновременно строя и разрушая части клеточной стенки, по мере роста и деления. β-лактамные антибиотики ингибируют образование поперечных связей пептидогликана в клеточной стенке бактерий; это достигается за счет связывания четырехчленного β-лактамного кольца пенициллинов с ферментом DD-транспептидазы. Как следствие этого, DD-транспептидаза не может катализировать образование этих сшивок, и развивается дисбаланс между производством и деградацией клеточной стенки, в результате чего клетки быстро погибают.
Ферменты, которые гидролизуют поперечные связи пептидогликана, продолжают функционировать даже тогда, когда ферменты, которые формируют такие поперечные связи, не функционируют. Это ослабляет клеточную стенку бактерии, и осмотическое давление становится все более некомпенсированным, что, в конечном итоге, вызывает гибель клеток (цитолиз). Кроме того, увеличение прекурсоров пептидогликана вызывает активацию гидролаз бактериальной клеточной стенки и автолиз, что дополнительно поглощает пептидогликаны клеточной стенки. Небольшой размер пенициллинов повышает их активность, что позволяет им проникать на всю глубину клеточной стенки. Это отличается от гликопептидных антибиотиков ванкомицина и тейкопланина, оба из которых гораздо больше пенициллинов.
Грамположительные бактерии называются протопластами, когда они теряют свои клеточные стенки. Грамотрицательные бактерии полностью не теряют своих клеточных стенок и называются сферопластами после лечения пенициллином.
Пенициллин демонстрирует синергетический эффект с аминогликозидами, так как ингибирование синтеза пептидогликана позволяет аминогликозидам более легко проникать в бактериальную клеточную стенку, что способствует разрушению бактериального синтеза белка в клетке. Это приводит к пониженной минимальной бактериальной концентрации (МБК) для чувствительных микроорганизмов.
Пенициллины, как и другие β-лактамные антибиотики, блокируют не только деление бактерий, в том числе цианобактерий, но и деление цианелл, фотосинтезирующих органелл глаукофитовых водорослей, а также деление хлоропластов мохообразных. В отличие от этого, они не оказывают никакого влияния на пластиды высокоразвитых сосудистых растений. Это поддерживает эндосимбиотическую теорию эволюции разделения пластид у наземных растений.
Химическая структура пенициллина действует с очень точным, зависящим от рН, механизмом, с помощью уникальной пространственной сборки молекулярных компонентов, которые могут активироваться путем протонирования. Пенициллин может проходить через телесные жидкости, нацеливаясь на ферменты, ответственные за синтез клеточной стенки у грамположительных бактерий и инактивируя их, в то же время избегая окружающих ферментов, не являющихся целями. Пенициллин может защитить себя от спонтанного гидролиза в организме в его анионной форме, при сохранении его потенциала в качестве сильного ацилирующего агента, активируемого только при приближении к целевому ферменту транспептидазы и протонируемого в активном центре. Это целевое протонирование неутрализует фрагмент карбоновой кислоты, который является ослаблением связи β-лактамного кольца N-C (= O), что приводит к самоактивации.