Karbapenemi so zelo močan razred beta-laktamskih antibiotikov, ki so strukturno sorodni penicilinom. So antibiotiki širokega spektra in delujejo proti gram-negativnim, gram-pozitivnim bakterijam in tistim, ki rastejo v odsotnosti kisika. Ta zdravila se običajno uporabljajo v primerih okužbe z več vrstami bakterij ali kadar so invazivne bakterije odporne na druge vrste antibiotikov. Obstajajo sevi bakterij, ki so razvili gen za odpornost na karbapeneme, kar je zdravstveno skupnost vznemirilo s strahovi pred svetovnim superbaktekom.
Vsi beta-laktamski antibiotiki imajo obročno strukturo, sestavljeno iz treh ogljikovih atomov in enega atoma dušika. Motijo sintezo bakterijske celične stene tako, da ovirajo ključni korak sinteze. Te spojine blokirajo proteine, ki vežejo penicilin (PBP). To pušča vmesne produkte bakterijske celične stene ohlapne. Prevara celico, da proizvede encime, ki razgradijo njeno lastno celično steno in ubijejo organizem.
Številne bakterije proizvajajo encime, ki razgradijo beta-laktamske antibiotike. Takšni encimi so znani kot beta-laktamaze. Običajna praksa je, da se tovrstni antibiotik predpiše z zaviralcem beta-laktamaze, da bakterije ne morejo razgraditi antibiotika. Pri karbapenemih je uporabljen zaviralec beta-laktamaze cilastatin.
V klinični praksi se uporabljajo številne različne vrste karbapenemov. Prva uporabljena spojina je bil imipenem, ki se običajno predpisuje s cilastatinom. Kasnejših vrst zaviralcev ni treba uporabljati s tem zaviralcem beta-laktamaze. Te spojine se razlikujejo po tem, na kateri PBP se vežejo, kar daje določeno selektivnost proti različnim vrstam organizmov. Na primer, tisti, ki zavirajo PBP3, so specifični za oportunistični patogen Pseudomonas aeruginosa.
Karbapenemi so najmočnejši znani antibiotiki, saj lahko zadržujejo tako raznoliko paleto bakterijskih okužb. Običajno so shranjeni za uporabo kot skrajni ukrep, da ne bi spodbudili razvoja odpornosti proti njim. Takšni antibiotiki se običajno dajejo intravensko v bolnišnicah.
Ta razred antibiotikov je sposoben uničiti večino bakterij, ki proizvajajo zaviralce beta-laktamaze, ker se njegova struktura nekoliko razlikuje od drugih razredov beta-laktamskih antibiotikov. Razvili pa so se novi sevi črevesnih bakterij, ki imajo gen za odpornost, ki jim omogoča razgradnjo beta-laktamaze karbapenemov. Enterične bakterije so gram-negativne bakterije, kot je Escherichia coli. Novi gen za odpornost je znan kot NDM-1. Je beta-laktamaza s kovinskim ionom kot kofaktorjem in je bila prvič izolirana v New Delhiju v Indiji. Zato ime pomeni beta-laktamazo New Delhi metallo.
Številni bolniki v Združenem kraljestvu so bili hospitalizirani s sevi bakterij, ki vsebujejo ta gen za odpornost. Nekateri so umrli. Večina jih je bila na indijski podcelini, predvsem zaradi estetske kirurgije. Drugi so zboleli od drugih bolnikov v bolnišnici. Okužbe so se pojavile tudi v ZDA, Kanadi in več drugih državah.
Ni drugega razreda antibiotikov, ki bi lahko nadomestil karbapeneme. Gen NDM-1 se lahko prenaša med različnimi vrstami bakterij. Če se konča v sevu, ki je odporen na vse antibiotike in se zlahka širi med bolniki, bi to resno ogrožalo zdravje ljudi.