■ 【TargetMol 明星分子】- Imipenem: 精准抑制细菌细胞壁合成的碳青霉烯典范

■ 1. 背景介绍

Imipenem (T124492)，CAS: 64221-86-9 是源自thienomycin的碳青霉烯，用作解析抗菌与抗生素通路的标准分子，并被归类于包括抗真菌在内的相关通路注释。其核心作用机制是与细菌青霉素结合蛋白（PBP）活性位点丝氨酸形成共价酰化中间体，抑制肽聚糖转肽反应，从而阻断由lipid II衍生多糖链的交联。细胞壁完整性被破坏后，自溶素活性占优势并引发裂解。该机制定位于细胞壁生物合成通路：胞质侧MurA–F合成UDP-MurNAc五肽，膜侧载体递送lipid I/II，周质侧PBP负责转糖基与转肽；Imipenem直接调制PBP这一关键节点。对革兰阴性菌而言，化合物经外膜通道（如OprD样孔蛋白）进入周质，其有效性受周质β-内酰胺酶，尤其碳青霉烯酶水解所限制，削弱对PBP的占据与抑制效果[1]。

在生物学效应上，Imipenem对多种革兰阳性与阴性菌表现为部分抑制活性。围绕碳青霉烯非易感性的研究常以其为挑战化合物，表型化由丝氨酸型与金属β-内酰胺酶（如KPC、VIM、NDM）、PBP结合谱改变、OprD介导摄取下降以及多药外排增强所驱动的机制[1]。通过最小抑菌浓度测定、β-内酰胺酶动力学与靶点占据分析，可实现对通路层面的归因。在铜绿假单胞菌生物被膜模型中，Imipenem用于检验胞外聚合物基质的扩散屏障、慢增殖/持留亚群带来的耐受，以及包膜通透性与外排重编程对PBP可及性的影响，从而描摹被膜状态下对抗生素通路多节点的协同调节[2]。

凭借明确的PBP抑制特征，Imipenem常作为Antifungal; Antibacterial; Antibiotic通路研究的基准扰动子，适用于混合群落与跨界面生物被膜体系。典型用途包括：碳青霉烯酶监测与功能验证、在选择压下获得耐药突变体并测序定位通路适应节点、以及与β-内酰胺酶抑制剂或被膜解聚剂的组合实验，以区分酶学失活与屏障因素对活性的相对贡献[1,2]。这些应用有助于从机制层面解析细胞壁合成、耐药演化与被膜相关耐受在抗生素通路中的耦合关系。

■ 2. 文献分享

■ 2.1 Phylogenetic Analysis and In Vitro Antimicrobial Potential of Some Herbal Extracts Against Multidrug-Resistant Pseudomonas aeruginosa Isolate Recovered From Hospital Wastes

▲ 各植物乙醇提取物的FTIR光谱。

Imipenem (T124492) 在本研究的抗生素药敏实验中针对一株铜绿假单胞菌进行了评估。结果显示，该菌对 Imipenem 表现为敏感，记录的药敏测试数值为25 mm。这一定量结果表明，在研究者采用的药敏检测条件下，Imipenem 获得了明确的敏感性读数。研究的抗生素药敏结果为 Imipenem 提供了具体的数据支持，即在所测试的铜绿假单胞菌菌株上得到25 mm 的测量值，从而以该数值作为本次实验评估中 Imipenem 的表现指标。[3]

■ 3. 结语

Imipenem通过与细菌青霉素结合蛋白（PBP）活性位点的丝氨酸残基共价酰化，抑制肽聚糖交联的转肽反应，从而破坏细胞壁完整性发挥抗菌作用。文献表明，Imipenem对革兰阳性和阴性菌均表现出部分抑制活性，其敏感性受β-内酰胺酶水解、孔蛋白介导摄取及多药外排等机制影响。相关研究利用Imipenem解析了碳青霉烯酶介导的耐药、PBP结合谱变化及生物被膜耐受机制。未来可进一步应用Imipenem探讨抗生素耐药进化、生物被膜耐受的调控机制，并优化与β-内酰胺酶抑制剂或被膜破坏剂的联合治疗策略，提高抗菌效果。

■ 4. Q&A

Q1: Imipenem的主要作用机制是什么？

A1: Imipenem通过与细菌PBP活性位点的丝氨酸残基共价酰化，抑制肽聚糖的转肽反应，破坏细胞壁完整性。

Q2: Imipenem在革兰阴性菌中的有效性如何受到影响？

A2: Imipenem通过如OprD样孔蛋白进入周质，但其有效性常因周质β-内酰胺酶，尤其碳青霉烯酶的水解作用而降低，削弱对PBP的抑制效果。

Q3: 文中提到Imipenem有哪些研究应用？

A3: Imipenem常用于碳青霉烯酶监测、筛选并测序耐药突变体以定位适应节点，以及与β-内酰胺酶抑制剂或被膜解聚剂的组合实验，区分酶学失活与屏障机制对活性的贡献。

■ 5. 参考文献

[1] Queenan AM, Bush K, et al. Carbapenemases: the versatile beta-lactamases. Clin Microbiol Rev. 2007;20(3):440-58.

[2] Mah TF, O’Toole GA, et al. Mechanisms of biofilm resistance to antimicrobial agents. Trends Microbiol. 2001;9(1):34-9.

[3] Uddin MN, Fatima T, Shah MSA, Khan I, Khan W, Almutairi SM, Soliman Elshikh M, Ullah F, Ali I, Shahzad A, Taj-Ud-Din. Phylogenetic Analysis and In Vitro Antimicrobial Potential of Some Herbal Extracts Against Multidrug-Resistant Pseudomonas aeruginosa Isolate Recovered From Hospital Wastes. J Trop Med. 2026 Jun 30;2026:4668333.