Οι καρβαπενέμες είναι μια πολύ ισχυρή κατηγορία αντιβιοτικών βήτα-λακτάμης που σχετίζονται δομικά με τις πενικιλίνες. Είναι αντιβιοτικά ευρέος φάσματος και δρουν ενάντια στα gram-αρνητικά, θετικά κατά Gram βακτήρια και σε αυτά που αναπτύσσονται απουσία οξυγόνου. Αυτά τα φάρμακα χρησιμοποιούνται γενικά σε περιπτώσεις μόλυνσης από πολλαπλούς τύπους βακτηρίων ή όταν τα διεισδυτικά βακτήρια είναι ανθεκτικά σε άλλους τύπους αντιβιοτικών. Υπάρχουν στελέχη βακτηρίων που έχουν αναπτύξει ένα γονίδιο αντίστασης στις καρβαπενέμες, ανησυχώντας την ιατρική κοινότητα με φόβους για ένα παγκόσμιο υπερμικρόβιο.
Τα αντιβιοτικά βήτα-λακτάμης έχουν όλα μια δομή δακτυλίου που αποτελείται από τρία άτομα άνθρακα και ένα άτομο αζώτου. Παρεμβαίνουν στη σύνθεση του βακτηριακού κυτταρικού τοιχώματος παρεμβαίνοντας σε ένα κρίσιμο βήμα της σύνθεσης. Αυτές οι ενώσεις μπλοκάρουν τις πρωτεΐνες που δεσμεύουν την πενικιλλίνη (PBP). Αυτό αφήνει χαλαρά τα ενδιάμεσα των βακτηριακών κυτταρικών τοιχωμάτων. Ξεγελάει το κύτταρο για να παράγει ένζυμα που υποβαθμίζουν το δικό του κυτταρικό τοίχωμα, σκοτώνοντας τον οργανισμό.
Πολλά βακτήρια παράγουν ένζυμα που αποικοδομούν τα αντιβιοτικά βήτα-λακτάμης. Τέτοια ένζυμα είναι γνωστά ως β-λακταμάσες. Είναι κοινή πρακτική η συνταγογράφηση αυτού του τύπου αντιβιοτικού με έναν αναστολέα β-λακταμάσης, έτσι ώστε τα βακτήρια να μην μπορούν να αποικοδομήσουν το αντιβιοτικό. Με τις καρβαπενέμες, ο αναστολέας της βήτα-λακταμάσης που χρησιμοποιείται είναι η σιλαστατίνη.
Υπάρχει ένας αριθμός διαφορετικών ειδών καρβαπενέμων που χρησιμοποιούνται στην κλινική πράξη. Η πρώτη ένωση που χρησιμοποιήθηκε ήταν η ιμιπενέμη, η οποία συνήθως συνταγογραφείται με σιλαστατίνη. Μεταγενέστεροι τύποι αναστολέων δεν χρειάζεται να χρησιμοποιούνται με αυτόν τον αναστολέα β-λακταμάσης. Αυτές οι ενώσεις ποικίλλουν σε ποια PBP συνδέονται, γεγονός που δίνει κάποια επιλεκτικότητα προς διαφορετικούς τύπους οργανισμών. Για παράδειγμα, αυτά που αναστέλλουν την PBP3 είναι ειδικά για το ευκαιριακό παθογόνο Pseudomonas aeruginosa.
Οι καρβαπενέμες είναι τα πιο ισχυρά αντιβιοτικά που είναι γνωστά, καθώς είναι σε θέση να περιέχουν μια τόσο μεγάλη ποικιλία βακτηριακών λοιμώξεων. Συνήθως αποθηκεύονται για χρήση ως έσχατη λύση, ώστε να μην ενθαρρύνεται η ανάπτυξη αντίστασης εναντίον τους. Τέτοια αντιβιοτικά συνήθως χορηγούνται ενδοφλεβίως στα νοσοκομεία.
Αυτή η κατηγορία αντιβιοτικών μπορεί να σκοτώσει τα περισσότερα βακτήρια που παράγουν αναστολείς βήτα-λακταμάσης, επειδή η δομή της είναι ελαφρώς διαφορετική από τις άλλες κατηγορίες αντιβιοτικών βήτα-λακτάμης. Ωστόσο, έχουν αναπτυχθεί νέα στελέχη εντερικών βακτηρίων που φέρουν ένα γονίδιο αντίστασης που τους επιτρέπει να αποικοδομούν τη βήτα-λακταμάση των καρβαπενεμών. Τα εντερικά βακτήρια είναι gram-αρνητικά βακτήρια όπως το Escherichia coli. Το νέο γονίδιο αντίστασης είναι γνωστό ως NDM-1. Είναι μια βήτα-λακταμάση με ένα μεταλλικό ιόν ως συμπαράγοντα και απομονώθηκε για πρώτη φορά στο Νέο Δελχί της Ινδίας. Ως εκ τούτου, το όνομα σημαίνει βήτα-λακταμάση metallo του Νέου Δελχί.
Αρκετοί ασθενείς στο Ηνωμένο Βασίλειο έχουν νοσηλευτεί με στελέχη βακτηρίων που περιέχουν αυτό το γονίδιο αντοχής. Κάποιοι έχουν πεθάνει. Οι περισσότεροι είχαν πάει στην ινδική υποήπειρο, κυρίως για αισθητική χειρουργική. Άλλοι είχαν προσβληθεί από άλλους ασθενείς στο νοσοκομείο. Μολύνσεις έχουν επίσης εμφανιστεί στις Ηνωμένες Πολιτείες, τον Καναδά και πολλές άλλες χώρες.
Δεν υπάρχει άλλη κατηγορία αντιβιοτικών που να μπορεί να αντικαταστήσει τις καρβαπενέμες. Το γονίδιο NDM-1 μπορεί να μεταφερθεί μεταξύ διαφορετικών τύπων βακτηρίων. Εάν καταλήξει σε ένα στέλεχος που είναι ανθεκτικό σε όλα τα αντιβιοτικά και εξαπλώνεται εύκολα μεταξύ των ασθενών, αυτό θα ήταν σοβαρή απειλή για την ανθρώπινη υγεία.