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Las cefalosporinas, cuya estructura las relaciona con las penicilinas, consisten en un anillo betalactámico unido a un anillo de dihidrotiazolina. Las sustituciones de grupos químicos resultan en diferentes propiedades farmacológicas y actividades antimicrobianas. Se cree que las reacciones cruzadas de tipo 1 entre penicilinas y cefalosporinas se relacionan sobre todo con las similitudes en la estructura molecular de las cadenas laterales R; por ejemplo, la penicilina y la cefoxitina poseen cadenas laterales R similares, al igual que la ampicilina y la cefalexina. Por lo tanto, un paciente con una reacción tipo 1 a la penicilina tendría mayor probabilidad de experimentar una reacción similar con cefoxitina respecto de la cefalexina. En cambio, un individuo con una reacción alérgica a la ampicilina tendría mayor probabilidad de experimentar una reacción a la cefalexina que a la cefoxitina.
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El mecanismo de acción de las cefalosporinas es análogo al de las penicilinas: 1) se unen a proteínas transportadoras de penicilinas; 2) inhibición de la síntesis de la pared celular, y 3) la activación de enzimas autolíticas en la pared celular. La resistencia a las cefalosporinas puede ser consecuencia de la mala permeabilidad del fármaco dentro de las bacterias, la falta de proteínas trasportadoras de penicilinas o la degradación por las betalactamasas.
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Las cefalosporinas se dividen en cinco grandes grupos o “generaciones” (véase eCuadro 30–1) en función de su actividad antibacteriana: las cefalosporinas de primera generación tienen buena actividad contra microorganismos aerobios grampositivos (pero no los enterococos) y algunos microorganismos gramnegativos adquiridos en la comunidad (P. mirabilis, Escherichia coli, bacterias del género de Klebsiella); la segunda generación de fármacos posee un espectro ligeramente extendido contra las bacterias aeróbicas gramnegativas, y algunos tienen actividad contra anaerobios gramnegativos (p. ej. cefoxitina); las cefalosporinas de tercera generación tienen actividad contra muchas bacterias aeróbicas gramnegativas. No todas las cefalosporinas pertenecen del todo a este agrupamiento, y hay excepciones en la caracterización general de los fármacos en las clases individuales, aunque la clasificación generacional de cefalosporinas es útil para fines de revisión. La cefepima es un fármaco de cuarta generación, porque es más estable contra la betalactamasa mediada por plásmidos y tiene poca o ninguna capacidad de inducción de betalactamasa. La cefepima muestra características favorables cuando se compara con la ceftazidima con respecto a su actividad contra microorganismos gramnegativos, pero su estabilidad frente a la betalactamasa mediada por plásmidos tiene como consecuencia una mejor actividad respecto de la ceftazidima contra bacterias de los géneros Enterobacter y Citrobacter.
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La actividad de la cefepima contra microorganismos grampositivos es casi igual a la de la cefotaxima o ceftriaxona. Actualmente, ninguno de los fármacos disponibles está activo contra enterococos. Una cefalosporina de quinta generación, la ceftarolina, tiene actividad solo contra S. aureus resistente a la meticilina y tiene actividad de espectro gramnegativo comparable con la ceftriaxona. Están disponibles dos combinaciones de cefalosporinas con inhibidores de betalactamasa, la ceftazidima con avibactam y ...