【TargetMol 明星分子】- Meropenem: 靶向细菌细胞壁合成，助力抗多重耐药菌研究的新利器

背景介绍：

Meropenem（T0224），CAS: 96036-03-2，是一种属于碳青霉烯类的β-内酰胺抗生素，具有广谱抗菌活性。

Meropenem分子结构式

其主要作用机制是通过高亲和力结合细菌的青霉素结合蛋白（PBPs），尤其是D-丙氨酰-D-丙氨酸羧肽酶DacB，抑制细菌细胞壁的合成。Meropenem通过不可逆地与这些PBPs的活性位点丝氨酸残基发生酰化反应，阻断肽聚糖交联的末端转肽化步骤，导致细胞壁结构受损，细菌细胞破裂死亡。此外，Meropenem对细菌产生的β-内酰胺酶具有较强的稳定性，能够抵抗这些酶的水解作用，从而维持其抗菌活性。

在抗生素及抗菌信号通路中，Meropenem通过靶向细胞壁生物合成中的关键酶类，动态调控细菌的存活过程。其与DacB及相关PBPs的结合有效阻断了肽聚糖的成熟过程，这一过程对细菌的生长和分裂至关重要。该生化干扰进一步激活细菌的应激反应及自溶途径，促进细菌死亡级联反应的发生。因此，Meropenem在研究中被广泛用作探究细菌细胞壁组装、β-内酰胺酶介导的耐药机制以及PBPs功能的工具。

在实验研究中，Meropenem常用于细菌敏感性分析、β-内酰胺耐药机制的阐明以及新型β-内酰胺酶抑制剂的效能评估。其广谱性及对多种β-内酰胺酶的稳定性使其在研究多重耐药菌株时具有重要价值。此外，Meropenem在体内可引起轻度短暂的氨基转移酶升高及罕见的胆汁淤积性肝损伤，成为研究抗生素诱导肝毒性及药物性肝损伤分子机制的模型。因此，Meropenem不仅在抗菌活性方面具有研究价值，还在宿主-病原体相互作用、细菌酶学及抗生素耐药通路的解析中发挥重要作用，有助于推动新型抗菌策略和诊断技术的发展。

文献分享：

2.1 Morin combined with meropenem is a potent inhibitor of NDM-1 against NDM-1-producing E. coli

Meropenem (T0224) 在本研究中与黄酮类化合物morin联合使用，针对NDM-1产生的大肠杆菌表现出了增强的抗菌和抗炎作用。研究结果显示，morin单独无法抑制NDM-1阳性大肠杆菌的生长，但与meropenem联合使用时，能够显著抑制菌体生长，使最低抑菌浓度（MIC）降低4到32倍。

此外，联合用药显著减轻了感染小鼠肝脏、脾脏和肠道的组织损伤，体现出组织保护作用。通过ELISA检测，研究评估了meropenem的抗炎活性，发现在与morin结合时，抗炎效果有所增强。总的来说，meropenem在本研究中特别表现出通过与morin联合使用，增强了抗菌效能以及对组织损伤和炎症反应的抑制作用。 [3]

Morin和Meropenem可减少组织损伤

2.2 Betaxolol as a Potent Inhibitor of NDM-1-Positive E. coli That Synergistically Enhances the Anti-Inflammatory Effect in Combination with Meropenem

Meropenem (T0224) 在本研究中表现出其抗菌活性通过贝塔洛尔（BET）对NDM-1的高选择性抑制得以恢复。证据显示，BET能够特异性抑制NDM-1，从而恢复Meropenem 对携带NDM-1的E. coli菌株的抗菌作用。体内实验进一步表明，BET与Meropenem 联合应用（剂量均为10 mg/kg）能够显著提高感染NDM-1 E. coli小鼠的存活率。这表明在NDM-1介导的耐药机制下，Meropenem 的抗菌作用因BET的抑制作用而得到增强。实验结果揭示，Meropenem的主要效果为其抗菌活性恢复，进而改善了感染动物的存活状况。[4]

BET与Meropenem联合治疗有效减少感染小鼠的炎症反应

2.4 The stability of a novel carbapenem antibiotic, meropenem (SM-7338), in a solid state formulation for injection.

Meropenem (T0224) 被描述为一种新型碳青霉烯类抗生素，研究重点为其注射用固体制剂中的稳定性。实验结果明确提到Meropenem在该固体制剂中的稳定性，反复强调其稳定性特征。 [5]

结语：

Meropenem通过不可逆地结合青霉素结合蛋白（尤其是DacB），抑制肽聚糖交联的末端转肽化步骤，破坏细菌细胞壁合成，导致细菌裂解死亡。同时，Meropenem对多种β-内酰胺酶表现出较强稳定性，维持其抗菌活性。

文献显示，Meropenem单独作为广谱抗生素和研究工具具有重要价值，且与莫林、贝塔洛尔等抑制剂联合使用时，在对NDM-1产生的耐药菌株中表现出显著的抗菌及抗炎协同增强作用。此外，其固体制剂的稳定性为药物研发提供支持。未来研究可聚焦于优化联合用药策略以克服耐药机制，深入解析抗生素诱导肝损伤分子机制，以及开发新型β-内酰胺酶抑制剂，拓展Meropenem的临床应用前景。

Q&A

Q1: Meropenem发挥抗菌作用的主要机制是什么？

A1: Meropenem通过不可逆地结合青霉素结合蛋白（特别是DacB），抑制肽聚糖交联的末端转肽化步骤，破坏细菌细胞壁合成，导致细菌死亡。

Q2: Meropenem与莫林或贝塔洛尔联合使用对NDM-1产生的大肠杆菌抗菌活性有何影响？

A2: 莫林和贝塔洛尔作为NDM-1抑制剂，能够恢复或增强Meropenem的抗菌活性，显著降低最低抑菌浓度，抑制细菌生长，改善抗炎效果，减轻组织损伤，并提高感染动物的存活率。

Q3: 除了抗菌活性外，Meropenem在研究中还有哪些应用？

A3: Meropenem作为研究工具用于解析细菌细胞壁组装、β-内酰胺酶介导的耐药机制、青霉素结合蛋白功能及抗生素诱导肝损伤的分子机制，同时支持新型β-内酰胺酶抑制剂的效能评估。

参考文献

[1] Livermore DM. Meropenem: a carbapenem antibiotic with broad-spectrum activity. J Antimicrob Chemother. 1995;35 Suppl A:1-9.

[2] Drawz SM, Bonomo RA. Three decades of β-lactamase inhibitors. Clin Microbiol Rev. 2010;23(1):160-201.

[3] Ren Q, Zhang B, Wang M, Wang T, Zhang W, Du L, et al.. Morin combined with meropenem is a potent inhibitor of NDM-1 against NDM-1-producing E. coli. Scientific Reports. 2025;15(1):.

[4] Sun J, Ren S, Yang Y, Li X, Zhang X. Betaxolol as a Potent Inhibitor of NDM-1-Positive E. coli That Synergistically Enhances the Anti-Inflammatory Effect in Combination with Meropenem. International Journal of Molecular Sciences. 2023;24(17):13399.

[5] Takeuchi Y, Takebayashi Y, Sunagawa M, Isobe Y, Hamazume Y, Uemura A, et al.. The stability of a novel carbapenem antibiotic, meropenem (SM-7338), in a solid state formulation for injection.. Chemical & pharmaceutical bulletin. 1993;41(11):1998-2002.