头孢菌素类由冠头孢菌培养液中分离的头孢菌素C，经改造侧链而得到的一系列半合成抗生素。其优点是：抗菌谱广，对厌氧菌有高效；引起的过敏反应较青霉素类低；对酸及对各种细菌产生的β-内酰胺酶较稳定；作用机理同青霉素，也是抑制细菌细胞壁的生成而达到杀菌的目的。属繁殖期杀菌药。由于其不良反应和毒副作用较低，是当前开发较快的一类抗生素。
头孢菌素类概念分类
头孢菌素类是以冠状头孢菌培养得到的天然头孢菌素C作为原料，经半合成改造其侧链而得到的一类抗生素，也属于β-内酰胺类抗生素。又称“先锋霉素类”。 为一族广谱半合成强杀菌抗生素。按其发明年代的先后和抗菌能力的不同而分为一、二、三代。包括 先锋霉素Ⅰ-Ⅷ，头孢硫咪、头孢羟 唑、头孢羟氨苄、头孢去甲噻肟及头霉 素的衍生物和羟羧氧酰胺菌素等。第四代头孢菌素是从第三代头孢菌素发展而来，但与第三代头孢菌素又有明显区别的新一代头孢菌素。从结构上来说，它在第三代头孢菌素分子结构的基础上，在7-氨基头孢稀酸（7-ACA）母核C-3位引入C-3′季铵取代基；从作用机制来说，上述结构的改变使它可以更快地透过革兰阴性杆菌的外膜，对青霉素结合蛋白有更高的亲合力，对细菌的β-内酰胺酶更稳定；从抗菌谱来说，它对革兰阳性球菌有更强的抗菌活性〔1〕。根据分子结构C-7位上侧链不同又可分为两个亚类：2-氨基-5噻唑亚类和5-氨基-2-噻唑亚类。
头孢菌素类临床应用
表3 第四代头孢菌素适应证和非适应证
适应证 非适应证
医院获得性
医院感染性败血症
细菌性脑膜炎
第四代头孢菌素适用于医院感染性肺炎的治疗是由于病原菌特点和第四代头孢菌素的抗菌谱和抗菌活性决定的。以气管插管患者为例，早期病原菌以金黄色葡萄球菌、流感嗜血杆菌为主，而后期则多为肠杆菌科细菌和铜绿假单孢菌，而第四代头孢菌素能有效杀灭这些细菌，所以在明确病原菌之前，选用第四代头孢菌素作为经验性治疗药物是可取的〔14，15〕。严重的社会获得性肺炎主要病原菌为肺炎链球菌、金黄色葡萄球菌、流感嗜血杆菌、卡他莫拉氏菌，这些菌对第四代头孢菌素均很敏感，故有人推荐其作为经验性治疗此类感染的第一线药物〔1〕。有研究表明在治疗严重的社会获得性肺炎中,头孢吡肟和头孢他啶的临床有效率分别为87%、66%〔16〕。
在各种原因如化疗、白血病引起的粒细胞缺少合并感染时，头孢他啶曾被成功地应用于经验性抗感染治疗中。但是近年来革兰阳性菌如金黄色葡萄球菌，凝固酶阴性的葡萄球菌、溶血性链球菌感染有上升的趋势，头孢他啶对AmpC基因相关β-内酰胺酶又不稳定，而第四代头孢菌素正好克服了以上两方面的不足，所以有可能取代头孢他啶而成为经验性治疗的首选药物〔1〕。在一个多中心随机治疗粒细胞缺少合并感染的临床试验中，病原菌以表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌为主，头孢匹罗和头孢他啶都取得了74%的临床有效率，但在细菌清除率上，头孢匹罗（89%）优于头孢他啶（74%），医院感染性败血症的情况与此类似〔17〕。
75%的细菌性脑膜炎由脑膜炎双球菌、流感嗜血杆菌、肺炎链球菌引起，入院后还可能继发革兰阴性杆菌、金黄色葡萄球菌感染。由于第四代头孢菌素对上述细菌有很好的杀菌活性并能透过血脑屏障，所以预计它能在治疗脑膜炎感染中取得较好的疗效〔18〕。
综上所述，第四代头孢菌素有区别第一、二、三代头孢菌素的某些特点，如抗菌谱更广、对β-内酰胺酶更稳定、血药浓度高、可透过血脑屏障等。初步的临床应用结果也证明了此类药物的某些优越性。预计该类药物很快就将进入国内，究竟其在呼吸科及其他临床各科的应用价值如何，有待于广大临床医生的客观评价。
头孢菌素类抗菌谱
(1)第一代头孢菌素主要对β-溶血链球菌和其他链球菌、葡萄球菌(包括产酶菌株)、流感嗜血杆菌、大肠杆菌、克雷白杆菌、沙门氏菌、志贺氏菌等敏感。本类抗生素对革兰氏阴性菌的β-内酰胺酶抵抗力较弱，因此革兰氏阴性菌对其较易产生耐药性。(2)第二代头孢菌素对革兰氏阳性菌的抗菌能力与第一代相近或比第一代稍低，而对革兰氏阴性菌的表现较为优异，表现在：
① 抗酶能力强，一些革兰氏阴性菌(如大肠杆菌)易对第一代头孢耐药，第二代常对其有效;
② 抗菌谱广，第二代较第一代抗菌谱有所扩大，对奈瑟菌、部分吲哚阳性变形杆菌、部分枸橼酸杆菌、部分肠杆菌均有抗菌作用。
(3)第三代头孢菌素对革兰氏阳性菌的效能普遍低于第一代，对革兰氏阴性的作用较第二代更为优秀，抗菌谱更广，耐酶能力更强。
头孢菌素类毒副作用
(1)过敏反应：可致皮疹、哮喘、血管神经性水肿、过敏性休克等。头孢菌素的过敏性休克类似于青霉素。两类药有不同程度的交叉过敏反应。一般来说，对青霉素过敏者约有10%～ 30%对头孢菌素过敏，而对头孢菌素过敏者绝大多数对青霉素过敏。(2)胃肠道反应和菌群失调：头孢菌素可致恶心、呕吐、食欲不振等反应。第二、三代头孢菌素能强力地抑制肠道菌群，可致菌群失调，严重时引起二重感染。
(3)肝毒性：多数头孢菌素大剂量应用时会引起转氨酶、碱性磷酸酶、胆红素等的升高。
(4)肾毒性：大多数头孢菌素由肾脏排泄，偶可导致血尿素氮升高、少尿、蛋白尿，与速尿或氨基糖甙类抗生素合用，肾损害加剧。
(5)凝血功能障碍：头孢菌素会抑制肠道菌群产生维生素K，因此具有潜在的致出血作用