頭孢菌素和青黴素類都屬於β內酰胺類藥物。頭孢菌素的核是青黴素G（PG）化學結構中的環，即β內酰胺（BL）環和噻唑烷環，在菌體外加工，使BL和二氫噻嗪烷環縮合而成。縮合後除保持側鏈R1外，二氫噻唑烷具有側鏈R2。由於2個側鏈可供修飾，頭孢菌素類藥物的數目較多，按上市先後和不同的抗菌活性分為4代。與其相關的藥物有碳青黴烯類、單酰胺環類和BL酶抑製劑。　

頭孢菌素類及其相關藥物Ι型過敏的特點

　　在青黴素類藥物中，β內酰胺環和噻唑烷環是在菌體內融合而成，其張力較高，伴隨高度化學反應性。頭孢菌素類藥物的核是通過2個環縮合而成，張力低、結合至載體蛋白或多肽的半抗原化過程效率低且速度緩慢。二者所致臨床不良反應主要是即刻型過敏反應（以下簡稱“Ι型過敏”），青黴素類藥物I型過敏的發生率較後者高。　

　　頭孢菌素類在體內代謝時是β內酰胺環縱行（一分為二）離解，而青黴素類是β內酰胺環第7位碳原子鍵的斷裂（詳見右圖）。頭孢菌素離解後，二氫噻唑烷環和側鏈R2丟失，而不能發揮調節化學反應的作用，僅側鏈R1和部分β內酰胺環保持結合至載體的能力，其可形成抗原決定簇。頭孢菌素類相關抗原決定簇主要位於側鏈R1，但其丟失部分是否具有形成抗原決定簇的特性，目前尚未明確。　

頭孢菌素類及其相關藥物Ι型過敏的分類

　　頭孢菌素類及其相關藥物所致的I型過敏可分為非選擇性反應（交叉反應）和選擇性反應。目前學術界對交叉反應的認識較深，對選擇性反應機製的認識尚不清楚。　

非選擇性反應

　　1.青黴素與頭孢菌素類藥物的組間交叉反應　

　　青黴素與頭孢菌素間交叉反應主要見於PG與第1代頭孢菌素的頭孢噻吩、頭孢噻啶、頭孢硫脒、thiopene以及第2代的頭孢孟多之間，相似的側鏈部分――苯乙酸似乎與交叉反應相關。　

　　氨苄青黴素（AMP）和頭孢氨苄之間有臨床交叉反應；而AMP和頭孢克洛的側鏈R1結構相同，血清學檢查偶爾出現交叉反應，但臨床未見報道。　

　　阿莫西林（AX）和頭孢羥氨苄側鏈R1結構相同，交叉反應率高達28% 。　

　　此外，苯唑西林鈉和頭孢呋辛鈉的側鏈在體內均可形成酰基，可引起交叉反應。　

　　2.頭孢菌素間交叉反應　

　　頭孢菌素間的交叉反應主要見於頭孢呋辛鈉與頭孢曲鬆鈉、頭孢噻肟鈉和頭孢吡肟之間，主要原因是其側鏈均有甲氧亞氨基團。　

　　頭孢他啶和頭孢曲鬆鈉、頭孢噻肟鈉之間的交叉反應可能是由於其側鏈共享甲氧亞氨基團和氨基噻肟兩個基團。這兩組頭孢菌素都有甲氧亞氨基，可形成酰基，有潛在交叉反應性，但目前尚未證實。　

　　3.碳青黴烯類與青黴素間交叉反應　

　　亞胺培南與PG之間的交叉反應爭議頗多。有研究顯示兩者的交叉反應發生率很低，約為0.9%。　

　　2005年，意大利的羅馬諾（Romano）對112例PG既往過敏患者（皮試陽性）進行亞胺培南/西拉司丁鈉皮試，僅1例陽性，除1例拒絕再次接受檢查外，餘110例均接受梯度激發試驗（肌注從治療量的1/100開始，逐步增至治療量的 1/10 直至全量，間隔時間為1小時）。結果全部為陰性。比2001年美國克爾克（Kelker）報告的PG與頭孢菌素平均交叉反應率4.4%還要低（2006年美國不同地區調查結果顯示，其交叉反應率為3%～18%）。　

　　羅馬諾認為，對青黴素有Ι型過敏的患者應避免使用該類藥物，如臨床確實需要，可先采用皮試，然後做梯度激發試驗，結果為陰性時方可使用此類藥物。　

　　曲安南與頭孢他啶側鏈有共享結構，已證實兩者之間存在交叉反應。有青黴素類過敏反應的患者能耐受曲安南。　

　　交叉反應發生率在青黴素類之間較高，在青黴素類與頭孢菌素類之間較低，在頭孢菌素類藥物之間最低。　

選擇性反應

　　自1990年起，臨床報告的頭孢菌素類藥物選擇性Ι型過敏病例數量逐漸增多，其中包括臨床常用的處方藥物，如頭孢呋辛鈉、頭孢曲鬆鈉、頭孢噻肟鈉、頭孢吡肟、頭孢他啶等。對此，臨床醫師應當高度關注。　

　　研究顯示，僅單個頭孢菌素引起的選擇性I型過敏反應，可能與免疫係統認識其原型結構相關。瑞士學者皮赫萊爾（Pichler）認為，在整個化合物或其化學基團被識別為半抗原決定簇的過程中，免疫係統發揮了至關重要的作用，這也許是形成選擇性反應或交叉反應的關鍵所在。　

皮膚試驗和相關藥物的合理使用　

　　頭孢菌素點刺試驗和皮內試驗的最高推薦濃度為1～2 mg/ml,可與第3代青黴素皮試試劑同時使用。迄今尚無頭孢菌素皮試陽性率（敏感性）的完整資料。一般認為，主要抗原決定簇在不同側鏈的β內酰胺類藥物的皮試結果特異性高達97%～99%。　

　　為確保合理用藥，臨床醫護人員應注意以下幾點。　

　　1.仔細詢問患者（包括家庭成員）既往β內酰胺類藥物過敏史、相關藥物的化學名，並明確其臨床表現是否符合Ⅰ型過敏特征。　

　　2.無青黴素類Ⅰ型過敏史者目前有2種處理方式：①直接使用頭孢菌素，②如有血緣關係的家庭人員有過敏史，或本人為過敏體質，應接受頭孢菌素皮試，避免選擇性過敏反應。　

　　3.有青黴素類Ｉ型過敏史者，應確定具體過敏藥物，然後做第3代皮試（有過敏性休克既往史者除外），澄清該過敏反應是由核結構引起[青黴噻唑酰-多賴氨酸（PLL）陽性、次要抗原決定簇混合物（MDM）陽性或陰性、AX陰性]，還是由側鏈引起[PLL陰性、MDM陰性或陽性、AX陽性]，或2者均可引起（PLL陽性、MDM陽性或陰性、AX陽性）。　

　　選擇頭孢菌素時應按照青黴素和頭孢菌素類交叉反應的原則，避免選擇可能引起交叉反應的藥物。使用第1、2代頭孢菌素時，應特別重視該原則。最近有研究指出，僅PPL陽性者可耐受第3、4代頭孢菌素。　

　　4.有頭孢菌素Ⅰ型過敏史者，應根據頭孢菌素間交叉反應性選擇安全的藥物，並在使用前接受皮試。　

　　5.有頭孢他啶Ⅰ型過敏史者不應使用曲安南。　

　　6. 有青黴素類Ⅰ型過敏史者，如需使用碳青黴烯類，應參考前文所述的注意原則。　

　　7.已明確為選擇性頭孢菌素Ⅰ型過敏者，可耐受其他β內酰胺類藥物。　

　　應當指出，有青黴素類Ⅰ型過敏者可合理選擇使用頭孢菌素，但過敏反應發生率會增加，且不能用交叉反應解釋，如改用磺胺或喹諾酮類亦有相似的情況。美國阿普特（Apter）指出，改用磺胺類藥物後，發生過敏反應的風險明顯大於改用頭孢菌素。因此，有青黴素類Ⅰ型過敏反應者仍可考慮使用頭孢菌素。