Червоний пеніцилін. Хто відкрив пеніцилін першим? Антибіотики групи пеніцилінів

Винахідник: Олександр Флемінг
Країна: Великобританія
Час винаходу: 3 вересня 1928 р.

Антибіотики - один із чудових винаходів XX століття в галузі медицини. Сучасні люди далеко не завжди усвідомлюють, наскільки багатьом вони завдячують цим лікувальним препаратам.

Людство взагалі дуже швидко звикає до разючих досягнень своєї науки, і часом потрібно зробити деяке зусилля для того, щоб уявити собі життя таким, яким воно було, наприклад, до винаходу радіо чи радіо.

Також швидко увійшло в наше життя величезне сімейство різноманітних антибіотиків, першим з яких був пеніцилін.
Сьогодні нам здається дивним, що ще в 30-х роках XX століття щороку десятки тисяч людей помирали від дизентерії, що запалення легенів у багатьох випадках закінчувалося смертельними наслідками, що сепсис був справжнім бичем всіх хірургічних хворих, які в багатьох гинули від зараження крові, що тиф вважався небезпечною і важковиліковною хворобою, а легенева чума неминуче вела хворого до смерті.

Всі ці страшні хвороби (і багато інших, раніше невиліковних, наприклад, туберкульоз) були переможені антибіотиками.

Ще більш вражає вплив цих препаратів на військову медицину. Важко повірити, але в колишніх війнах більшість солдатів гинули не від куль та уламків, а від гнійних заражень, спричинених пораненням.

Відомо, що в навколишньому просторі знаходяться міріади мікроскопічних організмів мікробів, серед яких чимало і небезпечних збудників хвороб. У звичайних умовах наша шкіра перешкоджає їх проникненню всередину. організму.

Але під час поранення бруд потрапляв у відкриті рани разом із мільйонами гнильних бактерій (коків). Вони починали розмножуватися з колосальною швидкістю, проникали глибоко всередину тканин, і через кілька годин уже ніякий хірург не міг врятувати людину: рана гноїлася, підвищувалася температура, починався сепсис чи гангрена.

Людина гинула не так від самої рани, як від ранових ускладнень. Медицина виявлялася безсилою перед ними. У кращому разі лікар встигав ампутувати уражений орган і тим самим зупиняв поширення хвороби.

Щоб боротися з рановими ускладненнями, треба було навчитися паралізувати мікробів, що викликають ці ускладнення, навчитися знешкоджувати коків, що потрапили в рану. Але як цього досягти? Виявилося, що воювати з мікроорганізмами можна безпосередньо з їх допомогою, оскільки одні мікроорганізми в процесі своєї життєдіяльності виділяють речовини, здатні знищувати інші мікроорганізми.

Ідея використовувати мікробів у боротьбі з мікробами з'явилася ще у XIX столітті. Так, Луї Пастер відкрив, що Бацили сибірки гинуть під дією деяких інших мікробів. Але зрозуміло, що вирішення цієї проблеми вимагало величезної праці - нелегко розібратися в житті та взаєминах мікроорганізмів, ще важче зрозуміти, які з них перебувають у ворожнечі один з одним і чим один мікроб перемагає іншого.

Проте найважче було уявити, що грізний ворог коків вже давно і добре відомий людині, що він уже тисячі років живе пліч-о-пліч з ним, раз у раз. нагадуючи про себе. Їм виявилася звичайна пліснява - нікчемний грибок, який у вигляді суперечка завжди присутня в повітрі і охоче розростається на всьому старому і відсиреному, чи це стіна льоху або шматок.

Втім, про бактерицидні властивості цвілі було відомо ще у ХІХ столітті. У 60-х роках минулого століття між двома російськими лікарями - Олексієм Полотебновим та В'ячеславом Манасеїним - виникла суперечка. Полотебнов стверджував, що пліснява є родоначальником всіх мікробів, тобто всі мікроби походять від неї. Манасеїн же доводив, що це не так.

Щоб обґрунтувати свої докази, він став досліджувати зелені плісняви ​​(латиною пеніциліум глаукум). Він посіяв цвіль на живильному середовищі і з подивом зазначив: там, де ріс цвілевий грибок, ніколи не розвивалися бактерії. З цього Манассеїн зробив висновок, що цвілевий грибок перешкоджає зростанню мікроорганізмів.

Те саме потім спостерігав і Полотебнов: рідина, в якій з'являлася пліснява, залишалася завжди прозорою, отже, не містила бактерій. Полотебнов зрозумів, що як дослідник він не мав рації у своїх висновках. Однак як лікар він вирішив негайно дослідити цю незвичайну властивість такої легкодоступної речовини, як цвіль.

Спроба увінчалася успіхом: виразки, вкриті емульсією, в якій містився пліснявий грибок, швидко гоилися. Полотебнов зробив цікавий досвід: він покривав глибокі шкірні виразки хворих на суміш цвілі з бактеріями і не спостерігав у них жодних ускладнень. В одній зі своїх статей 1872 року він рекомендував таким же чином лікувати рани і глибокі нариви. На жаль, досліди Полотебнова не привернули до себе уваги, хоча від поранення ускладнень у всіх хірургічних клініках тоді гинула безліч народу.

Знов чудові властивості цвілі були відкриті через півстоліття шотландцем Олександром Флемінгом. З юності Флемінг мріяв знайти речовину, яка могла б знищувати хвороботворні бактерії, і вперто займався мікробіологією.

Лабораторія Флемінга містилася в маленькій кімнаті відділу патології одного з великих лондонських госпіталів. У цій кімнаті завжди було душно, тісно та безладно. Щоб урятуватися від задухи, Флемінг весь час тримав вікно відчиненим. Разом з іншим лікарем Флемінг займався дослідженнями стафілококів.

Але, не закінчивши роботи, цей лікар пішов із відділу. Старі чашки з посівами колоній мікробів ще стояли на полицях лабораторії – прибирання своєї кімнати Флемінг завжди вважав марною тратою часу.

Одного разу, вирішивши писати статтю про стафілококи, Флемінг заглянув у ці чашки і виявив, що багато культур, що знаходилися там, покрила пліснява. Це, втім, було не дивно – очевидно, суперечки плісняви ​​занесло до лабораторії через вікно. Дивним було інше: коли Флемінг став досліджувати культуру, то у багатьох чашках не виявилося і сліду стафілококів - там була тільки пліснява і прозорі, схожі на росу краплі.

Невже звичайна пліснява знищила всіх хвороботворних мікробів? Флемінг негайно вирішив перевірити свій здогад і помістив трохи цвілі в пробірку з поживним бульйоном. Коли грибок розвинувся, він поселив у ті ж різні бактерії і поставив її в термостат. Дослідивши потім живильне середовище, Флемінг виявив, що між пліснявою і колоніями бактерій утворилися світлі та прозорі плями - пліснява ніби стискала мікробів, не даючи їм рости біля себе.

Тоді Флемінг вирішив зробити масштабніший досвід: пересадив грибок у велику посудину і став спостерігати за його розвитком. Незабаром поверхня судини покрилася « » - грибком, що розрісся і збився в тісноті. «Повсть» кілька разів змінював свій колір: спочатку він був білим, потім зеленим, потім чорний. Змінював колір і поживний бульйон - з прозорого він перетворився на жовтий.

"Очевидно, пліснява виділяє в навколишнє середовище якісь речовини", - подумав Флемінг і вирішив перевірити, чи мають вони шкідливі для бактерій властивості. Новий досвід показав, що жовта рідина руйнує ті самі мікроорганізми, які руйнувала і сама пліснява. Причому рідина мала надзвичайно велику активність - Флемінг розводив її в двадцять разів, а розчин все одно залишався згубним для хвороботворних бактерій.

Флемінг зрозумів, що стоїть на порозі важливого відкриття. Він закинув усі справи, припинив інші дослідження. Плісневий грибок пеніциліум нотатум відтепер цілком поглинув його увагу. Для подальших експериментів Флемінгу знадобилися галони пліснявого бульйону - він вивчав, який день зростання, за якої і якому поживному середовищі дію таємничого жовтого речовини виявиться найефективнішим знищення мікробів.

У той же час з'ясувалося, що сама пліснява, так само як і жовтий бульйон, виявилася нешкідливою для тварин. Флемінг вводив їх у вену кролику, в черевну порожнину білої миші, обмивав бульйоном шкіру і навіть закопував її у вічі - ніяких неприємних явищ не спостерігалося. У пробірці розведена жовта речовина - продукт, що виділяється пліснявою, - затримувала зростання стафілококів, але не порушувала функції лейкоцитів крові. Флемінг назвав цю речовину пеніциліном.

З цього часу він постійно думав над важливим питанням: як виділити діючу активну речовину з профільтрованого пліснявого бульйону? На жаль, це виявилося надзвичайно складною справою. Тим часом було ясно, що вводити в кров людини неочищений бульйон, у якому містився чужорідний білок, безумовно, небезпечно.

Молоді співробітники Флемінга, такі ж, як і він, лікарі, а не хіміки, зробили багато спроб вирішити цю проблему. Працюючи в кустарних умовах, вони витратили багато часу і енергії, але нічого не досягли. Щоразу після очищення пеніцилін розкладався і втрачав цілющі властивості.

Зрештою, Флемінг зрозумів, що це завдання йому не під силу і що дозвіл його слід передати іншим. У лютому 1929 року він зробив у Лондонському медичному науково-дослідному клубі повідомлення про знайдений ним надзвичайно сильний антибактеріальний засіб. Це повідомлення не звернуло на себе уваги.

Однак Флемінг був упертим шотландцем. Він написав велику статтю з докладним викладом своїх експериментів та помістив її у науковому журналі. На всіх конгресах та медичних з'їздах він так чи інакше робив нагадування про своє відкриття. Поступово про пеніцилін стало відомо не тільки в Англії, але і в Америці.

Нарешті, в 1939 році два англійські вчені - Говард Флорі, професор патології одного з оксфордських інститутів, і Ернст Чейн, біохімік, що втік з Німеччини від переслідування нацистів, - звернули на пеніцилін найпильнішу увагу.

Чейн та Флорі шукали тему для спільної роботи. Складність завдання виділення очищеного пеніциліну залучила їх. В Оксфордському університеті виявився штам (культура бактерій, виділена з певних джерел), надісланий туди Флемінгом. З ним вони й стали експериментувати.

Для того щоб перетворити пеніцилін на лікарський препарат, його необхідно було пов'язати з якоюсь речовиною, розчинною у воді, але таким чином, щоб, будучи очищеним, він не втрачав своїх дивовижних властивостей. Довгий час це завдання здавалося нерозв'язним - пеніцилін швидко руйнувався в кислому середовищі (тому, до речі, його не можна було приймати всередину) і дуже недовго зберігався в лужному, він легко переходив в ефір, але якщо його не ставили на лід, руйнувався і в ньому .

Тільки після багатьох дослідів рідину, виділену грибком і містить амінопеніцилінову кислоту, вдалося складним шляхом відфільтрувати та розчинити у спеціальному органічному розчиннику, в якому не розчинялися солі калію, добре розчиняються у воді. Після впливу ацетату калію осад випали білі кристали калійної солі пеніциліну. Зробивши безліч маніпуляцій, Чейн отримав слизову масу, яку йому вдалося нарешті перетворити на коричневий порошок.

Перші ж досліди з ним мали приголомшливий ефект: навіть маленька гранула пеніциліну, розведена в пропорції один на мільйон, мала потужну бактерицидну властивість - поміщені цієї середи смертоносні коки гинули через кілька хвилин. У той же час введений у вену препарат не тільки не вбив її, але взагалі не здійснив на звірятка жодної дії.

До дослідів Чейна приєдналося ще кілька вчених. Дію пеніциліну всебічно досліджували на білих мишах. Їх заражали стафілококами та стрептококами у дозах більш ніж смертельних. Половині з них запровадили пеніцилін, і всі ці миші залишилися живими. Інші померли за кілька . Незабаром було відкрито, що пеніцилін губить не лише коків, а й збудників гангрени.

1942 року пеніцилін випробували на хворому, який помирав від менінгіту. Незабаром той видужав. Звістка про це справила велике враження. Однак налагодити виробництво нового препарату у Англії, що воює, не вдалося. Флорі вирушив до США, і тут у 1943 році у місті Пеорії лабораторія доктора Когхілла вперше розпочала промислове виробництво пеніциліну. 1945 року Флемінгу, Флорі та Чейну за їх видатні відкриття було присуджено Нобелівську премію.

У СРСР пеніцилін із плісняви ​​пеніциліум крустозум (цей грибок був узятий зі стіни одного з московських бомбосховищ) отримала у 1942 році професор Зінаїда Єрмольєва. Ішла війна. Госпіталі були переповнені пораненими з гнійними ураженнями, спричиненими стафілококами та стрептококами, які ускладнювали і без того тяжкі рани.

Лікування було важким. Багато поранених помирало від гнійного зараження. У 1944 після довгих досліджень Єрмольєва вирушила на фронт, щоб випробувати дію свого препарату. Всім пораненим перед операцією Єрмольєва робила внутрішньом'язову ін'єкцію пеніциліну. Після цього у більшості бійців рани рубцювались без будь-яких ускладнень та нагноєнь, без підвищення температури.

Пеніцилін видався видом польовим хірургам справжнім дивом. Він виліковував навіть найважчих хворих, які вже хворіли на зараження крові або запалення легень. У тому року в СРСР було налагоджено заводське виробництво пеніциліну.

Надалі сім'я антибіотиків почала швидко розширюватися. Вже 1942 року Гаузе виділив граміцидин, а 1944 року американець українського походження Ваксман отримав стрептоміцин. Почалася ера антибіотиків, завдяки яким у наступні роки зберегли життя мільйони людей.

Цікаво, що пеніцилін так і залишився незапатентованим. Ті, хто його відкрили і створили, відмовилися отримувати патенти - вони вважали, що речовина, яка може принести таку користь людству, не повинна бути джерелом доходу. Мабуть, це єдине відкриття таких масштабів, яким ніхто не пред'являв авторських прав.

Безумовно, існує просто безліч лікарських препаратів, всіляких антибіотиків, БАДів, історія відкриття яких не відома людям і на сьогоднішній день. Але ось що не можна залишити без уваги, то це відкриття такого відомого антибіотика, як пеніцилін.

Першим антибіотиком, відкритим випадково, є саме легендарний пеніцилін. Бензилпеніцилін (пеніцилін G (PCN G) або просто пеніцилін (PCN)) - N-фенілацетамід 6-амінопеніциланової кислоти. Антибіотик, що отримується з цвілевого гриба пеніциліуму. Необхідно відзначити той момент, що його дія ґрунтується на процесі придушення того синтезу, який бере участь в оболонках зовнішнього типу, а також він відноситься ще й до клітин бактеріальної категорії - бензилпеніцилін перешкоджають розмноженню клітин прокаріотів, у тому числі і ціанобактерій, а також перешкоджають поділу хлоропластів .

Приблизно 1929 року добре відомий на той час британський бактеріолог Олександр Флемінг проводив серію експериментів з вивчення цвілевих грибів. Він встановив, що певний вид цвілевих грибів виділяє специфічну антибактеріальну речовину, яка пізніше названа пеніциліном. Саме його досліди були присвячені докладному вивченню впливу бактеріальних інфекцій на організм людини.

Після того як в ході експериментів були вирощені перші колонії стафілококових культур, Флемінг виявив, що більшість з них заражені цвілевим грибом Penicillium chrysogenum. Британський вчений звернув увагу на ту область, де стафілококові бактерії не розмножувалися - саме там, де знаходилися плісняві гриби Penicillium notanum. Таким чином, він дійшов висновку, що певний вид плісняви ​​здатний виробляти речовини, які просто вбивають бактерії, що стикаються з нею. Результатом експериментів стало виділення бактеріологом Флемінг антимікробного препарату, названого пеніциліном. Словом, це найперший антибіотик сучасного типу.

Як діє пеніцилін?

Що стосується принципу роботи прославленого антибіотика, то він полягає в тому, що відбувається процес гальмування та придушення хімічних реакцій, необхідних для того, щоб бактерії жили. За рахунок дії пеніциліну здійснюється блокування молекул, які беруть участь у зародженні та будівництві абсолютно нових клітин мікробів. Мало того, дуже важливим необхідно вважати і той момент, що пеніцилін G не надає ніякого негативного впливу на організм людини, або тварини. Зовнішні оболонки клітин людини дуже відрізняються від аналогічних клітин, якими володіє бактерія.

Ще в 1931 році були зроблені спроби якось поліпшити саму якість лікарського препарату, а також отримати його в чистій формі. Але, на жаль, спочатку це не увінчалося успіхом, і до серійного виробництва пеніциліну пройшло ще близько десяти років.

На початку 40-х років 20-го століття англійським бактеріологам Хоуарду У. Флорі, а також біохімікам Ернсту Чейну та Норману У. Хітлі вперше вдалося отримати якісну чисту форму пеніциліну PCN G. Що врятувало життя сотень тисяч, якщо не мільйонів поранених солдатів під час Другої світової війни! Саме за це вченим було присуджено Нобелівську премію з фізіології та медицини «за відкриття пеніциліну та його цілющого впливу при різних інфекційних хворобах», Флемінг, Флорі та Чейн отримали її в 1945 році.

Саме завдяки пеніциліну, було врятовано величезну кількість життів як під час Другої світової війни, так і після. Більше того, ліки стали найпершим засобом, який здатний протистояти мікробам різних класів і видів. Відкриття та виробництво пеніциліну є однією з найбільших подій у медицині та науці минулого століття.

Звичайно, на сьогоднішній день розроблено неймовірну кількість різноманітних антибіотиків, але завжди варто пам'ятати, що більшість із цих препаратів засновані саме на відкритті лікувальних властивостей пеніциліну!

Як не сумно, до 20 століття багато хвороб були невиліковні, а лікування інших вимагало незвичайних здібностей як лікаря, так і пацієнта, і неабияку частку везіння. Втім, медики, серйозно стурбовані проблемами виживання своїх пацієнтів, шукали рішення, які б дозволили успішно боротися із захворюваннями.

Коли стало відомо, що причиною багатьох захворювань, а також післяопераційних ускладнень (головним чином у військових польових госпіталях) є мікроорганізми - бактерії та мікроби, почалися пошуки способів знешкодження.

Досить швидко дійшли висновку, що боротися із хвороботворними бактеріями можна за допомогою інших мікроорганізмів, ворожих до хвороботворних. Ця ідея виникла ще у 19 столітті. Так, наприклад, знаменитий французький мікробіолог, Луї Пастер відкрив, що бацили сибірки гинуть під дією деяких інших мікробів. Але на пошуки найдієвіших способів вирішення наявної задачі потрібно неймовірну кількість часу, терпіння та праці.

Або втручання Його Величності Випадку, без якого, здається, не було зроблено жодного по-справжньому великого відкриття. З пеніциліном вийшло саме так: випадок і блискучий здогад.

Корисна пліснява

Все починається з плісняви. З найзвичайнішої зеленувато-сірої плісняви, яка береться невідомо звідки в кутах помешкань, що погано провітрюються, або покриває несвіжі продовольчі продукти.

Цвіль - це мікроскопічний грибок, що виникає з ще менших зародків, тисячі яких гасають у повітрі. При попаданні в сприятливе для зростання середовище вони починають дуже швидко розростатися.

Про антибактеріальний ефект цвілі, а точніше одного з її різновидів - грибка Penicillium - було відомо ще в незапам'ятні часи. Згадки про використання цвілі на лікування гнійних захворювань зустрічаються у працях Авіценни (11 століття) і Пилипа фон Гогенгейма, найвідомішого під ім'ям Парацельс (16 століття).

Бактерицидні властивості цвілі активно обговорювалися та досліджувалися й у 19 столітті. А в 60-их роках позаминулого століття між двома російськими медиками - Олексієм Полотебновим і В'ячеславом Манасеїним - навіть розгорілася справжнісінька наукова дискусія.

А.Полотебнов стверджував, що цвіль - родоначальник усіх мікробів, тоді як В.Манассеїн відстоював цілком протилежну думку. Для підтвердження своїх тверджень він зайнявся дослідженнями культур зеленої плісняви.

Він посіяв суперечки цвілі в живильне середовище і за результатами спостережень зазначив: там, де ріс цвілевий грибок, бактерії не розвивалися. З цього було зроблено закономірний висновок у тому, що цвілевий грибок перешкоджає зростанню інших мікроорганізмів.

Той самий процес потім поспостерігав і А.Полотебнов, котрий визнав у результаті, що обстоював неправильну думку. Полотебнов настільки зацікавився результатами дослідів, що зайнявся власними дослідженнями бактерицидних властивостей цвілі. Він навіть застосовував отримані культури цвілі для лікування шкірних виразок, що важко гояться.

Спроба увінчалася успіхом: виразки, вкриті емульсією, в якій містився пліснявий грибок, швидко гоилися. В одній зі своїх публікацій 1872 року А.Полотебнов рекомендував використовувати плісняву для лікування шкірних ушкоджень, проте його ідея не завоювала популярності і була, можна сказати, забута.

Олександр Флемінг

Саме він "відкрив" чудодійний пеніцилін повторно, через півстоліття після робіт В.Манассеїна та А.Полотебнова. Декілька фактів з біографії А.Флемінга.

Олександр Флемінг, який народився 6 серпня 1881 року, шотландський бактеріолог, був членом Королівського коледжу хірургів. Після вступу Британії у першу світову війну Флемінг служив капітаном у медичному корпусі Королівської армії, брав участь у військових діях у Франції.

Одним з перших відкриттів Флемінга став висновок про те, що карболова кислота (фенол), що широко застосовувалася для обробки відкритих ран, вбиває лейкоцити, що створюють в організмі захисний бар'єр, що сприяє виживанню бактерій у тканинах.

У 1922 році після низки невдалих спроб виділити збудника простудних захворювань Флемінг відкрив (чисто випадково!) лізоцим - фермент, який вбиває деякі бактерії і не завдає шкоди здоровим тканинам. Назва відкритого ферменту була придумана професором Райтом.

На жаль, про широке застосування лізоциму не могло йтися й мови: перспективи медичного використання лізоциму виявились досить обмеженими. Втім, це спонукало Флемінга до пошуку інших антибактеріальних препаратів.

Так у 1928 році, завдяки черговому щасливому випадку і спостережливості вченого, було відкрито пеніцилін.

Відкриття пеніциліну

Який набір випадкових збігів призвів до епохального відкриття – достовірно встановити проблематично. Навіть розповіді про те, як Флемінг виявив незвичайні властивості плісняви ​​у чашці Петрі на своєму лабораторному столі, досить суперечливі.

За одними даними Флемінг не відрізнявся особливою акуратністю і не викидав культури по 2-3 тижні, поки його лабораторний стіл не виявлявся захаращеним 40-50 чашками. Тоді він брався за прибирання, переглядав культури одну за одною, щоб не пропустити щось цікаве.

За іншою версією, пліснява "надуло" у випадково залишену відкриту чашку Петрі з культурою стафілококів із відчиненого навстіж вікна.

Ну а за третьою версією події розвивалися дещо інакше. Флемінг був дуже акуратний у поводженні з культурами коків у лабораторному посуді, оскільки якщо їх залишали не закритими, вони миттєво покривалися пліснявою. На одну з таких випадковозабутих чашок Флемінг і звернув свою увагу, коли виявив, що культура вкрилася пліснявою, але якось по-особливому: між пліснявою і колоніями бактерій утворилися світлі та прозорі плями - пліснява ніби стискала мікробів, не даючи їм рости біля себе. Тоді Флемінг вирішив зробити масштабніший досвід: пересадив грибок у велику посудину і став спостерігати за його розвитком.

Сперечатись про те, як воно було насправді марно. Тим більше, сьогодні відкриття пеніциліну - факт, що відбувся.

Флемінг перейнявся значимістю свого відкриття не відразу. Спочатку він малював пеніциліном картини. Щоправда, паралельно із цим він вивчав властивості речовини, проводячи низку дослідів на тваринах. Негативних реакцій не спостерігалося, на вмісті лейкоцитів у крові не змінювалося, а бактерицидні властивості пеніциліну були очевидні.

Першою людиною, до якої був застосований пеніцилін, був асистент Флемінга доктор Стюарт Греддок, який захворів на гайморит. Йому ввели в гайморову порожнину невелику кількість речовини, і вже за три години стан його здоров'я значно покращився.

Так, 13 вересня 1929 року на засіданні медичного дослідницького клубу при Лондонському університеті Олександр Флемінг повідомив про свої дослідження.

Очищення та масове виробництво пеніциліну

До широкого застосування пеніциліну в медичній галузі було ще далеко: необхідно було очистити отриману речовину від сторонніх домішок. Вдалося цього досягти далеко не відразу: тільки в 1938 році група вчених Оксфордського університету, яка отримала на проведення досліджень грант у розмірі $5 тисяч від фонду Рокфеллера, зуміла досягти потрібного результату.

Очолював групу професор Оксфорда Говард Флорі, а до складу групи входили: біохімік Ернст Чейн, конструктор Норман Хітлі, який успішно використовував новітні для того часу технології ліофілізації (випарювання за допомогою низьких температур), а також Олександр Флемінг - душа проекту. За своє відкриття вчені в 1945 отримали Нобелівську премію

Йшла Друга світова війна та налагодити масове виробництво ліків в Англії не було жодної можливості. Восени 1941 року Флорі та Хітлі вирушили до Америки, де запропонували технологію виробництва пеніциліну голові науково-дослідної медичної ради США Альфреду Річардсу. Згода на фінансування програми була отримана на найвищому рівні.

Американцям удалося розробити ефективну технологію глибинного бродіння. Перший завод вартістю 200 млн доларів був побудований менш ніж за рік, причому батареї його величезних ферментерів, де вирощувалась пліснява, нагадували обладнання для збагачення урану.

Після цього в США та Канаді були побудовані нові заводи. Виробництво пеніциліну зростало як у дріжджах: червень 1943 року - 0,4 млрд. одиниць, вересень - 1,8 млрд., грудень - 9,2 млрд., березень 1944 року - 40 млрд. одиниць. Вже у березні 1945 року пеніцилін з'явився в американських аптеках.

Після закінчення війни вийшов скандал: Америка всерйоз налаштовувалася привласнити ідею і технологію виробництва собі, але за допомогою кількох публікацій у пресі англійці переконливо довели всьому світу свій пріоритет у винаході пеніциліну.

Пеніцилін у Росії

У роки Великої Вітчизняної Йосип Сталін домагався збільшення поставок до СРСР американського пеніциліну. При цьому він наполягав на тому, що виробництво цих ліків має бути освоєне і в СРСР. Навіть велися переговори з американцями щодо купівлі ліцензії на виробництво пеніциліну.

Представники США озвучили астрономічну суму та ще й двічі її підвищували, аргументуючи це "помилкою в попередніх розрахунках". У результаті мікробіолог Зінаїда Єрмольєва зайнялася виробництвом вітчизняного аналога, який отримав назву крустозин. За своїми властивостями ця речовина значно поступалася пеніциліну, та й технологія його виробництва була неймовірно дорогою.

Скінчилося все це тим, що ліцензія на виробництво пеніциліну була куплена у Ернста Чейна, після чого НДІ епідеміології та гігієни Червоної Армії під керівництвом Миколи Копилова освоїв цю технологію та запустив її у виробництво.

Основним виробничим штамом була культура Penicillium Chrysogenum. 1945 року після випробувань вітчизняного пеніциліну колектив інституту на чолі з Копиловим був удостоєний Сталінської премії. Єрмольєва і її крустазин були забуті.

Незважаючи на всі чудові властивості антибіотиків взагалі і пеніциліну, зокрема, сьогодні вчені стурбовані тим, наскільки швидко більшість бактерій і мікробів виробляє стійкість до їх впливу.

Так директором Європейського регіонального бюро Всесвітньої організації охорони здоров'я було зроблено невтішний висновок: "Ще Олександр Флемінг застерігав, що надмірне захоплення антибіотиками формує у бактерій опірність до цих медикаментів. Якщо все йтиме так само, як і зараз, то незабаром настане час, коли проти деяких бактерій просто не буде ліків”.

Наша редакція бажає читачам міцного здоров'я та нагадує, що препарати, які є антибіотиками, відпускаються з аптек лише за рецептом лікаря. Будьте здорові!

Відомо, що ще XV-XVI ст. в народній медицині для лікування ран, що гнояться, використовувалася зелена пліснява. Нею, наприклад, вміла лікувати Альона Арзамаська, сподвижниця Степана Разіна, російська Жанна д'Арк. Спроби накладати плісняву безпосередньо на ранову поверхню давали, як це не дивно, добрі результати.

Не слід вважати пеніцилін єдиною заслугою А. Флемінга; ще в 1922 р. він зробив своє перше важливе відкриття - виділив з людських тканин речовину, що має здатність досить активно розчиняти деякі види мікробів. Відкриття це було зроблено майже випадково при спробі виділити бактерії – збудники звичайної застуди. Професор А. Райт, під чиїм керівництвом А. Флемінг продовжував свою дослідницьку роботу, назвав нову речовину лізоцимом (лізис – руйнація мікроорганізмів). Щоправда, виявилося, що лізоцим малоефективний у боротьбі з найнебезпечнішими хвороботворними мікробами, хоча успішно знищує відносно менш небезпечні мікроорганізми.

Таким чином, застосування лізоциму в медичній практиці мало не широкі перспективи. Це спонукало А. Флемінга до подальшого пошуку ефективних і при цьому по можливості нешкідливих для людини антибактеріальних препаратів. Треба сказати, що ще 1908 р. він проводив експерименти з препаратом під назвою «сальварсан», який лабораторія професора А. Райта отримала для всебічних досліджень у числі перших у Європі. Препарат цей був створений талановитим німецьким вченим П. Ерліхом (Нобелівська премія спільно з І. І. Мечніковим, 1908). Той шукав препарат, вбивчий для хвороботворних мікроорганізмів, але безпечний для пацієнта так звану магічну кулю. Сальварсан був досить ефективним протисифілітичним засобом, але надавав на організм побічну дію токсичного характеру. Це були лише перші маленькі кроки у бік створення сучасних протимікробних та хіміотерапевтичних препаратів.

Базуючись на вченні про антибіоз (придушення одних мікроорганізмів іншими), основи якого були закладені Л. Пастером і нашим великим співвітчизником І. І. Мечниковим, А. Флемінг в 1929 р. встановив, що лікувальна дія зеленої плісняви ​​обумовлена ​​особливою речовиною, що виділяється навколишнє середовище.

Чи все геніальне відкривається випадково?

Перша згадка про антибактеріальну терапію?

Цікаво, що в Біблії ми зустрічаємо неймовірно точну вказівку на властивості напівчагарникової рослини – ісоп. Ось фрагмент Псалма 50, який, до речі, згадав і А. Флемінг: «Окропи мене ісопом, і буду чистий; омий мене, і буду біліший за сніг».

Спробуємо відтворити ланцюг майже неймовірних випадковостей та збігів, що передували великому відкриттю. Першопричиною стала, як не дивно, неохайність А. Флемінга. Розсіяність властива багатьом ученим, але які завжди вона призводить до таких позитивним результатам. Отже, А. Флемінг не очищав чашки з-під досліджуваних культур кілька тижнів, у результаті його робоче місце виявлялося заваленим півсотнею чашок. Щоправда, у процесі збирання він скрупульозно досліджував кожну чашку з побоювання пропустити щось важливе. І не пропустив.

Одного дня він виявив в одній з чашок пухнасту плісняву, яка пригнічувала зростання посіяної в цій чашці культури стафілококів. Виглядало це так: ланцюжки стафілококів навколо плісняви ​​зникли, і на місці жовтої каламутної маси виднілися краплі, що нагадували росу. Прибравши плісняву, А. Флемінг побачив, що «бульйон, на якому розрослася пліснява, набув чітко вираженої здатності придушувати зростання мікроорганізмів, а також бактерицидні та бактеріологічні властивості по відношенню до багатьох поширених патогенних бактерій».

Очевидно, суперечки цвілі були занесені через вікно з лабораторії, де культивувалися зразки цвілі, взяті з будинків пацієнтів, які страждають на бронхіальну астму, для отримання десенсибілізуючих екстрактів. Вчений залишив чашку на столі та поїхав на відпочинок. Лондонська погода зіграла свою роль: похолодання сприяло зростанню цвілі, а потепління, що відбулося, - зростанню бактерій. Якби з ланцюжка випадкових збігів випала хоча б одна подія, хто знає, якби людство дізналося про пеніцилін. Цвіль, якою була заражена культура стафілококів, належала до досить рідкісного виду роду Penicillium - P. Notatum , який був вперше знайдений на згнілому іссопі (напівчагарниковій рослині, що містить ефірну олію і використовується як прянощі);

Переваги нового винаходу

У ході подальших досліджень з'ясувалося, що, на щастя, навіть у великих дозах пеніцилін нетоксичний для піддослідних тварин і здатний вбивати стійкі хвороботворні мікроорганізми. У лікарні Св. Марії не було біохіміків, внаслідок чого не вдалося виділити пеніцилін у придатному для ін'єкцій вигляді. Цю роботу провели в Оксфорді X. У. флори та Е. Б. Чейн лише в 1938 р. Пеніцилін канув би в небуття, якби раніше не відбулося відкриття А. Флемінгом лізоциму (ось тут він справді став у нагоді!). Саме це відкриття спонукало оксфордських учених зайнятися вивченням лікувальних властивостей пеніциліну, внаслідок чого препарат був виділений у чистому вигляді у формі бензилпеніциліну та випробуваний клінічно. Вже найперші дослідження А. Флемінга дали цілу низку безцінних відомостей про пеніцилін. Він писав, що це «ефективна антибактеріальна субстанція, що надає виражену дію на піогенні (тобто викликають утворення гною) коки та палички дифтерійної групи. Пеніцилін навіть у великих дозах не токсичний для тварин. Можна припустити, що він виявиться ефективним антисептиком при зовнішній обробці ділянок, уражених чутливими до пеніциліну мікробами, або його введення всередину».

Ліки отримані, але як його застосовувати?

Аналогічно Пастерівському інституту в Парижі, відділення вакцинації в лікарні Св. Марії, де працював А. Флемінг, існувало і отримувало фінансування на дослідження завдяки продажу вакцин. Вчений виявив, що в процесі приготування пеніцилін вакцин захищає культури від стафілокока. Це було невелике, але серйозне досягнення, і Флемінг широко користувався ним, щотижня віддаючи вказівку виготовити великі партії бульйону з урахуванням пеніцилу. Він ділився зразками культури Penicilliumз колегами в інших лабораторіях, але, як не дивно, А. Флемінг не зробив такого очевидного кроку, який через 12 років був зроблений X. У. Флорі і полягав у тому, щоб встановити, чи будуть врятовані піддослідні миші від смертельної інфекції, якщо лікувати їх ін'єкціями пеніцилінового бульйону. Забігаючи наперед, скажемо, що цим мишам винятково пощастило. А. Флемінг лише призначив бульйон кільком пацієнтам для зовнішнього застосування. Однак результати були дуже суперечливими. Розчин не тільки важко піддавався очищенню у значному обсязі, але й виявлявся нестабільним. Крім того, А. Флемінг жодного разу не згадав про пеніцилін в жодній з 27 статей або лекцій, опублікованих ним у 1930-1940 рр., навіть коли йшлося про речовини, що викликають загибель бактерій. Втім, це не завадило вченому отримати всі належні йому почесті та Нобелівську премію з фізіології та медицини в 1945 р. Знадобився тривалий час, перш ніж вчені зробили висновок про безпеку пеніциліну як для людини, так і для тварини.

Хто ж першим винайшов пеніцилін?

А що в цей час відбувалося у лабораторіях нашої країни? Невже вітчизняні вчені сиділи, склавши руки? Звісно, ​​це не так. Багато хто читав трилогію В. А. Каверіна «Відкрита книга», проте далеко не всі знають, що у головної героїні, доктора Тетяни Власенкової, був прототип - Зінаїда Віссаріонівна Єрмольєва (1898-1974), видатний учений-мікробіолог, творець цілого . Крім того, 3. В. Єрмольєва першою з вітчизняних учених почала вивчати інтерферон як противірусний засіб. Справжній член АМН, вона зробила величезний внесок у російську науку. На вибір професії 3. В. Єрмольєва вплинула історія смерті її улюбленого композитора. Відомо, що П. І. Чайковський помер, заразившись холерою. Після закінчення університету 3. В. Єрмольєва була залишена помічником на кафедрі мікробіології; одночасно вона завідувала бактеріологічним відділенням Північно-Кавказького бактеріологічного інституту. Коли 1922 р. у Ростові-на-Дону спалахнула епідемія холери, вона, ігноруючи смертельну небезпеку, вивчала це захворювання, що називається, дома. Пізніше вона провела найнебезпечніший експеримент із самозараженням, результатом якого стало значне наукове відкриття.

У роки Великої Вітчизняної війни, спостерігаючи за пораненими, 3. В. Єрмольєва бачила, що багато хто з них помирає не безпосередньо від ран, а від зараження крові. На той час дослідження її лабораторії абсолютно незалежно від англійців показали, що деякі цвілі затримують зростання бактерій. 3. В. Єрмольєва, зрозуміло, знала, що в 1929 р. А. Флемінг отримав з плісняви ​​пеніцилін, але виділити його в чистому вигляді так і не зміг, тому що препарат виявився дуже нестійким. Знала вона і про те, що вже давно наші співвітчизники ще на рівні народної медицини знахарства помітили лікувальні властивості цвілі. Але при цьому на відміну від А. Флемінга 3. В. Єрмольєва доля не балувала щасливими випадковостями. У 1943 р. У. X. Флорі та Е. Чейн змогли налагодити випуск пеніциліну у промислових масштабах, проте для цього їм довелося організовувати виробництво у США. 3. В. Єрмольєва, яка на той момент стояла на чолі Всесоюзного інституту експериментальної медицини, поставила собі за мету отримати пеніцилін виключно з вітчизняної сировини. Треба віддати належне її завзятості - 1942 р. перші порції радянського пеніциліну було отримано. Найбільшою і незаперечною заслугою 3. В. Єрмольової стало те, що вона не тільки отримала пеніцилін, а й зуміла налагодити масове виробництво першого вітчизняного антибіотика. При цьому слід врахувати, що йшла Велика Вітчизняна війна, гостро відчувався брак найпростіших і потрібних речей. У той же час, потреба в пеніциліні зростала. І 3. В. Єрмольєва унеможливила: вона зуміла забезпечити не тільки кількість, а й якість, вірніше, силу препарату.

Скільки поранених завдячують їй життям, не піддається навіть приблизному підрахунку. Створення радянського пеніциліну стало своєрідним поштовхом до створення цілого ряду інших антибіотиків: перших вітчизняних зразків стрептоміцину, тетрацикліну, левоміцетину та екмоліну – першого антибіотика тваринного походження, виділеного з молок осетрових риб. Відносно нещодавно з'явилося повідомлення, за достовірність якого поки що складно ручатися. Ось воно: пеніцилін був виявлений ще до А. Флемінга якимось студентом-медиком Ернестом Августином Дюшенсне, який у своїй дисертаційній роботі докладно описав відкритий їм напрочуд ефективний препарат для боротьби з різними бактеріями, які згубно впливають на людський організм. Своє наукове відкриття Еге. Дюшенсне закінчити не вдалося через швидкоплинної хвороби, що спричинила смерть. Однак А. Флемінг і гадки не мав про відкриття молодого дослідника. І тільки зовсім недавно в Леоні (Франція) була випадково знайдена дисертація Е. Дюшенсне.

До речі, патент на винахід пеніциліну не видано нікому. А. Флемінг, Еге. Чейн і У. X. Флорі, які отримали його відкриття одну Нобелівську премію на трьох, навідріз відмовилися отримувати патенти. Вони вважали, що речовина, яка має всі шанси врятувати все людство, не повинна бути джерелом наживи, золотою жилою. Цей науковий прорив єдиний таких масштабів, який ніхто і ніколи не пред'являв авторських прав.

Варто згадати, що, перемігши багато поширених та небезпечних інфекційних хвороб, пеніцилін продовжив людське життя в середньому на 30-35 років!

Початок ери антибіотиків

Отже, в медицині почалася нова епоха - епоха антибіотиків. "Подібне лікується подібним" - цей принцип відомий лікарям з найдавніших часів. То чому б не боротися з одними мікроорганізмами за допомогою інших? Ефект перевершив найсміливіші очікування; крім того, відкриття пеніциліну започаткувало пошук нових антибіотиків та джерел їх отримання. Пеніцилінам на момент відкриття були властиві висока хіміотерапевтична активність та широкий спектр дії, що наближало їх до ідеальних препаратів. Дія пеніцилінів спрямовано певні «мішені» у клітинах мікроорганізмів, відсутні у тварин клітин.

Довідка. Пеніциліни відносяться до великого класу гамма-лактамних антибіотиків. Сюди ж відносяться цефалоспорини, карбапенеми та монобактами. Загальним у структурі цих антибіотиків є наявність β-лактамного кільця, β-лактамні антибіотики становлять основу сучасної хіміотерапії бактеріальних інфекцій.

Антибіотики нападають - бактерії захищаються, бактерії нападають антибіотики захищаються

Пеніциліни мають бактерицидну властивість, тобто згубно впливають на бактерії. Головний об'єкт впливу – це пеніциліно-зв'язуючі білки бактерій, які є ферментами заключного етапу синтезу клітинної стінки бактерій. Блокування антибіотиком синтезу пептидоглікану призводить до порушення синтезу клітинної стінки та в кінцевому рахунку до загибелі бактерії. У процесі еволюції мікроби навчилися захищатись. Вони виділяють спеціальну речовину, яка руйнує антибіотик. Це також фермент, що носить жахливу назву β-лактамази, яка руйнує β-лактамне кільце антибіотика. Але наука не стоїть на місці, з'явилися нові антибіотики, що містять так звані інгібітори (ß-лактамаз – клавуланова кислота, клавуланат, сульбактам та тазобактам). Такі антибіотики називають пеніциліноза-захищеним і.

Загальні особливості антибактеріальних препаратів

Антибіотики - це речовини, що вибірково пригнічують життєдіяльність мікроорганізмів. Під «виборчим впливом» мається на увазі активність виключно у взаєминах мікроорганізмів при збереженні життєздатності клітин господаря та вплив не на все, а лише на певні пологи та види мікроорганізмів. Наприклад, фузидієва кислота має високу активність щодо стафілококів, включаючи метициліно-резистентні, але не діє на пневмококи БГСА. З вибірковістю близько пов'язане уявлення про широту діапазону активності антибактеріальних препаратів. Тим не менш, з позицій сьогоднішнього дня поділ антибіотиків на препарати широкого і вузького спектру дії є умовним і піддається серйозній критиці здебільшого через відсутність критеріїв для такого поділу. Неправильним є судження у тому, що лікарські засоби широкого кола дії є надійнішими, ефективнішими.

Шлях, що веде в нікуди

Панове, останнє слово буде за мікробами!
Луї Пастер

Всім мікроскопічним ворогам людського роду оголошено війну не так на життя, але в смерть. Ведеться вона поки що зі змінним успіхом, проте деякі хвороби вже відступили, схоже, назавжди, наприклад натуральна віспа. Але при цьому залишається віспа верблюдів, корів, а також віспа мавп. Однак і з віспою не все так просто. З середини 1980-х. випадки захворювання на натуральну віспу не реєструються. У зв'язку з цим вже давно діти не прищеплюються від віспи. Таким чином, у людській популяції з кожним роком зменшується кількість людей, стійких до вірусу натуральної віспи. А вірус цей нікуди не подівся. Він може зберігатися на кістках загиблих від віспи людей (далеко не всі трупи були спалені, деякі і палити було нікому) як завгодно довго. І колись обов'язково відбудеться зустріч нещепленої людини, наприклад археолога, з вірусом. Л. Пастер мав рацію. На другий план відійшли багато раніше смертельних захворювань - дизентерія, холера, гнійні інфекції, запалення легенів та ін. Однак сап, якого не спостерігалося майже 100 років, схоже, повернувся. У ряді країн спостерігаються спалахи поліомієліту через десятиліття, що пройшли без цього грізного захворювання. Додалися нові погрози, зокрема пташиний грип. Від вірусу пташиного грипу вже гинуть хижі ссавці. Відкриті кордони унеможливили боротьбу з мікробами в окремо взятій державі. Якщо раніше існували захворювання, більш властиві якомусь регіону, то зараз розмиваються навіть межі кліматичних зон, характерніших для конкретного виду патології. Зрозуміло, специфічні інфекції тропічної зони поки що не загрожують жителям Крайньої Півночі, але, наприклад, статеві інфекції, СНІД, гепатити В, С в результаті процесу загальної глобалізації перетворилися на справді глобальну загрозу. Малярія поширилася від спекотних країн до полярного кола.
Причиною виникнення класичних інфекційних хвороб є патогенні мікроорганізми, представлені бактеріями (такими, як бацили, коки, спірохети» рикетсії), вірусами ряду сімейств (герпесвірусами, аденовірусами, паповавірусами, парвовірусами, ортоміксовірусами, ортоміксовірусами) вірусами, коронавірусами, пікорнавірусами, ареновірусами та рабдовірусами), грибами (ооміцетами, аскоміцетами, актиноміцетами, базидіоміцетами, дейтероміцетами) та найпростішими (жгутиковими, саркодовими, споровиками, війковими). Крім патогенних мікроорганізмів, існує велика група умовно-патогенних мікробів, здатних провокувати розвиток так званих опортуністичних інфекцій – патологічного процесу у людей із різними імунодефіцитами. Оскільки було наочно доведено можливість отримання антибіотичних препаратів з мікроорганізмів, відкриття нових препаратів стало питанням часу. Зазвичай виходить так, що час працює не на лікарів та мікробіологів, а, навпаки, на представників хвороботворної мікрофлори. Проте спочатку з'явився навіть привід оптимізму.

Хронологія появи антибіотиків

У 1939 р. був виділений «граміцидин» потім у хронологічному порядку - стрептоміцин (1942 р.), хлортстрациклін (1945 р.), левоміцетин (1947 р.), а до 1950 р. було описано вже більше 100 антибіотиків. Слід зазначити, що у 1950-1960 гг. це викликало передчасну ейфорію у медичних колах. У 1969 р. Конгресу США було представлено дуже оптимістичний доповідь, що містив такі сміливі твердження, як «книгу інфекційних захворювань буде закрито».

Однією з найбільш масштабних помилок людства є спроба обігнати природний еволюційний процес, адже людина лише частина цього процесу. Пошук нових антибіотиків - процес дуже довгий, копіткий, що вимагає серйозного фінансування. Багато антибіотики були виділені з мікроорганізмів, середовищем проживання яких є ґрунт. З'ясувалося, що в ґрунті живуть смертельні вороги низки патогенних для людини мікроорганізмів - збудників тифу, холери, дизентерії, туберкульозу та ін. Для того щоб відібрати потрібний штам, 3. Ваксман (першовідкривач стрептоміцину) вивчив протягом 3 років понад 500 культур, перш ніж виявив відповідну - ту, яка виділяє в середовище проживання більше стрептоміцину, ніж інші культури. У ході наукових досліджень ретельно вивчаються та відбраковуються багато тисяч культур мікроорганізмів. І лише поодинокі екземпляри використовуються для подальшого вивчення. Однак це не означає, що всі вони потім стануть джерелом отримання нових лікарських препаратів. Надзвичайно низька продуктивність культур, технічна складність виділення та подальшого очищення лікарських речовин ставлять додаткові часто непереборні бар'єри на шляху нових препаратів. А нові антибіотики потрібні, як повітря. Хто міг припускати, що життєздатність мікробів стане такою серйозною проблемою? До того ж виявлялися нові збудники інфекційних хвороб» і спектр активності вже наявних препаратів ставав недостатнім для ефективної боротьби з ними. Мікроорганізми дуже швидко адаптувалися і ставали несприйнятливими до дії, здавалося б, перевірених препаратів. Передбачати виникнення лікарської стійкості бактерій було цілком реально, і зовсім необов'язково бути при цьому талановитим фантастом. Скоріше, роль геніальних провидців мали зіграти скептики з наукових кіл. Але якщо хтось і пророкував щось подібне, то його голос не був почутий, його думка не була прийнята до відома. Адже схожа ситуація вже спостерігалася при впровадженні інсектициду ДДТ у 1940-ті роки. Спочатку мухи, проти яких і була зроблена настільки масована атака, практично повністю зникли, але потім розплодилися у величезній кількості, причому нове покоління мух було стійке до ДДТ, що говорить про генетичне закріплення цієї ознаки. Що ж до мікроорганізмів, то ще А. Флемінг виявив, що наступні покоління стафілококів утворювали клітинні стінки зі структурою, стійкою до дії пеніциліну. Про стан справ, який може скластися за такого вектора розвитку подій, попереджав понад 30 років тому академік С. Шварц. Він говорив: «Що б не трапилося на верхніх поверхах природи, які б катаклізми не потрясли біосферу... найвища ефективність використання енергії на рівні клітин та тканин гарантує життя організмам, які й відновлять життя на всіх її поверхах у тій формі, що відповідає новим умовам середовища». Деякі бактерії можуть відкидати антибіотики в міру їхнього вторгнення всередину або нейтралізувати їх. З цієї причини паралельно з пошуком нових видів природних антибіотиків велися поглиблені роботи з аналізу структури вже відомих речовин, щоб потім, базуючись на цих даних, модифікувати їх, створюючи нові, значно ефективніші та безпечніші препарати. Новим етапом еволюції антибіотиків, безсумнівно, стало винахід та впровадження в медичну практику напівсинтетичних препаратів, подібних до будови або типу впливу з природними антибіотиками. У 1957 р. вперше вдалося виділити феноксиметилпеніцилін, стійкий до дії соляної кислоти шлункового соку, який можна приймати у таблетованій формі. Пеніциліни природного походження були зовсім неефективні при прийомі внутрішньо, тому що в кислому середовищі шлунка втрачали свою активність. Пізніше придумали метод виробництва напівсинтетичних пеніцилінів. З цією метою молекулу пеніциліну «розрізали» за допомогою впливу ферменту пеніциліназ і, застосовуючи одну з частин, синтезували нові сполуки. За допомогою цієї методики вдалося створити препарати значно ширшого спектру антимікробної дії (амоксицилін, ампіцилін, карбеніцилін), ніж вихідний пеніцилін. Не менш відомий антибіотик, цефалоспорин, вперше виділений у 1945 р. зі стічних вод на острові Сардинія, став родоначальником нової групи напівсинтетичних антибіотиків - цефалоспоринів, що надають потужну антибактеріальну дію та майже нешкідливі для людини. Різних цефалоспоринів вже більше 100. Деякі з них можуть знищувати як грампозитивні, так і грамнегативні мікроорганізми, інші діють на стійкі штами бактерій. Зрозуміло, що будь-який антибіотик справляє певну виборчу дію на строго певні види мікроорганізмів. Через таку вибіркову дію значна частина антибіотиків здатна зводити нанівець багато видів патогенних мікроорганізмів, діючи в нешкідливих або майже нешкідливих для організму концентраціях. Саме такий тип антибіотичних препаратів надзвичайно часто та широко застосовують для лікування різноманітних інфекційних захворювань. Головними джерелами, які використовують для отримання антибіотиків, є мікроорганізми із середовищем проживання у ґрунті та воді, де вони безперервно взаємодіють, вступаючи між собою у різноманітні взаємини, які можуть бути нейтральними, антагоністичними чи взаємовигідними. Яскравим прикладом можуть служити гнильні бактерії, які створюють гарні умови для нормальної життєдіяльності бактерій, що нітрифікують. Однак найчастіше взаємини мікроорганізмів бувають антагоністичними, тобто спрямованими один проти одного. Це цілком зрозуміло, оскільки лише подібним шляхом у природі могло спочатку підтримуватись екологічна рівновага величезної кількості біологічних форм. Російський учений І. І. Мечников, набагато випереджаючи свого часу, першим запропонував застосовувати практично антагонізм між бактеріями. Він радив придушувати життєдіяльність гнильних бактерій, які постійно мешкають у кишечнику людини, за рахунок корисних молочнокислих бактерій; продукти життєдіяльності, що виділяються гнильними мікробами, на думку вченого, скорочують життя людини. Існують різноманітні види антагонізму (протидії) бактерій.

Всі вони пов'язані з конкуренцією за кисень і поживні речовини і найчастіше супроводжуються зміною кислотно-лужного балансу середовища в бік, що оптимально підходить для життєдіяльності одного виду мікроорганізмів, але несприятливу для його конкурента. При цьому одним із найбільш універсальних та ефективних механізмів прояву мікробного антагонізму є продукування ними різноманітних хімічних речовин-антибіотиків. Ці речовини здатні або придушувати зростання та розмноження інших мікроорганізмів (бактеріостатичну дію), або знищувати їх (бактерицидну дію). До бактеріостатичних засобів належать такі антибіотики, як еритроміцин, тетрацикліни, аміноглікозиди. Бактерицидні препарати викликають загибель мікроорганізмів, організму залишається лише впоратися з виведенням продуктів їхньої життєдіяльності. Це антибіотики пеніцилінового ряду, цефалоспорини, карбапенеми та ін. Деякі антибіотики, що діють бактеріостатично, знищують мікроорганізми, якщо застосовуються у великій концентрації (аміноглікозиди, левоміцетин). Не слід захоплюватися збільшенням дози, оскільки з підвищенням концентрації різко зростає ймовірність токсичного на клітини людини.

Історія відкриття бактеріофагів.

Бактеріофаги (фаги) (від грец. phages – «пожирати») – віруси, вибірково вражають бактеріальні клітини. Найчастіше вони починають розмножуватися всередині бактерій, викликаючи таким чином їхнє руйнування. Однією з областей застосування бактеріофагів є антибактеріальна терапія, альтернативна прийому антибіотиків. Наприклад, застосовуються бактеріофаги: стрептококовий, стафілококовий, клебсієльозний, дизентерійний полівалентний, піобактеріофаг, коли, протейний і коліпротейний та ін. Бактеріофаги використовуються також в генній інженерії в якості векторів, що переносять ділянки ДНК, ).

Бактеріофаги були відкриті незалежно Ф. Твортом спільно з А. Лондом і Ф. д "Ерелем як агенти, що фільтруються, руйнування бактеріальних клітин. Спочатку вважалося, що вони є ключем до контролю над бактеріальними інфекціями, проте ранні дослідження виявилися в основному неспроможними. Були виділені бактеріофаги , здатні інфікувати більшість прокаріотичних груп організмів, і вони легко виділяються з ґрунту, води, каналізаційних стоків і, як і можна очікувати, з більшості середовищ, колонізованих бактеріями.У 1940-1950 рр.. фаг, проведені Г. Делбрюком, С. Луріа, А. Дерманомм, Р. Херші, І. Лвоффом та іншими, заклали основу для розвитку молекулярної біології, яка, у свою чергу, стала фундаментом для цілого ряду нових гілок індустрії, заснованих на біотехнології Бактеріофаги, як і інші віруси, несуть свою генетичну інформацію у формі ДНК або РНК Більшість бактеріофагів мають хвостики, кінчики яких прикріплені до конкретних рецепторів, таких як молекули вуглеводів, білків та ліпополісахаридів на поверхні бактерії-господаря. Бактеріофаг впорскує свою нуклеїнову кислоту в господаря, де він використовує генетичний механізм господаря, щоб реплікувати свій генетичний матеріал, і зчитує його, щоб сформувати новий фагокапсульний матеріал для створення частинок нового фага. Число фагів, вироблених протягом одиничного циклу інфекції (розмір виходу), варіює між 50 та 200 новими фаговими частинками. Опірність бактеріофагу може розвинутись за рахунок втрати або змін у молекулах рецептора на поверхні клітини-господаря. Бактерії також мають спеціальні механізми, що захищають їх від вторгнення чужорідної ДНК. ДНК-господар модифікується шляхом метилювання на певних точках послідовності ДНК; це створює захист від розкладання господарсько-специфічними рестрикційними ендонуклеазами. Бактеріофаги поділяються на 2 групи: вірулентні та помірні. Вірулентні фаги викликають літичну інфекцію, що призводить до руйнування клітин-господарів і виробляє чисті плями (бляшки) колоніях сприйнятливих бактерій. Помірні фаги інтегрують свою ДНК за допомогою бактерії-господаря, виробляючи лізогенічну інфекцію, і геном фага передається всім дочірнім клітинам при клітинному розподілі».

Розвиток бактеріофагової терапії.

Бактеріофагова терапія (застосування бактеріальних вірусів для лікування бактеріальних інфекцій) була проблемою, яка дуже цікавила вчених 60 років тому в їх боротьбі з бактеріальними інфекціями. Відкриття пеніциліну та інших антибіотиків у 1940-х роках. забезпечило більш результативний та багатосторонній підхід до придушення вірусних захворювань та спровокувало до закриття робіт у даній галузі. У Східній Європі дослідження продовжували здійснюватися і формувалися деякі способи боротьби проти вірусів з використанням бактеріофагів. Ентеральні та гнійно-септичні захворювання, ініційовані умовно-патогенними збудниками, у тому числі хірургічні інфекції, інфекційні захворювання дітей першого року життя, захворювання вуха, горла, носа, легень та плеври; хронічні клебсієльози верхніх дихальних шляхів - озена та склерому; урогенітальна патологія, гастроентероколіти, все важче піддаються традиційній антибактеріальній терапії. Летальний кінець при перерахованих інфекціях досягає 30-60%. Фактором неефективності терапії є висока частота стійкості збудників до антибіотиків та хіміотерапевтичних препаратів, що досягає 39,9-96,9%, а також пригнічення імунітету як вплив цих препаратів на організм хворого, реакції токсичної властивості та алергічного характеру з побічними діями, що проявляються у розладах на фоні дисбактеріозу, та аналогічне розлад верхніх дихальних шляхів при терапії склероми та озени. Особливо актуальною є проблема дисбактеріозу кишечника у дітей раннього віку. Віддалені результати такого лікування у дітей – імунодепресія, хронічні септичні стани, порушення харчування, недоліки розвитку.

Це треба знати!

Бактеріофаги - віруси, що вибірково вражають бактеріальні клітини. Найчастіше вони починають розмножуватися всередині бактерій, викликаючи таким чином їх руйнування. Однією з сфер застосування бактеріофагів є антибактеріальна терапія, альтернатива прийому антибіотиків.

Клінічні дослідження показали, що використання бактеріофагів для обробки поверхонь приміщень та окремих об'єктів, наприклад туалетів, попереджає передачу інфекцій, викликаних Escherichia coli, у дітей та дорослих. У ветеринарії доведено, що ешеріхіоз у телят можна попередити, якщо збризкувати послід у телячих загонах водними суспензіями бактеріофагів. У той час як на фазі ранніх досліджень було показано досить суттєвий успіх, фаготерапії не вдалося стати загальновстановленою практикою. Це було пояснено нездатністю селектувати високовірулентні фаги, а також вибором фагів із надмірно вузькою штам-специфічністю. Інші моменти містили появу фагорезистентних штамів, нейтралізацію або виведення фагів захисними функціями імунної системи і відшарування ендотоксинів внаслідок великого масивного бактеріального руйнування клітин. Потенційна можливість фагоопосередкованої горизонтальної трансляції генів токсинів також є причиною, яка може обмежувати їх використання для лікування окремих конкретних інфекцій. За наданими даними М. Слопеса (1983 та 1984 рр.), використання препаратів бактеріофагів при інфекційних хворобах травної системи, запально-гнійних змінах шкірних покривів, кровоносної системи, дихальної системи, опорно-рухового апарату, сечостатевої системи (більше 180 викликаних бактеріями Klebsiella, Escherichiae, Proteus, Pseudomonas, Staphylococcus, Streptococcus, Serratia, Enterobacter) показало, що препарати бактеріофагів мають належний ефект у 78,3-93,6% випадків і часто є єдиним ефективним лікуванням.

Протягом 2 останніх десятиліть проходили деякі експериментальні вивчення для того, щоб переоцінити використання терапевтичних методик, заснованих на використанні бактеріофагів, для лікування інфекційних хвороб людей і тварин. Нещодавно результати цих досліджень було переглянуто. Д.Сміт та соратники опублікували результати серії дослідів із лікування системних інфекцій Е. Coli у гризунів та розлади кишечника у вигляді діареї у телят. Доведено, що як профілактика, так і лікування, можливі, якщо використовувати фагові титри набагато нижчі за число цільових організмів, що є індикацією розмноження бактеріофагів in vivo. Вони показали, що введення внутрішньом'язово 106 одиниць E. Coli призводило до смерті 10 досвідчених мишей, тоді як одночасна ін'єкція в іншу лапку 104 фагів, вибраних проти К1 капсул-антигену, давала повний захист.
Бактеріофагова терапія по співвіднесенню з антибіотикотерапією має низку переваг. Наприклад, вона ефективна проти лікарсько-стійких організмів і може використовуватися як альтернативна терапія пацієнтів, які мають алергії до антибіотиків. Вона може використовуватися профілактично з метою боротьби з поширенням інфекційного захворювання там, де джерело ідентифіковано на ранній стадії, або там, де спалахи трапляються всередині порівняно закритих організацій, таких як школи або будинки для людей похилого віку. Бактеріофаги мають високу специфічність по відношенню до цільових організмів і ніяк не впливають на організми, що не є об'єктами атаки. Вони є самокопіювальними та самолімітуються; коли організм-мішень є, вони самовідтворюються до тих пір, поки всі бактерії-мети не будуть заражені та знищені. Бактеріофаги мутують природно, щоб боротися з резистентними мутаціями господаря; крім того, їх можна зазнати навмисної мутації в лабораторії. У Росії та країнах СНД препарати бактеріофагів застосовуються для лікування гнійно-септичних та ентеральних захворювань різноманітної локалізації, збуджених умовно-патогенними бактеріями пологів Escherichia, Proteus Pseudomonas, Enterobacter, Staphylococcus, Streptococcus, служать замінниками антибіотиків. Вони не поступаються і навіть перевершують останні за ефективністю, не викликаючи побічних токсичних і алергічних реакцій і не маючи протипоказань до застосування. Препарати бактеріофагів ефективні при лікуванні хвороб, викликаних антибіотикостійкими штамами мікроорганізмів, зокрема при лікуванні паратонзилярних гнійників, запалень пазух носа, а також гнійно-септичних інфекцій, реанімаційних хворих, хірургічних захворювань, циститів, циститів, циститів. титів, дисбактеріозу кишечника, запальних захворювань та сепсису новонароджених. При широко поширеному формуванні стабільності до антибіотиків у патогенних бактерій, необхідність у нових антибіотиках та альтернативних технологіях контролю за мікробними інфекціями завойовує дедалі більшу значимість. Бактеріофагам, ймовірно, ще належить виконати свою роль у лікуванні інфекційних захворювань як при їхньому незалежному застосуванні, так і в поєднанні з антибіотико-терапією.

Сучасній людині важко уявити сферу медицини без антибіотиків. З їхньою допомогою лікують найскладніші інфекційні захворювання, рятують життя мільйонів людей. Фантастичним видається те що, що відкриття пеніциліну (першого антимікробного засобу) – випадкове явище. На початку 20 століття вчений Флемінг знайшов грибок, який виявився повністю нешкідливим для людини, але згубним дляшкідливих мікроорганізмів.

Ще в школі нам відомі різні історії стародавнього світу про коротке та швидке життя людей. Ті, хто доживав до 13 років, вважалися довгожителями, але їхнє здоров'я було у жахливому стані:

• шкіра вкривалася наростами, виразками;
• згнивали та випадали зуби;
• внутрішні органи працювали з порушеннями через мізерне харчування та надмірні фізичні навантаження.

Смерть немовлят мала загрозливі масштаби. Загибель жінок після пологів вважалася звичайною справою. У 16 столітті тривалість життя людини становила не більше 30 років, а ще на початку 20 століття навіть невеликий поріз міг обернутися летальним кінцем.

До винаходу антибіотиків для лікування захворювань застосовували жахливі та хворобливі способи.

1. При інфікуванні було показано кровопускання (робили розріз великої судини чи накладали п'явок). Мета – виведення назовні крові разом із збудниками патологій.
2. На відкриті рани насипали деревне вугілля чи бром для витягування гною. Хворий отримував серйозний опік, але й бактерії умирали.
3. Для лікування сифілісу використовували ртуть. Речовину приймали внутрішньо або вводили в сечівник тонкими прутами. Альтернативою виступав тільки ще небезпечніший миш'як.

Історія відкриття пеніциліну

Історія відкриття пеніциліну, як не дивно, почалася з великої науково-технічної революції. У 19-20 столітті людство освоїло безліч нових сфер:

• зв'язок та ;
• радіо та розваги;
• пересування (автомобілі та літаки);
• стали з'являтися глобальні ідеї щодо освоєння Землі та космосу.

Але всі наукові та технічні досягнення перекреслював побут людей та найскладніша епідеміологічна ситуація. Сотні тисяч людей продовжували масово гинути від тифу, дизентерії, туберкульозу та запалення легень. Сепсис був смертельним вироком.

Передумови відкриття пеніциліну коротко у фактах

Багато вчених прагнули знайти вирішення проблеми та винайти дієві ліки від недуг. Проводилися експерименти, результати яких зазвичай були негативними. Ідея того, що мікробів можуть убити спеціальні бактерії, була представлена ​​лише у 19 столітті.

1. Луї Пастер. Провів дослідження, які показали, що під впливом певних мікроорганізмів вмирають бацили сибіркою виразки.
2. У 1871 році російські вчені Манассеїн і Полотебнов відкрили згубну дію цвілевих грибків на бактерії. Але на їхню працю не було звернуто належної уваги.
3. У 1867 році хірург Лістер встановив те, що запалення викликають бактерії та запропонував боротися з ними за допомогою карболової кислоти – першого визнаного антисептика.
4. Ернест Дучесне. У дисертації наголосив на тому, що в 1897 році він успішно використовував цвіль проти низки бактерій, що вражають людський організм.
5. У 1984 році Мечников використовував ацидофільні бактерії із кисломолочної продукції для лікування кишкових розладів.

Хто у Росії винайшов пеніцилін?

У Радянському Союзі над створенням та дослідженням ліків-антибіотиків працювала мікробіолог Єрмольєва. Вона першою зі всіх радянських учених почала вивчати інтерферон як противірусний препарат. 1942 року Єрмольєва отримала пеніцилін. Дослідження та досліди вченої призвели до того, що вже за кілька років у СРСР антибіотик стали виготовляти великими партіями.

Хто винайшов пеніцилін, внесок Флемінга

Вчений Олександр Флемінг вважається першовідкривачем антибіотика – пеніциліну. За своє відкриття дослідник у 1945 році отримав Нобелівську премію. З'явився антибіотик випадково: Флемінг був неакуратним і часто не прибирав пробірки. Перед довгим вилученням вчений забув помити чашки Петрі, в яких залишилися колонії стафілокока.

Після приїзду вчений виявив, що у чашках розцвіла пліснява, а деякі ділянки були повністю без бактерій. Флемінг дійшов висновку, що пліснява виробляє речовини, що вбивають стафілококи. Бактеріолог виділив пеніцилін із грибків, але ставлячи до свого відкриття скептично.

Пізніше вчені Флорі та Чейн закінчили розпочату роботу. Через 10 років вони покращили ліки та вивели чисту форму пеніциліну.

1942 року пеніцилін почали використовувати з метою лікування людей. Першим одужавшим пацієнтом стала дитина із зараженням крові. Під час Другої світової війни виготовлення пеніциліну США поставили на конвеєр. Завдяки цьому сотні тисяч солдатів були врятовані від гангрени та ампутації кінцівок.

Як діє пеніцилін?

Принцип роботи антибіотика полягає в тому, що відбувається зупинка або усунення хімічної реакції, яка потрібна для підтримки життя бактерії. Пеніцилін зупиняє активність молекул, що у виробництві нових клітинних верств бактерії. Антибіотик не впливає на людей або тварин, оскільки зовнішні оболонки людських клітин значно відрізняються від бактерій.

Механізм та особливості дії.

• Молекули пеніциліну включають бактерицидні властивості: вони згубно діють на різноманітні бактерії.
• Головний об'єкт дії - пеніциліно-зв'язуючі білки. Це ферменти кінцевої частини синтезу клітинної стінки бактерій.
• Коли ліки починають зупиняти синтез, починається процес, який призводить до повної загибелі бактерії.

Мікроби з часом навчилися захищатися: вони почали виділяти особливий компонент, який знищує антибіотик Але завдяки роботам вченим почали з'являтися покращені препарати, які містять інгібітори. Такі антибіотики називають пеніциліново-захищеними.

Вплив відкриття на наші дні

Людство пройшло досить складний та заплутаний шлях свого розвитку. Здійснювалося безліч важливих відкриттів та великих винаходів у різних сферах діяльності. До масштабних та вирішальних відкриттів, які здійснили переворот у медицині, відносять і створення пеніциліну.

У світових масштабах пеніцилін почав використовуватися з 1952 року. Завдяки унікальним властивостям його почали використовувати для лікування різних патологій:

• остеомієліт;
• сифіліс;
• пневмонія;
• гарячка під час пологів;
• інфікування після поранень чи опіків.

Пізніше виділили різноманітні антибактеріальні препарати. Антибіотики почали вважатись ліками від усіх хвороб на довгі роки. За рахунок винаходу антибіотика покращала боротьба із серйозними інфекційними захворюваннями, а життя людей тривало на 35 років.

3 вересня – офіційний день відкриття пеніциліну у всьому світі. За весь час існування людства не було винайдено жодних інших ліків, які врятували б стільки людських життів.