Александра Флеминга считают изобретателем первого из антибиотиков - пенициллина. При этом ни он сам, ни другие люди, так или иначе участвовавшие в создании антибиотиков, не претендуют на авторство, искренне считая, что открытие, спасающее жизни, не может быть источником дохода.

Мы привыкли ко многим вещам, изобретение которых когда-то потрясло мир и перевернуло быт. Мы не удивляемся стиральным машинам, компьютерам, настольным лампам. Нам даже трудно представить, как жили люди без электричества, освещая дома керосиновыми лампами или лучинами. Предметы окружают нас, и мы привыкли не замечать их ценности.

Наш сегодняшний рассказ посвящен не предметам быта. Это рассказ о средствах, к которым мы тоже привыкли и уже не ценим того, что они спасают самое ценное — жизнь. Нам кажется, что антибиотики существовали всегда, но это не так: еще во время Первой мировой войны солдаты умирали тысячами, потому что мир не знал пенициллина, и врачи не могли сделать спасительные уколы.

Воспаление легких, сепсис, дизентерия, туберкулез, тиф — все эти болезни считались либо неизлечимыми, либо почти неизлечимыми. В 30-ых годах ХХ (двадцатого!) века больные очень часто умирали от послеоперационных осложнений, главными из которых было воспаление ран и дальнейшее заражение крови. И это при том, что мысль об антибиотиках была высказана еще в XIX веке Луи Пастером (1822-1895).

Этот французский микробиолог открыл, что бактерии сибирской язвы погибают под действием некоторых других микробов. Однако его открытие не дало готового ответа или рецепта, скорее, поставило перед учеными множество новых вопросов: какие микробы «воюют», чем один побеждает другого... Конечно, чтобы выяснить это, пришлось бы проделать огромную работу. Видимо, такой пласт работы был неподъемным для ученых того времени. Однако ответ был совсем близко, с самого начала жизни на Земле...

Плесень. Такая знакомая и привычная плесень, тысячи лет живущая рядом с человеком, оказалась его защитником. Этот грибок, витающий в воздухе в виде спор, стал предметом спора между двумя русскими врачами в 1860-ых годах.

Незамеченное открытие

Алексей Полотебнов и Вячеслав Манассеин не сошлись во взглядах на природу плесени. Полотебнов считал, что от плесени пошли все микробы, то есть плесень есть прародитель микроорганизмов. Манассеин возражал ему. С целью доказать свою правоту последний начал исследование зеленой плесени (по-латыни penicillium glaucum). Спустя какое-то время врач имел счастье наблюдать интересный эффект: там, где был плесневой грибок, не было бактерий. Вывод следовал только один: каким-то образом плесень не позволяет развиваться микроорганизмам. Оппонент Манассеина Полотебнов тоже пришел к такому выводу: по его наблюдениям, жидкость, в которой образовывалась плесень, оставалась чистой, прозрачной, что свидетельствовало только об одном — бактерий в ней нет.

К чести проигравшего в научном споре Полотебнова, он продолжил свое исследование уже в новом русле, использовав плесень в качестве бактерицидного средства. Он создал эмульсию с плесневым грибком и спрыскивал ею язвы больных кожными заболеваниями. Результат: обработанные язвы заживали раньше, чем если бы остались без лечения. Конечно, как врач Полотебнов не мог оставить открытие втайне и рекомендовал такой способ лечения в 1872 году в одной из своих статей. К сожалению, его наблюдения наука обошла вниманием, и врачи всего мира продолжали лечить больных средствами времен мракобесия: кровопусканием, порошками из высушенных животных и насекомых и прочей бессмыслицей. Эти «средства» считались лечебными и использовались даже в начале прогрессивного ХХ века, когда братья Райт испытывали свои первые самолеты, а Эйнштейн работал над теорией относительности.

Убрать на столе - похоронить открытие

Статья Полотебнова осталась без внимания, и целых полвека никто из ученых не предпринимал новых попыток изучения плесневого грибка. Исследования Полотебнова и их результаты «воскресли» уже в начале ХХ века благодаря счастливой случайности и микробиологу, который не любил убирать на своем столе…

Шотландец Александр Флеминг, которого считают создателем пенициллина, с самой юности мечтал найти средство, уничтожающее болезнетворные бактерии. Он упорно занимался микробиологией (в частности - изучал стафилококки) в своей лаборатории, которая располагалась в одном из госпиталей Лондона и представляла собой тесную комнатушку. Помимо упорства и самоотверженности в работе, не раз отмеченные его коллегами, Флеминг обладал еще одним качеством: он не любил наводить порядок на своем столе. Склянки с препаратами иногда стояли на столе микробиолога неделями. Благодаря этой своей привычке Флемингу и удалось буквально наткнуться на великое открытие.

Однажды ученый оставил колонию стафилококков без внимания на несколько дней. А когда решил их убрать, то обнаружил, что препараты покрылись плесенью, споры которой, по-видимому, проникли в лабораторию через открытое окно. Флеминг не только не выбросил испортившийся материал, но и изучил его под микроскопом. Ученый был поражен: от болезнетворных бактерий не осталось и следа - только плесень и капли прозрачной жидкости. Флеминг решил проверить, действительно ли плесень способна убивать опасные микроорганизмы.

Микробиолог вырастил грибок в питательной среде, «подселил» к нему другие бактерии и поместил чашку с препаратами в термостат. Результат был поразительным: между плесенью и бактериями образовались пятна, светлые и прозрачные. Плесень «огораживала» себя от «соседей» и не давала им размножаться.

Что же это за жидкость, которая образуется возле плесени? Этот вопрос не давал покоя Флемингу. Ученый приступил к новому эксперименту: вырастил плесень в большой колбе и стал наблюдать за ее развитием. Цвет плесени менялся 3 раза: из белого в зеленый, а затем она стала черной. Питательный бульон тоже менялся - из прозрачного он стал желтым. Вывод напрашивался сам собой: плесень выделяет в окружающую среду какие-то вещества. Осталось проверить, обладают ли они столь же «убийственной» силой.

Эврика!

Жидкость, в которой жила плесень, оказалась еще более мощным средством массового поражения бактерий. Даже разведенная водой в 20 раз, она не оставляла бактериям никакого шанса. Флеминг забросил свои прошлые исследования, посвятив все мысли только этому открытию. Он выяснял, на какой день роста, на какой питательной среде, при какой температуре грибок проявляет наибольшее антибактериальное воздействие. Он выяснил, что жидкость, выделенная грибком, воздействует только на бактерии и безвредна для животных. Он назвал эту жидкость пенициллином.

В 1929 году Флеминг рассказал о найденном лекарстве в Лондонском медицинском научно-исследовательском клубе. Его сообщение осталось без внимания - так же, как когда-то статья Полотебнова. Однако шотландец оказался более упрямым, чем русский врач. На всех конференциях, выступлениях, собраниях врачей Флеминг так или иначе упоминал открытое им средство для борьбы с бактериями. Однако была еще одна проблема - нужно было как-то выделить чистый пенициллин из бульона, при этом не разрушив его.

Труды и награды

Выделить пенициллин - эта задача решалась не один год. Флеминг со товарищи предприняли не один десяток попыток, однако в чужой среде пенициллин разрушался. Врачи-микробиологи не могли решить эту задачу, здесь требовалась помощь химиков.

Информация от новом лекарстве постепенно достигла Америки. Спустя 10 лет после первого заявления Флеминга о пенициллине, этим открытием заинтересовались двое английских ученых, которых судьба и война забросила в Америку. В 1939 году Говард Флери, профессор патологии одного из оксфордских институтов, и Эрнст Чейн, биохимик, бежавший из Германии, искали тему для совместной работы. Их заинтересовал пенициллин, точнее, задача его выделения. Она и стала темой их работы.

В Оксфорде оказался штамм (культура микробов), который когда-то прислал Флеминг, поэтому у ученых был материал для работы. В результате долгих, трудных исследований и опытов Чейну удалось получить кристаллы калийной соли пенициллина, которые он затем превратил в слизистую массу, а потом - в коричневый порошок. Гранулы пенициллина были очень мощными: разведенные в пропорции один на миллион, они убивали бактерии через несколько минут, однако были безвредны для мышей. Опыты проводились на мышах: их заражали убойными дозами стрептококков и стафилококков, а затем спасали жизнь половине из них, вводя пенициллин. Опыты Чейна привлекли еще нескольких ученых. Было установлено, что пенициллин также убивает и возбудителей гангрены.

На человеке пенициллин был опробован в 1942 году и спас жизнь умирающему от менингита. Этот случай произвел большое впечатление на общество и врачей. В Англии наладить производство пенициллина не удалось из-за войны, поэтому в 1943 году производство открылось в Америке. В том же году американское правительство сделало заказ на 120 млн. единиц препарата. В 1945 году Флери и Чейн получили Нобелевскую премию за выдающееся открытие. Сам же Флеминг удостаивался различных званий и наград десятки раз: был удостоен рыцарского звания, 25 почетных степеней, 26 медалей, 18 премий, 13 наград и почетного членства в 89 академиях наук и научных обществах. На могиле ученого - скромная надпись: «Александр Флеминг - изобретатель пенициллина».

Изобретение, принадлежащее человечеству

Поисками средства для борьбы с бактериями ученые всего мира искали с тех самых пор, как узнали об их существовании и смогли разглядеть в микроскоп. С началом Второй мировой войны необходимость в этом средстве назрела как никогда. Неудивительно, что в Советском Союзе тоже работали над этим вопросом.

В 1942 году профессор Зинаида Ермольева получила пенициллин из плесени пенициллиум крустозум, взятой со стены одного из бомбоубежищ Москвы. В 1944 году Ермольева, после долгих наблюдений и исследований, решила испытать свой препарат на раненых. Ее пенициллин стал чудом для полевых врачей и спасительным шансом для многих раненых бойцов. В том же году в СССР было налажено производство пенициллина.

Антибиотики - это большая «семья» средств, а не только пенициллин. Некоторые из его «сородичей» были открыты в военные годы. Так, в 1942 году Гаузе получил грамицидин, а в 1944-ом - американец украинского происхождения Ваксман выделил стрептомицин.

Полотебнов, Флеминг, Чейн, Флери, Ермольева, Гаузе, Ваксман - эти люди своими трудами подарили человечеству эпоху антибиотиков. Эпоху, когда менингит или воспаление легких не становятся приговором. Пенициллин так и остался незапатентованным: никто из его создателей не претендовал на авторство средства, спасающего жизни.

До начала 20-го века лечение инфекций основывалось главным образом на фольклоре, стереотипах и суевериях. История открытия антибиотиков в этом плане очень любопытно. Смеси с антимикробными свойствами, которые использовались при лечении инфекций, были описаны более 2000 лет назад. Многие древние культуры, включая древних египтян и древних греков, использовали специально отобранные плесень, растительные материалы и экстракты для лечения инфекций.

Использование их в современной медицине началось с открытия синтетических антибиотиков, полученных из красителей. Обычно с упоминания этого факта и начинается любая история открытия антибиотиков.

Первые исследования

Синтетическая антибактериальная химиотерапия как наука и разработка антибактериальных препаратов началась в Германии с исследований, проведенных Полом Эрлихом в конце 1880-х годов. Эрлих отметил, что некоторые красители будут окрашивать человеческие, животные или бактериальные клетки, тогда как другие - нет. Затем он предложил идею создания химических веществ, которые будут действовать как селективный препарат, который будет связывать и убивать бактерии, не нанося вреда человеческому организму. После скрининга сотен красителей против различных организмов в 1907 году он обнаружил лекарственно полезное вещество, первый синтетический антибактериальный препарат, который теперь называется арсфенамином. Другую информацию об истории открытия антибиотиков вы получите далее в статье.

Союз немца и японца

Эпоха антибактериального лечения началась с открытия синтетических антибиотиков, полученных из мышьяка, Альфредом Бертхаймом и Эрлихом в 1907 году. Эрлих и Бертхайм экспериментировали с различными химическими веществами, полученными из красителей, для лечения трипаносомоза у мышей и инфекции спирохеты у кроликов. В то время как их ранние соединения были слишком токсичными, Эрлих и Сахачиро Хата, японский бактериолог, работающий с первым в поисках лекарства для лечения сифилиса, достигли успеха в своей 606-й попытке из целой серии сложных экспериментов.

Признание и коммерческий успех

В 1910 году Эрлих и Хата объявили о своем открытии, которое они назвали лекарством «606», на Конгрессе по внутренней медицине в Висбадене. Компания Hoechst начала продавать этот комплекс к концу 1910 года под названием салварсан. Этот препарат теперь известен как арсфенамин. Препарат использовался для лечения сифилиса в первой половине 20-го века. В 1908 году Эрлих получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за свой вклад в иммунологию. Хата был номинирован на Нобелевскую премию по химии в 1911 году и на Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1912 и 1913 годах.

Новая эпоха в истории медицины

Первый сульфонамид и первый системно активный антибактериальный препарат "пронтосил" был разработан исследовательской группой во главе с Герхардом Домагком в 1932 или 1933 году в лабораториях Bayer конгломерата IG Farben в Германии, за что Домагк получил Нобелевскую премию 1939 года по физиологии и медицине. Сульфаниламид (активный компонент "Пронтозила") не был патентоспособным, поскольку он уже использовался в красящей промышленности в течение нескольких лет. "Пронтозил" имел относительно широкий эффект против грамположительных кокков, но не против энтеробактерий. Его успех в лечении обычно был финансово стимулирован организмом человека и его иммунитетом. Открытие и развитие этого препарата сульфонамида ознаменовало эпоху антибактериальных препаратов.

Открытие антибиотика пенициллина

История пенициллина следует за рядом наблюдений и открытий очевидных доказательств антибиотической активности в плесени, предшествовавших синтезу химического пенициллина в 1928 году. В древних обществах есть примеры использования древесных форм плесени для лечения инфекций. Однако неизвестно, были ли эти формы плесени видами пенициллина. Шотландский врач Александр Флеминг был первым, кто предположил, что плесень Penicillium должна выделять антибактериальное вещество, которое он назвал пенициллином в 1928 году. Пенициллин был первым современным антибиотиком.

Дальнейшее изучение плесени

Но информация об истории открытия антибиотиков не ограничивается 20-ми годами прошлого века. В течение следующих двенадцати лет Флеминг выращивал, распределялся и изучал интересную плесень, которая была признана редким видом Penicillium notatum (теперь Penicillium chrysogenum). Многие более поздние ученые были вовлечены в стабилизацию и массовое производство пенициллина и в поисках более продуктивных штаммов Penicillium. Список этих ученых включает Эрнста Чейна, Говарда Флори, Нормана Хитли и Эдварда Абрахама. Вскоре после открытия пенициллина ученые обнаружили, что некоторые болезнетворные патогены проявляют антибиотическую резистентность к пенициллину. Исследования, направленные на развитие более эффективных штаммов и изучение причин и механизмов устойчивости к антибиотикам, продолжаются и сегодня.

Мудрость древних

Многие древние культуры, в том числе в Египте, Греции и Индии, самостоятельно обнаружили полезные свойства грибов и растений при лечении инфекции. Эти процедуры часто срабатывали, потому что многие организмы, включая многие виды плесени, естественно продуцируют антибиотические вещества. Однако древние знахари не могли точно идентифицировать или изолировать активные компоненты этих организмов. В Шри-Ланке во втором веке до н. э. солдаты в армии царя Дутугемуну (161-137 до н. э.) проверяли, чтобы на протяжении долгого времени в их очагах хранились масляные пирожные (традиционная ланкийская сладость), прежде чем приступать к военным кампаниям, чтобы приготовить прикорм из заплесневелых лепешек для лечения ран.

В Польше 17-го века влажный хлеб смешивали с паутиной (которая часто содержала споры грибов) для лечения ран. Техника была упомянута Генриком Сиенкевичем в его книге 1884 года «С огнем и мечом». В Англии в 1640 году идея использования плесени в качестве формы лечения была зафиксирована аптекарями, такими как Джон Паркинсон, герцог короля, который выступал за использование плесени в своей книге по фармакологии. Открытие антибиотиков, созданных на основе плесени, перевернет мир.

Новое время

Современная история исследований пенициллина начинается всерьез в 1870-х годах в Соединенном Королевстве. Сэр Джон Скотт Бурдон-Сандерсон, который отправился в больницу Св. Марии (1852-1858), а затем работал там в качестве лектора (1854-1862), заметил, что культуральная жидкость, покрытая плесенью, препятствует росту и размножению бактерий. Обнаружение Бурдона-Сандерсона побудило Джозефа Листера, английского хирурга и отца современной антисептики, обнаружить в 1871 году, что образцы мочи, зараженные плесенью, производят тот же эффект. Листер также описал антибактериальное действие на ткань человека вида плесени, который он назвал Penicillium glaucum. Строго говоря, 1871 год можно назвать датой открытия антибиотиков. Но только формально. Настоящие пригодные для постоянного использования и производства антибиотики будут произведены значительно позже.

В 1874 году валлийский врач Уильям Робертс, который позже придумал термин «фермент», заметил, что бактериальное загрязнение обычно отсутствует в лабораторных культурах Penicillium glaucum. Джон Тиндалл продолжил работу Бурдона-Сандерсона и продемонстрировал Королевскому обществу в 1875 году антибактериальное действие гриба Penicillium. К этому времени было показано, что Bacillus anthracis вызывает сибирскую язву, что было первой демонстрацией того, что конкретная бактерия вызвала специфическое заболевание. В 1877 году французские биологи Луис Пастер и Жюль Франсуа Жуберт отметили, что культуры бацилл сибирской язвы, когда они загрязнены плесенью, могут быть успешно уничтожены. Некоторые ссылки говорят о том, что Пастер идентифицировал штамм используемой им плесени как пенициллиум нотатум. Тем не менее книга «Охотники за микробами» 1926 года Пола де Крюифа описывает этот инцидент как загрязнение другими бактериями, а не плесенью. В 1887 году Гарре получил аналогичные результаты. В 1895 году Винченцо Тиберио, итальянский врач из Неаполитанского университета, опубликовал исследование о плесени в водохранилище в Арцано, которая проявляла антибактериальные свойства. Все это нужно знать, поскольку в любом учебнике фармакологии история открытия антибиотиков занимает особое место.

Два года спустя Эрнест Дюшенн в «Школе дю Сант Милитейер» в Лионе самостоятельно открыл целебные свойства плексигласовой плесени Penicillium, успешно вылечив зараженных морских свинок от брюшного тифа. Он опубликовал диссертацию в 1897 году, но она была проигнорирована Институтом Пастера. Дюшенн сам использовал открытие, сделанное ранее арабскими кочевниками, которые использовали споры плесени для лечения язв у лошадей. Дюшенн не утверждал, что плесень содержит какое-либо антибактериальное вещество, только то, что плесень каким-то образом защищает животных. Пенициллин, выделенный Флемингом, не излечивает брюшного тифа, и поэтому остается неизвестным, какое вещество может быть ответственным за излечение морских свинок Дюшенна.

Другие наблюдения за плесенью

История открытия антибиотиков этим не ограничивается. В Бельгии в 1920 году Андре Грация и Сара Дат наблюдали грибковое заражение в одной из своих культур Staphylococcus aureus, которая препятствовала росту бактерий. Они идентифицировали гриб как вид пенициллиума и представили свои наблюдения в виде лабораторного протокола, которому было уделено мало внимания. Костариканский ученый-исследователь Пикадо Твайт также отметил антибиотический эффект Penicillium в 1923 году. В истории фармакологии открытие антибиотиков сыграло огромную роль.

Великий прорыв

В 1928 году шотландский биолог Александр Флеминг заметил ореол ингибирования роста бактерий на культуре палочек Staphylococcus. Он пришел к выводу, что плесень выпускает вещество, которое ингибирует рост бактерий. Он выращивал чистую культуру плесени и впоследствии синтезировал то, что позже назвал «пенициллин». В течение следующих двенадцати лет Флеминг выращивал и селекционировал оригинальный штамм плесени, которая в конечном итоге была идентифицирована как пенициллийный нотаум (сегодня - как Penicillium chrysogenum). Ему не удалось создать стабильную форму для массового производства. Тем не менее открытие антибиотиков Флемингом положило начало новой эпохи в истории медицины.

Продолжение великого дела

Сесил Джордж Пейн, патологоанатом в Королевском лазарете в Шеффилде, попытался лечить сикоз (извержения в фолликуле) пенициллином, но его эксперимент не увенчался успехом, вероятно, потому, что препарат не проникал достаточно глубоко. Перейдя к лечению офтальмии новорожденных, гонококковой инфекции у младенцев, он добился первого удачного исцеления 25 ноября 1930 года. Он вылечил четырех пациентов (одного взрослого и трех младенцев) от глазных инфекций, хотя пятому пациенту не повезло.

В Оксфорде Говард Уолтер Флори организовал большую и очень опытную группу по биохимическим исследованиям, среди которых были Эрнст Борис Цейн и Норман Хитли, чтобы провести клинические испытания и произвести стабильный пенициллин в необходимом количестве. В 1940 году Цейн и Эдвард Абрахам сообщили о первом признаке устойчивости антибиотиков к пенициллину, штамму E.coli, который продуцировал фермент пенициллиназы, способный разрушать пенициллин и полностью отрицать его антибактериальное действие.

Промышленное производство

Между 1941 и 1943 годами Мойер, Когхилл и Рапер в Северной региональной исследовательской лаборатории Министерства сельского хозяйства США (ПМР) в Пеории, штат Иллинойс, США, разработали методы промышленного производства пенициллина и выделенных высокоурожайных штаммов В декабре 1942 года жертвы пожара в Кокоанутовой роще в Бостоне стали первыми пациентами с ожогами, которые успешно лечились пенициллином. Одновременное исследование Яспера Х. Кейна и других ученых Pfizer в Бруклине разработало практический метод глубокой ферментации для производства больших количеств пенициллина фармацевтического класса.

Открытие антибиотиков в России произошло как раз после завоза пенициллина в СССР в конце 1930-х годов, когда их исследованием занималась Ермольева. Роль России в этой истории хоть и несколько вторична, но также важна. Не зря ведь, когда говорят про открытие антибиотиков, Флеминг, Чейн, Флори, Ермольева - главные фамилии, упоминаемые историками медицины.

В дело включились химики

Дороти Ходжкин определила правильную химическую структуру пенициллина с использованием рентгеновской кристаллографии в Оксфорде в 1945 году. В 1952 году в Кундле, Тироль, Австрия, Ханс Маргрейтер и Эрнст Брандл из Университета Биохимии (теперь Сандоз) разработали первый кислотостойкий пенициллин для перорального введения, пенициллин В. Американский химик Джон С. Шихан из Массачусетского технологического института (Массачусетский технологический институт) впоследствии завершил первый химический синтез пенициллина в 1957 году. Читатель, должно быть, уже понял, что период открытия антибиотиков в микробиологии длился едва ли не половину прошлого века. В 1959 году в Соединенном Королевстве был введен полусинтетический β-лактамный метициллин второго поколения, предназначенный для борьбы с резистентными к первому поколению пенициллиназами, в 1959 году. Вероятно, в настоящее время существуют устойчивые к метициллину формы стафилококов. Стоит отметить, что среди открытий 20 века антибиотики занимают очень почетное место.

Бактерии-антибиотики

Наблюдения за ростом некоторых микроорганизмов, ингибирующих рост других бактерий, отмечались с конца 19 века. Эти наблюдения за синтезом антибиотиков между микроорганизмами привели к открытию природных антибактериальных средств. Луи Пастер заметил: «Если бы мы могли вмешаться в антагонизм, наблюдаемый между некоторыми бактериями, это принесло бы, возможно, самые большие надежды на терапию». Это был своего рода поворотный момент в истории открытия антибиотиков.

Еще немного о 19 веке

В 1874 году врач сэр Уильям Робертс отметил, что культуры плесени Penicillium glaucum, которые используются при изготовлении некоторых видов голубого сыра, не проявляют бактериального загрязнения. В 1876 году физик Джон Тиндаль также внес свой вклад в эту область. Пастер провел исследование, в котором показано, что Bacillus anthracis не будет расти в присутствии связанной плесени Penicillium notatum.

В 1895 году итальянский врач Винченцо Тиберио опубликовал статью о антибактериальной силе некоторых экстрактов плесени.

В 1897 году докторант Эрнест Дюшен написал работу «Вклад в выведение микроорганизмов: антагонизм, антагонистическое мышление и патогены». Это была первая известная научная работа по рассмотрению терапевтических возможностей плесени в результате их антимикробной активности. В своем труде Дюшен предложил, чтобы бактерии и плесени участвовали в вечной битве за выживание. Дюшесен заметил, что E. coli была удалена с помощью Penicillium glaucum, когда они оба выросли в одной и той же культуре. Он также заметил, что, когда он инокулировал лабораторных животных смертельными дозами тифозных бацилл вместе с Penicillium glaucum, животные не умерли от брюшного тифа. К сожалению, военная служба Дюшенна после получения степени не позволила ему провести дальнейшие исследования. Дюшен умер от туберкулеза - болезни, которую теперь лечат антибиотиками.

И только Флеминг спустя более чем 30 лет предположил, что плесень должна выделять антибактериальное вещество, которое он назвал пенициллином в 1928 году. Дуэт, определивший историю открытия антибиотиков - Флеминг/Ваксман. Флеминг считал, что его антибактериальные свойства можно использовать для химиотерапии. Первоначально он характеризовал некоторые из его биологических свойств и пытался использовать сырой препарат для лечения некоторых инфекций, но не смог продолжить свое развитие без помощи подготовленных химиков. Никто не играл во всей этой эпопее такой решающей роли, как научный дуэт Флеминг/Ваксман, история открытия антибиотиков их не забудет.

Но в этой эпопее были и другие важные имена. Как уже упоминалось ранее, химикам удалось очистить пенициллин только в 1942 году, но до 1945 года он не стал широко доступным за пределами союзных военных. Позже Норман Хитли разработал технику обратной экстракции для эффективной очистки пенициллина навалом. Химическая структура пенициллина была впервые предложена Абрахамом в 1942 году, а затем позже подтверждена Дороти Кроуфут Ходжкин в 1945. Очищенный пенициллин проявлял сильную антибактериальную активность против широкого спектра бактерий и имел низкую токсичность у людей. Кроме того, его активность не ингибировалась биологическими компонентами, такими как гной, в отличие от синтетических сульфонамидов. Развитие потенциала пенициллина привело к возобновлению интереса к поиску антибиотических соединений с аналогичной эффективностью и безопасностью. Цейн и Флори разделили Нобелевскую премию 1945 года в области медицины с Флемингом, открывшим эту чудо-плесень. Открытие антибиотиков Ермольевой было ожидаемо проигнорировано западным научным сообществом.

Другие антибиотики на основе плесени

Флори приписывал Рене Дюбо новаторский подход к преднамеренному и систематическому поиску антибактериальных соединений, что привело к открытию грамицидина и возродило исследования Флори в области свойств пенициллина. В 1939 году, с началом Второй мировой войны, Дюбо сообщил об открытии первого естественно полученного антибиотика, тиротрицина. Это был один из первых коммерческих антибиотиков, который был очень эффективным при лечении ран и язв во время Второй мировой войны. Однако грамицидин не мог использоваться системно из-за токсичности. Тироцидин также оказался слишком токсичным для системного использования. Результаты исследований, полученные в этот период, не были разделены между осью и союзными державами во время Второй мировой войны и пользовались ограниченным спросом в мире во время «холодной войны». Презентация открытия антибиотиков происходила в основном в развитых странах Запада.

История названия

Термин «антибиотик», означающий «против жизни», был введен французским бактериологом Жаном Полем Вилькемином как описательное название свойства, проявляемого этими ранними антибактериальными препаратами. Антибиотик был впервые описан в 1877 году, когда Луи Пастер и Роберт Кох наблюдали, как бактерия-палочка умирает под действием Bacillus anthracis. Эти препараты позднее были переименованы в антибиотики Сельманом Ваксманом, американским микробиологом, в 1942 году. Эту дату стоит включить в список годов открытия антибиотиков.

Термин «антибиотик» впервые был использован в 1942 году Сельманом Ваксманом и его сотрудниками в журнальных статьях для описания любого вещества, продуцируемого микроорганизмом, который является антагонистическим для роста других микроорганизмов. Это определение исключало вещества, которые убивают бактерии, но которые не продуцируются микроорганизмами (такие как желудочные соки и перекись водорода). Он также исключил синтетические антибактериальные соединения, такие как сульфонамиды. При использовании в настоящее время термин «антибиотик» применяется к любому лекарству, которое убивает бактерии или ингибирует их рост, независимо от того, производится ли этот препарат микроорганизмом или нет.

Этимология

Термин «антибиотик» происходит от приставки «анти» и греческого слова βιωτικός (biōtikos), «пригодный для жизни, живой», который исходит из βίωσις (biōsis), «образ жизни», а также корня βίος (bios) «жизнь». Термин «антибактериальный» происходит от греческого ἀντί (анти), «против» + βακτήριον (baktērion), уменьшительного от βακτηρία (baktēria), «тростник», поскольку первые обнаруженные бактерии были стержнеобразными по своей форме.

Альтернативы антибиотикам

Увеличение числа бактериальных штаммов, которые устойчивы к традиционным антибактериальным терапиям вместе с уменьшением количества новых антибиотиков, которые в настоящее время разрабатываются в в качестве лекарств, побудило развитие стратегий лечения бактериальных заболеваний, являющихся альтернативой традиционным антибактериальным препаратам. Для борьбы с этой проблемой также исследуются неспецифические подходы (то есть продукты, отличные от классических антибактериальных средств), которые нацелены на бактерии или подходы, которые нацелены на хозяина, включая фаговую терапию и вакцины.

Вакцины

Вакцины полагаются на иммунную модуляцию или аугментацию. Вакцинация либо возбуждает, либо усиливает иммунитет человека для предотвращения инфекции, приводя к активации макрофагов, производству антител, воспалению и другим классическим иммунным реакциям. Антибактериальные вакцины ответственны за резкое сокращение глобальных бактериальных заболеваний. Вакцины, полученные из аттенюированных целых клеток или лизатов, были заменены в основном менее реакционноспособными, бесклеточными вакцинами, состоящими из очищенных компонентов, включая капсульные полисахариды и их конъюгаты, белковыми носителями, а также инактивированными токсинами (токсоидами) и белками.

Фаготерапия

Фаготерапия - еще один метод лечения устойчивых к антибиотикам штаммов бактерий. Фаготерапия заражает патогенные бактерии собственными вирусами. Бактериофаги чрезвычайно специфичны для определенных бактерий, поэтому они не вредят организму-хозяину и микрофлоре кишечника в отличие от антибиотиков. Бактериофаги, также известные как фаги, заражают и могут убивать бактерии и влиять на рост бактерий прежде всего в течение литических циклов. Фаги вставляют свою ДНК в бактерию, где ее транскрибируют и используют для создания новых фагов, после чего клетка будет лизироваться, высвобождая новый фаг, способный заражать и уничтожать другие бактерии одного и того же штамма. Высокая специфичность фага защищает «хорошие» бактерии от разрушения.

Однако существуют и некоторые недостатки в использовании бактериофагов. Бактериофаги могут содержать факторы вирулентности или токсичные гены в своих геномах. Кроме того, пероральное и внутривенное введение фагов для уничтожения бактериальных инфекций представляет собой гораздо более высокий риск безопасности, чем местное применение, и есть дополнительная проблема неопределенного иммунного ответа на эти крупные антигенные коктейли. Существуют значительные регуляторные препятствия, которые необходимо преодолеть для таких рискованных методов лечения. Использование бактериофагов в качестве замены противомикробных препаратов остается привлекательным вариантом, несмотря на многочисленные проблемы.

Роль растений

Растения являются важным источником противомикробных соединений, а традиционные целители уже давно используют их для профилактики или лечения инфекционных заболеваний. Недавно появился новый интерес к использованию натуральных продуктов для идентификации новых антибиотиков (определяемых как натуральные продукты с антибиотической активностью) и их применения при открытии антибактериальных препаратов в эпоху геномики. Фитохимические вещества являются активным биологическим компонентом растений, а некоторые фитохимические вещества, включая дубильные вещества, алкалоиды, терпеноиды и флавоноиды, обладают противомикробной активностью. Некоторые антиоксидантные пищевые добавки также содержат фитохимические вещества (полифенолы), такие как экстракт виноградных косточек, и демонстрируют антибактериальные свойства in vitro.

Фитохимические вещества способны ингибировать синтез пептидогликана, повреждать структуры микробных мембран, изменять гидрофобность поверхности бактериальных мембран, а также модулировать чувствительность кворума. С ростом резистентности к антибиотикам в последние годы изучается потенциал новых антимикробных препаратов, полученных из растений. Тем не менее можно сказать, что долгий период открытия антибиотиков подошел к концу.

Введение

Тот факт, что одни микробы могут каким - либо образом задерживать рост других, был хорошо известен издавна. В 1928 - 1929 гг. А. Флеминг открыл штамм плесневого гриба пенициллина (Penicillium notatum), выделяющего химическое вещество, которое задерживает рост стафилококка. Вещество было названо «пенициллин», однако лишь в 1940 г. Х. Флори и Э. Чейн были удостоены Нобелевской премии. В нашей стране большой вклад в учение об антибиотиках внесли З.В. Ермольева и Г.Ф. Гаузе.

Сам термин «антибиотик» (от греч. anti, bios - против жизни) был предложен С. Ваксманом в 1842 г. Для обозначения природных веществ, продуцируемых микроорганизмами и в низких концентрациях антагонистичных к росту других бактерий.

Антибиотики - это химиотерапевтические препараты из химических соединений биологического происхождения (природные), а также их полусинтетические производные и синтетические аналоги, которые в низких концентрациях оказывают избирательное повреждающее или губительное действие на микроорганизмы и опухоли.

История открытия антибиотиков

В народной медицине для обработки ран и лечения туберкулеза издавна применяли экстракты лишайников. Позднее в состав мазей для обработки поверхностных ран стали включать экстракты бактерий Pseudomonas aeruginosa, хотя почему они помогают, никто не знал, и феномен антибиоза был неизвестен.

Однако некоторые из первых ученых-микробиологов сумели обнаружить и описать антибиоз (угнетение одними организмами роста других). Дело в том, что антагонистические отношения между разными микроорганизмами проявляются при их росте в смешанной культуре. До разработки методов чистого культивирования разные бактерии и плесени выращивались вместе, т.е. в оптимальных для проявления антибиоза условиях. Луи Пастер еще в 1877 описал антибиоз между бактериями почвы и патогенными бактериями - возбудителями сибирской язвы. Он даже предположил, что антибиоз может стать основой методов лечения.

Первые антибиотики были выделены еще до того, как стала известной их способность угнетать рост микроорганизмов. Так, в 1860 был получен в кристаллической форме синий пигмент пиоцианин, вырабатываемый небольшими подвижными палочковидными бактериями рода Pseudomonas, но его антибиотические свойства были обнаружены лишь через много лет. В 1896 из культуры плесени удалось кристаллизовать еще одно химическое вещество такого рода, получившее название микофеноловая кислота.

Постепенно выяснилось, что антибиоз имеет химическую природу и обусловлен выработкой специфических химических соединений.

Появление термина «антибиотики» было связано с получением и внедрением в лечебную практику нового химиотерапевтического препарата пенициллина, активность которого в отношении патогенных кокков и других бактерий значительно превосходило действие сульфаниламида.

Первооткрывателем пенициллина является английский микробиолог А. Флеминг, который, начиная с 1920 г., изучал антибактериальные свойства зелёной плесени - гриба рода Penicillium. А. Флеминг более 10 лет пытался получить и выделить пенициллин из культуральной жидкости в химически чистом виде, пригодном для клинического применения. Однако это удалось сделать лишь в 1940 году после начала второй мировой войны, когда потребовалось новые, более эффективные, чем сульфаниламиды, лекарственные средства для лечения гнойных осложнений ран и сепсиса. Английскому патологу Г. Флори и биохимику Э. Чейну удалось выделить нестойкую пенициллиновую кислоту и получить её соль, стабильно сохраняющую свою антибактериальную активность. В 1943 г. Производство пенициллина было развёрнуто в США. З. В. Ермольева явилась одним из организаторов производства пенициллина в нашей стране во время Великой Отечественной войны.

Успех клинического применения пенициллина послужил сигналом к проведению широких исследований в разных странах мира, направленных на поиск новых антибиотиков. С этой целью бала изучена способность многочисленных штаммов грибов, актиномицетов и бактерий, хранящихся в микробных музеях разных институтов и вновь выделенных из окружающей среды, главным образом почвы, продуцировать антибиотические вещества. В результате этих исследований, З. Ваксманом и др. в 1943 г. Был открыт стрептомицин, а затем и многие другие антибиотики.

Московская Медицинская Академия им. И.М. Сеченова

Кафедра Общей хирургии на базе ГКБ№23 (2 гнойное отделение)

«История открытия антибиотиков.»

Исполнитель:

Студентка III-ого курса

Лечебного факультета

4ой группы

Лабутина Юлия Олеговна

Преподаватель: Вавилова Г.С.

Москва 2004

Противомикробные препараты.

Сдерживание или прекращение роста микробов достигается различными методами (комплексами мер): антисептикой, стерилизацией, дезинфекцией, химиотерапией . Соответственно, химические вещества, которые применяются для осуществления этих мер, называются стерелизующими агентами, дезинфектантами, антисептиками и противомикробными химиопрепаратами . Противомикробные химические средства подразделяют на две группы: не обладающие избирательностью действия – губительны в отношении большинства микробов, но при этом токсичны для клеток макроорганизма (антисептики и дезинфектанты), и обладающие избирательностью действия (химиотерапевтические средства).

Химиотерапевтические противомикробные лекарственные средства – это химические препараты, которые применяют при инфекционных заболеваниях для этиотропного лечения (т.е. направленного на микроб как на причину болезни), а также для профилактики инфекций.

К антимикробным химиотерапевтическим средствам относят следующие группы препаратов:

Антибиотики (действуют только на клеточные формы микроорганизмов; также известны противоопухолевые антибиотики)

Синтетические химиопрепараты разного химического строения (среди них есть препараты, которые действуют или на клеточные микроорганизмы, или на неклеточные формы микробов)

Антибиотики – это химиотерапевтические препараты из химических соединений биологического происхождения (природные), а также их полусинтетические производные и синтетические аналоги, которые в низких концентрациях оказывают избирательное повреждающее или губительное действие на микроорганизмы и опухоли. Антибиотики, применяемые в медицинской практике, продуцируются актиномицетами (лучистыми грибами), плесневыми грибами, а также некоторыми бактериями. Как уже было сказано, противомикробное действие антибиотиков имеет избирательный характер: на одни организмы они действуют сильнее, на другие – слабее или вообще не действуют. Избирательно и воздействие антибиотиков и на животные клетки, вследствие чего они различаются по степени токсичности и влиянию на кровь и другие биологические жидкости. Некоторые антибиотики представляют значительный интерес для химиотерапии и могут применяться для лечения различных микробных инфекций у человека и животных.

Проблема лечения инфекционных заболеваний имеет такую же долгую историю, как и изучение самих болезней. С точки зрения современного человека, первые попытки в этом направлении были наивны и примитивны, хотя некоторые из них и не были лишены здравого смысла (например, прижигание ран или изоляция больных). Тот факт, что одни микробы могут каким-то образом задерживать рост других, был хорошо известен издавна. В народной медицине для обработки ран и лечения туберкулеза издавна применяли экстракты лишайников. Позднее в состав мазей для обработки поверхностных ран стали включать экстракты бактерий Pseudomonas aeruginosa . Опыт, накопленный тяжёлым путём проб и ошибок, вооружил знахарей знаниями целебных свойств вытяжек из трав и тканей животных, а также различных минералов. Изготовление настоев и отваров из растительного сырья было широко распространено в античном мире, их пропагандировал Клавдий Галён. В средневековье репутацию препаратов из лекарственного сырья значительно уменьшили всевозможные зелья, «изыскания» алхимиков и, конечно, убеждённость в неизлечимости «кар Господних». В этой связи следует упомянуть верование в целительное действие рук «помазанников Божьих», через прикосновение царствующей особы проходили толпы больных. Например, Людовик XIV возложил руки на 10 000 больных, а Карл II Стюарт - на 90 000. По мере понимания врачами правильности концепции лечение болезней принимало всё более «этиотропный» характер. Основателем химиотерапии с полным правом должен считаться Парацельс, названный А. И. Герценым «первым профессором химии от сотворения мира». Парацельс не без успеха применял для лечения инфекций человека и животных различные неорганические вещества (например, соли ртути и мышьяка). После открытия Нового Света стало известно о свойствах коры дерева «кина - кина», использовавшейся индейцами для лечения малярии. Популярности этого средства способствовало чудесное излечение жены вице-короля Америки, графини Цинхон, и в Европу кора прибыла уже под названием «порошок графини», а позднее её имя присвоили и самому хинному дереву. Такую же славу снискало и другое заокеанское средство - ипекакуана, применявшееся индейцами для лечения «кровавых» поносов.

Еще в 1871-1872 гг. российские ученые В.А. Манассеин и А.Г. Полотебнов наблюдали эффект при лечении зараженных ран прикладыванием плесени, хотя почему они помогают, никто не знал, и феномен антибиоза был неизвестен.

Однако некоторые из первых ученых-микробиологов сумели обнаружить и описать антибиоз (угнетение одними организмами роста других). Дело в том, что антагонистические отношения между разными микроорганизмами проявляются при их росте в смешанной культуре. До разработки методов чистого культивирования разные бактерии и плесени выращивались вместе, т.е. в оптимальных для проявления антибиоза условиях. Луи Пастер еще в 1877 при изучении сибирской язвы заметил, что заражение животного смесью возбудителя и других бактерий часто мешает развитию заболевания, что позволило ему предположить, что конкуренция между микробами может блокировать патогенные свойства возбудителя. Он описал антибиоз между бактериями почвы и патогенными бактериями – возбудителями сибирской язвы и даже предположил, что антибиоз может стать основой методов лечения. Наблюдения Л. Пастера (1887) подтвердили, что антагонизм в мире микробов – это распространенное явление, однако природа его была неясна.

Первые антибиотики были выделены еще до того, как стала известной их способность угнетать рост микроорганизмов. Так, в 1860 был получен в кристаллической форме синий пигмент пиоцианин , вырабатываемый небольшими подвижными палочковидными бактериями рода Pseudomonas , но его антибиотические свойства были обнаружены лишь через много лет. В 1899г. – Р. Эммерих и О. Лоу сообщили об антибиотическом соединении, образуемом бактериями Pseudomonas pyocyanea , и назвали его пиоцианазой ; препарат использовался как местный антисептик. В 1896 Б. Гозио из жидкости, содержащей культуру грибка из рода Penicillium (Penicillium brevicompactum ) , удалось кристаллизовать еще одно химическое вещество, получившее название микофеноловая кислота , подавляющая рост бактерий сибирской язвы.

Но ни одно лекарство не спасло столько жизней, сколько пенициллин . С открытием этого вещества началась новая эра в лечении инфекционных болезней – эра антибиотиков. Открытие лекарств антибиотиков, к которым мы уже так привыкли в наше время, сильнейшим образом изменило человеческое общество. Отступили заболевания еще не давно считавшиеся безнадежными. Еще удивительнее история самого открытия.

Выдающийся биолог Александр Флеминг родился 6 августа 1881 г. в Шотландии, в графстве Эршир. Мальчик рос на ферме своих родителей, со всех сторон окружённой вересковыми пустошами. Природа давала юному Александру гораздо больше, чем школа. В возрасте 13 лет юный Александр переехал в столицу Великобритании - Лондон. В то время как его сверстники учились, Флеминг 5 лет проработал в местной пароходной компании, зарабатывая себе на жизнь.

В 1901 г. Флеминг поступил в медицинское училище Святой Марии, сдав сложные экзамены. Ему не помешало то, что прошло уже 5 лет, как он перестал учиться. Более того, он был признан лучшим из поступающих во всём Соединённом королевстве! Флеминг никогда не делал бесполезной работы. Он умел извлечь из учебника только необходимое, пренебрегая остальным.

После завершения учёбы Флеминга пригласили работать в бактериологической лаборатории больницы Св. Марии. Бактериология в то время находилась на переднем крае науки.

Рабочий день Флеминга в первые годы его научной деятельности был едва ли не круглосуточным. По его приходу на работу проверяли часы. И даже в два часа ночи задержавшиеся на работе сотрудники могли зайти к нему побеседовать и выпить кружку пива.

В августе 1914 г. разразилась Первая мировая война. Флеминг получил звание офицера медицинской службы и был послан создавать бактериологическую лабораторию во Францию, в город Булонь.

Каждый день, поднимаясь на чердак госпиталя, где разместилась лаборатория, Флеминг проходил через госпитальные палаты, где лежали раненые. Ежедневно прибывали всё новые и новые их группы. Здесь, в госпитале, они сотнями умирали от инфекции. Переломы, разрывы внутренних тканей... Кусочки земли и одежды, попавшие в раны, довершали работу бомб. Лицо раненого приобретало серый цвет, дыхание затруднялось - начиналось заражение крови. Результат - неизбежная смерть.

Флеминг стал исследовать эту инфекцию. Он рассказывал:

«Мне советовали обязательно накладывать повязки с антисептиками: карболовой, борной кислотами или перекисью водорода. Я видел, что антисептики убивают не все микробы, но мне говорили, что они убивают некоторые из них, и лечение проходит успешнее, чем в том случае, когда не применяют антисептики».

Флеминг решил поставить простой опыт, чтобы проверить, насколько антисептики помогают бороться с инфекцией.

Края большинства ран были неровными, со многими изгибами и извилинами. Микробы скапливались в этих изгибах. Флеминг сделал муляж раны из стекла: раскалил пробирку и изогнул её конец наподобие извилин раны. Затем он наполнил эту пробирку сывороткой, загрязнённой навозом. Это была как бы общая схема обычного боевого ранения. На следующий день сыворотка стала мутной и издавала неприятный запах. В ней размножилось огромное количество микробов. Затем Флеминг вылил сыворотку и наполнил пробирку раствором обычного сильного антисептика, после чего снова заполнил промытую таким образом пробирку чистой, незаражённой сывороткой. И что же? Сколько бы раз Флеминг ни промывал пробирку антисептиками, чистая сыворотка через день становилась такой же зловонной и мутной.

В изгибах пробирки микробы сохранялись, несмотря ни на что. Из этого опыта Флеминг сделал вывод, что обычные антисептики нисколько не помогают при фронтовых ранениях. Его совет военным врачам был следующим: удалять все омертвевшие ткани, где легко могут развиваться микробы, и помогать организму самому бороться с инфекцией посредством выделения белых кровяных телец, из которых образуется гной. Белые кровяные клетки (свежий гной) уничтожают колонии микробов.

Флеминг писал о своих чувствах в те дни:

«Глядя на заражённые раны, на людей, которые мучились и умирали и которым мы не в силах были помочь, я сгорал от желания найти, наконец, какое-нибудь средство, которое способно было бы убить эти микробы, нечто вроде сальварсана...»

В ноябре 1918 г. закончилась война, Флеминг вернулся в Англию, в свою лабораторию.

Флеминга часто высмеивали за беспорядок в лаборатории. Но этот беспорядок, как выяснилось, был плодотворным. Один из его сотрудников рассказывал:

«Флеминг сохранял выделенные им культуры микроорганизмов по две-три недели и, прежде чем уничтожить, внимательно их изучал, чтобы проверить, не произошло ли случайно какого-нибудь неожиданного и интересного явления. Дальнейшая история показала, что, если бы он был таким же аккуратным, как я, он скорее всего не открыл бы ничего нового».

Как-то раз в 1922 г., страдая насморком, Флеминг посеял в лабораторной посуде - чашке Петри - собственную носовую слизь. В той части чашки Петри, куда попала слизь, колонии бактерий погибли. Флеминг стал исследовать это явление и выяснил, что такое же действие оказывают слёзы, обрезки ногтя, слюна, кусочки живой ткани. Когда капля слезы попадала в пробирку с раствором, мутным от множества бактерий, он за несколько секунд становился совершенно прозрачным!

Сотрудникам Флеминга пришлось перенести немало «мучений», добывая слёзы для опытов. Они срезали цедру с лимона, выжимали её себе в глаза и собирали выступавшие слёзы. В больничной газете был даже помещён юмористический рисунок, на котором дети за небольшую плату дают лаборанту себя высечь, а другой лаборант собирает у них слёзы в сосуд с надписью « антисептики ».

Флеминг назвал открытое им вещество «лизоцим » - от греческих слов «растворение» и «закваска» (имелось в виду растворение бактерий). К сожалению, лизоцим убивал далеко не все вредные, болезнетворные бактерии.

Совершить самое важное открытие в его жизни Флемингу также помогли случай и творческий беспорядок в лаборатории. Как-то в 1928 г. Флеминга навестил его коллега Прайс. Флеминг перебирал чашки Петри со старыми культурами. Во многие из них залетела плесень, что бывает довольно часто. Флеминг говорил Прайсу: «Как только вы открываете чашку с культурой, вас ждут неприятности: обязательно что-нибудь попадёт из воздуха...» Вдруг он замолчал и сказал, как всегда, спокойно: «Странно...»

В чашке Петри, которую он держал в руках, тоже выросла плесень, но здесь колонии бактерий вокруг неё погибли, растворились.

С этого момента Флеминг стал исследовать смертоносную для бактерий плесень, а чашку Петри, в которую она залетела, он сохранил до самой смерти.

Александр Флеминг наблюдая антагонизм Penicillium notatum и стафилококка в смешанной культуре открыл штамм плесневого гриба пеницилла (Penicillium notatum ), выделяющего химическое вещество, которое задерживает рост стафилококка. Вещество было названо «пенициллин». Правда, впереди было самое важное испытание: не окажется ли это вещество таким же вредным для человека и животных, как для бактерий? Если бы это было так, пенициллин ничем бы не отличался от множества известных и до того антисептиков. Его нельзя было бы вводить в кровь. К величайшей радости Флеминга и его сотрудников, пенициллиновый бульон, смертоносный для бактерий, был не более опасен для подопытных кроликов и мышей, чем обычный бульон.

Но чтобы применять пенициллин для лечения, его нужно было получить в чистом виде, выделить его из бульона. Бульон, содержащий чужеродные для организма белки, нельзя было вводить в кровь человека.

В феврале 1929 г. Флеминг сделал сообщение о своём открытии в медицинском обществе. Ему не было задано ни одного вопроса! Учёные встретили открытие абсолютно равнодушно, без малейшего интереса. Ещё в 1952 г. Флеминг вспоминал об этой «ужасной минуте».

Так прошло одиннадцать лет! Те немногие химики, которые заинтересовались пенициллином, так и не смогли выделить его в чистом виде. Флеминг, впрочем, не терял надежды и верил, что у открытого им вещества большое будущее.

В 1940 г. неожиданно произошло одно из самых счастливых событий в жизни Флеминга. Из медицинского журнала он узнал, что оксфордским учёным Флори и Чейну удалось получить стабильный препарат пенициллин в очищенном виде. Флеминг ничем не выдал своей радости и только позже заметил, что о работе с такими химиками он и мечтал уже 11 лет.

История открытия пенициллина поистине удивительна. Кто бы мог подумать, что талантливый еврейский мальчик-музыкант, отец которого был выходцем из России, а мать немкой, в конечном итоге бросит стезю профессионального пианиста и найдет совершенно иной путь к всемирной славе. Речь идет об Эрнесте Каине, которого мы знаем под его англицированным именем Чейн. Трудно сказать, правы ли те, кто видит судьбу человека в его имени, но в данном случае имя Эрнест, которое переводится как «искренний, правдивый», полностью соответствовало характеру и моральным достоинствам его носителя.

Отец Эрнеста был талантливым химиком, организовавшим в Берлине собственное производство. И хотя сын окончил гимназию и университет, родители видели его за роялем. Он стал талантливым концертирующим пианистом, а также музыкальным критиком берлинской газеты, однако любовь к науке пересилила. В промежутках между концертами и репетициями молодой человек пропадал в лаборатории химической патологии известнейшей берлинской клиники «Шарите» - «Милосердие».

В апреле 1933 г. Э. Чейн был вынужден покинуть Германию, чтобы больше никогда не возвращаться на родину. Его друг, знаменитый английский биолог Дж. Холдейн, устроил его в Кембридж, где в ходе своей работы над диссертацией Э. Чейн доказал, что нейротоксин змеиного яда является пищеварительным ферментом. Работа сделала ему имя, поэтому в 1935 г. он был приглашен профессором патологии Г. Флори в Оксфорд, чтобы развернуть работу по лизоциму - антибактериальному ферменту. Э. Чейн предлагает Г. Флори сконцентрироваться на более обещающем пенициллине, открытом А. Флемингом. Энтузиазм Э. Чейна заразил Г. Флори, который не мог дождаться проверки действия антибиотика на микробах. Именно Флори достал первые 35 фунтов правительственных фондов для финансирования работы, поддержанной Э. Мелланби из Совета медицинских исследований.

25 мая 1940 г. под грохот бомб, падающих на улицы Лондона, был завершен решающий опыт на 50 белых мышах. Каждой из них ввели смертельную дозу микроба стрептококка. Половина мышей не получала никакого лечения, остальным каждые три часа в течение двух суток вводили пенициллин. Через 16 ч 25 подопытных животных погибли, а 24 мыши, получавшие лечение, выжили. Погибла только одна. Затем наступил биохимический триумф Э. Чейна, показавшего, что пенициллин имеет структуру беталактама. Оставалось только наладить производство нового чудо - лекарства.

Его чудодейственные свойства были доказаны в том же Оксфорде, в одну из клиник которого 15 октября того же года поступил местный полицейский, жаловавшийся на непроходящую «заеду» в углу рта (ранка была инфицирована золотистым стафилококком и нагноилась). К середине января инфекция захватила лицо мужчины, шею и перекинулась на руку и легкое. И тогда врачи отважились вколоть бедняге неслыханный до сего момента пенициллин. В течение месяца больной чувствовал себя неплохо: но драгоценные кристаллы, полученные из Оксфорда, кончились, и 15 марта 1941 г. полицейский скончался. Но не смотря на неудачный опят Г. Флори стал собираться в Америку в поисках коммерческой помощи в налаживании массового производства продукта. Известная фармацевтическая компания «Мерк» из города Рауэй штат Нью-Джерси, спонсировала работы С. Ваксмана из университета Руттерса, который, начиная с 1939 г, вел работы по изучению «антибиозиса» стрептомицетов. Его первая работа была опубликована 24 августа 1940 г. в авторитетнейшем «Ланцете», выходящем в Лондоне. Поэтому приезд Г. Флори с готовыми наработками был подобен манне небесной. «Американцы украли пенициллин у британцев!» Это верно лишь отчасти, поскольку Англия вследствие военного истощения ресурсов, не смогла бы быстро наладить промышленное производство антибиотиков, с помощью которых лечили и британских солдат. Недаром же на вручении Нобелевской премии по медицине за 1945 г. говорили, что «Флеминг сделал для победы над фашизмом больше, чем 25 дивизий».

Первое применение пенициллина в США произошло в феврале 1942 г. Внезапно заболела Анна Миллер, молодая 33-летняя жена администратора Йельского университета, мать троих детей. Будучи медсестрой по образованию, она сама лечила четырехлетнего сына от стрептококковой ангины. Мальчик выздоровел, но вот у его мамы внезапно случился выкидыш, осложнившийся лихорадкой с высокой температурой. Женщина была доставлена в главный госпиталь Нью-Хейвена в том же штате Нью-Джерси с диагнозом стрептококковый сепсис: в миллилитре ее крови бактериологи насчитали 25 колоний микроба! Но что могли сделать в те дни врачи против грозного сепсиса? Если бы не чудо в лице Дж. Фултона, друга Флори, лежавшего в другой палате, который подхватил какую-то легочную инфекцию, обследуя солдат в Калифорнии. 12 марта лечащий врач рассказал Дж.Фултону о приближающейся кончине Анны, у которой температура 41° держалась уже в течение 11 дней! «А нельзя ли получить лекарство у Флори», - высказал он робкую надежду. Дж. Фултон считал, что он вправе обратиться к другу. В конце концов именно он помогал ему в 1939 г. получить грант фонда Рокфеллера на 5 тысяч долларов. (Деньги отпускались на исследование бактерицидного действия пенициллина).

Дж. Фултон позвонил в «Мерк», разрешение было получено, и первые дозы пенициллина были посланы в госпиталь Нью-Хейвена. Бесценный груз сопровождала полиция. В 3 часа пополудни Анне сделали первый укол. К 9 часам следующего утра ее температура стала нормальной! В ноябре 1942 г. «Мерк» провела уже массовые испытания пенициллина на людях, когда получателями антибиотика стали полтысячи людей, пострадавших на пожаре в ночном клубе Бостона.

A в мае 1942 г. Анна Миллер, потерявшая в весе 16 кг, но счастливая и здоровая, выписалась из больницы. В августе свою «крестницу» посетил А. Флеминг. В 1990 г. ее, 82-летнюю, чествовали в Смитсонианском музее естественных наук в Вашингтоне.

В 1942 г. Флемингу также пришлось ещё раз проверить действие пенициллина на своём близком друге, заболевшем воспалением мозга. В течение месяца Флемингу удалось полностью вылечить безнадёжного больного.

В 1941-1942 гг. в Америке и Англии налаживалось промышленное производство пенициллина.

Крошечная спора, случайно занесённая ветром в лабораторию Флеминга, теперь творила настоящие чудеса. Она спасала жизнь сотням и тысячам больных и раненных на фронтах людей. Она положила начало целой отрасли фармацевтической промышленности - производству антибиотиков. Позднее как-то раз, говоря об этой споре, Флеминг привёл поговорку: «Могучие дубы вырастают из малых желудей». Война придала открытию Флеминга особое значение.

Имя учёного было окружено славой, которая всё возрастала. Его, как и его лекарство, знал теперь весь мир. Действие нового лекарства превзошло самые смелые ожидания. Многим тяжелым больным он приносил полное исцеление. С этого момента началось триумфальное шествие пенициллина по всем странам мира. Его называли «чудесная плесень», «желтая магия» и т. п. Он излечивал заражение крови, воспаление легких, всевозможные нагноения и другие тяжелые недуги. Раньше от заражения крови (сепсиса) погибало 50-80 человек из каждых 100 заболевших людей. Это была одна из самых опасных болезней, перед которой медицина чаще всего оказывалась бессильной. Сейчас пенициллин спасает почти всех больных сепсисом. Смерть от заражения крови теперь уже чрезвычайное происшествие. От воспаления легких погибало много людей, особенно детей и стариков, теперь от этой болезни умирают редко. Нужно только вовремя применить пенициллин.

Английский король возвёл учёного в дворянское достоинство. А в 1945 году А. Флеминг, Х. Флори и Э. Чейн были удостоены Нобелевской премии по медицине за открытие пенициллина.

Александр Флеминг скоропостижно скончался 11 марта 1955 г. Его смерть заставила скорбеть едва ли не весь мир. В испанском городе Барселоне, который посещал Флеминг, цветочницы высыпали все цветы из корзин к мемориальной доске с его именем. В Греции, где тоже бывал учёный, объявили траур. Флеминг был погребён в лондонском соборе Св. Павла.

Хотя существуют сведения что в 1985 г. в архивах Лионского университета была найдена диссертация рано скончавшегося студента-медика (Эрнест Августин Дюшене), за сорок лет до Флеминга подробно характеризующая открытый им препарат из плесени Р. notatum , активный против многих патогенных бактерий.

В 1937 г. – М. Вельш описал первый антибиотик стрептомицетного происхождения – актиномицетин . В 1939 г. – Н.А. Красильников и А.И. Кореняко получили мицетин ;

Среди первых исследователей, занявшихся целенаправленным поиском антибиотиков, был Р.Дюбо. Проведенные им и его сотрудниками эксперименты привели к открытию антибиотиков, вырабатываемых некоторыми почвенными бактериями, их выделению в чистом виде и использованию в клинической практике. В 1939 Дюбо получил тиротрицин – комплекс антибиотиков, состоящий из грамицидина и тироцидина; это явилось стимулом для других ученых, которые обнаружили еще более важные для клиники антибиотики.

Таким образом, к моменту получения пенициллина в очищенном виде было известно пять антибиотических средств (микофеноловая кислота, пиоцианаза, актиномицетин, мицетин и тиротрицин ).

Так начиналась эра антибиотиков. В нашей стране большой вклад в учение об антибиотиках внесли З. В Ермольева и Г.Ф. Гаузе. Зинаида Виссарионовна Ермольева (1898 – 1974) – автор первого советского пенициллина (крустозин ), полученного из P . Crustosum

Сам термин «антибиотики » (от греч. Anti, bios – против жизни) был предложен С. Ваксманом в 1942 году для обозначения природных веществ, продуцируемых микроорганизмами и в низких концентрациях антагонистичных к росту других бактерий. З.Ваксман со своими студентами в Университете Ратджерса, США, занимался актиномицетами (такими, как Streptomyces) и в 1944 открыл стрептомицин, эффективное средство лечения туберкулеза и других заболеваний. Сильнее всего действует стрептомицин при туберкулезном поражении оболочек мозга - менингите, при туберкулезе гортани, кожи. Раннее почти все заболевшие туберкулезным менингитом погибали, а теперь с помощью стрептомицина большинство больных выздоравливают. На туберкулез легких стрептомицин действует слабее. И все-таки он до сих пор остается одним из лучших средств лечения этой болезни. Стрептомицин помогает также при коклюше, воспалении легких, заражении крови.

В последующем число антибиотиков быстро росло. После 1940 было получено множество клинически важных антибиотиков, в их числе бацитрацин, хлорамфеникол (левомицетин), хлортетрациклин, окситетрациклин, амфотерицин В, циклосерин, эритромицин, гризеофульвин, канамицин, неомицин, нистатин, полимиксин, ванкомицин, виомицин, цефалоспорины, ампициллин, карбенициллин, аминогликозиды, стрептомицин, гентамицин.

Много веков назад было замечено, что зеленая плесень помогает в лечении тяжелых гнойных ран. Но в те далекие времена не знали ни о микробах, ни об антибиотиках. Первое научное описание лечебного действия зеленой плесени сделали в 70-х годах 19 века русские ученые В.А.Манассеин и А.Г. Полотебнов. После этого на несколько десятилетий о зеленой плесени забыли, и только в 1929 году она стала настоящей сенсацией, перевернувшей научный мир. Феноменальные качества этого неприятного живого организма изучил профессор микробиологии Лондонского университета Александр Флеминг.

Опыты Флеминга показали, что зеленая плесень вырабатывает особое вещество, обладающее антибактериальными свойствами и подавляющее рост многих болезнетворных микроорганизмов. Это вещество ученый назвал пенициллином, по научному названию вырабатывающих его плесневых грибов. В ходе дальнейших исследований Флеминг выяснил, что пенициллин губительно действует на микробы, но вместе с тем не оказывает отрицательного действия на лейкоциты, принимающие активное участие в борьбе с инфекцией, и другие клетки организма. Но Флемингу не удалось выделить чистую культуру пенициллина для производства лекарственных препаратов.

Учение об антибиотиках - молодая синтетическая ветвь современного естествознания. Впервые в 1940 году был получен в кристаллическом виде химиотерапевтический препарат микробного происхождения – пенициллин - антибиотик, открывший летоисчисление эры антибиотиков.

Многие учёные мечтали о создании таких препаратов, которые можно было бы использовать при лечении различных заболеваний человека, о препаратах, способных убивать патогенных бактерий, не оказывая вредного действия на организм больного.

Пауль Эрлих (1854-1915) в результате многочисленных опытов синтезировал в 1912 году мышьяковистый препарат - сальварсан, убивающий in vitro возбудителя сифилиса. В 30-х годах прошлого столетия в результате химического синтеза были получены новые органические соединения – сульфамиды, среди которых красный стрептоцид (пронтозил) был первым эффективным препаратом, оказавшим терапевтическое действие при тяжёлых стрептококковых инфекциях.

Он долгое время пребывал в гордом одиночестве, если не считать используемого индейцами Южной и Центральной Америки для лечения малярии хинина - алкалоида хинного дерева. Только спустя четверть века были открыты сульфаниламидные препараты, а в 1940 году Александр Флеминг выделил в чистом виде пенициллин.

В 1937 году в нашей стране был синтезирован сульфидин – соединение, близкое к пронтозилу. Открытие сульфамидных препаратов и применение их в медицинской практике составило известную эпоху в химиотерапии многих инфекционных заболеваний, в том числе сепсиса, менингита, пневмонии, рожистого воспаления, гонореи и некоторых других.

Луи Пастер и С. Джеберт в 1877 году сообщили, что аэробные бактерии подавляют рост Bacillus anthracis.

В конце XIX века В. А. Манассеин (1841-1901) и А. Г. Полотебнов (1838-1908) показали, что грибы из рода Penicillium способны задерживать в условиях in vivo развитие возбудителей ряда кожных заболеваний человека.

И. И. Мечников (1845 - 1916) ещё в 1894 году обратил внимание на возможность использования некоторых сапрофитных бактерий в борьбе с патогенными микроорганизмами.

В 1896 году Р. Гозио из культурной жидкости Penicillium brevicompactum выделил кристаллическое соединение - микофеноловую кислоту, подавляющее рост бактерий сибирской язвы.

Эммирих и Лоу в 1899 году сообщили об антибиотическом веществе, образуемом Pseudomonas pyocyanea, они назвали его пиоцианазой; препарат использовался в качестве лечебного фактора как местный антисептик.

В 1910-1913 годах O. Black и U. Alsberg выделили из гриба рода Penicillium пеницилловую кислоту, обладающую антимикробными свойствами.

В 1929 году А. Флемингом был открыт новый препарат пенициллин , который только в 1940 году удалось выделить в кристаллическом виде.

Открытие Флеминга

В 1922 году после неудачных попыток выделить возбудителя простудных заболеваний Флеминг чисто случайно открыл лизоцим (название придумал профессор Райт) - фермент, убивающий некоторые бактерии и не причиняющий вреда здоровым тканям. К сожалению, перспективы медицинского использования лизоцима оказались довольно ограниченными, поскольку он был достаточно эффективным средством против бактерий, не являющихся возбудителями заболеваний, и совершенно неэффективным против болезнетворных организмов. Это открытие побудило Флеминга заняться поисками других антибактериальных препаратов, которые были бы безвредны для организма человека.

Следующая счастливая случайность - открытие Флемингом пенициллина в 1928 году - явилась результатом стечения ряда обстоятельств, столь невероятных, что в них почти невозможно поверить. В отличие от своих аккуратных коллег, очищавших чашки с бактериальными культурами после окончания работы с ними, Флеминг не выбрасывал культуры по 2-3 недели, пока его лабораторный стол не оказывался загроможденным 40-50 чашками. Тогда он принимался за уборку, просматривал культуры одну за другой, чтобы не пропустить что-нибудь интересное. В одной из чашек он обнаружил плесень, которая, к его удивлению, угнетала высеянную культуру бактерии. Отделив плесень, он установил, что «бульон», на котором разрослась плесень, приобрел выраженную способность подавлять рост микроорганизмов, а также имел бактерицидные и бактериологические свойства.

Неряшливость Флеминга и сделанное им наблюдение явились двумя обстоятельствами в целом ряду случайностей, способствовавших открытию. Плесень, которой оказалась заражена культура, относилась к очень редкому виду. Вероятно, она была занесена из лаборатории, где выращивались образцы плесени, взятые из домов больных, страдающих бронхиальной астмой, с целью изготовления из них десенсибилизирующих экстрактов. Флеминг оставил ставшую впоследствии знаменитой чашку на лабораторном столе и уехал отдыхать. Наступившее в Лондоне похолодание создало благоприятные условия для роста плесени, а последовавшее затем потепление - для бактерий. Как выяснилось позднее, стечению именно этих обстоятельств было обязано знаменитое открытие.

Первоначальные исследования Флеминга дали ряд важных сведений о пенициллине. Он писал, что это «эффективная антибактериальная субстанция..., оказывающая выраженное действие на пиогенные кокки и палочки дифтерийной группы. .. Пенициллин даже в огромных дозах не токсичен для животных... Можно предположить, что он окажется эффективным антисептиком при наружной обработке участков, пораженных чувствительными к пенициллину микробами, или при его введении внутрь». Зная это, Флеминг не сделал тем не менее столь очевидного следующего шага, который 12 лет спустя был предпринят Хоуардом У. Флори и состоял в том, чтобы выяснить, будут ли спасены от летальной инфекции мыши, если лечить их инъекциями пенициллинового бульона. Флеминг назначил его нескольким пациентам для наружного применения. Однако результаты были противоречивыми. Раствор оказался нестабильным и с трудом поддавался очистке, если речь шла о больших его количествах.

Подобно Пастеровскому институту в Париже, отделение вакцинации в больнице Св. Марии, где работал Флеминг, существовало благодаря продаже вакцин. Флеминг обнаружил, что в процессе приготовления вакцин пенициллин помогает предохранить культуры от стафилококка. Это было техническое достижение, и ученый широко пользовался им, еженедельно отдавая распоряжения изготовлять большие партии бульона. Он делился образцами культуры пенициллина с коллегами в других лабораториях, но ни разу не упомянул о пенициллине ни в одной из 27 статей и лекций, опубликованных им в 1930-1940 годы, даже если речь шла о веществах, вызывав ющих гибель бактерий.

Таким образом, к моменту получения пенициллина в очищенном виде было известно пять антибиотических средств (микофеноловая кислота, пиоцианаза, актиномицетин, мицетин и тиротрицин). В последующем число антибиотиков быстро росло и к настоящему времени их описано почти 7000 (образуемых лишь микроорганизмами); при этом только около 160 используется в медицинской практике. С получением пенициллина как препарата (1940 год) возникло новое направление в науке – учение об антибиотиках, которое необычайно быстро развивается в последние десятилетия.

В 70-х годах ежегодно описывалось более 300 новых антибиотиков. В 1937 году Вельш описал первый антибиотик стрептомицетного происхождения актимицетин, в 1939 году Красильниковым и Кореняко был получен мицетин и Дюбо – тиротрицин. Впоследующем число антибиотиков росло очень быстрыми темпами.

Нобелевская премия по физиологии и медицине 1945 года была присуждена совместно Флемингу, Чейну и Флори «за открытие пенициллина и его целебного воздействия при различных инфекционных болезнях». В Нобелевской лекции Флеминг отметил, что «феноменальный успех пенициллина привел к интенсивному изучению антибактериальных свойств плесеней и других низших представителей растительного мира. Лишь немногие из них обладают такими свойствами».

В оставшиеся 10 лет жизни ученый был удостоен 25 почетных степеней, 26 медалей, 18 премий, 30 наград и почетного членства в 89 академиях наук и научных обществах.

Побочные действия

Однако антибиотики - это не только панацея от микробов, но и сильные яды. Ведя на уровне микромира между собой смертоносные войны, с их помощью одни микроорганизмы безжалостно расправляются с другими. Человек подметил это свойство антибиотиков и использовал его в своих целях - начал расправляться с микробами их же собственным оружием, создал на основе природных сотни еще более мощных синтетических препаратов. И все же предначертанное антибиотикам самой природой свойство убивать по-прежнему неотъемлемо от них.

Все антибиотики, без исключений, обладают побочными действиями! Это следует уже из самого названия таких веществ. Естественное природное свойство всех антибиотиков убивать микробы и микроорганизмы, к сожалению, невозможно направить на уничтожение только одного вида бактерий или микробов. Уничтожая вредные бактерии и микроорганизмы, любой антибиотик неминуемо оказывает такое же угнетающее воздействие и на все схожие с "врагом" полезные микроорганизмы, которые, как известно, принимают активное участие практически во всех процессах происходящих в нашем организме.