Преди много векове е забелязано, че зелената плесен помага при лечението на тежки гнойни рани. Но в онези далечни времена не са знаели нито за микроби, нито за антибиотици. Първото научно описание на терапевтичния ефект на зелената плесен е направено през 70-те години на 19 век от руските учени В. А. Манасеин и А. Г. Полотебнов. След това зелената плесен е забравена за няколко десетилетия и едва през 1929 г. се превръща в истинска сензация, която обръща научния свят с главата надолу. Феноменалните качества на този неприятен жив организъм са изследвани от Александър Флеминг, професор по микробиология в Лондонския университет.

Експериментите на Флеминг показват, че зелената плесен произвежда специално вещество, което има антибактериални свойства и потиска растежа на много патогени. Ученият нарекъл това вещество пеницилин, след научното наименование на плесените, които го произвеждат. В хода на по-нататъшни изследвания Флеминг установи, че пеницилинът има пагубен ефект върху микробите, но в същото време няма отрицателен ефект върху левкоцитите, които активно участват в борбата с инфекцията, и други клетки на тялото. Но Флеминг не успява да изолира чиста култура от пеницилин за производството на лекарства.

Учението за антибиотиците е млад синтетичен клон на съвременната естествена наука. За първи път през 1940 г. е получено химиотерапевтично лекарство от микробен произход, пеницилин, в кристална форма - антибиотик, който открива ерата на антибиотиците.

Много учени мечтаеха да създадат лекарства, които могат да се използват при лечението на различни човешки заболявания, лекарства, които могат да убиват патогенни бактерии, без да имат вредно въздействие върху тялото на пациента.

Пол Ерлих (1854-1915) в резултат на многобройни експерименти синтезира през 1912 г. арсенов препарат - салварсан, който убива причинителя на сифилис in vitro. През 30-те години на миналия век в резултат на химичен синтез са получени нови органични съединения - сулфамиди, сред които червеният стрептоцид (Prontosil) е първото ефективно лекарство, което има терапевтичен ефект при тежки стрептококови инфекции.

Дълго време той беше в прекрасна изолация, с изключение на хинина, алкалоид от хиново дърво, използван от индианците от Южна и Централна Америка за лечение на малария. Само четвърт век по-късно са открити сулфаниламидни препарати, а през 1940 г. Александър Флеминг изолира пеницилина в чист вид.

През 1937 г. у нас е синтезиран сулфидин, съединение, близко до пронтозила. Откриването на сулфатните лекарства и тяхното използване в медицинската практика представлява добре позната ера в химиотерапията на много инфекциозни заболявания, включително сепсис, менингит, пневмония, еризипел, гонорея и някои други.

Louis Pasteur и S. Gebert съобщават през 1877 г., че аеробните бактерии инхибират растежа на Bacillus anthracis.

В края на 19 век В. А. Манасейн (1841-1901) и А. Г. Полотебнов (1838-1908) показват, че гъбичките от рода Penicillium са способни да забавят развитието на патогени на редица човешки кожни заболявания в in vivo условия.

II Мечников (1845 - 1916) през 1894 г. обърна внимание на възможността за използване на някои сапрофитни бактерии в борбата срещу патогенните микроорганизми.

През 1896 г. R. Gozio изолира кристално съединение, микофенолова киселина, от културалната течност на Penicillium brevicompactum, което потиска растежа на антраксните бактерии.

Emmirich и Low през 1899 г. съобщават за антибиотично вещество, произведено от Pseudomonas pyocyanea, те го наричат ​​пиоцианаза; лекарството се използва като терапевтичен фактор като локален антисептик.

През 1910-1913 г. О. Блек и У. Алсберг изолират пеницилова киселина от гъбички от рода Penicillium, която има антимикробни свойства.

През 1929 г. А. Флеминг открива ново лекарство пеницилин, който е изолиран в кристална форма едва през 1940 г.

Откритието на Флеминг

През 1922 г., след неуспешни опити да изолира причинителя на настинките, Флеминг случайно открива лизозима (името е измислено от професор Райт) - ензим, който убива някои бактерии и не уврежда здравите тъкани. За съжаление, перспективите за медицинска употреба на лизозима се оказаха доста ограничени, тъй като той беше доста ефективен срещу бактерии, които не са причинители на заболявания, и напълно неефективен срещу болестотворни организми. Това откритие накара Флеминг да търси други антибактериални лекарства, които биха били безвредни за човешкото тяло.

Следващата щастлива случайност - откриването на пеницилина от Флеминг през 1928 г. - е резултат от поредица от толкова невероятни обстоятелства, че е почти невъзможно да се повярва в тях. За разлика от своите педантични колеги, които почистваха съдовете за бактериални култури, след като бяха готови, Флеминг не изхвърляше културите в продължение на 2-3 седмици, докато лабораторната му маса не беше отрупана с 40-50 блюда. След това започна да чисти, разглеждайки културите една по една, за да не пропусне нещо интересно. В една от чашите той откри мухъл, който за негова изненада потиска инокулираната бактериална култура. След отделянето на мухъла той установи, че „бульонът“, върху който се е развила плесента, придобива изразена способност да инхибира растежа на микроорганизмите, а също така има бактерицидни и бактериологични свойства.

Небрежността на Флеминг и неговата наблюдателност бяха два фактора в цяла поредица от инциденти, допринесли за откритието. Мухълът, който се оказа заразена култура, принадлежеше на много рядък вид. Вероятно е донесен от лаборатория, където са отглеждани проби от плесени от домовете на пациенти с бронхиална астма, за да се направят десенсибилизиращи екстракти от тях. Флеминг остави чашата, която по-късно стана известна, на лабораторната маса и отиде да си почине. Застудяването в Лондон създаде благоприятни условия за развитие на мухъл и последвалото затопляне за бактерии. Както се оказа по-късно, известното откритие се дължи на съвпадението на тези обстоятелства.

Първоначалните изследвания на Флеминг предоставят редица важни прозрения за пеницилина. Той пише, че това е „ефективно антибактериално вещество... което има подчертан ефект върху пиогенните коки и дифтерийните бацили. .. Пеницилинът, дори в големи дози, не е токсичен за животните ... Може да се предположи, че ще бъде ефективен антисептик, когато се прилага външно върху области, засегнати от микроби, чувствителни към пеницилин, или когато се прилага вътре. Знаейки това обаче, Флеминг не предприема очевидната следваща стъпка, която 12 години по-късно е предприета от Хауърд У. Флори, за да види дали мишките ще бъдат спасени от смъртоносна инфекция, ако бъдат третирани с инжекции от пеницилинов бульон. Флеминг го предписва на няколко пациенти за външна употреба. Резултатите обаче са противоречиви. Разтворът се оказва нестабилен и труден за пречистване, ако са включени големи количества.

Подобно на института "Пастьор" в Париж, отделът за ваксинации в "Св. Мария", където работи Флеминг, се поддържа от продажбата на ваксини. Флеминг открива, че по време на приготвянето на ваксини пеницилинът помага за защита на културите от стафилококус ауреус. Това беше техническо постижение и ученият го използва широко, давайки седмични поръчки за производство на големи партиди бульон. Той споделя проби от култура на пеницилин с колеги в други лаборатории, но никога не споменава пеницилин в нито една от 27-те статии и лекции, които публикува през 30-те и 40-те години на миналия век, дори когато става дума за вещества, които причиняват смъртта на бактерии.

По този начин, по времето, когато пеницилинът е получен в пречистена форма, са били известни пет антибиотични агента (микофенолова киселина, пиоцианаза, актиномицетин, мицетин и тиротрицин). Впоследствие броят на антибиотиците нараства бързо и към днешна дата са описани почти 7000 от тях (създадени само от микроорганизми); докато само около 160 се използват в медицинската практика. С получаването на пеницилина като лекарство (1940 г.) възниква ново направление в науката - учението за антибиотиците, което се развива необичайно бързо през последните десетилетия.

През 70-те години на миналия век се описват повече от 300 нови антибиотика всяка година. През 1937 г. Уелш описва първия антибиотик от стрептомицетичен произход - актимицетин; през 1939 г. Красилников и Кореняко получават мицетин и Дубос - тиротрицин. Впоследствие броят на антибиотиците нараства с много бързи темпове.

Нобеловата награда за физиология или медицина за 1945 г. е присъдена съвместно на Флеминг, Чейн и Флори „за откриването на пеницилина и неговите лечебни ефекти при различни инфекциозни заболявания“. В Нобеловата лекция Флеминг отбелязва, че „феноменалният успех на пеницилина е довел до интензивно изследване на антибактериалните свойства на плесените и други низши представители на растителното царство. Само няколко от тях имат такива свойства.

През останалите 10 години от живота си ученият е удостоен с 25 почетни степени, 26 медала, 18 награди, 30 отличия и почетно членство в 89 академии на науките и научни дружества.

Странични ефекти

Антибиотиците обаче са не само панацея за микробите, но и силни отрови. Водейки смъртоносни войни помежду си на нивото на микросвета, с тяхна помощ някои микроорганизми безмилостно се справят с други. Човекът забеляза това свойство на антибиотиците и го използва за свои цели - започна да се справя с микробите със собствените си оръжия, създаде стотици още по-мощни синтетични лекарства на базата на естествени. И все пак, способността за убиване, поръчана от самата природа, на антибиотиците все още е неразделна от тях.

Всички антибиотици без изключение имат странични ефекти! Това следва от самото име на такива вещества. Естественото свойство на всички антибиотици да убиват микроби и микроорганизми, за съжаление, не може да бъде насочено към унищожаването само на един вид бактерии или микроби. Унищожавайки вредните бактерии и микроорганизми, всеки антибиотик неизбежно има същия потискащ ефект върху всички полезни микроорганизми, подобни на "врага", които, както знаете, участват активно в почти всички процеси, протичащи в нашето тяло.



История на откриването на антибиотиците

Откриването на антибиотиците без преувеличение може да се нарече едно от най-големите постижения на медицината на миналия век. Откривателят на антибиотиците е английският учен Флеминг, който през 1929 г. описва бактерицидния ефект на колониите от гъбата пеницилин върху колониите от бактерии, развиващи се в съседство с гъбата. Както много други големи открития в медицината, откритието на антибиотиците е направено случайно. Оказва се, че ученият Флеминг не обичаше чистотата и затова често епруветките на рафтовете в неговата лаборатория бяха обрасли с мухъл. Един ден, след кратко отсъствие, Флеминг забеляза, че обраслата колония от плесенната гъба пеницилин напълно потиска растежа на съседна колония от бактерии (и двете колонии растат в една и съща епруветка). Тук трябва да отдадем почит на гения на великия учен, който успя да забележи този забележителен факт, послужил като основа за предположението, че гъбите са победили бактериите с помощта на специално вещество, безвредно за самите тях и смъртоносно за бактериите. Това вещество е естествен антибиотик - химическо оръжие на микросвета. Наистина, разработването на антибиотици е един от най-модерните методи за конкуренция между микроорганизмите в природата. В чистата си форма субстанцията, съществуването, което Флеминг предполагаше, беше получено по време на Втората световна война. Това вещество е наречено пеницилин (от името на вида гъбички, от колониите, от които е получен този антибиотик). По време на войната това прекрасно лекарство спасява хиляди пациенти, обречени на смърт от гнойни усложнения. Но това беше само началото на ерата на антибиотиците. След войната изследванията в тази област продължават и последователите на Флеминг откриват много вещества със свойствата на пеницилин. Оказа се, че освен гъбичките, вещества с подобни свойства произвеждат и някои бактерии, растения и животни. Паралелни изследвания в областта на микробиологията, биохимията и фармакологията най-накрая доведоха до изобретяването на набор от антибиотици, подходящи за лечение на голямо разнообразие от инфекции, причинени от бактерии. Оказа се, че някои антибиотици могат да се използват за лечение на гъбични инфекции или за унищожаване на злокачествени тумори. Терминът "антибиотик" произлиза от гръцките думи anti, което означава против и bios - живот, и буквално се превежда като "лекарство срещу живота". Въпреки това антибиотиците спасяват и ще продължат да спасяват милиони животи.

Основни групи известни в момента антибиотици

Бета-лактамни антибиотици.Групата на бета-лактамните антибиотици включва две големи подгрупи на най-известните антибиотици: пеницилини и цефалоспорини, които имат сходна химична структура.Групата на пеницилините. Пеницилините се получават от колонии на гъбичките Penicillium, откъдето идва и името на тази група антибиотици. Основното действие на пеницилините е свързано със способността им да инхибират образуването на клетъчната стена на бактериите и по този начин да инхибират техния растеж и размножаване. По време на периода на активно размножаване много видове бактерии са много чувствителни към пеницилина и следователно действието на пеницилините е бактерицидно.

Важно и полезно свойство на пеницилините е способността им да проникват в клетките на нашето тяло. Това свойство на пеницилините прави възможно лечението на инфекциозни заболявания, чийто причинител се „крие“ в клетките на нашето тяло (например гонорея). Антибиотиците от групата на пеницилина имат повишена селективност и следователно практически не засягат тялото на лицето, което се лекува. Недостатъците на пеницилините включват бързото им отделяне от тялото и развитието на бактериална резистентност към този клас антибиотици. Биосинтетичните пеницилини се получават директно от плесенни колонии. Най-известните биосинтетични пеницилини са бензилпеницилин и феноксиметилпеницилин. Тези антибиотици се използват за лечение на тонзилит, скарлатина, пневмония, инфекции на рани, гонорея, сифилис.

Полусинтетичните пеницилини се получават на базата на биосинтетични пеницилини чрез свързване на различни химични групи. В момента има голям брой полусинтетични пеницилини: амоксицилин, ампицилин, карбеницилин, азлоцилин. Важно предимство на някои антибиотици от групата на полусинтетичните пеницилини е тяхната активност срещу пеницилин-резистентни бактерии (бактерии, които разрушават биосинтетичните пеницилини). Поради това полусинтетичните пеницилини имат по-широк спектър на действие и следователно могат да се използват при лечението на голямо разнообразие от бактериални инфекции. Основните нежелани реакции, свързани с употребата на пеницилини, са алергични по природа и понякога са причина тези лекарства да не се използват.

група цефалоспорини. Цефалоспорините също принадлежат към групата на бета-лактамните антибиотици и имат структура, подобна на тази на пеницилините. Поради тази причина някои от страничните ефекти на двете групи антибиотици се припокриват.

Цефалоспорините са силно активни срещу широк спектър от различни микроби и затова се използват при лечението на много инфекциозни заболявания. Важно предимство на антибиотиците от групата на цефалоспорините е тяхната активност срещу пеницилин-резистентни микроби (пеницилин-резистентни бактерии). Има няколко поколения цефалоспорини.

„... и въпреки това момичето се подобрява. Температурата спада. Намалена бледност. Отдавна минаха три дни, които поисках от известния терапевт, а Катя живее ...

И дали ще оживее?

Засега мога да кажа само едно: изминаха почти четиридесет години, откакто наблюдавам това тежко заболяване и за първи път не го разпознах. Вие извършихте чудо. Но една лястовица пролет не прави. Бъдещето ще покаже..."

Тези няколко реда от романа на Вениамин Каверин „Отворената книга“ разказват за едно от първите приложения на принципно ново антибиотично лекарство. От времето, описано в романа, ни делят доста около 70 години. Но в ерата преди антибиотиците лекарите бяха практически безсилни срещу гъбични и бактериални инфекции. И тъй като думата "антибиотик" звучеше като "спасение".

Терминът „антибиотик“ (на гръцки anti „срещу“ и bios „живот“) е предложен от американския микробиолог Зелман Ваксман през 1942 г. Но способността на някои вещества от естествен произход (гъбички) да инхибират растежа на други естествени вещества (бактерии ) е известно отдавна.

Мухъл, отгледан в лаборатория.

Дори древните лекари са били запознати с лечебните свойства на плесенните гъбички, например индианците от маите са лекували гнойни рани със зелена плесен. Разбира се, това е само практическо знание, което не е подкрепено от научна основа.

В края на XIXв. прекрасни руски лекари, терапевтът Вячеслав Авксентевич Манасеин и дерматологът Алексей Герасимович Полотебнов, описват в своите писания смъртоносния ефект на плесените върху патогените. Полотебнов използва емулсия с мухъл за лечение на язви при пациенти със сифилис, което той описва в книгата „Патологичното значение на мухъла“ (1873 г.). За съжаление идеите на Манасеин и Полотебнов по това време не са получили широко практическо приложение.

Феноменът антибиоза на потискане и унищожаване на едни микроорганизми от други е изследван и от микробиолога Луи Пастьор. През 1887 г. той описва антибиоза между почвените бактерии и антраксните бактерии. Разработките на Пастьор са продължени в трудовете на италианския изследовател Бартоломео Гозио: през 1896 г. той изолира кристалното съединение микофенолова киселина от течност, съдържаща култура от пеницилиновата гъба. Счита се за едно от първите лекарства с антибактериални свойства. Друга е пиоценазата, получена от немските лекари Рудолф Емерих и Оскар Лов през 1899 г. Пиоценазата съдържа бактерията Bacillus pycyoneus, която потиска други бактерии, причиняващи холера, коремен тиф и дифтерия.

Английският бактериолог Александър Флеминг обаче е наричан откривател на антибиотиците. Самият Флеминг, получил Нобелова награда за откритието си през 1945 г., винаги си е определял ролята на човек, който само „привлича вниманието на хората към пеницилина и му дава име“.

Историята за откритието на Флеминг е широко известна, отчасти напомняща на научен анекдот, тъй като в нея имаше място за голям инцидент. През 1828 г. Флеминг провежда експерименти с щамове стафилококи. В чиниите за култура той отглежда колонии от тези бактерии. Може би една от чашите е била лошо измита, може би спорите на мухъл са попаднали в нея по някакъв друг начин, но фактът остава: на 30 септември 1928 г. Флеминг забелязва, че в чаша е израснала плесен със стафилококи. Ако ученият беше решил да изхвърли развалената култура, откриването на пеницилина щеше да стане малко по-късно. Но Флеминг не беше готов да почиства и след известно време, връщайки се към същата чаша, той забеляза, че плесените са унищожили колонията от стафилококи. Заинтригуван от това явление, Флеминг започва да изолира активното вещество от плесенните гъбички, което има толкова пагубен ефект върху бактериалните клетки. Скоро той получи веществото, което нарече пеницилин в чест на „виновника“ на събитието, гъбата Penicillium notatum.

А. Флеминг в лабораторията. 1945 г

На 13 септември 1929 г. на среща на Клуба по медицински изследвания към Лондонския университет Александър Флеминг прави доклад за своето откритие. Той честно посочи недостатъците на пеницилина, основният от които беше неговата нестабилност, той не можеше да се съхранява дълго време, той се разпадна и загуби свойствата си. Освен това лекарството беше „мръсно“, с множество протеинови примеси и съществуваше само в ниски концентрации. Това усложнява възможното използване на пеницилин в медицинската практика: за да се постигне желания ефект, той трябва да се прилага в големи количества; това, както и наличието на примеси, направи лекарството доста опасно за пациента.

Британските биохимици и фармаколози Хауърд Флори и Ернст Чейн започват да работят върху изолирането на пеницилин в използваема форма и по този начин да получат най-ефективното лекарство. Флеминг, който така и не успя да създаде стабилна форма на пеницилин, по това време се охлади до откритието си. Флори и Чейн продължиха да работят усилено; припомняйки си това време, Флори пише: „... работихме върху пеницилин от сутрин до вечер. Заспахме с мисълта за пеницилина и единственото ни желание беше да разкрием неговата мистерия.

Започна Втората световна война, Лондон и околностите бяха бомбардирани от немски самолети, но учените, работещи в лабораториите на Оксфордския университет, имаха повод за радост: през май 1940 г. умиращи бели мишки, заразени със стрептококи, бяха излекувани от ново лекарство.

Въпреки това, за пълния триумф на пеницилина, беше необходимо той да бъде тестван върху хора. През есента на 1940 г. се появи такъв случай: в една от клиниките в Оксфорд беше докаран мъж, който умираше от инфекция, причинена от Staphylococcus aureus. Всичко започна с малка раничка в ъгъла на устата: гнояла и не зараснала въпреки лечението. След това инфекцията се разпространи по кожата на лицето, ръцете и най-важното удари белия дроб. Пациентът умираше, не беше възможно да го спасят с никакви налични средства и затова лекарите се осмелиха да му поставят инжекция пеницилин. Лекарството имаше невероятен ефект, пациентът бързо се възстанови, но пеницилиновите кристали, които по това време бяха получени само в лабораторни условия, много бавно и в малки количества, не бяха достатъчни за пълно излекуване ... Основният проблем на учените беше, че Обединеното кралство нямаше материални ресурси по време на войната за създаване на производство на пеницилин.

Но такива ресурси са били притежавани от друга сила, Съединените американски щати, където Хауърд Флори отиде за търговска подкрепа. Но не можем да виним американците, че са взели готова идея. В Съединените щати по това време също се провеждат изследвания: водещи микробиолози, ръководени от Зелман Ваксман, се опитват да изолират чиста и стабилна форма на животоспасяващо лекарство. Ваксман започва своите изследвания със същото нещо, което някога е интересувало Луи Пастьор: с антагонизма на почвените бактерии и туберкулозния бацил. През 1943 г. усилията на Ваксман и неговата група се увенчават с успех: изолиран е антибиотикът стрептомицин, който е активен срещу причинителите на чумата и туберкулозата.

Z. Waksman в лабораторията. 1953 г

Първото успешно изпитване върху хора на британския пеницилин се проведе в Съединените щати. Това се случи през март 1942 г. Анна Милър, пациент в болница в Ню Хейвън, Кънектикът, беше на легло с висока температура в продължение на 11 дни. Жената умираше от стрептококов сепсис. Но щастлива случайност, вечен спътник на откритията! Приятелят на Хауърд Флори се лекуваше в съседната стая. След като научил за умиращия пациент, той предложил на лекарите да използват последния шанс: неизвестен пеницилин. Още на следващия ден след приема на лекарството температурата на Анна спадна. И през май 1942 г. тя напуска болницата напълно здрава. А през 1990 г. Анна Милър навърши 82 години и в нейна чест, както и в чест на първото пеницилиново чудо, се проведоха тържества в Смитсоновия музей на естествените науки във Вашингтон.

Съветските учени по това време бяха в принудителна интелектуална изолация през 30-те и 40-те години на миналия век.Изучаването на чуждестранни списания и още повече активното общуване с колеги от чужбина беше опасно и следователно почти невъзможно. Следователно съветската микробиология и фармакология се развиват самостоятелно, но в същото време изключително успешно. Честта да открие съветския пеницилин крустозин (наречен на гъбата Penicillium crustosum) принадлежи на микробиолога Зинаида Василиевна Ермолиева. Тя също стоеше в началото на организацията на промишленото производство на крустозен и това беше направено в най-необходимото време за това време: в разгара на Великата отечествена война. Хиляди ранени бяха спасени от постоперативни усложнения и инфекции на рани благодарение на пеницилин-крустозин. Интересното е, че когато през 1944 г. Хауърд Флори дойде в Москва с група учени и предложи да се проведат сравнителни тестове на пеницилина и съветския крустозин, крустозинът се оказа по-ефективен!

Пеницилин, произведен от Glaxo. 1950 г

Плесенни гъбички под микроскоп.

Пеницилин, стрептомицин и крустозин бяха последвани от други антибиотици. Но „антибиотичната еуфория“ бързо отстъпи място на предпазливостта. Оказа се, че инфекциозните агенти са "обучаеми" много щамове са развили резистентност към антибиотици. И в продължение на много години микробиолозите се състезават с бактериите кой ще се адаптира по-бързо: появяват се нови антибиотици, но се появяват и резистентни към тях щамове микроорганизми. Има и бактерии, които са устойчиви не на един, а на няколко вида антибиотици наведнъж.

Бъдещето обаче показа, че "първите признаци", като пеницилин, крустозин, стрептомицин, бяха предвестници на истинска революция в медицината. Победата над бактериите освободи човечеството от много заплахи. Уви, човешката памет е къса и преклонението пред чудото минава твърде бързо, но това по никакъв начин не омаловажава величието на откритията и в частност откриването на антибиотиците.

Инструкции за четене

Според лекарите широко разпространеното мнение за безполезността или дори вредата на антибиотиците се дължи на факта, че в почти половината от случаите тези лекарства се приемат без лекарска препоръка и не по показания. Например, те се опитват да лекуват вирусни инфекции, същият грип, въпреки че антибиотиците са неактивни срещу вируси.

Лаборатория на изследователския институт за откриване на нови антибиотици. Г. Ф. Гаузе.

Сега мнозина дори не мислят, че изобретателят на антибиотиците е спасителят на много животи. Но съвсем наскоро повечето заболявания и рани могат да причинят много дълго и често неуспешно лечение. 30% от пациентите са починали от обикновена пневмония. Сега летален изход е възможен само в 1% от случаите на пневмония. И това стана възможно благодарение на антибиотиците.

Кога се появиха тези лекарства в аптеките и благодарение на кого?

Първи стъпки към изобретението

В момента е широко известно през кой век са изобретени антибиотиците. Също така няма съмнение кой ги е измислил. Въпреки това, както в случая с антибиотиците, ние знаем само името на човека, който се е доближил максимално до откритието и го е направил. Обикновено голям брой учени в различни страни се занимават с един проблем.

Първата стъпка към изобретяването на лекарството беше откриването на антибиозата - унищожаването на едни микроорганизми от други.

Лекарите от Руската империя Манасеин и Полотебнов са изследвали свойствата на мухъла. Едно от заключенията на тяхната работа беше твърдението за способността на мухъла да се бори с различни бактерии. Те използвали препарати от плесени за лечение на кожни заболявания.

Тогава руският учен Мечников забелязва способността на бактериите, съдържащи се в ферментиралите млечни продукти, да оказват благотворно влияние върху храносмилателния тракт.

Най-близо до откриването на ново лекарство беше френски лекар на име Дюшен. Той забелязал, че арабите използвали плесента за лечение на рани по гърба на конете. Вземайки проби от мухъл, лекарят провежда експерименти за лечение на морски свинчета от чревна инфекция и получава положителни резултати. Написаната от него дисертация не намира отзвук в тогавашната научна общност.

Това е кратка история на пътя към изобретяването на антибиотиците. Всъщност много древни народи са били наясно със способността на мухъла да влияе положително върху зарастването на рани. Липсата на необходимите методи и техники обаче направи невъзможно появата на чист наркотик по това време. Първият антибиотик може да се появи едва през 20 век.

Директно откриване на антибиотици

В много отношения изобретяването на антибиотиците е резултат от случайност и съвпадение. Но същото може да се каже и за много други открития.

Александър Флеминг изучава бактериални инфекции. Тази работа става особено актуална по време на Първата световна война. Развитието на военните технологии доведе до появата на повече ранени. Раните ще се инфектират, което ще доведе до ампутации и смърт. Именно Флеминг идентифицира причинителя на инфекциите - стрептококи. Той също така доказа, че традиционните антисептици за медицината не са в състояние напълно да унищожат бактериална инфекция.

Има недвусмислен отговор на въпроса през коя година е изобретен антибиотикът. Това обаче беше предшествано от 2 важни открития.

През 1922 г. Флеминг открива лизозима, един от компонентите на нашата слюнка, който има способността да унищожава бактериите. По време на изследването си ученият добавил слюнката си към петриево блюдо, в което били засадени бактерии.

През 1928 г. Флеминг посява Staphylococcus aureus в петриеви панички и ги оставя за дълго време. Случайно в посевите са попаднали частици от мухъл. Когато след известно време ученият се върнал да работи със засяти стафилококови бактерии, той открил, че плесента се е разраснала и унищожила бактериите. Този ефект се постига не от самата плесен, а от прозрачна течност, получена в хода на нейния живот. Ученият нарече това вещество в чест на плесенните гъби (Penicillium) - пеницилин.

Освен това ученият продължи изследванията върху пеницилина. Той установи, че веществото ефективно засяга бактериите, които сега се наричат ​​грам-положителни. Въпреки това, той също е способен да унищожи причинителя на гонореята, въпреки че принадлежи към грам-отрицателни микроорганизми.

Изследването продължи много години. Но ученият не притежаваше познанията по химия, необходими за получаване на чисто вещество. Само изолирано чисто вещество може да се използва за медицински цели. Експериментите продължават до 1940 г. Тази година пеницилинът беше изследван от учени Флори и Чейн. Те успяха да изолират веществото и да получат лекарство, подходящо за започване на клинични изпитвания. Първите успешни резултати от лечението на хора са получени през 1941 г. Същата година се счита за датата на появата на антибиотиците.

Историята на откриването на антибиотиците е доста дълга. Едва по време на Втората световна война става възможно масовото му производство. Флеминг беше британски учен, но по това време в Обединеното кралство беше невъзможно да се произвеждат лекарства - имаше военни действия. Следователно първите проби от лекарството бяха пуснати в Съединените американски щати. Част от лекарството е използвано за вътрешните нужди на страната, а другата част е изпратена в Европа, в епицентъра на военните действия за спасяване на ранени войници.

След края на войната, през 1945 г., Флеминг, както и неговите наследници Хауърд Флори и Ернст Чейн, получават Нобелова награда за заслугите си в медицината и физиологията.

Както при много други открития, отговорът на въпроса "кой е изобретил антибиотика" е труден. Това беше резултат от съвместната работа на много учени. Всеки от тях направи необходимия принос в процеса на изобретяване на лекарство, без което е трудно да си представим съвременната медицина.

Значението на това изобретение

Трудно е да се спори, че откриването на пеницилина и изобретяването на антибиотиците е едно от най-важните събития на 20-ти век. Масовото му производство откри нов крайъгълен камък в историята на медицината. Преди не толкова много години обикновената пневмония беше фатална. След като Флеминг изобрети антибиотика, много болести престанаха да бъдат смъртна присъда.

Антибиотиците и историята на Втората световна война са тясно свързани. Благодарение на тези лекарства бяха предотвратени много смъртни случаи на войници. След раняването си много от тях развиват тежки инфекциозни заболявания, които могат да доведат до смърт или ампутация на крайници. Новите лекарства успяха значително да ускорят лечението им и да сведат до минимум човешките загуби.

След революцията в медицината някои очакваха, че бактериите могат да бъдат напълно и окончателно унищожени. Самият изобретател на съвременните антибиотици обаче знаеше за особеността на бактериите - феноменалната способност да се адаптират към променящите се условия. В момента медицината има механизми за борба с микроорганизмите, но те имат и свои начини за защита от лекарства. Следователно е невъзможно да ги унищожим напълно (поне сега), освен това те непрекъснато се променят и се появяват нови видове бактерии.

Проблемът с резистентността

Бактериите са първите живи организми на планетата и през хилядолетията те са развили механизмите, чрез които оцеляват. След откриването на пеницилина стана известно за способността на бактериите да се адаптират към него, да мутират. В този случай антибиотикът става безполезен.

Бактериите се възпроизвеждат достатъчно бързо, за да предадат цялата генетична информация на следващата колония. Така следващото поколение бактерии ще има механизъм за "самозащита" от лекарството. Например, антибиотикът метицилин е изобретен през 1960 г. Първите случаи на резистентност към него са регистрирани през 1962 г. По това време 2% от всички случаи на заболявания, при които е предписан метицилин, не са се повлияли от лечението. До 1995 г. той става неефективен в 22% от клиничните случаи, а след 20 години бактериите са резистентни в 63% от случаите. Първият антибиотик е получен през 1941 г., а през 1948 г. се появяват резистентни бактерии. Обикновено лекарствената резистентност се появява за първи път няколко години след пускането на лекарството на пазара. Ето защо нови лекарства се появяват редовно.

В допълнение към естествения механизъм на "самозащита", бактериите придобиват резистентност към лекарства поради злоупотреба с антибиотици от самите хора. Причини, поради които тези лекарства стават по-малко ефективни:

1. Самостоятелно приложение на антибиотици. Мнозина не знаят истинската цел на тези лекарства и ги приемат или при леко заболяване. Случва се също, че лекарят някога е предписал един вид лекарство, а сега пациентът приема същото лекарство, когато е болен.
2. Неспазване на курса на лечение. Често пациентът спира лекарството, когато започне да се чувства по-добре. Но за пълното унищожаване на бактериите, трябва да вземете хапчетата за времето, посочено в инструкциите.
3. Съдържанието на антибиотици в храната. Откриването на антибиотиците направи възможно лечението на много заболявания. Сега тези лекарства се използват широко от фермерите за лечение на добитък и унищожаване на вредители, които унищожават културите. Така антибиотикът попада в месни и зеленчукови култури.

Предимства и недостатъци

Недвусмислено може да се каже, че изобретяването на съвременни антибиотици беше необходимо и това направи възможно спасяването на живота на много хора. Въпреки това, като всяко изобретение, тези лекарства имат своите плюсове и минуси.

Положителният аспект на създаването на антибиотици:

• болестите, които преди са били смятани за фатални, са многократно по-малко склонни да завършат със смърт;
• когато тези лекарства са изобретени, продължителността на живота на хората се е увеличила (2-3 пъти в някои страни и региони);
• новородените и кърмачетата умират шест пъти по-рядко;
• смъртността на жените след раждане е намаляла 8 пъти;
• броят на епидемиите и жертвите от тях намаляват.

След като беше открит първият антибиотичен препарат, стана известна и отрицателната страна на това откритие. По време на създаването на лекарства на базата на пеницилин имаше бактерии, които бяха устойчиви на него. Затова учените трябваше да създадат няколко други вида лекарства. Постепенно обаче микроорганизмите развиват резистентност към „агресора”. Поради това стана необходимо да се създават нови и нови лекарства, които ще могат да унищожат мутирали патогени. Така всяка година има нови видове антибиотици и нови видове бактерии, които са резистентни към тях. Някои изследователи казват, че в момента около една десета от патогените на инфекциозни заболявания са устойчиви на антибактериални лекарства.

GBOU на град Москва гимназия № 1505

"Московска градска педагогическа гимназия-лаборатория"

абстрактно
Бактериална резистентност към антибиотици

Алексейонок Мария

Ръководител:Ноздрачева А. Н.

Глава 1 Антибиотици………………..……………………………….…………………11

1. Какво представляват антибиотиците? ……………..……………………………….….………4
2. История на антибиотиците …..……………………………….……………4
3. Как антибиотиците влияят на бактериите? ..………………….……………4
4. Защо антибиотикът не убива клетките гостоприемници? …..…………..5
5. Появата на антибиотична резистентност при бактериите ……………….……5

……………………6

Глава 3 Хоризонтален трансфер на гени………………….………………………….8

Глава 4. Биофилми………………………..………………..……………………….…..9

Заключение………………………………………………………………………………..10

Библиография ………………………………….…………………………………..10
Въведение

Днес антибиотиците се използват широко в медицината. Но в хода на употребата им е установена появата на резистентност към антибиотици в бактериите. И колкото по-дълго човечеството се лекува с антибиотици, толкова по-бързо бактериите се адаптират към новите лекарства, тъй като се избират не само самите гени на резистентност, но и механизмите за бързото им придобиване от патогенни бактерии. Науката започна да изследва причините за това явление и идентифицира няколко механизма на бактериална резистентност към антибиотици.

Тази тема е разглеждана от много учени и затова е написана на научен език. Интересувах се от проблема за стабилността по две причини. Първо, дядо ми се разболя и в процеса на лечението му възникна проблем, тъй като бактериите, които са причинили заболяването му, се оказаха резистентни към почти всички антибиотици. Освен това майка ми изучава този проблем и ми стана интересно да разбера тази тема. Разбрах, че този проблем е наистина важен за всички. Затова реших да пиша за резистентността на бактериите към антибиотици на език, разбираем за учениците.

Целта на моето есе е да проуча и представя на разбираем за учениците език механизмите на бактериална резистентност към антибиотици.

Поставени са ми следните задачи:

1. Определете антибиотиците

2. Кажете кой и кога е открил антибиотиците.

3. Опишете механизма на действие на антибиотиците върху бактериите.

4. Отговорете на въпроса: "Защо антибиотикът не убива еукариотните клетки?"

5. Опишете механизмите на бактериална резистентност към антибиотици.

6. Опишете какво представляват биофилмите и хоризонталният трансфер на гени и каква роля играят в резистентността на бактериите към антибиотици.

Структура на работата: резюмето се състои от въведение, глави с теоретичен преглед, заключения и източници.

Глава 1 Антибиотици

1.1 Какво представляват антибиотиците?

Първоначално антибиотиците се определят като органични вещества от естествен или полусинтетичен произход, способни да убиват бактерии или да забавят растежа им. Напоследък лекарите и учените престанаха да разделят понятията антибиотици и химиотерапевтични лекарства (антибиотици от напълно синтетичен произход).

1.2 История на антибиотиците

От древни времена хората са използвали мухъл за дезинфекция на рани. Но първият антибиотик (пеницилин) е открит през 1928 г. от Александър Флеминг. Пеницилинът за терапевтична употреба е разработен от учените Флори и Чейн.

След откриването на пеницилина, учените откриват много други антибиотици, като: актиномицин, неомицин, стрептотрицин, бацитрацин, полимиксин, виомицин, хлорамфеникол. Учените са разработили химически модификации на естествени антибиотици, които имат по-добри лечебни свойства. Те са по-малко токсични, не се разграждат по-дълго в човешкото тяло, проникват по-добре в органите и тъканите и могат да потискат повече видове бактерии.
1.3. Как антибиотиците влияят на бактериите?

Антибиотикът се свързва необратимо с мишената (ензими, участващи в синтеза на ДНК, РНК, протеини и клетъчни стени), което води до спиране на ключова (жизнена) реакция. В резултат на това бактерията умира или спира да се дели (фиг. 1).

Фигура 1. Механизмът на действие на антибиотиците върху бактериите.

1.4. Защо антибиотикът не убива клетките гостоприемници?

Тъй като структурата на еукариотните протеини, отговорни за ключови биохимични реакции в клетката, се различава от прокариотните, антибиотиците, които действат върху бактериите, не са токсични за еукариотите. Най-безопасната група антибиотици са пеницилините, тъй като те нарушават образуването на пептидогликан, който е част от клетъчната стена на бактериите. Еукариотите не образуват пептидогликан.

1.5. Появата на антибиотична резистентност при бактериите

Създаването на първите антибиотици помогна на човечеството да се справи с много смъртоносни болести. Например, с туберкулоза, пневмония, различни стафилококови инфекции и много други. Въпреки това, малко повече от 10 години след началото на употребата на първите антибиотици, се оказа, че бактериите развиват резистентност към тях. Освен това през последните години учените установиха, че резистентността към нови антибиотици се появява по-бързо от преди. Години на научни изследвания на всички проблеми, свързани с появата на резистентност при бактериите, са идентифицирали три основни причини за това явление. Първият е хоризонтален генен трансфер.

стабилност, втората е появата на спонтанни мутации, а третата е образуването на биофилми от бактерии.

Сега нека разгледаме по-подробно основните механизми и пътища за възникване на антибиотичната резистентност.

Глава 2. Механизми на бактериална резистентност към антибиотици
Фигура 2. Биохимични механизми на лекарствена резистентност. Съставено въз основа на схемата, дадена в статията на S. Z. Mindlin, M.A. Петрова, И. А. Бас, Ж. М. Горленко. Произход, еволюция и миграция на гени за лекарствена резистентност // Генетика.

2006. Т. 42. № 11. С. 1495.
Различни биохимични механизми водят до антибиотична резистентност при бактериите (фиг. 2).

Има следните механизми:

1. Намалена пропускливост на мембраната.
2. Активно отстраняване на антибиотика от клетката.
3. инактивиране на антибиотици.
4. Антибиотична модификация.
5. Модификация на целевата молекула.

Известни са и други по-редки механизми на устойчивост.

Първият механизъм е да се намали пропускливостта на клетъчната мембрана чрез промяна на нейния химичен състав.

Ако антибиотикът е проникнал в бактерията, тогава той може или да бъде активно отстранен от клетката, или да бъде инактивиран. Активното транспортиране на антибиотик извън клетката се осъществява поради работата на специализирани протеини, които образуват трансмембранни помпи, които транспортират антибиотици. Инактивирането възниква поради факта, че бактерията образува специални ензими, които променят химичната структура на антибиотика, в резултат на което той губи своята антибактериална активност. Промени в химичната структура могат да настъпят чрез разграждане или модифициране на антибиотика. Разграждането е процесът на разрушаване на антибиотична молекула, например поради хидролиза. Модификацията е процес на промяна на структурата на молекула на антибиотик, например чрез добавяне на допълнителни функционални химични групи.Функционалната група е структурен фрагмент от органична молекула (определена група атоми), която определя нейните химични свойства.

Друг механизъм е модификацията на прицелната молекула на бактерията, в резултат на което се нарушава свързването на антибиотика и мишената. Целта е молекулата, с която антибиотикът се свързва и пречи на неговата функция, което води до смъртта на бактерията. Най-честите цели са ДНК полимераза, РНК полимераза и рибозома. А за ß-лактамазите целта е дипептидът, от който се образува клетъчната стена. Целевата модификация възниква поради появата на спонтанни генни мутации или наличието на специални гени. Резистентността към рифампицин е отличен пример за резистентност в резултат на генна мутация. Рифампицин се свързва с един от протеините (бета субединица), който е част от РНК полимеразата, което води до инактивиране на целия ензим. Резистентността към рифампицин е резултат от мутации в гена, кодиращ бета субединицата. Това се дължи на трансверсията на AT последователността в TA. В резултат на това в протеина на бета субединицата аспарагиновата киселина се заменя с валин. В резултат на това рифампицин вече не е в състояние да се свързва с този променен ензим. Относително високата честота на мутации в гена на бета субединицата на РНК полимераза води до бърза селекция на резистентни мутанти, което значително ограничава употребата на този антибиотик срещу чувствителни бактерии.

От по-редките механизми е известно образуването на метаболитен шънт - замяната на една верига от реакции с друга. Например, този механизъм се използва от ентерококите за резистентност към ванкомицин.

Този антибиотик се свързва необратимо с дипептида D-Ala-D-Ala, който е част от прекурсорната молекула, от която се образува клетъчната стена. В резултат на тази връзка клетъчната стена не може да се образува и бактерията винаги умира. Учените смятаха, че резистентност към такъв антибиотик няма да възникне, но след 30 години се появи. При резистентните щамове вместо дипептида D-Ala-D-Ala е открит друг - D-Ala-D-Lac, с който антибиотикът не се свързва. Резистентните бактерии имат седем допълнителни гена, получени от хоризонтален трансфер. Именно тези гени участват в синтеза на алтернативен прекурсор на клетъчната стена. И то само след като антибиотикът влезе в клетката.

Има и такъв интересен механизъм за стабилност като имитацията на целева молекула. Изследователите са открили протеин в бактериите Mycobacterium smegmatis и Mycobacterium bovis, който се сгъва в третична структура, много подобна на структурата на двойната спирала на ДНК. Този протеин се състои от 5 аминокиселини, навити в дясна спирала с точно същата ширина, със същия заряд и спектър на поглъщане на светлина като молекулата на ДНК. Антибиотик (от групата на флуорохинолоните), който е проникнал в клетката, се свързва с протеина, а не с ДНК. В резултат на това антибиотикът не засяга синтеза на ДНК.

Една бактериална клетка може едновременно да има няколко различни механизма на резистентност към един антибиотик.

Бактериалната резистентност към антибиотици може да бъде вродена или придобита. Вродената резистентност може да се дължи на особеностите на структурата на външните структури или на способността на даден вид или род бактерии да отделят вещество, което инактивира антибиотика. А придобитата резистентност възниква, когато гените се прехвърлят чрез хоризонтален трансфер на гени или поради появата на спонтанна мутация. Всички механизми, които една бактерия притежава, се предават по наследство, тъй като са кодирани в ДНК.

Глава 3 Хоризонтален трансфер на гени

Хоризонталният генен трансфер (HGT) е процес на прехвърляне на генетична информация към организъм, който не е потомък. HIP изисква участието на поне два независими процеса: физическият трансфер на ДНК и интегрирането на пренесената ДНК в генома на реципиента, поради което придобитите по този начин признаци се унаследяват стабилно.

Основната роля в HGT играят различни мобилни генетични елементи: плазмиди, транспозони, IS елементи и др.

Плазмидите са екстрахромозомни генетични елементи под формата на затворена или линейна ДНК молекула, която може да съществува автономно в клетка за дълго време. Плазмидите осъществяват физическия трансфер на гени между клетките на различни бактерии. Те също така са платформа, на която има постоянен обмен на генетичен материал чрез различни системи за рекомбинация. Рекомбинацията е процес на обмяна на подобни части от ДНК.

Транспозонът е ДНК последователност, която може да се движи в генома. Транспозоните съдържат транспозиционни гени и допълнителни гени и са ограничени до специални директни или обърнати крайни повторения.

IS елементите са подобни на транспозоните, но те кодират само протеини, участващи в процеса на транспониране. Те също могат да бъдат част от сложни транспозони.

Поради масовата неконтролирана употреба на антибиотици и лошата екология се наблюдава намаляване на естествените бариери, които ограничават възможността за HIP в бактериите. Това е довело до гени за резистентност към антибиотици.

започна да се предава на по-висока честота от преди.

Глава 4. Биофилми

Антибиотичната резистентност може да възникне и чрез образуването на биофилми от бактерии. Биофилмите са суперклетъчна система, състояща се от бактериална общност с филмова структура. Биофилмите са в състояние да оцелеят при максималните терапевтични дози антибиотици. Биофилмите могат да проявят резистентност към няколко антибиотици. Това се случва поради следните причини.

1. Наличие в биофилми на специфични персистиращи форми на бактерии или персистери. Персистерът е специална форма на клетка, в която не протичат биохимични реакции. По този начин антибиотикът не засяга клетката, тъй като в нея не протичат реакции, но антибиотикът засяга функциониращите клетки. След известно време клетката излиза от това състояние и започва да функционира.
2. Капацитетът на филтриране на матрицата. Поради факта, че матрицата на бактериалните биофилми се състои от различни биополимери - полизахариди, протеини и дори ДНК, матрицата не само свързва клетките в една структура, но и запълва междуклетъчните пространства, което позволява на биофилма да отстранява антибиотиците.
3. Бактериалните популации, които изграждат биофилма, също могат да имат различни защитни механизми, споменати по-горе, като се допълват взаимно.

По този начин образуването на бактериални биофилми прави бактериите по-устойчиви на антибиотици, отколкото свободно живеещите клетки.
Заключение

Развитието и разпространението на множествена антибиотична резистентност сред патогенните бактерии вече създава сериозни проблеми при лечението на инфекции при хора и животни. Освен това съществува реална опасност по-нататъшното лечение с антибиотици като цяло да стане неефективно. Затова са необходими нови механизми за борба с патогенните бактерии. В момента учените разработват нови стратегии за борба с бактериалните заболявания. Но сега основната задача на човечеството е да спре безконтролното използване на антибиотици. С други думи, антибиотиците не трябва да се използват без сериозна опасност за здравето.

В тази работа целите и задачите бяха постигнати от мен.
Библиография:

1. Миндлин С.З., Петрова М.А., Бас И.А., Горленко Ж.М.Произход, еволюция и миграция на гени за лекарствена резистентност // Генетика. 2006. Т. 42. № 11. С. 1495-1511.
2. Петрова М.А.Хоризонтален трансфер на гени за резистентност към живачни съединения и антибиотици в естествени популации на палеобактерии. Дисертация за научна степен доктор на биологичните науки. Москва: 2013. С. 52-89.
3. Егоров Н. С.Основи на учението за антибиотиците. Учебник (6-то изд.). М.: Издателство на Московския държавен университет, 2004. С. 7-61.
4. Енциклопедия за деца Avanta+ // Химия. T.17. М.: Аванта+, 2004. С. 329.
5. Овчинников Ю.А., Монастырская Г.С., Губанов В.В., Липкин В.М., Свердлов Е.Д., Кивер И.Ф., Бас И.А., Миндлин С.З., Данилевская О.Н., Хесин Р.Б.Първична структура на нуклеотидно заместване на РНК полимераза на Escherichia coli в гена на бета субединицата на резистентния към рифампицин rpoB255 мутант // Молекулярна и обща генетика. 1981. V.184. Номер 3. стр. 536-538
6. Чеботар И.В., Маянски А.Н., Кончакова Е.Д., Лазарева А.В., Чистякова В.П.Антибиотична резистентност на бактерии от биофилм // Клинична микробиология и антимикробна химиотерапия. 2012. Т. 14, № 1. С. 51-58.

Dostarynyzben bөlisu:

антибиотици

Преди много векове е забелязано, че зелената плесен помага при лечението на тежки гнойни рани. Но в онези далечни времена не са знаели нито за микроби, нито за антибиотици. Първото научно описание на терапевтичния ефект на зелената плесен е направено през 70-те години на 19 век от руските учени В. А. Манасеин и А. Г. Полотебнов. След това зелената плесен е забравена за няколко десетилетия и едва през 1929 г. се превръща в истинска сензация, която обръща научния свят с главата надолу. Феноменалните качества на този неприятен жив организъм са изследвани от Александър Флеминг, професор по микробиология в Лондонския университет.

Експериментите на Флеминг показват, че зелената плесен произвежда специално вещество, което има антибактериални свойства и потиска растежа на много патогени.

антибиотици. Историята на производството и употребата на антибиотици

Ученият нарекъл това вещество пеницилин, след научното наименование на плесените, които го произвеждат. В хода на по-нататъшни изследвания Флеминг установи, че пеницилинът има пагубен ефект върху микробите, но в същото време няма отрицателен ефект върху левкоцитите, които активно участват в борбата с инфекцията, и други клетки на тялото. Но Флеминг не успява да изолира чиста култура от пеницилин за производството на лекарства.

Учението за антибиотиците е млад синтетичен клон на съвременната естествена наука. За първи път през 1940 г. химиотерапевтично лекарство от микробен произход, пеницилин, антибиотик, е получено в кристална форма, което открива ерата на антибиотиците.

Много учени мечтаеха да създадат лекарства, които могат да се използват при лечението на различни човешки заболявания, лекарства, които могат да убиват патогенни бактерии, без да имат вредно въздействие върху тялото на пациента.

Пол Ерлих (1854-1915) в резултат на многобройни експерименти синтезира през 1912 г. арсенов препарат - салварсан, който убива причинителя на сифилис in vitro. През 30-те години на миналия век в резултат на химичен синтез са получени нови органични съединения - сулфамиди, сред които червеният стрептоцид (Prontosil) е първото ефективно лекарство, което има терапевтичен ефект при тежки стрептококови инфекции.

Дълго време той беше в прекрасна изолация, с изключение на хинина, алкалоид от хиново дърво, използван от индианците от Южна и Централна Америка за лечение на малария. Само четвърт век по-късно са открити сулфаниламидни препарати, а през 1940 г. Александър Флеминг изолира пеницилина в чист вид.

През 1937 г. у нас е синтезиран сулфидин, съединение, близко до пронтозила. Откриването на сулфатните лекарства и тяхното използване в медицинската практика представлява добре позната ера в химиотерапията на много инфекциозни заболявания, включително сепсис, менингит, пневмония, еризипел, гонорея и някои други.

Louis Pasteur и S. Gebert съобщават през 1877 г., че аеробните бактерии инхибират растежа на Bacillus anthracis.

В края на 19 век В. А. Манасейн (1841-1901) и А. Г. Полотебнов (1838-1908) показват, че гъбичките от рода Penicillium са способни да забавят развитието на патогени на редица човешки кожни заболявания в in vivo условия.

И. И. Мечников (1845-1916) още през 1894 г. обърна внимание на възможността за използване на някои сапрофитни бактерии в борбата срещу патогенните микроорганизми.

През 1896 г. R. Gozio изолира кристално съединение, микофенолова киселина, от културалната течност на Penicillium brevicompactum, което потиска растежа на антраксните бактерии.

Emmirich и Low през 1899 г. съобщават за антибиотично вещество, произведено от Pseudomonas pyocyanea, те го наричат ​​пиоцианаза; лекарството се използва като терапевтичен фактор като локален антисептик.

През 1910-1913 г. О. Блек и У. Алсберг изолират пеницилова киселина от гъбички от рода Penicillium, която има антимикробни свойства.

През 1929 г. А. Флеминг открива ново лекарство пеницилин, който е изолиран в кристална форма едва през 1940 г.

Откритието на Флеминг

През 1922 г., след неуспешни опити да изолира причинителя на настинките, Флеминг случайно открива лизозима (името е измислено от професор Райт), ензим, който убива някои бактерии и не уврежда здравите тъкани. За съжаление, перспективите за медицинска употреба на лизозима се оказаха доста ограничени, тъй като той беше доста ефективен срещу бактерии, които не са причинители на заболявания, и напълно неефективен срещу болестотворни организми. Това откритие накара Флеминг да търси други антибактериални лекарства, които биха били безвредни за човешкото тяло.

Следващата щастлива случайност, откриването на пеницилина от Флеминг през 1928 г., е резултат от поредица от толкова невероятни обстоятелства, че е почти невероятно. За разлика от своите педантични колеги, които почистваха съдовете за бактериални култури, след като бяха готови, Флеминг не изхвърляше културите в продължение на 2-3 седмици, докато лабораторната му маса не беше отрупана с 40-50 блюда. След това започна да чисти, разглеждайки културите една по една, за да не пропусне нещо интересно. В една от чашите той откри мухъл, който за негова изненада потиска инокулираната бактериална култура. След отделянето на мухъла той установи, че „бульонът“, върху който се е развила плесента, придобива изразена способност да инхибира растежа на микроорганизмите, а също така има бактерицидни и бактериологични свойства.

Небрежността на Флеминг и неговата наблюдателност бяха два фактора в цяла поредица от инциденти, допринесли за откритието. Мухълът, който се оказа заразена култура, принадлежеше на много рядък вид. Вероятно е донесен от лаборатория, където са отглеждани проби от плесени от домовете на пациенти с бронхиална астма, за да се направят десенсибилизиращи екстракти от тях. Флеминг остави чашата, която по-късно стана известна, на лабораторната маса и отиде да си почине. Застудяването в Лондон създаде благоприятни условия за развитие на мухъл и последвалото затопляне за бактерии. Както се оказа по-късно, известното откритие се дължи на съвпадението на тези обстоятелства.

Първоначалните изследвания на Флеминг предоставят редица важни прозрения за пеницилина. Той пише, че това е „ефективно антибактериално вещество... което има подчертан ефект върху пиогенните коки и дифтерийните бацили. .. Пеницилинът, дори в големи дози, не е токсичен за животните ... Може да се предположи, че ще бъде ефективен антисептик, когато се прилага външно върху области, засегнати от микроби, чувствителни към пеницилин, или когато се прилага вътре. Знаейки това обаче, Флеминг не предприема очевидната следваща стъпка, която 12 години по-късно е предприета от Хауърд У. Флори, за да види дали мишките ще бъдат спасени от смъртоносна инфекция, ако бъдат третирани с инжекции от пеницилинов бульон. Флеминг го предписва на няколко пациенти за външна употреба. Резултатите обаче са противоречиви. Разтворът се оказва нестабилен и труден за пречистване, ако са включени големи количества.

Подобно на института "Пастьор" в Париж, отделът за ваксинации в "Св. Мария", където работи Флеминг, се поддържа от продажбата на ваксини. Флеминг открива, че по време на приготвянето на ваксини пеницилинът помага за защита на културите от стафилококус ауреус. Това беше техническо постижение и ученият го използва широко, давайки седмични поръчки за производство на големи партиди бульон. Той споделя проби от култура на пеницилин с колеги в други лаборатории, но никога не споменава пеницилин в нито една от 27-те статии и лекции, които публикува през 30-те и 40-те години на миналия век, дори когато става дума за вещества, които причиняват смъртта на бактерии.

По този начин, по времето, когато пеницилинът е получен в пречистена форма, са били известни пет антибиотични агента (микофенолова киселина, пиоцианаза, актиномицетин, мицетин и тиротрицин). Впоследствие броят на антибиотиците нараства бързо и към днешна дата са описани почти 7000 от тях (създадени само от микроорганизми); докато само около 160 се използват в медицинската практика. С получаването на пеницилина като лекарство (1940 г.) възниква ново направление в науката - учението за антибиотиците, което се развива необичайно бързо през последните десетилетия.

През 70-те години на миналия век се описват повече от 300 нови антибиотика всяка година. През 1937 г. Уелш описва първия антибиотик от стрептомицетичен произход - актимицетин; през 1939 г. Красилников и Кореняко получават мицетин и Дубос - тиротрицин. Впоследствие броят на антибиотиците нараства с много бързи темпове.

Нобеловата награда за физиология или медицина за 1945 г. е присъдена съвместно на Флеминг, Чейн и Флори „за откриването на пеницилина и неговите лечебни ефекти при различни инфекциозни заболявания“. В Нобеловата лекция Флеминг отбелязва, че „феноменалният успех на пеницилина е довел до интензивно изследване на антибактериалните свойства на плесените и други низши представители на растителното царство. Само няколко от тях имат такива свойства.

През останалите 10 години от живота си ученият е удостоен с 25 почетни степени, 26 медала, 18 награди, 30 отличия и почетно членство в 89 академии на науките и научни дружества.

Странични ефекти

Антибиотиците обаче са не само панацея за микробите, но и силни отрови. Водейки смъртоносни войни помежду си на нивото на микросвета, с тяхна помощ някои микроорганизми безмилостно се справят с други. Човекът забеляза това свойство на антибиотиците и го използва за свои цели - започна да се справя с микробите със собствените си оръжия, създаде стотици още по-мощни синтетични лекарства на базата на естествени. И все пак, способността за убиване, поръчана от самата природа, на антибиотиците все още е неразделна от тях.

Всички антибиотици без изключение имат странични ефекти! Това следва от самото име на такива вещества. Естественото свойство на всички антибиотици да убиват микроби и микроорганизми, за съжаление, не може да бъде насочено към унищожаването само на един вид бактерии или микроби. Унищожавайки вредните бактерии и микроорганизми, всеки антибиотик неизбежно има същия потискащ ефект върху всички полезни микроорганизми, подобни на "врага", които, както знаете, участват активно в почти всички процеси, протичащи в нашето тяло.

Народната медицина отдавна познава някои методи за използване на микроорганизми или техните метаболитни продукти като лечебни средства, но причината за техния терапевтичен ефект по това време остава неизвестна. Например плесенясалият хляб се използва в народната медицина за лечение на някои язви, чревни разстройства и други заболявания.

През 1871-1872г. се появяват трудовете на руските изследователи В. А. Манасейн и А. Г. Полотебнов, в които се съобщава за практическото използване на зелената плесен за лечение на кожни язви при хората. Първата информация за антагонизма на бактериите е публикувана от основателя на микробиологията Луи Пастьор през 1877 г. Той обърна внимание на потискането на развитието на патогена на антракс от някои сапрофитни бактерии и предложи възможността за практическо използване на това явление.

Името на руския учен И. И. Мечникова (1894) е свързано с научно обоснованото практическо използване на антагонизма между ентеробактериите, причиняващи чревни разстройства, и млечнокисели микроорганизми, по-специално българска пръчка ("изварено мляко на Мечников"), за лечение на човешки чревни заболявания.

Руският лекар Е. Гартие (1905) използва кисело-млечни продукти, приготвени на закваски, съдържащи ацидофилен бацил, за лечение на чревни заболявания.

История на откриването на антибиотиците

Оказа се, че ацидофилусът има по-изразени антагонистични свойства в сравнение с българската пръчка.

В края на XIX - началото на XX век. антагонистични свойства са открити в спорообразуващи бактерии. Същият период включва първите работи, които описват антагонистичните свойства на актиномицетите. По-късно R. Dubos (1939) успява да изолира антибиотично вещество, наречено тиротрицин, което е смес от два антибиотика, тироцидин и грамицидин, от култура на почвения спороносен бацил Bacillus brevis. През 1942 г. съветските изследователи Г. Ф. Гаузе и М. Г. Бражникова изолират нов щам на Bacillus brevis от почви близо до Москва, синтезирайки антибиотика грамицидин С, който се различава от грамицидина Dubos.

През 1939 г. Н. А. Красилников и А. И. Кореняко получават първия антибиотик от актиномицетен произход, мицетин, от култура на лилав актиномицет Actinomyces violaceus, изолиран от почвата, и изследват условията за биосинтеза и използване на мицетин в клиниката.

А. Флеминг, изучавайки стрептококи, ги отглежда на хранителна среда в петриеви панички. На една от чашите, заедно със стафилококи, се разви колония от плесени, около които не се развиха стафилококи. Заинтригуван от този феномен, Флеминг изолира култура от гъбата, по-късно идентифицирана като Penicillium notatum. Едва през 1940 г. групата изследователи от Оксфорд успява да изолира вещество, което потиска растежа на стафилококите. Полученият антибиотик е наречен пеницилин.

С откриването на пеницилина започва нова ера в лечението на инфекциозни заболявания - ерата на използването на антибиотици. За кратко време се появи и разви нова индустрия, произвеждаща антибиотици в голям мащаб. Сега проблемите на микробния антагонизъм придобиха голямо практическо значение и работата по идентифицирането на нови микроорганизми, произвеждащи антибиотици, стана целенасочена.

В СССР група изследователи, ръководени от 3. V. Ermolyeva, успешно се занимават с получаване на пеницилин. През 1942 г. е разработен вътрешен препарат от пеницилин. Waksman и Woodruff изолират антибиотика актиномицин от култура на Actinomyces antibiotikus, който по-късно е използван като противораково средство.

Стрептомицинът, открит през 1944 г. от Ваксман и др., е първият антибиотик от актиномицетен произход, който намира широко приложение, особено при лечението на туберкулоза. Виомицин (флоримицин), циклосерин, канамицин и рифамицин, също открити по-късно, също принадлежат към противотуберкулозните антибиотици.

През следващите години интензивното търсене на нови съединения доведе до откриването на редица други терапевтично ценни антибиотици, които намериха широко приложение в медицината. Те включват лекарства с широк спектър на антимикробна активност. Те инхибират растежа не само на грам-положителни бактерии, които са по-чувствителни към антибиотици (причинители на пневмония, различни нагноения, антракс, тетанус, дифтерия, туберкулоза), но и на грам-отрицателни микроорганизми, които са по-устойчиви на антибиотици (причинители на коремен тиф, дизентерия, холера, бруцелоза, туларемия), както и рикетсии (причинители на тиф) и големи вируси (причинители на пситакоза, лимфогрануломатоза, трахома и др.). Тези антибиотици включват хлорамфеникол (левомицетин), хлортетрациклин (биомицин), окситетрациклин (терамицин), тетрациклин, неомицин (колимицин, мицерин), канамицин, паромомицин (мономицин) и др. Освен това лекарите в момента разполагат с група резервни антибиотици , активен срещу резистентни към пеницилин грам-положителни патогени, както и противогъбични антибиотици (нистатин, гризеофулвин, амфотерицин В, леворин).

Понастоящем броят на известните антибиотици е близо 2000, но само около 50 се използват в клиничната практика.

Антибиотикът е химикал, който се произвежда от един организъм и унищожава друг. Наименованието "антибиотик" произлиза от думата "антибиоза" (от гръцки "анти" - "срещу", "биос" - "живот") - термин, който е въведен през 1889 г. от ученика на Луи Пастьор Пол Вилмен. Означава процеса, чрез който един живот може да бъде използван за унищожаване на друг.

"Живот срещу живот"

В широк смисъл антибиотиците са общото наименование на лекарства, които се използват за борба с бактериални заболявания. Те съдържат вещество, което се произвежда от определени микроби. Антибиотиците се получават от растения, гъби, вода, почва и дори въздух. Веднъж попаднали в тялото, те атакуват и убиват инфекцията, но не увреждат здравите клетки. Антибиотиците се използват за лечение на различни опасни заболявания като туберкулоза, сифилис, дифтерия и много други.

Хората използват антибиотици повече от 2500 години. Разбира се, преди те имаха малко по-различен вид от този, с който съвременният човек е свикнал. Без хапчета и капсули - само това, което може да се получи в природата. Например мухълът често се е използвал като антибиотик - помагал е при обриви, гнойни рани и кожни инфекции.

В края на 1800 г. започва истински бум в областта на медицинските изследвания. Основната причина е изобретяването на инструмент, без който никоя лаборатория днес не може - микроскоп. За първи път учени откриха свят от микроорганизми, които не могат да се видят с просто око.

Луи Пастьор открива, че не всички бактерии са безвредни за хората. Той изследва анализите на много болни пациенти и доказа съществуването на патогенни бактерии. След него с изучаването на инфекциите се заема Робърт Кох, който разработва метод за изолиране и размножаване на бактерии. Оттогава учените се опитват да разработят лекарства, които могат да убиват микробите, но всички те се оказват опасни или неефективни.

Откритието на Александър Флеминг

В продължение на хиляди години човечеството се бори с епидемии от смъртоносни болести без резултат. 90% от децата умират в ранна детска възраст от инфекции, които днес могат да бъдат излекувани за няколко дни. Допреди двеста години не е имало ефективно лечение на заболявания като пневмония, гонорея или ревматична треска.

Болниците бяха препълнени с хора с отравяне на кръвта, което започна поради банална драскотина или рана. Разбира се, всички те умряха след това. Всичко се промени едва след изобретяването на антибиотик, наречен пеницилин.

Антибиотиците са съединения, произведени от бактерии и гъбички, които са способни да убиват или инхибират конкурентни микробни видове. Това явление е известно отдавна - дори древните египтяни са използвали лосиони от плесенясал хляб за инфектирани рани. Но пеницилинът, първият истински антибиотик, е открит едва през 1928 г. Открито е от Александър Флеминг, професор по бактериология в болницата "Сейнт Мери" в Лондон.

Връщайки се от ваканция на 3 септември 1928 г., Флеминг започва да сортира чаши на Петри, съдържащи колонии от стафилококови бактерии, които причиняват болки в гърлото, циреи и абсцеси. В една от чашите той забеляза нещо необичайно. Беше осеяно с колонии стафилококи, с изключение на една област. Малката област, където се намираше капката мухъл, беше напълно чиста от бактерии. Пространството около плесента, която по-късно беше наречена рядък вид Penicillium notatum, беше прозрачно. Мухълът сякаш излъчваше нещо, което предотвратяваше развитието на бактерии.

Флеминг открива, че мухълът е в състояние да убие широк спектър от вредни бактерии като стрептококи, менингококи и дифтериен бацил. След това започна работа по нова задача. Ученият поставил трудна задача на своите ученици Стюарт Крадок и Фредерик Ридли – те трябвало да изолират чист пеницилин от плесента. Експериментът не беше напълно успешен - те успяха само да приготвят разтвори от суровината.

Флеминг публикува резултатите си в British Journal of Experimental Pathology през юни 1929 г. В доклада той само накратко засегна потенциалните терапевтични ползи от пеницилина. На този етап изглеждаше, че основната цел на неговите изследвания ще бъде да открие устойчиви на пеницилин бактерии. Това поне беше от практическо значение за бактериолозите и поддържаше интереса им към пеницилина.

Други учени, включително Харолд Райстрик, професор по биохимия в Лондонското училище по хигиена и тропическа медицина, също са се опитали да пречистят пеницилина. Но всички те се провалиха.

Изследване на пеницилин в Оксфордския университет

Хауърд Флори, Ернст Чейн и техните колеги от Училището по патология на сър Уилям Дън към Оксфордския университет превърнаха пеницилина от лабораторно любопитство в животоспасяващо лекарство. Тяхната работа за пречистване на пеницилина започва през 1939 г. Поради военните условия беше особено трудно да се проведат изследвания. За да завърши програмата от експерименти с животни и клинични изпитвания, екипът трябваше да обработва до 500 литра филтрат от плесен на седмица.

Те започнаха да го отглеждат в различни контейнери, които изобщо не приличаха на съдове за култура: вани, тави, бутилки за мляко и кутии за храна. По-късно по поръчка е разработен специален съд за ферментация. Учените наели екип от „пеницилинови момичета“, които да наблюдават ферментацията. Всъщност лабораторията в Оксфорд е превърната във фабрика за пеницилин.

Междувременно биохимикът Норман Хийтли възстановява пеницилин от огромни обеми филтрат, като го екстрахира в амилацетат и след това обратно във вода с помощта на противоточна система. Едуард Ейбрахам, друг биохимик, нает да ускори производството, използва новооткрита колонна хроматографска техника за отстраняване на примесите от пеницилина.

През 1940 г. Хауърд Флори извършва важни експерименти, които показват, че пеницилинът може да предпази мишки от инфекция със смъртоносни стрептококи. След това, на 12 февруари 1941 г., 43-годишният полицай Алберт Александър стана първият човек, който тества оксфордския пеницилин. Той одраска устните си, докато подрязваше рози и разви животозастрашаваща инфекция с огромни абсцеси, които засегнаха очите, лицето и белите му дробове.

Няколко дни след инжектирането състоянието на пациента се подобрява значително. Но запасите от лекарства свършиха и няколко дни по-късно той почина. Последвали много по-добри резултати при други пациенти и скоро се появили планове пеницилинът да бъде достъпен за британски войници, които били ранени на бойното поле.

Производство на пеницилин в САЩ по време на Втората световна война

Хауърд Флори признава, че мащабното производство на пеницилин е невъзможно във Великобритания, където химическата индустрия е напълно погълната от войната. С подкрепата на Фондация Рокфелер Флори и колегата му Норман Хийтли пътуват до Съединените щати през лятото на 1941 г. Те планираха да заинтересуват американската фармацевтична индустрия да произвежда пеницилин в голям мащаб.

Физиологът от Йейл Джон Фултън свързва британските си колеги с хора, които могат да им помогнат да постигнат тази цел. И скоро това беше постигнато - Северната регионална изследователска лаборатория на отдела (NRRL) в Пеория, Илинойс реши да започне производство.

Няколко седмици по-късно ученият Андрю Мойер открива, че е възможно значително да се увеличи добивът на пеницилин чрез замяна на лактозата, използвана от изследователите от Оксфорд, със захароза. Малко след това той прави още по-важно откритие - Мойер вижда, че добавянето на царевичен разтвор към ферментационната среда води до десетократно увеличение на добива.

Скоро започна глобално търсене на най-добрите щамове, които произвеждат пеницилин. Почвени проби бяха изпратени до NRRL от цял ​​свят. По ирония на съдбата най-подходящ се оказва плесенясал пъпеш от плодовия пазар в Пеория. С помощта на рентгенови лъчи в института Карнеги е получен по-продуктивен мутант от така наречения щам канталупа. Минало време и употребата на пеницилин все още била ограничена до клинични изпитвания.

Етапите на ферментация, възстановяване, пречистване и опаковане бързо отстъпиха място на комбинираните усилия на учени химици и инженери, които работеха върху експерименталното производство на пеницилин. На 1 март 1944 г. Pfizer открива първия търговски завод за широкомащабно производство на пеницилин в Бруклин, Ню Йорк.

"Чудодейно лекарство"

Междувременно клиничните проучвания във военния и цивилния сектор потвърдиха терапевтичните свойства на пеницилина. Те показаха, че лекарството е ефективно при лечението на широк спектър от заболявания, включително стрептококови, стафилококови и гонококови инфекции. Американската армия установи стойността на пеницилина за лечение на хирургични и раневи инфекции.

Клиничните изследвания също демонстрират неговата ефективност срещу сифилис и до 1944 г. той се превръща в основното средство за лечение на болестта във въоръжените сили на Великобритания и Съединените щати. Когато информацията за това ново „чудотворно лекарство“ започна да достига до обществеността, търсенето на пеницилин се увеличи. Но в началото доставките бяха ограничени и беше даден приоритет на военната употреба.

За щастие от началото на 1944 г. производството на пеницилин започва драстично да се увеличава - от 21 на 1663 милиарда единици. И още през 1945 г. тази цифра е 6,8 трилиона. Американското правителство в крайна сметка успя да премахне всички ограничения върху наличността на лекарството и от 15 март 1945 г. пеницилинът стана достъпен за всеки потребител - можеше да бъде закупен в най-близката аптека.

До 1949 г. годишното производство на пеницилин в САЩ е 133,229 милиарда единици, а цената е паднала от 20 долара (1943 г.) на 10 цента.

На стража на човечеството

В момента на фармацевтичния пазар се използват повече от 70 различни вида антибиотици. Повечето от тях се използват за лечение на инфекции, някои се използват за гъбички и протозои. Днес те се считат за напълно безопасно лекарство, разбира се, при спазване на дозировката.

Учените непрекъснато работят върху изобретяването на нови антибиотици. Те тестват хиляди естествени растения и химикали. Това се дължи на факта, че инфекциите развиват имунитет към остарели лекарства. Всяка година те мутират и се подобряват, така че ефективното лечение е много по-сложно.

Антибиотиците са страхотно изобретение, може би едно от най-добрите.

Те помагат на хората да оцелеят, като се борят с болести и инфекции, които иначе биха могли да ги убият. Антибиотиците спасяват животи - какво може да бъде по-полезно? Основното нещо е да ги използвате разумно.