Создателем пенициллина считается британский бактериолог Александр Флеминг, одним из первых обнаруживший лечебные свойства плесени и опубликовавший своё открытие в 1929 году. Однако об антибактериальном эффекте грибка плесени Penicillium знали ещё во времена Авиценны, в XI веке. А в 70-е годы XIX века свойства плесени широко использовали российские медики Алексей Полотебнов и Вяче-слав Манассеин для лечения кожных заболеваний.
Тем не менее выделить из плесени лечебное вещество удалось только в 1929 году. Но и это всё ещё не был устойчивый пенициллин в чистом виде. А потому Нобелевскую премию в области физиологии и медицины в 1945-м Александр Флеминг разделил с Говардом Флори и Эрнстом Чейни. Учёные разработали методы очистки антибиотика и запустили производство пенициллина в США.
Между тем, как часто случается в истории, создательница советского пенициллина - выдающийся учёный-микробиолог Зинаида Ермольева, оказалась незаслуженно забытой. А ведь именно ей удалось не только создать качественный отечественный антибиотик, оказавшийся в 1,4 раза действеннее англо-американского, но и наладить его массовое производство в страшные для страны военные годы.
На что вдохновила музыка
Как вспоминала сама Зинаида Ермольева, на выбор профессии повлияла история смерти её любимого композитора - Петра Ильича Чайковского, который, как известно, умер от холеры. А потому борьба с этим страшным заболеванием стала делом всей её жизни. Окончив с золотой медалью Мариинскую женскую гимназию в Новочеркасске, юная Зинаида поступила на медицинский факультет Донского университета, по окончании которого в 1921-м осталась работать ассистентом на кафедре микробиологии.
При этом параллельно Ермольева заведовала отделением Северо-Кавказского бактериологического института.
Когда в 1922 году в Ростове-на-Дону вспыхнула эпидемия холеры, она, игнорируя возможность заражения, проводила исследования по изучению возбудителя этого смертельного заболевания. К тому же провела опаснейший эксперимент с самозаражением. В протоколе одного из них учёная писала: «Опыт, который едва не кончился трагически, доказал, что некоторые холероподобные вибрионы, находясь в кишечнике человека, могут превращаться в истинные холерные вибрионы, вызывающие заболевание».
Кстати, тогда вибрионы холеры были найдены в ростовском водопроводе. А исследования Зинаиды Виссарионовны Ермольевой послужили основой для разработки рекомендаций по хлорированию питьевой воды.
В 1922 году Зинаида Ермольева провела опаснейший эксперимент с самозаражением холерным вибрионом. Фото: Википедия
В 1925 году Зинаида Виссарионовна переехала в Москву, чтобы организовать и возглавить отдел в Биохимическом институте Наркомздрава. Скромный багаж учёного состоял из единственного чемодана с пятьюстами культурами холерных и холероподобных вибрионов.
Как спасти Сталинград
«Ермольева работала по двум направлениям: занималась изучением возбудителя холеры и разработкой отечественного препарата пенициллина, - рассказывает аведующая кафедрой микробиологии и вирусологии №2 Ростовского медуниверситета, доктор медицинских на-ук, профессор Галина Харсеева. - В 1942-м фашистские оккупанты предприняли попытку заразить водоснабжение Сталинграда холерным вибрионом. Туда в срочном порядке направили десант, состоящий из эпидемиологов и микробиологов во главе с Зинаидой Виссарионовной Ермольевой. В склянках с собой они везли бакте-рио-фаги - вирусы, поражающие клетки возбудителя холеры. Эшелон Ермольевой попал под бомбёжку. Множество медикаментов бы-ло уничтожено».
Пришлось восстанавливать утраченные препараты. Сложнейшее микробиологическое производство наладили в подвале одного из зданий. Еже-дневно холерный фаг вместе с хлебом принимали 50 тысяч человек. Ермольева лично учила девушек-санитарок делать прививки. По радио читали статьи по профилактике желудочно-кишечных заболеваний. Ко-лодцы с водой тщательно хлорировали. Благодаря грамотно проведённым противоэпидемическим мероприятиям вспышку холеры в Сталинграде удалось предотвратить.
Оружие под названием «Крустозин»
«В годы Великой Отечественной войны основное количество смертей раненых бойцов приходилось на гнойно-асептические осложнения. Бороться с ними тогда не умели. Препараты зарубежного пенициллина союзники нам не продавали», - продолжает рассказ Галина Харсеева.
Возглавлявшей тогда Всесоюзный институт экспериментальной медицины Ермольевой правительство поручило создать отечественный аналог антибиотика. И она это сделала. Так, в 1942 году появился первый советский антибактериальный препарат под названием «Крустозин», а уже в 1943-м его запустили в массовое производство.
«Использование этого лекарства в армии резко снизило смертность и заболеваемость, связанную с гнойной инфекцией. Практически до 80% раненых стали возвращаться в строй. Изобретённый Ермольевой препарат в конце 40-х годов исследовали зарубежные учёные и пришли к выводу, что по своей эффективности он превосходит заокеанский пенициллин. Тогда Зинаида Ермольева и получила почётное имя - Мадам Пенициллин», - добавила Галина Харсеева.
Изобретённый Ермольевой препарат в конце 40-х годов исследовали зарубежные учёные и пришли к выводу, что по своей эффективности он превосходит заокеанский пенициллин. Фото: Из личного архива Зинаиды Ермольевой
Где взять плесень?
Существует легенда: в 1942 году к Зинаиде Виссарионовне обратился молодой генерал из близкого окружения Сталина. У него серьёзно болела маленькая дочка - у ребёнка очень долго держалась высокая температура. Врачи были бессильны, а генерал случайно узнал о новом препарате.
Ермольева ответила, что дать ему «Крустозин» она не может, так как лекарство не прошло клинических испытаний. Но генерал настаивал. И Ермольева пошла на риск. Девочка очнулась и даже узнала отца. Требовалось продолжить лечение. Но лекарства было очень мало.
Как вспоминала о тех днях сотрудница лаборатории Тамара Балезина, плесень для выработки препарата собирали везде, где только могли - на траве, в земле, на стенах бомбоубежища. В итоге ребёнка удалось спасти. В благодарность генерал предложил Ермольевой новую квартиру. Но учёная отказалась и попросила лишь об одном - спасти из тюрьмы бывшего, но всё ещё горячо любимого репрессированного мужа - вирусолога Льва Зильбера.
Согласно другой версии, с прошением помиловать экс-супруга Ермольева обращалась к Сталину.
Но ведь он женат на другой и к вам не вернётся, - удивился тот.
Лев Зильбер нужен науке, - ответила Зинаида Виссарионовна.
В марте 1944 года, накануне 50-летия, Льва Зильбера освободили, по-видимому, благодаря письму о невиновности учёного, направленному на имя Сталина, которое подписал ряд известных в стране людей. Позже ему вручили Сталинскую премию.
Зинаида Ермольева родилась в 1898 г. в Волгоградской области. Окончила с золотой медалью Мариинскую женскую гимназию в Новочеркасске и медицинский факультет Донского университета. Занималась изучением холеры, открыла светящийся холероподобный вибрион, носящий её имя. В 1942 г. впервые в СССР получила пенициллин. С 1952 года и до конца жизни Зинаида Ермольева возглавляла кафедру микробиологии и лабораторию новых антибиотиков ЦИУВ (Российская медицинская академия последипломного образования). Автор более 500 научных работ и шести монографий. Стала прототипом героини романа Вениамина Каверина «Открытая книга». Умерла в 1974 г.
Современному человеку трудно представить сферу медицины без антибиотиков. С их помощью лечат сложнейшие инфекционные заболевания, спасают жизни миллионов людей. Фантастическим кажется тот факт, что открытие пенициллина (первого антимикробного средства) – случайное явление. В начале 20 века ученый Флеминг нашел грибок , который оказался полностью безвредным для человека , но губительным для вредоносных микроорганизмов .
Еще в школе нам известны различные истории древнего мира о короткой и быстрой жизни людей. Те, кто доживал до 13 лет, считались долгожителями, но их здоровье было в ужасном состоянии:
- кожа покрывалась наростами, язвами;
- сгнивали и выпадали зубы;
- внутренние органы работали с нарушениями из-за скудного питания и чрезмерных физических нагрузок.
Смерть младенцев носила угрожающие масштабы. Гибель женщин после родов считалась обычным делом. В 16 веке продолжительность жизни человека составляла не больше 30 лет, а еще в начале 20 века даже небольшой порез мог обернуться летальным исходом.
До изобретения антибиотиков для лечения заболеваний применяли устрашающие и болезненные способы.
- При инфицировании было показано кровопускание (делали разрез крупного сосуда либо накладывали пиявок). Цель – выведение наружу крови вместе с возбудителями патологий.
- На открытые раны насыпали древесный уголь или бром для вытягивания гноя. Больной получал серьезный ожог, но и бактерии при этом умирали.
- Для лечения сифилиса использовали ртуть. Вещество принимали внутрь либо вводили в мочеиспускательный канал тонкими прутьями. Альтернативой выступал только еще более опасный мышьяк.
История открытие пенициллина
История открытие пенициллина, как не странно, началась с великой научно-технической революции. В 19-20 веке человечество освоило множество новых сфер:
- связь и ;
- радио и развлечения;
- передвижение (автомобили и самолеты);
- стали появляться глобальные идеи по освоению Земли и космоса.
Но все научные и технические достижения перечеркивал быт людей и сложнейшая эпидемиологическая ситуация. Сотни тысяч людей продолжали массово гибнуть от тифа, дизентерии, туберкулеза и воспаления легких. Сепсис был смертельным приговором.
Предпосылки открытия пенициллина кратко в фактах
Многие ученые стремились найти решение проблемы и изобрести действенное лекарство от недугов. Проводилось эксперименты, результаты которых обычно были негативными. Идея того, что микробов могут убить специальные бактерии, была представлена только в 19 веке.
- Луи Пастер. Провел исследования, которые показали, что под воздействием определенных микроорганизмов умирают бациллы сибиркой язвы.
- В 1871 году русские ученые Манассеин и Полотебнов открыли губительное действие плесневых грибков на бактерии. Но на их труды не было обращено должного внимания.
- В 1867 году хирург Листер установил то, что воспаления вызывают бактерии и предложил бороться с ними с помощью карболовой кислоты – первого признанного антисептика.
- Эрнест Дучесне. В диссертации отметил то, что в 1897 году он успешно использовал плесень против ряда бактерий, поражающих человеческий организм.
- В 1984 году Мечников использовал ацидофильные бактерии из кисломолочной продукции для лечения кишечных расстройств.
Кто в России изобрел пенициллин?
В Советском Союзе над созданием и исследованием лекарств-антибиотиков работала микробиолог Ермольева. Она первой из всех советских ученых начала изучать интерферон как противовирусный препарат. В 1942 году Ермольева получила пенициллин . Исследования и опыты ученой привели к тому, что уже через несколько лет в СССР антибиотик стали изготовлять большими партиями.
Кто изобрел пенициллин, вклад Флеминга
Ученый Александр Флеминг считается первооткрывателем антибиотика – пенициллина. За свое открытие исследователь в 1945 году получил Нобелевскую премию. Появился антибиотик случайно: Флеминг был неаккуратным и часто не убирал за собой пробирки. Перед долгой отлучкой ученый забыл помыть чашки Петри, в которых остались колонии стафилококка.
После приезда ученый обнаружил, что в чашках расцвела плесень, а некоторые участки были полностью без бактерий. Флеминг пришел к выводу, что плесень вырабатывает вещества, убивающие стафилококки. Бактериолог выделил пенициллин из грибков, но относя к своему открытию скептически.
Позднее ученые Флори и Чейн закончили начатую работу. Через 10 лет они улучшили лекарство и вывели чистую форму пенициллина.
В 1942 году пенициллин стали использовать с целью лечения людей. Первым выздоровевшим пациентом стал ребенок с заражением крови. Во время Второй мировой войны изготовление пенициллина в США поставили на конвейер. Благодаря этому сотни тысяч солдат были спасены от гангрены и ампутации конечностей.
Как действует пенициллин?
Принцип работы антибиотика заключается в том, что происходит остановка или купирование химической реакции, которая нужна для поддержания жизни бактерии. Пенициллин останавливает активность молекул, участвующих в производстве новых клеточных слоев бактерии. Антибиотик не влияет на людей или животных, так как внешние оболочки человеческих клеток значительно отличаются от клеток бактерий.
Механизм и особенности действия.
- Молекулы пенициллина включают в себя бактерицидные свойства: они пагубно действуют на разнообразные бактерии.
- Главный объект действия – пенициллино-связывающие белки. Это ферменты конечной части синтеза клеточной стенки бактерий.
- Когда лекарство начинает останавливать синтез, начинается процесс, который приводит к полной гибели бактерии.
Микробы со временем научились защищаться : они начали выделять особый компонент, который уничтожает антибиотик. Но благодаря работам ученым стали появляться улучшенные препараты, которые содержат ингибиторы. Такие антибиотики называют пенициллиново-защищенными.
Влияние открытия на наши дни
Человечество прошло достаточно сложный и запутанный путь своего развития. Совершалось множество важных открытий и крупных изобретений в различных сферах деятельности. К масштабным и решающим открытиям, которые совершили переворот в медицине, относят и создание пенициллина.
В мировых масштабах пенициллин начал использоваться с 1952 года. Благодаря уникальным свойствам его начали использовать для лечения различных патологий:
- остеомиелит;
- сифилис;
- пневмония;
- горячка во время родов;
- инфицирование после ранений или ожогов.
Позже выделили разнообразные антибактериальные препараты. Антибиотики начали считаться лекарством от всех болезней на долгие годы. За счет изобретения антибиотика улучшилась борьба с серьезными инфекционными заболеваниями, а жизнь людей продлилась на 35 лет.
3 сентября – официальный день открытия пенициллина во всем мире. За все время существования человечества не было изобретено ни одного другого лекарства, которое бы спасло столько человеческих жизней.
Открытие пеницилина принадлежит Александру Флемингу. Когда он умер, то его похоронили в соборе Св. Павла в Лондоне - рядом с самыми почитаемыми британцами. В Греции, где бывал ученый, в день его смерти объявили национальный траур. А в испанской Барселоне все цветочницы города высыпали охапки цветов из своих корзин к мемориальной доске с его именем
Шотландский бактериолог Александр Флеминг (1881-1955) родился в графстве Эйршир в семье фермера Хью Флеминга и его второй жены Грейс (Мортон) Флеминг.
Александр посещал маленькую сельскую школу, расположенную неподалеку, а позже Килмарнокскую академию, рано научился внимательно наблюдать за природой. В возрасте 13 лет он вслед за старшими братьями отправился в Лондон, где работал клерком, посещал занятия в Политехническом институте на Риджент-стрит, а в 1900 году вступил в Лондонский шотландский полк.
По совету старшего брата он подал документы на национальный конкурс для поступления в медицинскую школу. На экзаменах Флеминг получил самые высокие баллы и стал стипендиатом медицинской школы при больнице св. Марии. Александр изучал хирургию и, выдержав экзамены, в 1906 году стал членом Королевского колледжа хирургов. Оставаясь работать в лаборатории патологии профессора Алмрота Райта больницы св. Марии, он в 1908 году получил степени магистра и бакалавра наук в Лондонском университете.
В то время врачи и бактериологи полагали, что дальнейший прогресс будет связан с попытками изменить, усилить или дополнить свойства иммунной системы. Открытие в 1910 году сальварсана Паулем Эрлихом лишь подтвердило эти предположения. Эрлих был занят поисками того, что он называл «магической пулей», подразумевая под этим такое средство, которое уничтожало бы попавшие в организм бактерии, не причиняя вреда тканям организма больного и даже взаимодействуя с ними.
Лаборатория Райта была одной из первых, получивших образцы сальварсана для проверки. В 1908 году Флеминг приступил к экспериментам с препаратом, используя его также в частной медицинской практике для лечения сифилиса. Прекрасно осознавая все проблемы, связанные с сальварсаном, он, тем не менее, верил в возможности химиотерапии. В течение нескольких лет, однако, результаты исследований были таковы, что едва ли могли подтвердить его предположения.
Из коридора через приоткрытую в маленькую, тесную лабораторию дверь можно было видеть доктора Александра Флеминга, суетившегося в тесном, заставленном множеством вещей помещении. Вот он переставляет с места на место чашки Петри,... тщательно осматривает их и сортирует по каким-то, одному ему известным, признакам. Ему необходимо написать для учебника бактериологии главу о стрептококках. Для этого ему надо провести ряд опытов на многочисленных колониях этих микробов. Он наполняет чашки Петри агар-агаром, который остывая образует на дне чашек гладкую пленку; на нее он садит культуру бактерий. В этой превосходной питательной среде, при соответствующей температуре бактерии развиваются и образуют крупные колонии, похожие на разветвленные комки янтарного цвета.
В лаборатории Флеминга его ужаснейшим врагом была плесень. Обыкновенная зеленовато-серая плесень, которая берется неведомо откуда во влажных углах плохо проветриваемых помещений, покрывает несвежие продовольственные продукты, если их плохо хранят. Плесень - это не что иное, как микроскопический грибок, возникающий из еще меньших зародышей, тысячи которых носятся в воздухе. Как только зародыши попадают в благоприятную для них среду, начинают очень быстро разрастаться.
Флеминг не раз, поднимая крышку чашки Петри, с досадой убеждался, что культуры стрептококков загрязнены плесенью. И действительно, в лаборатории достаточно было оставить чашку Петри на несколько часов без крышки, как весь питательный слой покрывался плесенью. Немалых трудов стоила Флемингу борьба с нежелательными примесями то на одной, то на другой чашке. Однажды, на одной из чашек Флеминг увидел странное явление и долго присматривался к нему. Как бывало уже не раз, чашку покрывала плесень, но в отличие от других чашек здесь вокруг колонии бактерий образовалась небольшая круглая лысинка. Возникало впечатление, что бактерии не размножались вокруг плесени, хотя на остальной поверхности агар-агара, на некотором расстоянии от плесени, бактерии разрослись, притом довольно сильно.
„Случайность, или закономерность?" - задумался Флеминг. Чтобы ответить на этот вопрос, Флеминг поместил небольшое количество плесени в пробирку с питательным бульоном: он хотел прежде всего сохранить странную плесень. А чашку с плесенью он поставил на письменном столе среди других, интересных образцов. Тогда он и не думал, что эта чашка будет его самым драгоценным сокровищем и, что в ней он найдет решение проблемы, которой посвятил всю жизнь. Из микроскопического кусочка плесени Флеминг получил большую колонию. Потом он помещал часть этой плесени на чашки, где культивировал разные бактерии.
Оказалось, что некоторые виды бактерий прекрасно уживаются с плесенью, но стрептококки и стафилококки в присутствии плесени не развивались. Многочисленные прежде опыты с размножением вредносных бактерий показали, что некоторые из них способны уничтожать других и не допускают их развития в общей среде. Это явление было названо „антибиозом" от греческого „анти" - против и „биос" - жизнь. Работая над нахождением действенного противомикробного средства, Флеминг об этом прекрасно знал. У него не было никаких сомнений, что на чашке с таинственной плесенью он встретился с явлением антибиоза. Он начал тщательно исследовать плесень. Спустя некоторое время ему удалось даже выделить из плесени противомикробное вещество. Поскольку плесень, с которой он имел дело, носила видовое латинское название Penicilium notatum полученное вещество он назвал пенициллином. Таким образом, в 1929 году, в лаборатории лондонской больницы св. Марии родился хорошо известный нам пенициллин.
Предварительные испытания вещества на подопытных животных показали, что даже при инъекции в кровь оно не приносит вреда, и одновременно в слабых растворах прекрасно подавляет стрептококки и стафилококки. Ассистент Флеминга, доктор Стюарт Греддок, заболевший гнойным воспалением так называемой гайморовой полости, был первым человеком, который решился принять давку пенициллина. Ему ввели в полость небольшое количество вытяжки из плесени, и уже через три часа можно было убедиться, что состояние его здоровья значительно улучшилось. Было ясно, что Флеминг выиграл крупное сражение с бактериями. Но война человечества с микробами еще не закончилась: необходимо было разработать промышленные методы производства пенициллина. Над этой проблемой Флеминг работал больше двух лет, но успеха не добился. Этим и объясняется факт, что первая статья с донесением о противомикробных свойствах пенициллина была написана Флемингом спустя три года после окончания опытов по его практическому применению.
Безуспешны были и попытки промышленного производства пенициллина, осуществленные другими исследователями. Но вот в середине 1939 года два ученых из Оксфорда: врач Эдуард Говард Фрей и химик Дж. Эрнест Чейн взялись за это дело. После двух лет разочарований и поражений им удалось получить несколько граммов коричневого порошка, который уже можно было испытать на 117 людях. Это был хотя и не совсем чистый, но достаточно качественный кристаллический пенициллин. Первые инъекции нового средства были сделаны человеку 12 февраля 1941 года. Один из лондонских полицейских во время бритья порезался бритвой. Развилось заражение крови. Первый укол пенициллина сделали умирающему пациенту. Состояние больного сразу улучшилось. Но пенициллина было слишком мало, запас его быстро иссяк. Болезнь возобновилась, и пациент умер. Несмотря на это, наука торжествовала, так как было убедительно доказано, что пенициллин прекрасно действует против заражения крови. Через несколько месяцев ученым удалось накопить такое количество пенициллина которого могло с избытком хватить для спасения человеческой жизни.
Счастливцем был пятнадцатилетний мальчик, больной заражением крови, которое не поддавалось лечению. Это был первый человек, которому пенициллин спас жизнь. В это время весь мир уже три года был охвачен пожаром войны. От заражения крови и гангрены гибли тысячи раненых. Требовалось огромное количество пенициллина. Фрей выехал в Соединенные Штаты Америки, где ему удалось заинтересовать производством пенициллина правительство и крупные промышленные концерны.
Когда я встал утром 28 сентября 1928 года, я, безусловно, не планировал совершить какой-то прорыв в медицине своим созданием первого во всем мире бактерии-убийцы или же антибиотика», — данные слова были отмечены в дневнике Александра Флеминга, человека, открывшего нам пенициллин.
Еще в начале XIX столетия появилась идея применять микробы в борьбе с самими микробами. Учёные уже в те далекие времена понимали, что для борьбы с осложнениями при ранах, необходимо найти способ парализовать микробов, которые вызывают дальнейшие осложнения, и что обезвредить микроорганизмы есть возможность с их же помощью. В особенности, Луи Пастер понял, что бациллы сибирской язвы можно уничтожить при воздействии некоторых иных микробов. Приблизительно в 1897 году Эрнестом Дучесном была использована плесень, то есть характеристики пенициллина для лечения тифа у морской свинки.
Считается, что пенициллин фактически был изобретен 3 сентября 1928 года. К данному периоду Флеминг уже был популярен, и его знали как блестящего исследователя. В те времена он изучал стафилококки, однако его лабораторию довольно часто можно было найти в неопрятном состоянии, что и оказалось причиной открытия.
3 сентября 1928 года Флеминг возвратился в свою лабораторию после того, как целый месяц отсутствовал. Он попытался собрать все стафилококки, и тут ему на глаза попалась одна пластина, на которой образовались плесневые грибы, а находящиеся на нем колонии стафилококков были истреблены, и остальных колоний практически не было. Исследователь взял с собой грибы, образовавшиеся на пластине с его культурами, отнес их к роду пеницилловых, и выделенное вещество назвал пенициллином. При дальнейшем исследовании он заметил, что пенициллин оказывает воздействие на стафилококки и иные возбудители, вызывающие пневмонию, скарлатину, дифтерию и менингит. Но данное средство не могло бороться с брюшным тифом и паратифом.
Публикация открытия Флеминга.
Отчет о своём новом открытии Флеминг опубликовал в 1929 году в одном Британском журнале, который был посвящен экспериментальной патологии. В этом же году он все еще занимался исследованиями и вскоре обнаружил, что осуществлять работу с пенициллином сложно, производство протекает довольно медленно, к тому же, пенициллин не способен приживаться в человеческом теле очень долго для уничтожения бактерий. Также учёному не удавалось извлечь и прочистить активное вещество.
До начала 1942 года ученый пытался совершенствовать новое изобретение, однако до 1939 года ему не удавалось вывести безупречную культуру. В 1940 году англо-немецкий биохимик Хоуард Уолтер Флори и Эрнст Борис Чейн активным образом пытались очистить и получить пенициллин, и через какой-то промежуток времени они произвели необходимое количество пенициллина для того, чтобы лечить раненых.
Уже в начале 41-ых годов пенициллин удалось получить в требуемых масштабах для положительной дозы. Первым человеком, которого спасли посредством совершенного нового антибиотика, был 15-летний юноша, у которого было заражение крови. В 1945 году Флемингу, Чейну и Флори присудили Нобелевскую премию по медицине и физиологии «За открытие пенициллина и его целебного воздействия при любых инфекционных заболеваниях».
Пенициллин в медицине.
Во время Второй мировой войны на территории США уже занимались производством пенициллина, что спасло от ампутации конечностей огромное количество солдат США и соседних стран. С течением времени способ создания антибиотика усовершенствовали, а начиная с 1952 года, довольно доступный пенициллин стали использовать в мировых масштабах.Пенициллин помогает бороться с различными заболеваниями: остеомиелитом, сифилисом, пневмонией, родильной горячкой. Также он помогает предотвращать образование инфекций после ожогов и ранений - в прежние времена все данные болезни имели смертельный исход. При развитии фармакологии выделили и синтезировали антибактериальные средства иных категорий, и когда получили иные типы антибиотиков, смогли бороться с такой смертельной болезнью, как туберкулёз.
В течение пару десятилетий антибиотики были панацеей от любых заболеваний, однако ещё сам Александр Флеминг говорил, что не нужно применять пенициллин до диагностики болезни, и не нужно применять антибиотик на небольшой отрезок и в небольших дозах, потому что при данных условиях у бактерий может развиться устойчивость. Большинство экспертов полагают, что антибиотики неэффективны в борьбе с болезнями, однако в этом виноваты и сами пациенты, которые не всегда принимают антибиотики по показаниям врача или в требуемых дозах.
«Проблема резистентности довольно велика и затрагивает любого. Это приводит к огромной тревоге учёных, мы можем вновь возвратиться в доантибиотиковую эпоху, так как все микробы будут резистентны, ни один антибиотик не будет способен действовать на них. Наши тщательные действия стали причиной того, что у нас больше не будут использоваться довольно мощные лекарства. Лечить как туберкулёз, СПИД, ВИЧ, малярию будет просто невозможно», - добавила Галина Холмогорова.
Лишь поэтому при лечении с помощью антибиотиков необходимо относиться довольно ответственно и соблюдать следующие правила:
- нельзя их принимать без рекомендации врачей;
- не останавливать начатый курс лечения;
- запомнить, что они не помогают при вирусных инфекциях.
Сколько случайностей привело к открытию одного из самых действенных лекарств XX века и как этому помогли окно лаборатории и стена бомбоубежища, читайте в рубрике «История науки».
13 сентября 1929 года шотландский бактериолог Александр Флеминг на заседании Медицинского исследовательского клуба при больнице св. Марии Лондонского университета впервые сообщил о том, что открыл первый антибиотик - пенициллин. Впоследствии признавали, что пенициллин стал одним из самых великих медицинских открытий двадцатого века, а этот век и без того был весьма богат на открытия в медицине. Как бы там ни было, в 1945 году Флеминг стал одним из лауреатов Нобелевской премии, присужденной именно за открытие пенициллина.
В своей Нобелевской речи Флеминг тогда заявил: «Говорят, что я изобрел пенициллин. Но ни один человек не мог его изобрести, потому что это вещество создано природой. Я не изобретал пенициллин, я всего лишь обратил на него внимание людей и дал ему название». На самом деле ситуация с пенициллином еще интереснее: похоже, что природе пришлось изрядно потрудиться и устроить целую сеть случайностей, чтобы заставить людей, в первую очередь самого Флеминга, открыть это вещество.
Начать нужно с того, что Флеминг стал врачом отчасти благодаря случайности. Учитывая весь спектр его талантов, наш герой вполне мог выбрать и другое научное направление, даже заняться искусством (с детства он увлекался живописью) или стать военным. По совету старшего брата он выбрал медицину и подал документы на национальный конкурс для поступления в медицинскую школу при больнице св. Марии. Получив на экзамене высшие баллы и став хирургом по окончании обучения, Флеминг связал с этой больницей всю свою оставшуюся жизнь.
Александр Флеминг
Imperial War Museums/Wikimedia Commons
Он стал работать в лаборатории исследования ран и проявил свои таланты исследователя, показав, что карболовая кислота, в то время широко применявшаяся для обработки открытых ран, не подходит в качестве антисептика. Дело в том, что она убивает создающие в организме защитный барьер лейкоциты и в конечном счете способствует выживанию в тканях болезнетворных бактерий.
Следующая случайность произошла с Флемингом в 1922 году, когда он открыл фермент, впоследствии названный лизоцимом. Этот фермент убивал некоторые бактерии, не причиняя вреда здоровым тканям. Случайность здесь заключалась в том, что ученый был не слишком-то аккуратен и не очень любил приводить в порядок свой лабораторный стол. Однажды, будучи простужен, он чихнул в чашку Петри, где выращивал бактерии в питательной среде, и не продезинфицировал ее, как того требовали правила. Через несколько дней по цвету остатков в этой чашке он обнаружил, что в местах, куда попала его слюна, бактерии были уничтожены.
Плесневелый грибок, содержащий пенициллин
Wikimedia Commons
Правда, в качестве антисептика лизоцим работал не слишком удачно: на большинство бактерий он действовал очень медленно, поэтому Флеминг поначалу стал использовать лизоцим при написании авангардных картин, где разные цвета на полотне создавались различными бактериями. Чтобы эти бактерии не переползали с одного цветового пятна на другое, он обрабатывал лизоцимом границы таких пятен.
Впрочем, в лаборатории Флеминг больше думал о поисках хорошего антисептика, чем о своей живописи. И в 1928 году история с его неаккуратностью повторилась. Каким-то чудом в одну из его не продезинфицированных чашек Петри, где он высеивал колонию золотистого стафилококка, попала плесень из соседней лаборатории - довольно редкий плесневый грибок Penicillium notatum . Через пару дней она растворила высеянную культуру, и там, где она попала в чашку, вместо желтой мутной массы виднелись капли, похожие на росу.
Здесь Флеминга озарило: он предположил, что смертоносное влияние на бактерии оказал плесневый грибок. Это предположение подтвердилось, и ученый получил из этого грибка вещество интенсивного желтого цвета, которое он и назвал пенициллином.
Обнаружилось, что даже разведенный в 500-800 раз пенициллин подавлял рост не только стафилококков, но также и стрептококков, пневмококков, гонококков, дифтерийной палочки и бацилл сибирской язвы, но не действовал на кишечную палочку, тифозную палочку и возбудителей гриппа, паратифа, холеры. Чрезвычайно важным открытием было отсутствие вредного влияния пенициллина на лейкоциты человека даже в дозах, во много раз превышающих губительную для стафилококков дозу. Это означало, что пенициллин для людей безвреден.
На изучение свойств открытого им вещества Флеминг потратил около года, и, хотя в чистом виде так и не сумел его получить, он все же решил рассказать о нем коллегам.
Настоящим антибиотиком пенициллин Флеминга стал значительно позже, после того как его исследования в 1938 году продолжили профессор Оксфордского университета, патолог и биохимик Говард Флори и химик Эрнст Борис Чейн, эмигрировавший из Германии после прихода к власти нацистов. Спустя год попыток ученым удалось сделать то, что не удалось Флемингу, - получить первые 100 миллиграмм чистого пенициллина. Однако грибок, из которого пенициллин был получен, оказался слишком капризным, требовалось найти ему более «послушную» и эффективную замену.
Говард Флори и Эрнст Борис Чейн
Wikimedia Commons
Для этой цели Чейн привлек к работе других специалистов: бактериологов, химиков и врачей. Была сформирована так называемая Оксфордская группа. Работа группы оказалась удачной, и в 1941 году пенициллин впервые спас от верной смерти человека с заражением крови - им стал 15-летний подросток.
Разгоревшаяся к тому времени война не позволила наладить в Англии массовое производство пенициллина, и летом 1941 года Оксфордская группа отправилась совершенствовать технологию в США. На экстракте американской кукурузы выход пенициллина увеличился в 20 раз. Затем решили поискать новые штаммы плесени, более продуктивные, чем Penicillium notatum , когда-то прилетевший в окно Флемингу. В лабораторию группы стали поступать образцы плесеней со всего мира. Группа также пополнилась Мэри Хант, которую вскоре прозвали «Заплесневелой Мэри», ведь она закупала на рынке все заплесневелые продукты. Случилось так, что именно она принесла с рынка гнилую дыню, в которой и был найден тот высокопродуктивный штамм, который ученые и искали, - P. Chrysogenum .
На основе этого штамма была разработана технология массового производства пенициллина. В 1945 году выпуск этого лекарства достиг 15 тонн в год, а в 1950-м - 150 тонн.
Механизм действия пенициллинов оказался весьма сложным, и только в 1957 году его прояснил американский исследователь Джеймс Парк, который открыл нуклеотид, подавляющий рост клеточной стенки многих микробов.
Модель химической структуры пенициллина
Wikimedia Commons
Дальнейшие исследования показали и главный недостаток пенициллинов: болезнетворные микроорганизмы быстро привыкали к их присутствию. Так, если в 1945 году гонорея полностью излечивалась одной-единственной инъекцией пенициллина в 300 тысяч единиц, то в начале семидесятых для этого нужен был курс в десять раз более мощных инъекций. По состоянию же на 1998 год 78% гонококков развили устойчивость к антибиотикам группы пенициллина. По этой причине любой антибиотик был и остается главным лекарством XX века. В XXI веке ученые стоят перед проблемой создания нового лекарства, к которому микробы привыкнуть уже не смогут.
Любопытна судьба рождения пенициллина в СССР. В 1941 году разведка получила сведения о том, что в Англии создается чудодейственный антимикробный препарат на основе какого-то вида плесневых грибков. Тут же у нас начались работы в этом направлении, и уже в 1942 году микробиолог Зинаида Ермольева получила пенициллин из плесени Penicillium crustosum , взятой со стены одного из бомбоубежищ Москвы. В 1944 году препарат был с успехом опробован на раненых солдатах.
Зинаида Ермольева
Wikimedia Commons
Однако советский пенициллин, при всей значительности этого результата, был несовершенен и не мог производиться в необходимых для фронта количествах. К тому же у пациентов из-за него сильно повышалась температура, тогда как западный пенициллин никаких побочных последствий не вызывал. Купить в США технологии массового производства этого «лекарства века» не представлялось возможным, поскольку за океаном существовал запрет на продажу любых технологий, связанных с пенициллином.
Ситуацию тогда спас Эрнст Чейн, который был автором английского патента на получение пенициллина. Он предложил свою помощь Советскому Союзу, и в 1948 году с его помощью наши ученые сумели разработать необходимую технологию, по которой один из московских фармацевтических заводов тут же стал производить лекарство.
В 1945 году Александр Флеминг, Говард Флори и Эрнст Борис Чейн были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине. 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 десять лет жизни ученый был удостоен 25 почетных степеней, 26 медалей, 18 премий, 30 наград и почетного членства в 89 академиях наук и научных обществах.
11 марта 1955 года Флеминг умер от инфаркта миокарда. Его похоронили в соборе Св. Павла в Лондоне - рядом с самыми почитаемыми британцами. В Греции, где бывал ученый, в день его смерти объявили национальный траур. А в испанской Барселоне все цветочницы города высыпали охапки цветов из своих корзин к мемориальной доске с именем великого бактериолога и врача.
