История создания антимикробных препаратов. История происхождения антибиотиков. Проблемы резистентности - примеры болезней

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

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

Первые исследования

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

Союз немца и японца

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

Признание и коммерческий успех

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

Новая эпоха в истории медицины

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

Открытие антибиотика пенициллина

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

Дальнейшее изучение плесени

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

Мудрость древних

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

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

Новое время

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

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

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

Другие наблюдения за плесенью

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

Великий прорыв

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

Продолжение великого дела

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

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

Промышленное производство

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

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

В дело включились химики

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

Бактерии-антибиотики

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

Еще немного о 19 веке

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

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

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

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

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

Другие антибиотики на основе плесени

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

История названия

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

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

Этимология

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

Альтернативы антибиотикам

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

Вакцины

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

Фаготерапия

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

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

Роль растений

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

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

Сейчас многие и не задумываются, что изобретатель антибиотиков является спасителем множества жизней. А ведь еще достаточно недавно большинство заболеваний и ран могли стать причиной очень длительного и часто безуспешного лечения. От простой пневмонии умирало 30% больных. Сейчас летальный исход возможен только в 1% случаев воспаления легких. И это стало возможно благодаря антибиотикам.

Когда же эти лекарства появились в аптеках и благодаря кому?

Первые шаги к изобретению

На данный момент широко известно, в каком веке изобрели антибиотики. Не возникает вопросов также относительно того, кто изобрел их. Однако, как и в случае с антибиотиками, мы знаем только имя человека, который максимально приблизился к открытию и сделал его. Обычно одной проблемой занимается большое количество ученых в разных странах.

Первым шагом к изобретению препарата стало открытие антибиоза – уничтожение одних микроорганизмов другими.

Врачи из Российской империи Манассеин и Полотебнов занимались изучением свойств плесени. Одним из их выводов их работы, стало утверждение о способности плесени бороться с различными бактериями. Они применяли препараты на основе плесени для лечения заболеваний кожи.

Затем русский ученый Мечников заметил способность бактерий, которые содержатся в кисломолочных продуктах, благотворно влиять на пищеварительный тракт.

Наиболее близок к открытию нового лекарства был французский врач по фамилии Дюшен. Он заметил, что арабы используют плесень для лечения ран на спинах лошадей. Взяв образцы плесени, врач проводил опыты по лечению морских свинок от кишечной инфекции и получил положительные результаты. Написанная им диссертация не получила отклика в научном сообществе того времени.

Так выглядит краткая история пути к изобретению антибиотиков. На самом деле многим древним народам было известно о способности плесени положительно влиять на лечение ран. Однако отсутствие необходимых методов и техники сделало невозможным появление чистого лекарственного средства на тот момент. Первый антибиотик смог появиться только в 20 веке.

Непосредственное открытие антибиотиков

Во многом изобретение антибиотиков было результатом случайности и стечения обстоятельств. Однако подобное может быть сказано и про многие другие открытия.

Александр Флеминг занимался изучением бактериальных инфекций. Особенно актуальной эта работа стала в период Первой Мировой войны. Развитие военной техники привело к появлению большего количества раненых. В ранах возникала инфекция, и это приводило к ампутациям и смертям. Именно Флеминг определил возбудителя заражений – стрептококк. Также он доказал, что традиционные для медицины антисептики не способны уничтожить бактериальную инфекцию полностью.

Однозначный ответ на вопрос, в каком году изобрели антибиотик, существует. Однако этому предшествовали 2 немаловажных открытия.

В 1922 году Флеминг открыл лизоцим – один из компонентов нашей слюны, который имеет способность уничтожать бактерии. Во время своих исследований ученый добавил свою слюну в чашку Петри, в которой были посеяны бактерии.

В 1928 году Флеминг посеял стафилококк в чашках Петри и оставил их на продолжительное время. По случайности в посевы попали частицы плесневого грибка. Когда через время ученый вернулся к работе с посеянными бактериями стафилококка, он обнаружил, что плесень разрослась и уничтожила бактерии. Такой эффект производила не сама плесень, а прозрачная жидкость, вырабатываемая в процессе ее жизнедеятельности. Это вещество ученый назвал в честь плесневых грибов (Penicillium) – пенициллин.

Далее ученый продолжил исследования пенициллина. Он выяснил, что вещество эффективно воздействует на бактерии, которые сейчас называются грамположительными. Однако, также он способен уничтожать возбудитель гонореи, хотя тот и относится к грамотрицательным микроорганизмам.

Исследования продолжались много лет. Но ученый не обладал необходимыми для получения чистого вещества познаниями в химии. Только выделенное чистое вещество можно было бы применять в медицинских целях. Опыты продолжались до 1940 года. В этом году исследованием пенициллина занялись ученые Флори и Чейн. Они смогли выделить вещество и получить препарат, пригодный для начала клинических исследований. Первые успешные результаты лечения человека были получены в 1941 году. Этот же год и считается датой появления антибиотиков.

История открытия антибиотиков была достаточно длинной. И только в период Второй мировой войны появилась возможность его массового производства. Флеминг был британским ученым, но производить лекарство на территории Великобритании в то время было невозможно – велись боевые действия. Поэтому первые образцы препарата были выпущены на территории Соединенных Штатов Америки. Часть лекарства использовалась для внутренних нужд страны, а другая часть отправлялась в Европу, в эпицентр боевых действий для спасения раненых солдат.

После окончания войны, в 1945 году, Флеминг, а также продолжатели его дела Говард Флори и Эрнст Чейн получили Нобелевскую премию за заслуги в области медицины и физиологии.

Как и в случае многих других открытий, ответить на вопрос «кто придумал антибиотик» сложно. Это стало результатом совместной работы многих ученых. Каждый из них внес необходимый вклад в процесс изобретения лекарства, без которого трудно представить современную медицину.

Важность этого изобретения

Трудно поспорить, что открытие пенициллина и изобретение антибиотиков – одно из важнейших событий 20 века. Его массовое производство открыло новую веху в истории медицины. Не так много лет назад обычная пневмония грозила летальным исходом. После того, как Флеминг изобрел антибиотик, многие болезни перестали быть смертным приговором.

Тесно связаны антибиотики и история Второй мировой войны. Благодаря этим препаратам удалось предотвратить множество смертей солдат. После ранений у многих из них развивались тяжелые инфекционные болезни, которые могли приводить к летальному исходу или ампутации конечностей. Новые препараты смогли существенно ускорить их лечение и минимизировать человеческие потери.

После произошедшей революции в медицине, некоторые ожидали, что бактерии могут быть уничтожены полностью и навсегда. Однако сам изобретатель современных антибиотиков знал об особенности бактерий – феноменальной способности приспосабливаться к изменяющимся условиям. На данный момент медицина имеет механизмы борьбы с микроорганизмами, но и у них есть свои способы защиты от препаратов. Поэтому полностью уничтожить их нельзя (по крайней мере сейчас), более того, они постоянно видоизменяются и появляются новые виды бактерий.

Проблема резистентности

Бактерии – первые живые организмы на планете, и на протяжении тысячелетий они выработали механизмы, благодаря которым выживают. После того, как пенициллин был открыт, стало известно о способности бактерий адаптироваться к нему, мутировать. В таком случае антибиотик становится бесполезен.

Бактерии размножаются достаточно быстро, и передают всю генетическую информацию следующей колонии. Таким образом, следующее поколение бактерии будет иметь механизм «самозащиты» от лекарства. К примеру, антибиотик метициллин был изобретен в 1960 году. Первые случаи резистентности к нему были зарегистрированы в 1962 году. На тот момент лечению не поддавалось 2% из всех случаев заболеваний, при которых назначают метициллин. К 1995 году он стал неэффективен в 22% клинических случаев, а через 20 лет – бактерии оказались резистентны в 63% случаев. Первый антибиотик был получен в 1941 году, а в 1948 – появились устойчивые бактерии. Обычно устойчивость к лекарству впервые проявляется через несколько лет после выпуска препарата на рынок. Именно поэтому регулярно появляются новые препараты.

Помимо природного механизма «самозащиты», бактерии приобретают резистентность к препаратам благодаря неверному использованию антибиотиков самими людьми. Причины, по которым эти лекарства становятся менее эффективны:

1. Самоназначение антибиотиков. Многие не знают истинного назначения этих препаратов, и принимают их или небольшом недомогании. Также бывает, что врач однажды выписал один вид препарата, и теперь при болезни пациент принимает тот же самый препарат.
2. Несоблюдение курса лечения. Часто пациент отменяет препарат, когда начинает чувствовать себя лучше. Но для полного уничтожения бактерий нужно принимать таблетки в течение того времени, которое указано в инструкции.
3. Содержание антибиотиков в продуктах питания. Открытие антибиотиков позволило вылечить многие болезни. Сейчас эти препараты широко используются фермерами для лечения скота, и уничтожения вредителей, которые уничтожают урожай. Таким образом, в мясо и растительные культуры попадает антибиотик.

Плюсы и минусы

Можно однозначно сказать – изобретение современных антибиотиков было необходимо, и позволило спасти жизни многих людей. Однако, как и любого изобретения, у этих лекарств есть положительные и отрицательные стороны.

Положительный аспект создания антибиотических средств:

• болезни, которые ранее считались смертельными, оканчиваются летальным исходом во много раз реже;
• когда изобрели эти препараты, продолжительность жизни людей увеличилась (в некоторых странах и регионах в 2-3 раза);
• новорожденные и младенцы умирают в шесть раз реже;
• смертность женщин после родов сократилась в 8 раз;
• сократилось количество эпидемий, и количество пострадавших от них.

После того, как 1-й препарат антибиотик был открыт, стало известно и негативной стороне этого открытия. На время создания лекарства на основе пенициллина, существовали бактерии, которые к нему устойчивы. Поэтому ученым пришлось создавать несколько других видов медикаментов. Однако постепенно микроорганизмы выработали устойчивость к «агрессору». Из-за этого появилась необходимость создавать новые и новые препараты, которые будут способны уничтожать мутировавших возбудителей болезней. Таким образом, ежегодно появляются новые виды антибиотиков, и новые виды бактерий, которые к ним устойчивы. Некоторые исследователи говорят, что на данный момент примерно одна десятая возбудителей инфекционных болезней имеет устойчивость к антибактериальным препаратам.

100 р бонус за первый заказ

Выберите тип работы Дипломная работа Курсовая работа Реферат Магистерская диссертация Отчёт по практике Статья Доклад Рецензия Контрольная работа Монография Решение задач Бизнес-план Ответы на вопросы Творческая работа Эссе Чертёж Сочинения Перевод Презентации Набор текста Другое Повышение уникальности текста Кандидатская диссертация Лабораторная работа Помощь on-line

Узнать цену

Народной медицине давно были известны некоторые способы применения в качестве лечебных средств микроорганизмов или продуктов их обмена, однако причина их лечебного действия в то время оставалась неизвестной. Например, для лечения некоторых язв, кишечных расстройств и других заболеваний в народной медицине применялся заплесневевший хлеб.

В 1871 —1872 гг. появились работы русских исследователей В. А. Манассеина и А. Г. Полотебнова, в которых сообщалось о практическом использовании зеленой плесени для заживления кожных язв у человека. Первые сведения об антагонизме бактерий были обнародованы основоположником микробиологии Луи Пастером в 1877 г. Он обратил внимание на подавление развития возбудителя сибирской язвы некоторыми сапрофитными бактериями и высказал мысль о возможности практического использования этого явления.

С именем русского ученого И. И. Мечникова (1894) связано научно обоснованное практическое использование антагонизма между энтеробактериями, вызывающими кишечные расстройства, и молочнокислыми микроорганизмами, в частности болгарской палочкой («мечниковская простокваша»), для лечения кишечных заболеваний человека.

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

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

Русский врач Э. Гартье (1905) применил кисломолочные продукты, приготовленные на заквасках, содержащих ацидофильную палочку, для лечения кишечных расстройств.

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

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

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

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

В 1939 г. Н. А. Красильников и А. И. Кореняко из культуры фиолетового актиномицета Actinomyces violaceus, выделенного ими из почвы, получили первый антибиотик актиномицетного происхождения — мицетин — и изучили условия биосинтеза и применения мицетина в клинике.

А. Флеминг, изучая стрептококков, выращивал их на питательной среде в чашках Петри. На одной из чашек вместе со стафилококками выросла колония плесневого гриба, вокруг которой стафилококки не развивались. Заинтересовавшись этим явлением, Флеминг выделил культуру гриба, определенную затем как Penicilliurn notatum. Выделить вещество, подавляющее рост стафилококков, удалось только в 1940 г. оксфордской группе исследователей. Полученный антибиотик был назван пенициллином.

С открытия пенициллина началась новая эра в лечении инфекционных болезней — эра применения антибиотиков. В короткий срок возникла и развилась новая отрасль промышленности, производящая антибиотики в крупных масштабах. Теперь вопросы микробного антагонизма приобрели важное практическое значение и работы по выявлению новых микроорганизмов — продуцентов антибиотиков стали носить целенаправленный характер.

В СССР получением пенициллина успешно занималась группа исследователей под руководством 3. В. Ермольевой. В 1942г. был выработан отечественный препарат пенициллина. Ваксманом и Вудрафом из культуры Actinomyces antibioticus был выделен антибиотик актиномицин, который впоследствии стал использоваться как противораковое средство. Первым антибиотиком актиномицетного происхождения, нашедшим широкое применение особенно при лечении туберкулеза, был стрептомицин, открытый в 1944 г. Ваксманом с сотрудниками. К противотуберкулезным антибиотикам относятся также открытые позже виомицин (флоримицин), циклосерин, канамицин, рифамицин.

В последующие годы интенсивные поиски новых соединений привели к открытию ряда других терапевтически ценных антибиотиков, нашедших широкое применение в медицине. К ним относятся препараты с широким спектром антимикробного действия. Они подавляют рост не только грамположительных бактерий, которые более чувствительны к действию антибиотиков (возбудители пневмонии, различных нагноений, сибирской язвы, столбняка, дифтерии, туберкулеза), но и грамотрицательных микроорганизмов, которые более устойчивы к действию антибиотиков (возбудители брюшного тифа, дизентерии, холеры, бруцеллеза, туляремии), а также риккетсий (возбудители сыпного тифа) и крупных вирусов (возбудители пситтакоза, лимфогрануломатоза, трахомы и др.). К таким антибиотикам относятся хлорамфеникол (левомицетин), хлортетрациклин (биомицин), окситетрациклин (террамицин), тетрациклин, неомицин (колимицин, мицерин), канамицин, паромомицин (мономицин) и др. Кроме того, в распоряжении врачей в настоящее время имеется группа антибиотиков резерва, активных в отношении устойчивых к пенициллину грамположительных болезнетворных микроорганизмов, а также противогрибные антибиотики (нистатин, гризеофульвин, амфотерицин В, леворин).

Термин «антибиотики», или «антибиотические вещества», предложенный в 1942 г. Ваксманом, первоначально обозначал химические соединения, образуемые микроорганизмами, которые обладают способностью подавлять рост и даже разрушать бактерии и другие микроорганизмы. Это определение, как оказалось впоследствии, не совсем точно, так как в число антибиотиков нужно было бы включить вещества микробного происхождения, которые оказывают не специфическое, а общее антисептическое или консервирующее действие на живые клетки. К таким веществам относятся, в частности, спирты, органические кислоты, перекиси, смолы и др. К тому же антибактериальное действие эти соединения оказывают только в относительно высоких концентрациях. К антибиотикам следует относить только такие вещества, которые в незначительных количествах проявляют специфическое (избирательное) действие на отдельные звенья обмена веществ микробной клетки. Позже в тканях высших растений и животных были найдены соединения, способные в малых количествах специфически подавлять рост микробов. Более того, было показано, что некоторые сходные антибиотики (например, цитринин) могут синтезироваться как микробами, так и высшими растениями. Таким образом, круг организмов-продуцентов антибиотических веществ расширился, что также должно было найти отражение в термине «антибиотики». Установление структуры молекул многих антибиотиков позволило осуществить химический синтез ряда этих соединений без участия организмов-продуцентов.

Дальнейший этап развития химии антибиотиков — изменение (трансформация) молекул этих соединений для получения производных, обладающих рядом преимуществ по сравнению с исходными препаратами. Такое направление исследований объясняется в основном двумя причинами: необходимостью снижения токсичности антибиотиков при сохранении их антибактериального действия; борьбой с инфекционными заболеваниями, вызываемыми устойчивыми к широко применявшимся антибиотикам формами патогенных микроорганизмов. Преимущества производных антибиотиков по сравнению с исходными проявляются также и в изменении растворимости, удлинении срока циркуляции в организме больного и т. д.

Получить производные антибиотиков можно с помощью как химического, так и биологического синтеза. Известен и комбинированный способ получения препаратов. В этом случае ядро молекулы антибиотика формируется при биосинтезе с помощью соответствующих микроорганизмов-продуцентов, а «достройка» молекулы осуществляется методом химического синтеза. Полученные этим способом антибиотики называются полусинтетическими. Так были получены и нашли широкое применение в клинике весьма эффективные полусинтетические пенициллины (метициллин, оксациллин, ампициллин, карбенициллин) и цефалоспорины (цефалотин, цефалоридин) с новыми по сравнению с природными антибиотиками ценными терапевтическими свойствами.

Все эти данные, накопленные в процессе становления и развития науки об антибиотиках, потребовали уточнения термина «антибиотики». В настоящее время антибиотиками следует называть химические соединения, образуемые различными микроорганизмами в процессе их жизнедеятельности, а также производные этих соединений, обладающие способностью в незначительных концентрациях избирательно подавлять рост микроорганизмов или вызывать их гибель. Вполне вероятно, что и эта формулировка с дальнейшим прогрессом антибиотической науки будет уточняться.

В первые годы после открытия антибиотиков их получали с использованием метода поверхностной ферментации. Этот метод заключался в том, что продуцент выращивали на поверхности питательной среды в плоских бутылях (матрацах). Чтобы получить сколько-нибудь заметные количества антибиотика, требовались тысячи матрацев, каждый из которых после слива культуралыюй жидкости необходимо было мыть, стерилизовать, заполнять свежей средой, засевать продуцентом и инкубировать в термостатах. Малопроизводительный способ поверхностной ферментации (поверхностного биосинтеза) не мог удовлетворить потребностей в антибиотиках. В связи с этим был разработан новый высокопроизводительный метод глубинного культивирования (глубинной ферментации) микроорганизмов — продуцентов антибиотиков. Это позволило в короткий срок создать и развить новую отрасль промышленности, выпускающую антибиотики в больших количествах.

Метод глубинного культивирования отличается от предыдущего тем, что микроорганизмы-продуценты выращивают не на поверхности питательной среды, а во всей ее толще. Выращивание продуцентов ведут в специальных чанах (ферментаторах), емкость которых может превышать 50 м3. Ферментаторы снабжены приспособлениями для продувания воздуха через питательную среду и мешалками. Развитие микроорганизмов-продуцентов в ферментаторах происходит при непрерывном перемешивании питательной среды и подаче кислорода (воздуха). При глубинном выращивании во много раз по сравнению с выращиванием продуцента на поверхности среды увеличивается накопление биомассы (из расчета на единицу объема питательной среды), а значит, и возрастает содержание антибиотика в каждом миллилитре культуральной жидкости, т. е. повышается ее антибиотическая активность.

Производственная схема биосинтеза любых антибиотиков включает следующие основные стадии: ферментацию, выделение антибиотика и его химическую очистку, сушку антибиотика и приготовление лекарственной формы. Для осуществления ферментации — биохимического процесса переработки сырья — необходимо иметь питательную среду (сырье) и микроорганизмы, перерабатывающие это сырье. Питательные среды подбирают с таким расчетом, чтобы они обеспечивали хороший рост и развитие продуцента и способствовали максимально возможному биосинтезу антибиотика.

Поднятию производительности антибиотической промышленности, помимо внедрения в практику глубинной ферментации, в огромной степени способствовало использование для биосинтеза новых высокопроизводительных штаммов-продуцентов. Для их получения были разработаны специальные методы селекции. Вследствие большой вариабельности микроорганизмов-продуцентов и быстрой утраты ими исходных свойств (особенно уровня антибиотической активности) необходимо было разработать методы хранения микроорганизмов-продуцентов и поддержания активности, а также способы приготовления посевного материала для засева огромных объемов питательной среды в ферментерах.

В 70-х годах ежегодно описывалось более 300 новых антибиотиков

В настоящее время число известных антибиотиков приближается к 3000, однако в клинической практике используется всего около 50.

Микроорганизмы есть везде, можно сказать - всегда. На данный момент подсчитано, что возраст Земли насчитывает около 4,6 миллиарда лет. Океаны появились около 4,4 миллиарда лет назад. Затем на Земле появились первые бактериальные клетки. Чтобы представить себе, как это долго - только в последние 500 миллионов лет развивалась жизнь в форме, напоминающей нынешние формы.

Таким образом, микроорганизмы составляют многочисленную группу организмов, без которых не обошлось открытие антибиотиков - и дальнейшее совершенствование их форм не было бы возможно. Открытие и введение этих веществ естественного происхождения для лечения инфекционных заболеваний человека, положило начало новой эпохе - спасения жизни и здоровья миллионов людей по всему миру.

История исследований

В научных исследованиях можно найти информацию о том, что микроорганизмы окружающей среды - имеют антибиотические свойства. Уже в древности интуитивно считалось, что существуют в природе вещества, которые помогают в лечении многих заболеваний, в частности инфекций. Есть также доказательства, что люди, еще тогда, пытались использовать антибиотики природного происхождения для лечения различных заболеваний. Следы тетрациклина - для примера, были найдены в останках костей человека в районе Нуби (исторической земли расположенной в настоящее время на территории южного Египта и северного Судана), датируется началом нашей эры (350 - 550).

Другим примером применения антибиотиков в древние времена, является утверждение их присутствия при анализе гистологических образцов, взятых из тела бедренной кости скелета времен Римской Империи, в Ливийской пустыне в Египте. В исследуемых образцах было выявлено наличие тетрациклина. Тот факт, что эти вещества попали в кости, доказывает, что в рационе древних цивилизаций находились вещества богатые на антибиотики природного происхождения. Есть также упоминания, что более 2000 лет назад заплесневелый хлеб в Китае, Греции, Сербии, Египте использовался для лечения некоторых патологических состояний, в частности, при плохо заживающих и инфицированных ранах. Тогда действия природных антибиотиков воспринимались как влияние духов или богов, ответственных за болезни и страдания.

В России существовали подобные применения. Медики давали больным пациентам пиво, смешанное с оболочками черепов и кожей змеи, а вавилонские врачи вылечили больному глаза, используя смесь желчи лягушки и кислого молока. В XVII веке, промывали раны смесью на базе пшеничного хлеба с плесенью. Однако научные размышления над специфическими свойствами микроорганизмов начались лишь в конце XIX века.

В 1870 году в Англии Сэр Джон Скотт Бурдон-Сандерсон начал наблюдения над свойствами плесени. Год спустя, Джозеф Листер экспериментировал с влиянием того, что он назвал Penicillium glaucium на ткани человека. Последовательно, в 1875 году Джон Тинделл пояснил антибактериальное действие гриба Penicillium на страницах Royal Society. Во Франции в 1877 году Луи Пастер провел тезис о том, что бактерии могут убивать другие бактерии. 20 лет спустя, в 1897 году Эрнест Дюшен, на защите диссертации "Антагонизм между плесенью и микроорганизмами", констатировал факт наличия веществ, которые могут привести к подавлению размножения некоторых патогенных бактерий. Дальнейшие исследования плесени и микробов были прерваны в связи со смертью, вызванной туберкулезом ученого.

В 1899 году Рудольф Эммерих и Оскар Лев описали в статье результаты своей работы с микроорганизмами. Они доказали, что бактерии, которые являются источниками одной болезни, могут быть выходом и лечением для другой болезни. Они вели примитивное исследование, применяя зараженные бактериями (Bacillus pyocyaneus - в настоящее время Pseudomonas aeruginosa) бинты. Образцы из этих используемых штаммов бактерий были в состоянии устранить другие штаммы. Из этих экспериментов Эммерих и Лев создали препарат, основанный на штаммах бактерий B. pyocyaneus, который назвали pyocyanase. Это был первый антибиотик для применения в больницах. К сожалению, его эффективность была низкой. Кроме того, наличие большого количества акридизина (вещество токсичное для человека), повлияло на факт прекращения применения данного препарата.

Изобретатель антибиотиков

Важной вехой и, одновременно, началом настоящей эры антибиотиков был 1928 год. Тогда изобретатель антибиотиков Александр Флеминг - шотландский бактериолог, исследователь (1922) - открыл белок со свойствами антисептика, после возвращения из отпуска, случайно обратил внимание на странные аномалии, которые произошли на чашке с колониями Золотистого стафилококка, предназначенной для утилизации. Его внимание привлекла голубая плесень (Penicillium notatum) и связанное с этим интересное наблюдение, что фрагмент на питательной среде колоний бактерий, рос в пространстве, что окружает мицелий, подвергаясь дезинтеграции. Тогда он начал разведение плесени, одновременно начал проводить исследования для того, чтобы использовать плесень в борьбе с патогенами. Исследования продолжались достаточно долго. Спустя 10 лет уже в 1939 году Говард Флори, Эрнст Чейн и Норман Хитл внедрили в производство пенициллин.

Сначала пенициллин производили на нескольких чашках, но со временем они внедрили масштабную промышленность данного вещества. Да, именно антибиотик под названием пенициллин вошел в клиническую практику в 1940 году. Пенициллин начали использовать во время боевых действий в Северной Африке, в 1943 году. Доступен он был в форме кальциевой соли (CaPn) в виде порошка, который представлял собой смесь CaPn и сульфонамиды. Применяли его для засыпки ран, в виде мазей, а также в чистом виде, предназначенном для приготовления растворов для промывания полостей тела и ран, а также в виде таблеток натриевой соли (NaPn), которые после преобразования в волокнистую солевую массу предназначались для инъекций. Вначале на фронт попадали ограниченные ресурсы данного антибиотика, кроме того, детально документировалось каждое его использование. Применяли его, в частности, для лечения газовой гангрены, тяжелых ран грудной клетки с повреждением внутренних органов, ран головы и сложных, открытых ран, при повреждениях суставов. Его использовали также для лечения тяжелых форм воспаления легких, менингита и септицемии - после предварительной проверки на чувствительность бактерий которые вызвали эти инфекции, к пенициллину. В более поздний период, когда на фронт попадало больше препарата, его использовали также для лечения гонореи.

Развитие и проведение дальнейших анализов

Еще один ученый, который навсегда вошел в историю как первооткрыватель антибиотиков, полученных из микроорганизмов - Сельман Ваксман. Это он первым употребил название "антибиотик" (anti - против и biotikos - жизненный) - химическое вещество, вырабатываемое бактериями, обладает способностью убивать или задерживать рост других микроорганизмов. Ваксман, еще, будучи студентом, систематически брал пробы грунта с территории своего учебного заведения и занимался наблюдением роста различных микроорганизмов. Во время своих долго продолжающихся исследований отметил возникновение колоний микробов, количество которых зависит от типа почвы, рн, глубины добычи и назначения грунта. Эти открытия повлияли на тот факт, что этот человек на постоянной основе занялся разведением грамм-положительных бактерий. Следствием долгих исследований Ваксмана, в дальнейшем стало открытие стрептомицина, его учеником - Альбертом Шатцом.

Он отметил, что Streptomyces griseus (S. griseus) производит связь активности в отношении грамотрицательных бактерий и микобактерий туберкулеза. Стрептомицин был самым важным открытием с момента открытия пенициллина. Благодаря этому началась эффективная борьба с туберкулезом. Открытия первых антибиотиков дало толчок для проведения дальнейших анализов и изготовления многих новых веществ. В связи с этим, период между 1950 и 1970 годом стал поистине «золотой эрой» открытий новых классов антибиотиков. Из числа многочисленных препаратов, в которых предшественниками были вещества, вырабатываемые микроорганизмами, следует отметить, в частности, те, что относятся к классам b-лактамов, аминогликозидов или тетрациклинов.

Заключение

Как видно из приведенных выше кратких сведений, микроорганизмы дали начало великим открытиям, но с момента введения массового производства антибиотиков, их применение в медицине и в других областях, к сожалению, показало сопротивление организма на несколько классов антибиотиков. Однако фактом является то, что в настоящее время это глобальная проблема и огромная опасность современной медицины.

Несмотря на большой прогресс, который наблюдается в области генетики, микробиологии или молекулярной биологии, еще нет достаточных знаний о механизмах, ответственных за устойчивость к антибиотикам. Не определенно, какие факторы отвечают за устойчивость к антибиотикам и не известно, какие барьеры ограничивают передачу таких генов другим видам микроорганизмов.

С того момента, когда Александр Флеминг открыл антибиотик, прошло почти 100 лет. Этот период можно назвать временем большого развития фармацевтической промышленности, богатого на новые лекарственные препараты для лечения многих болезней, которые совсем недавно считались неизлечимыми. Не было бы всего этого без маленьких микроорганизмов, которые стали великими союзниками человечества.

Большинство доступных сегодня препаратов было обнаружено во время так называемой «золотой эры» антибиотиков. Еще недавно казалось, что с концом этого периода возможности поиска новых бактерий прошли уже все возможные способы. Ничего более далекого от истины - в настоящее время уже известно, что существуют еще большие залежи непроверенных микроорганизмов. Есть много "фабрик", где возможно есть потенциал альтернативных веществ в терапии различных заболеваний. До сих пор продолжаются активные поиски новых мест обитания микроорганизмов, а также новых методов, способов и возможностей их привлечения и разведения. Подсчитано, что к настоящему времени удалось выделить и охарактеризовать только 1% всех антимикробных соединений, которые вырабатываются в природе, и только 10%, естественно, производимых антибиотиков.

Сложно представить сейчас, что такие заболевания как пневмония, туберкулёз и ЗППП всего 80 лет назад означали смертный приговор для пациента. Действенных лекарственных средств против инфекций не было, и люди умирали тысячами и сотнями тысяч. Ситуация становилась катастрофичной в периоды эпидемий, когда в результате вспышки тифа или холеры гибло население целого города.

Сегодня в каждой аптеке антибактериальные препараты представлены в широчайшем ассортименте, а вылечить с их помощью можно даже такие грозные болезни, как менингит и сепсис (общее заражение крови). Далёкие от медицины люди редко задумываются о том, когда изобрели первые антибиотики, и кому человечество обязано спасением огромного количества жизней. Ещё труднее представить, как лечили инфекционные болезни до этого революционного открытия.

Жизнь до антибиотиков

Ещё из курса школьной истории многие помнят, что продолжительность жизни до эпохи Новейшего времени была очень небольшой. Дожившие до тридцатилетнего возраста мужчины и женщины считались долгожителями, а процент детской смертности достигал невероятных значений.

Роды были своеобразной опасной лотереей: так называемая родильная горячка (инфицирование организма роженицы и смерть от сепсиса) считалась обычным осложнением, а лекарств от неё не было.

Ранение, полученное в сражении (а воевали люди во все времена много и практически постоянно), приводило обычно к смерти. И чаще всего не потому, что повреждались жизненно важные органы: даже травмы конечностей означали воспаление, заражение крови и смерть.

Древняя история и Средневековье

Тем не менее, люди с древних времён знали о целебных свойствах некоторых продуктов в отношении инфекционных заболеваний. Например, ещё 2500 лет назад в Китае забродившая соевая мука использовалась для лечения гнойных ран, а ещё раньше индейцы майя с той же целью применяли плесень с особого вида грибов.

В Египте времён строительства пирамид заплесневевший хлеб являлся прототипом современных антибактериальных средств: повязки с ним значительно повышали шанс выздоровления в случае ранения. Использование плесневых грибов имело чисто практический характер до тех пор, пока учёные не заинтересовались теоретической стороной вопроса. Однако до изобретения антибиотиков в их современном виде было ещё далеко.

Новое время

В эту эпоху наука стремительно развивалась во всех направлениях, и медицина исключением не стала. Причины гнойных инфекций в результате ранения или оперативного вмешательства описал в 1867 году Д. Листер, хирург из Великобритании.

Именно он установил, что возбудителями воспаления являются бактерии, и предложил способ борьбы с ними при помощи карболовой кислоты. Так возникла антисептика, которая ещё долгие годы оставалась единственным более или менее успешным методом профилактики и лечения нагноений.

Краткая история открытия антибиотиков: пенициллина, стрептомицина и остальных

Врачи и исследователи отмечали низкую эффективность антисептиков в отношении возбудителей, проникших глубоко в ткани. Кроме того, действие лекарств ослаблялось биологическими жидкостями пациента и было коротким. Требовались более действенные препараты, и учёные всего мира активно работали в данном направлении.

В каком веке изобрели антибиотики?

Явление антибиоза (способности одних микроорганизмов уничтожать другие) было открыто в конце 19 столетия.

• В 1887 году один из основоположников современной иммунологии и бактериологии – всемирно известный французский химик и микробиолог Луи Пастер – описал губительное действие почвенных бактерий на возбудителя туберкулёза.
• Опираясь на его исследования, итальянец Бартоломео Гозио в 1896 году получил в ходе экспериментов микофеноловую кислоту, ставшую одним из первых антибактериальных средств.
• Чуть позже (в 1899) немецкие врачи Эммерих и Лов открыли пиоценазу, подавляющую жизнедеятельность возбудителей дифтерии, тифа и холеры.
• А ранее – в 1871 году – российские врачи Полотебнов и Манассеин обнаружили губительное действие плесневых грибов на некоторые болезнетворные бактерии и новые возможности в терапии венерических заболеваний. К сожалению, их идеи, изложенные в совместном труде «Патологическое значение плесени», не обратили на себя должного внимания и на практике широко не применялись.
• В 1894 году И. И. Мечников обосновал практическое использование кисломолочных продуктов, содержащих ацидофильные бактерии, для лечения некоторых кишечных расстройств. Это позднее подтвердили практические исследования русского учёного Э. Гартье.

Тем не менее, эпоха антибиотиков началась в 20 веке с открытия пенициллина, положившего начало настоящей революции в медицине.

Изобретатель антибиотиков

Имя Александра Флеминга известно из школьных учебников биологии даже далёким от науки людям. Именно он считается первооткрывателем вещества с антибактериальным действием – пенициллина. За неоценимый вклад в науку в 1945 году британский исследователь получил Нобелевскую премию. Интерес для широкой публики представляют не только подробности сделанного Флемингом открытия, но и жизненный путь учёного, а также особенности его личности.

Родился будущий лауреат Нобелевской премии в Шотландии на ферме Лохвильд в многодетной семье Хуга Флеминга. Образование получать Александр начал в Дарвеле, где проучился до двенадцатилетнего возраста. Через два года обучения в академии Килмарнок перебрался в Лондон, где жили и работали старшие братья. Юноша трудился клерком, одновременно являясь студентом Королевского Политехнического института. Заниматься медициной Флеминг решил по примеру брата Томаса (врача-офтальмолога).

Поступив в медицинскую школу при госпитале Святой Марии, Александр в 1901 году получил стипендию этого учебного заведения. Поначалу молодой человек не отдавал выраженного предпочтения какой-либо конкретной области медицины. Его теоретические и практические работы по хирургии в годы учебы свидетельствовали о недюжинном таланте, однако Флеминг не чувствовал особого пристрастия к работе с «живым телом», благодаря чему и стал изобретателем пенициллина.

Судьбоносным для молодого врача оказалось влияние Алмрота Райта – известного профессора патологии, приехавшего в 1902 году в госпиталь.

Ранее Райт разработал и успешно применил вакцинацию от брюшного тифа, однако его интерес к бактериологии этим не ограничился. Он создал группу молодых перспективных специалистов, в которую попал и Александр Флеминг. Получив в 1906 году ученую степень, он был приглашен в команду и работал в исследовательской лаборатории больницы всю свою жизнь.

В годы Первой мировой войны молодой ученый служил в Королевской исследовательской армии в звании капитана. В период боевых действий и позднее, в созданной Райтом лаборатории, Флеминг изучал последствия ранений взрывчатыми веществами и способы профилактики и лечения гнойных инфекций. А пенициллин открыл сэр Александр уже 28 сентября 1928 года.

Необычная история открытия

Не секрет, что многие важные открытия были сделаны случайным образом. Однако для исследовательской деятельности Флеминга фактор случайности имеет особое значение. Еще в 1922 году он совершил свое первое значительное открытие в области бактериологии и иммунологии, простудившись и чихнув в чашку Петри с посевами болезнетворных бактерий. Через некоторое время ученый обнаружил, что в месте попадания его слюны колонии возбудителя погибли. Так был открыт и описан лизоцим – антибактериальное вещество, содержащееся в слюне человека.

Не менее случайным образом мир узнал и о пенициллине. Здесь нужно отдать должное халатному отношению персонала к санитарно-гигиеническим требованиям. То ли чашки Петри были плохо вымыты, то ли споры плесневого гриба были занесены из соседней лаборатории, но в результате на посевы стафилококка попал Penicillium notatum. Еще одной счастливой случайностью стал длительный отъезд Флеминга. Будущего изобретателя пенициллина месяц не было в госпитале, благодаря чему плесень успела вырасти.

Вернувшись на работу, ученый обнаружил последствия неряшливости, однако не стал сразу выбрасывать испорченные образцы, а пригляделся к ним внимательнее. Обнаружив, что вокруг выросшей плесени колонии стафилококка отсутствуют, Флеминг заинтересовался этим явлением и начал изучать его детально.

Ему удалось определить вещество, вызвавшее гибель бактерий, которое он назвал пенициллином. Понимая важность своего открытия для медицины, британец посвятил более десяти лет исследованиям этого вещества. Были опубликованы работы, в которых он обосновывал уникальные свойства пенициллина, признавая, однако, что на данной стадии препарат непригоден для лечения людей.

Пенициллин, полученный Флемингом, доказал свою бактерицидную активность в отношении многих грамотрицательных микроорганизмов и безопасность для людей и животных. Тем не менее, препарат был нестабилен, терапия требовала частого введения огромных доз. Кроме того, в нем присутствовало слишком много белковых примесей, дававших негативные побочные эффекты. Эксперименты по стабилизации и очистке пенициллина велись британским ученым с тех пор, как самый первый антибиотик был открыт и вплоть до 1939-го года. Однако к положительным результатам они не привели, и Флеминг охладел к идее использования пенициллина для лечения бактериальных инфекций.

Изобретение пенициллина

Второй шанс открытый Флемингом пенициллин получил в 1940-м году.

В Оксфорде Говард Флори, Норман У. Хитли и Эрнст Чейн, объединив свои познания в химии и микробиологии, занялись получением пригодного к массовому использованию препарата.

Около двух лет потребовалось на то, чтобы выделить чистое действующее вещество и испытать его в клинических условиях. На этом этапе к исследованиям был привлечен первооткрыватель. Флемингу, Флори и Чейну удалось успешно вылечить несколько тяжелых случаев сепсиса и пневмонии, благодаря чему пенициллин занял свое законное место в фармакологии.

В последующем была доказана его эффективность в отношении таких заболеваний, как остеомиелит, родильная горячка, газовая гангрена, стафилококковая септицемия, гонорея, сифилис и многих других инвазивных инфекций.

Уже в послевоенные годы было выяснено, что пенициллином можно лечить даже эндокардит. Эта сердечная патология ранее считалась неизлечимой и приводила к летальному исходу в 100% случаев.

Многое о личности первооткрывателя говорит тот факт, что Флеминг категорически отказался патентовать свое открытие. Понимая всю значимость препарата для человечества, он считал обязательным сделать его доступным для всех. Кроме того, сэр Александр весьма скептически относился к собственной роли создания панацеи от инфекционных заболеваний, характеризуя её как «Миф Флеминга».

Таким образом, отвечая на вопрос о том, в каком году изобрели пенициллин, следует называть 1941г. Именно тогда был получен полноценный действенный препарат.

Параллельно разработка пенициллина велась США и России. Американскому исследователю Зельману Ваксману в 1943 удалось получить эффективный в отношении туберкулёза и чумы стрептомицин, а микробиолог Зинаида Ермольева в СССР в это же время получила крустозин (аналог, который почти в полтора раза превосходил зарубежные).

Производство антибиотиков

После научно и клинически подтверждённой эффективности антибиотиков встал закономерный вопрос об их массовом производстве. В то время шла Вторая мировая война, и фронту очень были нужны эффективные средства лечения раненых. В Великобритании возможность изготавливать лекарства отсутствовала, поэтому производство и дальнейшие исследования были организованы в США.

С 1943 года пенициллин стал выпускаться фармацевтическими компаниями в промышленных объёмах и спас миллионы людей, увеличив и среднюю продолжительность жизни. Значимость описанных событий для медицины в частности и истории в целом переоценить трудно, поскольку тот, кто открыл пенициллин, совершил настоящий прорыв.

Значение пенициллина в медицине и последствия его открытия

Антибактериальное вещество плесневого гриба, выделенное Александром Флемингом и усовершенствованное Флори, Чейном и Хитли, стало основой для создания множества различных антибиотиков. Как правило, каждый препарат активен в отношении определённого вида болезнетворных бактерий и бессилен против остальных. Например, пенициллин не эффективен против палочки Коха. Тем не менее, именно разработки первооткрывателя позволили Ваксману получить стрептомицин, ставший спасением от туберкулёза.

Эйфория 50-х годов прошлого века по поводу открытия и массового производства «волшебного» средства казалась вполне оправданной. Грозные заболевания, столетиями считавшиеся смертельными, отступили, и появилась возможность существенно улучшить качество жизни. Некоторые учёные столь оптимистично смотрели в будущее, что предрекали даже скорый и неминуемый конец любым инфекционным заболеваниям. Однако даже тот, кто придумал пенициллин, предупреждал о возможных неожиданных последствиях. И как показало время, инфекции никуда не исчезли, а открытие Флеминга можно оценивать двояко.

Положительный аспект

Терапия инфекционных заболеваний с приходом в медицину пенициллина изменилась радикально. На его основе были получены препараты, эффективные против всех известных возбудителей. Теперь воспаления бактериального происхождения лечатся довольно быстро и надёжно курсом инъекций или таблеток, а прогнозы на выздоровление почти всегда благоприятны. Значительно снизилась детская смертность, увеличилась продолжительность жизни, а смерть от родильной горячки пневмонии стала редчайшим исключением. Почему же инфекции как класс никуда не исчезли, а продолжают преследовать человечество не менее активно, чем 80 лет назад?

Отрицательные последствия

На момент обнаружения пенициллина было известно много разновидностей болезнетворных бактерий. Учёным удалось создать несколько групп антибиотиков, с помощью которых можно было справиться со всеми возбудителями. Однако в ходе применения антибиотикотерапии выяснилось, что микроорганизмы под действием препаратов способны мутировать, приобретая устойчивость. Причём новые штаммы образуются в каждом поколении бактерий, сохраняя резистентность на генетическом уровне. То есть люди своими руками создали огромное количество новых «врагов», которых до изобретения пенициллина не существовало, и теперь человечество вынуждено постоянно искать новые формулы антибактериальных средств.

Выводы и перспективы

Получается, что открытие Флеминга было ненужным и даже опасным? Конечно же, нет, поскольку к таким результатам привело исключительно бездумное и бесконтрольное использование полученного «оружия» против инфекций. Тот, кто изобрел пенициллин, ещё в начале 20 века вывел три основных правила безопасного применения антибактериальных средств:

• выявление конкретного возбудителя и использование соответствующего препарата;
• достаточная для гибели возбудителя дозировка;
• полный и непрерывный курс лечения.

К сожалению, люди редко следуют этой схеме. Именно самолечение и небрежность стали причиной появления бесчисленных штаммов болезнетворных микроорганизмов и трудно поддающихся антибактериальной терапии инфекций. Само же открытие пенициллина Александром Флемингом – это великое благо для человечества, которому всё ещё нужно учиться использовать его рационально.