Кто изобрел пенициллин? История открытия и свойства пенициллина

Медицина до изобретения пенициллина

Многие столетия медицина была не в силах сохранить жизнь всех заболевших. Первым шагом к прорыву стало открытие факта о природе происхождения многих недугов. Речь идет о том, что большинство заболеваний возникает вследствие губительного воздействия микроорганизмов. Достаточно быстро ученые поняли, что болезнетворные бактерии можно уничтожить с помощью других микроорганизмов, проявляющих «враждебное отношение» к возбудителям недугов.

В процессе своей медицинской практики сразу несколько ученых еще в XIX пришли к такому выводу. Среди них был и Луи Пастер, который открыл, что действие некоторых видов микроорганизмов приводит к гибели бацилл сибирской язвы. Но этих сведений оказалось недостаточно. Нужно было найти конкретные действенные способы решения проблемы. Все попытки медиков создать универсальное лекарство заканчивались неудачно. И лишь чистая случайность и блестящая догадка помогли Александру Флемингу, тому ученому, кто изобрел пенициллин.

Из хаоса

Еще в 1922 г. Флеминг сделал свое первое открытие — лизоцим. По сути, это природный антибактериальный агент, содержащийся в слезе любого человека. Сегодня его получают из куриных яиц и применяют в качестве наружного антисептика. В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E1105 — консерванта, позволяющего долго сохранять скоропортящиеся продукты. То есть препарат борется с бактериями внутри продукта, но благодаря природному происхождению он безопасен даже для беременных женщин, если у них нет аллергии на куриные яйца. Забавно, что Флеминг случайно чихнул над чашкой Петри, в которой был лизоцим, а через три дня обнаружил, что в местах, куда попали мокрота и слизь от его чиха, бактерии были уничтожены.

Александр Флеминг

Творческий беспорядок и случайности помогли Флемингу и во второй раз. В сентябре 1928 г. исследователь уезжал в отпуск. Перед отбытием он высеивал колонию бактерий золотистого стафилококка. Так получилось, что взял для этого недостаточно продезинфицированную емкость из соседней лаборатории, где работали с редким плесневым грибком. По возвращении он обнаружил в емкости со стафилококком плесень, а бактерии в ней стали прозрачными. Разрушительное для бактерий активное вещество — пенициллин — удалось из плесени выделить. Даже разведенный в 500–800 раз препарат подавлял бациллы сибирской язвы, дифтерии, но не оказывал вредного влияния на лейкоциты. Это указывало на безопасность применения.

На изучение свойств открытого им вещества Флеминг потратил около года. В очищенном виде он так и не сумел его получить, но всё же решил рассказать о нем коллегам. Опубликовал научную работу. До методов очистки волшебного средства, а тем более до его выработки с помощью синтеза было далеко. Флеминг — ученый, микробиолог. Результат в своей области он получил, а к большему не стремился. Тем более считал, что не наука, а сама природа подарила человечеству пенициллин, а он всего лишь обратил на него внимание и дал название. Хотя всякий раз, вспоминая, что его открытие всё еще не служит людям, активизировался.

В 1936 г. на втором международном конгрессе микробиологов в Лондоне он выступил перед коллегами с сенсационным, как ему тогда казалось, докладом. Говорил об открытии уникальных свойств пенициллина, о том, что будут спасены миллионы жизней. Даже показал оригинальные опыты. Коллеги доклад встретили прохладно. Все знали о рецептах вековой давности, когда плесень прикладывали к ранам, лечили опухоли заплесневелым хлебом. Такое давно считалось сомнительной народной медициной, и открытие ученого никто не принял всерьез. Тем более плесень не стабильна в хранении, из нее сложно выделить активные вещества. Словом, дальнейшие исследования прекратились. И об открытии надолго забыли бы, не обрати на него внимание Флори и Чейн.

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.

Случайное открытие

«Когда я проснулся на рассвете 28 сентября 1928 года, я, конечно, не планировал революцию в медицине своим открытием первого в мире антибиотика или бактерии-убийцы», затем Флеминг сказал: «Но я полагаю, что именно это я и сделал».

К 1928 году Флеминг исследовал свойства стафилококков. Он уже был известен своими ранними работами и получил репутацию блестящего исследователя, но при этом его лаборатория часто была неопрятной. 3 сентября 1928 года Флеминг вернулся в свою лабораторию, проведя август со своей семьёй. Перед отъездом он собрал все свои культуры стафилококков на столе в углу его лаборатории.

Вернувшись, Флеминг заметил, что на одной пластине с культурами появились плесневые грибы, и что присутствовавшие там колонии стафилококков были уничтожены, в то время как другие колонии были в норме. Флеминг показал загрязнённые грибами культуры своему бывшему помощнику Мерлину Прайсу, который сказал: «Вот так же Вы и открыли лизоцим». Флеминг отнёс грибы, выросшие на пластине с его культурами, к роду пеницилловых, и, спустя несколько месяцев, 7 марта 1929 года назвал выделенное вещество пенициллином.

Флеминг исследовал положительное антибактериальное воздействие пенициллина на множество организмов, и заметил, что он воздействует на такие бактерии, как стафилококки и многие другие грамм-положительные возбудители, которые вызывают скарлатину, пневмонию, менингит и дифтерию, но не помогает от таких заболеваний как брюшной тиф или паратиф, возбудителями которых являются грам-отрицательные бактерии, от которых Флеминг также пытался лечить в то время. Он также действует на Neisseria gonorrhoeae , которая вызывает гонорею, хотя эти бактерии и являются грам-отрицательными.

Флеминг не был химиком, поэтому не был в состоянии извлечь и очистить активное вещество. Поэтому он не мог использовать пенициллин в качестве терапевтического средства, но мысли об этом не покидали его голову. Он писал:

«Пенициллин при взаимодействии с чувствительными микробами имеет некоторые преимущества над известными химическими антисептиками. Хороший образец полностью уничтожит стафилококков, стрептококков пиогенес и пневмококков даже при разведении 1 к 800. Он является более мощным ингибиторным агентом, чем карболовая кислота, и может быть применён к заражённым поверхностям и в неразбавленном состоянии, не вызывая раздражения и интоксикации. Даже при разведении в 800 раз он обладает более сильным действием, чем другие антисептики. Эксперименты, связанные с лечением гнойных инфекций подтвердили, что это открытие действительно привело к прогрессу в медицине.»

Последний из упомянутых экспериментов не описан. Следует отметить, что в это время Флеминг имел в виду только местное применение пенициллина, он и представить не мог, что (цитата Флори) «Он может циркулировать в крови и жидкостях организма в достаточном количестве, чтобы уничтожить чувствительные к нему бактерии в сочетании с естественной защитой тела без нанесения вреда другим тканям».

Прежде чем перейти к изучению других вопросов, Флеминг показал как даже необработанный фильтрат, содержащий пенициллин может быть использован в бактериологии как средство подавления роста нежелательных микробов в определённых культурах, например, для изоляции от B. pertussis при коклюше.

Флеминг опубликовал своё открытие в 1929 году в Британском журнале Экспериментальной Патологии, но его статье было уделено мало внимания. Флеминг продолжал свои исследования, но обнаружил, что работать с пенициллом было очень трудно, и что после того, как выросла плесень, ещё труднее стало изолировать антибиотик от агента. Производство пенициллина Флемингом оказалось довольно медленным, и он боялся, что по этой причине пенициллин не будет иметь важное значение при лечении инфекции.

Флеминг также убедился, что пенициллин не может существовать в теле человека (в естественных условиях) настолько долго, чтобы быть способным эффективно убивать бактерии. Многие клинические испытания оказались безрезультатными, вероятно, потому, что пенициллин был использован в качестве поверхностного антисептика. До 1940-го годах Флеминг все продолжал свои опыты, пытаясь разработать методику быстрого выделения пенициллина, которую можно было бы использовать в дальнейшем для более масштабного применения пенициллина.

Вскоре после того как Флеминг перестал работать с пенициллином, Флори и Чейн продолжили исследования и массовое производство его за счёт средств правительства США и Англии. Спустя некоторое время им всё-таки удалось произвести достаточно пенициллина для лечения всех раненых.

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.

1. Луи Пастер. Провел исследования, которые показали, что под воздействием определенных микроорганизмов умирают бациллы сибиркой язвы.
2. В 1871 году русские ученые Манассеин и Полотебнов открыли губительное действие плесневых грибков на бактерии. Но на их труды не было обращено должного внимания.
3. В 1867 году хирург Листер установил то, что воспаления вызывают бактерии и предложил бороться с ними с помощью карболовой кислоты – первого признанного антисептика.
4. Эрнест Дучесне. В диссертации отметил то, что в 1897 году он успешно использовал плесень против ряда бактерий, поражающих человеческий организм.
5. 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.

Как же действует пенициллин?

Механизм действия антибиотика пенициллина очень прост: в его состав входит 6-аминопенициллановая кислота, которая разрушает клеточную стенку некоторых бактерий. Это быстро приводит к их гибели. Изначально очень большой спектр микробов оказался уязвимым перед этим лекарством: среди них стрептококки, стафилококки, кишечная палочка, возбудители тифа, холеры, дифтерии, сифилиса и др. Однако бактерии — это живые существа, и они быстро начали вырабатывать устойчивость к этому препарату.

Таким образом, если его первоначальные дозы составляли несколько тысяч условных единиц 2-3 раза в день, то для того, чтобы лекарство оказывало клинический эффект на сегодняшний день требуются гораздо большие дозы: 1-2 миллиона условных единиц в сутки. Отдельные заболевания требуют вообще ежесуточного введения 40-60 миллионов условных единиц.

Препарат применяется только в виде инъекций (внутримышечных или внутривенных). Обычно его выпускают в виде порошка, который медсестра разводит перед введением физиологическим раствором или анестетиком. Ведь, как известно, инъекции пенициллина очень болезненные.

Еще одним негативным моментом в лечении пенициллином является то, что период его полувыведения составляет 3-5 часов. То есть для того, чтобы в крови поддерживалась определенная лечебная доза, необходимо шестикратное введение. Таким образом, больному делают уколы каждые 3 часа. Это достаточно изнурительно и уже через 2-3 дня превращает его ягодицы в решето, на которое невозможно ни сесть, ни лечь.

Из чего состоит пенициллин?

Главная составляющая пенициллина – плесневый грибок пеницилл, который образуется на продуктах и приводит к их порче. Обычно его можно увидеть в виде плесни голубого или зеленоватого цвета. Исцеляющее действие грибка было известно давно. Еще в XIX столетии арабские коневоды снимали плесень с отсыревших седел и смазывали ею раны на спинах лошадей.

В 1897 году французский врач Эрнест Дюшен первым испытал действие плесени на морских свинках и сумел вылечить их от тифа. Результаты своего открытия ученый представил в Институте Пастера в Париже, но его исследование не получило одобрения медицинских светил.

Признание

Массовое производство пенициллина было налажено во время Второй мировой войны. По некоторым оценкам, благодаря этому антибиотику в годы войны и после нее были спасены около 200 млн человек. Открытие этого препарата не раз признавалось одним из важнейших научных достижений в истории человечества. Большинство современных антибиотиков были созданы именно после исследования лечебных свойств пенициллина.

Пенициллин сегодня: есть ли ему место в медицине?

В настоящее время препарат не активен в отношении грамотрицательных бактерий и палочек, но сохраняет удовлетворительный эффект против стрептококков, стафилококков, возбудителя дифтерии, сибирской язвы и гонореи. Однако резистентность (устойчивость) этих бактерий составляет в некоторых регионах нашей страны 25% и даже выше, что значительно уменьшает вероятность успешного исхода терапии.

И, тем не менее, структура природного пенициллина и механизм его действия послужили основой для дальнейшего развития антимикробной химиотерапии. Ученые стали создавать более современные, эффективные и удобные в применении лекарства. Он явился первым представителем целой группы антибиотиков, среди которых известные многим Ампициллин, Амоксициллин, Амоксиклав и др. Эти препараты намного более активны в отношении всех вышеуказанных микроорганизмов, каждый из них имеет свой спектр действия и показания для применения.

Таким образом, можно сказать, что природный пенициллин на сегодняшний день практически не применяется. Исключение составляют лишь маленькие больницы в отдаленных уголках нашей страны. Причин несколько:

• низкая эффективность,
• потребность в шестикратном внутримышечном введении,
• крайняя болезненность инъекций.

Интересные факты о пенициллине

• Пенициллин до сих пор активно применяется для лечения всех стадий сифилиса, ведь бледная трепонема сохраняет хорошую чувствительность к этому препарату. К тому же плюсом его является то, что он разрешен во время беременности и кормления грудью, ведь в этот период очень важно, чтобы женщина была пролечена от данного тяжелого заболевания.
• Пенициллин нередко вызывает аллергические реакции, вплоть до анафилактического шока. Для него характерна перекрестная реакция с другими бета-лактамными антибиотиками, то есть в случае непереносимости последнего ни один из них не должен применяться. Только доктор сможет подобрать адекватную альтернативу этому препарату, которая пока еще есть.
• Александр Флеминг, который впервые открыл пенициллин, всегда отрицал сам факт этого открытия. Он говорит, что плесневый грибок существовал и до него, он смог лишь доказать его бактерицидный эффект. По этой причине, вероятнее всего, ученый так и не получил патент на свое изобретение.
• Природный пенициллин выпускался исключительно в виде инъекций, хотя неоднократно были предприняты попытки сделать таблетированную форму. Успеха смогли добиться лишь после того, как данный препарат был получен синтетическим путем — именно так появились аминопенициллины.
• Памятник пенициллину есть в городе Задонск Липецкой области. Он находится во дворе ветеринарной лечебницы и представляет собой красно-синий столб, обвиваемый червем, на верхушке которого находится пилюля. Это весьма странное архитектурное сооружение, дорогу к которому смогут указать лишь некоторые жители города Задонска, является единственным памятником пенициллину. Непонятно также наличие в его структуре таблетки, ведь препарат вводится только путем инъекций.
• Название «Пенициллин» получил новый современный комплекс артиллерийской разведки. На данный момент проводятся его государственные испытания и с 2019 года планируется начать его массовое производство.
• В мае 2017 года появилась новость о том, что ученые-биологи смогли «научить» обычные дрожжи вырабатывать природный пенициллин. Пока эти опыты не выходят за рамки обычных лабораторных испытаний, но специалисты делают оптимистичные прогнозы: этот факт может значительно удешевить стоимость данного антибиотика. Правда, не совсем понятна цель, ведь на сегодняшний день практически везде применяют лишь синтетические формы пенициллиновых антибиотиков.

Когда-то пенициллин спас миллионы жизней, с его открытием медицинская наука получила мощный толчок. Тысячи ученых по всему миру стали работать над вопросом изобретения других более эффективных и безопасных антибиотиков.

Открытие природного пенициллина можно назвать огромным достижением медицинской науки, ведь он стал первым препаратом из группы антибиотиков. Однако на сегодняшний день его применение в качестве лекарственного средства сильно ограничено. Исключение составляет лечение сифилиса, так как возбудитель быстро погибает под его действием. Еще одним случаем, когда доктора могут выбрать его в качестве основного лечения, является ситуация, когда анализ на чувствительность микроорганизмов, вызывающих определенное заболевание, показывает хорошую эффективность против них. К минусам природного пенициллина можно отнести потребность в частых инъекциях, что приносит страдания больному и добавляет работы процедурной медсестре. В противовес этому есть современные антибиотики, которые можно применять 1-2 раза в сутки, они превосходят его по эффективности и безопасности и существуют в виде таблеток. К тому же он достаточно аллергичный, поэтому людям-атопикам стоит от него воздерживаться.

Лекарственная устойчивость

На несколько десятилетий антибиотики стали почти панацеей от всех болезней, но ещё сам первооткрыватель Александр Флеминг предупреждал, что не стоит использовать пенициллин, пока заболевание не будет диагностировано, и нельзя использовать антибиотик в течение короткого времени и в совсем малых количествах, так как при этих условиях у бактерий развивается устойчивость.

Когда в 1967 году был выявлен пневмококк, не чувствительный к пенициллину, а в 1948 году были обнаружены устойчивые к антибиотику штаммы золотистого стафилококка, учёным стало понятно, что бактерии приспосабливаются к лекарствам.

«Открытие антибиотиков было величайшим благом для человечества, спасением миллионов людей. Человек создавал всё новые и новые антибиотики против разных возбудителей инфекций. Но микромир сопротивляется, мутирует, микробы приспосабливаются. Возникает парадокс — люди разрабатывают новые антибиотики, а микромир вырабатывает своё сопротивление», — рассказала старший научный сотрудник Государственного научно-исследовательского центра профилактической медицины, кандидат медицинских наук, эксперт «Лиги здоровья нации» Галина Холмогорова.

Справка Резистентность — это сопротивляемость (устойчивость, невосприимчивость) организма к воздействию различных факторов — инфекций, ядов, загрязнений, паразитов и т. д. Термин чаще всего применяется в отношении микроорганизмов и обозначает возникновение механизмов невосприимчивости к антимикробным лекарственным средствам и к антибиотикам.

По мнению многих экспертов, в том, что антибиотики теряют свою эффективность в борьбе с заболеваниями, во многом виноваты и сами пациенты, не всегда принимающие антибиотики строго по показаниям или в необходимых дозах.

«Проблема резистентности исключительно велика и затрагивает всех. Она вызывает большую тревогу учёных, мы можем вернуться в доантибиотиковую эру, потому что все микробы станут резистентны, ни один антибиотик не будет действовать на них. Наши неумелые действия привели к тому, что мы можем оказаться без очень мощных лекарств. Лечить такие страшные болезни, как туберкулёз, ВИЧ, СПИД, малярия, будет просто нечем», — пояснила Галина Холмогорова.

Именно поэтому к лечению антибиотиками нужно относиться очень ответственно и соблюдать ряд простых правил, в частности:

– никогда не принимать антибиотики без рекомендации врача;
– не прерывать курс лечения, даже если вам стало лучше;
– помнить, что антибиотики не помогают при вирусных инфекциях.

Как вам статья?