Когда придумали пенициллин. Пенициллин (история изобретения)

Известно, что еще в XV-XVI вв. в народной медицине для лечения гноящихся ран использовалась зеленая плесень. Ею, например, умела лечить Алена Арзамасская, сподвижница Степана Разина, русская Жанна д"Арк. Попытки накладывать плесень непосредственно на раневую поверхность давали, как это ни странно, хорошие результаты.

Не следует считать пенициллин единственной заслугой А. Флеминга; еще в 1922 г. он совершил свое первое важное открытие - выделил из человеческих тканей вещество, обладающее способностью довольно активно растворять некоторые виды микробов. Открытие это было сделано почти случайно при попытке выделить бактерии - возбудители обычной простуды. Профессор А. Райт, под чьим руководством А. Флеминг продолжал свою исследовательскую работу, назвал новое вещество лизоцимом (лизис - разрушение микроорганизмов). Правда, оказалось, что лизоцим малоэффективен в борьбе с наиболее опасными болезнетворными микробами, хотя успешно уничтожает относительно менее опасные микроорганизмы.

Таким образом, применение лизоцима в медицинской практике имело не очень широкие перспективы. Это подтолкнуло А. Флемин­га к дальнейшему поиску эффективных и при этом по возможности безвредных для человека антибактериальных препаратов. Надо сказать, что еще в 1908 г. он проводил эксперименты с препаратом под названием «сальварсан», который лаборатория профессора А. Райта получила для всесторонних исследований в числе первых в Европе. Препарат этот был создан талантливым немецким ученым П. Эрлихом (Нобелевская премия совместно с И. И. Мечниковым, 1908 г.). Тот искал препарат, убийственный для болезнетворных микроорганизмов, но безопасный для пациента, так называемую магическую пулю. Сальварсан был довольно эффективным противо-сифилитическим средством, но оказывал на организм побочное действие токсического характера. Это были лишь первые маленькие шаги в сторону создания современных противомикробных и химиотерапевтических препаратов.

Базируясь на учении об антибиозе (подавлении одних микроорганизмов другими), основы которого были заложены Л. Пастером и нашим великим соотечественником И. И. Мечниковым, А. Флеминг в 1929 г. установил, что лечебное действие зеленой плесени обусловлено особым веществом, выделяемым ею в окружающую среду.

Все гениальное открывается случайно?

Первое упоминание об антибактериальной терапии?

Интересно, что в Библии мы встречаем невероятно точное указание на свойства полукустарниковом растения - иссоп. Вот фрагмент Псалма 50, который, кстати, вспомнил и А. Флеминг: «Окропи меня иссопом, и буду чист; омой меня, и буду белее снега».

Попытаемся воссоздать цепь почти невероятных случайностей и совпадений, предшествовавших великому открытию. Первопричиной стала, как ни странно, неряшливость А. Флеминга. Рассеянность свойственна многим ученым, но далеко не всегда она приводит к таким позитивным результатам. Итак, А. Флеминг не очищал чашки из-под исследуемых культур по нескольку недель, в итоге его рабочее место оказывалось заваленным полусотней чашек. Правда, в процессе уборки он скрупулезно исследовал каждую чашку из опасения пропустить что-либо важное. И не пропустил.

В один прекрасный день он обнаружил в одной из чашек пушистую плесень, которая подавляла рост посеянной в этой чашке культуры стафилококков. Выглядело это так: цепочки стафилококков вокруг плесени исчезли, и на месте желтой мутной массы виднелись капли, напоминавшие росу. Убрав плесень, А. Флеминг увидел, что «бульон, на котором разрослась плесень, приобрел отчетливо выраженную способность подавлять рост микроорганизмов, а также бактерицидные и бактериологиче­ские свойства по отношению ко многим распространенным патогенным бактериям».

По всей видимости, споры плесени были занесены через окно из лабора­тории, где культивировались образцы плесени, взятые из домов пациентов, страдающих бронхиальной астмой, для получения десенсибилизирующих экстрактов. Ученый оставил чашку на столе и уехал на отдых. Лондонская погода сыграла свою роль: похолодание благоприятствовало росту плесени, а последовавшее потепление - росту бактерий. Если бы из цепочки случайных совпадений выпало хотя бы одно событие, кто знает, когда бы человечество узнало про пенициллин. Плесень, которой была заражена культура стафилококков, относилась к довольно редкому виду рода Penicillium - P. Notatum , который был впервые найден на сгнившем иссопе (полукустарниковом растении, содержащем эфирное масло и использующемся в качестве пряности);

Достоинства нового изобретения

В ходе дальнейших исследований выяснилось, что, к счастью, даже в больших дозах пенициллин нетоксичен для подопытных животных и способен убивать весьма устойчивые болезнетворные микроорганизмы. В больнице Св. Марии не было биохимиков, в результате чего не удалось выделить пенициллин в пригодном для инъекций виде. Эту работу провели в Оксфорде X. У. флори и Э. Б. Чейн лишь в 1938 г. Пенициллин канул бы в небытие, если бы ранее не произошло открытие А. Флемингом лизоцима (вот тут-то он действительно пригодился!). Именно это открытие подвигло оксфордских ученых заняться изучением лечебных свойств пенициллина, в результате чего препарат был выделен в чистом виде в форме бензилпенициллина и испытан клинически. Уже самые первые исследования А. Флеминга дали целый ряд бесценных сведений о пенициллине. Он писал, что это «эффективная антибактериальная субстанция, оказывающая выраженное действие на пиогенные (т. е. вызывающие образование гноя) кокки и палочки дифтерийной группы. Пенициллин даже в огромных дозах не токсичен для животных. Мож­но предположить, что он окажется эффективным антисептиком при наружной обработке участков, пораженных чувствительными к пенициллину микробами, или при его введении внутрь».

Лекарство получено, но как его применять?

Аналогично Пастеровскому институту в Париже, отделение вакцинации в больнице Св. Марии» где ра­ботал А. Флеминг, существовало и получало финансирование на исследования благодаря продаже вакцин. Ученый обнаружил, что в процессе приготовления вакцин пенициллин защищает культуры от стафилококка. Это было небольшое, но серьезное достижение, и А. Флеминг широко пользовался им, еженедельно отдавая указание изготовить большие партии бульона на основе пеницилла. Он делился образцами культуры Penicillium с коллегами в других лабораториях, но, как ни странно, А. Флеминг не сделал столь очевидного шага, который 12 лет спустя был предпринят X. У. Флори и состоял в том, чтобы установить, будут ли спасены подопытные мыши от смертельной инфекции, если лечить их инъекциями пенициллинового бульона. Забегая вперед, скажем, что этим мышам исключительно повезло. А. Флеминг лишь назначил бульон нескольким пациентам для наружного применения. Однако результаты были весьма и весьма противоречивыми. Раствор не только с трудом поддавался очистке в значительном объеме, но и оказывался нестабильным. Кроме того, А. Флеминг ни разу не упомянул о пенициллине ни в одной из 27 статей или лекций, опубликованных им в 1930-1940 гг., даже когда речь в них шла о веществах, вызывающих гибель бактерий. Впрочем, это не помешало ученому получить все причитающиеся ему почести и Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1945 г. Понадобилось длительное время, прежде чем ученые сделали заключение о безопасности пенициллина, как для человека, так и для животного.

Кто же все-таки первым изобрел пенициллин?

А что в это время происходило в лабораториях нашей страны? Неужели отечественные ученые сидели, сложа руки? Конечно, это не так. Многие читали трилогию В. А. Каверина «Открытая книга», однако далеко не все знают, что у главной героини, доктора Татьяны Власенковой, был прототип - Зинаида Виссарионовна Ермольева (1898-1974), выдающийся ученый-микробиолог, создатель целого ряда отечественных антибиотиков. Кроме того, 3. В. Ермольева первой из отечественных ученых начала изучать интерферон как противовирусное средство. Действительный член АМН, она внесла огромный вклад в российскую науку. На выбор профессии 3. В. Ермольевой повлияла история смерти ее любимого композитора. Известно, что П. И. Чайковский скончался, заразившись холерой. По окончании университета 3. В. Ермольева была оставлена ассистентом на кафедре микробиологии; одновременно она заведовала бактериологическим отделением Северо-Кавказского бактериологического института. Когда в 1922 г. В Ростове-на-Дону вспыхнула эпидемия холеры, она, игнорируя смертельную опасность, изучала это заболевание, что называется, на месте. Позже она провела опаснейший эксперимент с самозаражением, результатом которого стало значительное научное открытие.

В годы Великой Отечественной войны, наблюдая за ранеными, 3. В. Ермольева видела, что многие из них умирают не непосредственно от ран, а от заражения крови. К тому времени исследования ее лаборатории абсолютно независимо от англичан показали, что некоторые плесени задерживают рост бактерий. 3. В. Ермольева, разумеется, знала, что в 1929 г. А. Флеминг получил из плесени пенициллин, но выделить его в чистом виде так и не смог, т. к. препарат оказался весьма нестойким. Знала она и о том, что уже давно наши соотечественники еще на уровне народной ме­дицины, знахарства заметили лечебные свойства плесени. Но при этом в отличие от А. Флеминга 3. В. Ермольеву судьба не баловала счастливыми случайностями. В 1943 г. У. X. Флори и Э. Чейн смогли наладить выпуск пенициллина в промышленных масштабах, однако для этого им пришлось организовывать производство в США. 3. В. Ермольева, на тот момент стоявшая во главе Всесоюзного института экспериментальной медицины, поставила перед собой цель получить пенициллин исключительно из отечественного сырья. Надо отдать должное ее упорству - в 1942 г. первые порции советского пенициллина были получены. Величайшей и неоспоримой заслугой 3. В. Ермольевой явилось то, что она не только получила пенициллин, но и сумела наладить массовое производство первого отечественного антибиотика. При этом следует учесть, что шла Великая Отечественная война, остро ощущалась нехватка самых простых и нужных вещей. В то же время потребность в пенициллине росла. И 3. В. Ермольева сделала невозможное: она сумела обеспечить не только количество, но и качество, вернее, силу препарата.

Сколько раненых обязаны ей жизнью, не поддается даже примерному подсчету. Создание советского пенициллина стало своеобразным толчком для создания целого ряда других антибиотиков: первых отечественных образцов стрептомицина, тетрациклина, левомицетина и экмолина - первого антибиотика животного происхождения, выделенного из молок осетровых рыб. Относительно недавно появилось сообщение, за достоверность которого пока сложно ручаться. Вот оно: пенициллин был обнаружен еще до А. Флеминга неким студентом-медиком Эрнестом Августином Дюшенсне, который в своей диссертационной работе подробно описал открытый им удивительно эффективный препарат для борьбы с различными бактериями, пагубно влияющими на человеческий организм. Свое научное открытие Э. Дюшенсне закончить не получилось из-за скоротечной болезни, повлекшей за собой смерть. Однако А. Флеминг и понятия не имел об открытии молодого исследователя. И только совсем недавно в Леоне (Франция) была случайно найдена диссерта ция Э. Дюшенсне.

Кстати, патент на изобретение пенициллина не выдан никому. А. Флеминг, Э. Чейн и У. X. Флори, получившие за его открытие одну Нобелевскую премию на троих, наотрез отказались получать патенты. Они сочли, что вещество, обладающее всеми шансами спасти все человечество, не должно быть источником наживы, золотой жилой. Этот научный прорыв единственный таких масштабов, на который никто и никогда не предъявлял авторских прав.

Стоит упомянуть, что, победив мно­гие распространенные и опасные инфекционные болезни, пенициллин продлил человеческую жизнь в среднем на 30-35 лет!

Начало эры антибиотиков

Итак, в медицине началась новая эра - эра антибиотиков. «Подобное лечится подобным» - этот принцип известен врачам с древнейших времен. Так почему бы не бороться с одними микроорганизмами при помощи других? Эффект превзошел самые смелые ожидания; кроме того, открытие пенициллина положило начало поиску новых антибиотиков и источников их получения. Пенициллинам на момент открытия были свойственны высокая химиотерапевтическая активность и широкий спектр действия, что приближало их к идеальным препаратам. Действие пенициллинов направлено на определенные «мишени» в клетках микроорганизмов, отсутствующие у животных клеток.

Справка. Пенициллины относятся к обширному классу гамма-лактамных антибиотиков. Сюда же относятся цефалоспорины, карбапенемы и монобактамы. Общим в структуре этих антибиотиков является наличие ß -лактамного кольца, ß - лактамные антибиотики составляют основу современной химиотерапии бактериальных инфекций.

Антибиотики нападают - бактерии защищаются, бактерии нападают антибиотики защищаются

Пенициллины обладают бактерицидным свойством, т. е. губительно воздействуют на бактерии. Главный объект воздействия - это пенициллино-связывающие белки бактерий, которые являются ферментами заключительного этапа синтеза клеточной стенки бактерий. Блокирование антибиотиком синтеза пептидогликана приводит к нарушению синтеза клеточной стенки и в конечном счете к гибели бактерии. В процессе эволюции микробы научились защищаться. Они выделяют специальное вещество, разрушающее антибиотик. Это тоже фермент, носящий устрашающее название ß -лактамазы, которая разрушает ß -лактамное кольцо антибиотика. Но наука не стоит на месте, появились новые антибиотики, содержащие так называемые ингибиторы (ß -лактамаз - клавулановая кислота, клавуланат, сульбактам и тазобактам). Такие антибиотики называют пенициллиназо-защищенным и.

Общие особенности антибактериальных препаратов

Антибиотики - это вещества, избирательно подавляющие жизнедеятельность микроорганизмов. Под «избирательным влиянием» подразумевается активность исключительно во взаимоотношении микроорганизмов при сохранении жизнеспособности клеток хозяина и воздействие не на все, а лишь на определенные роды и виды микроорганизмов. Например, фузидиевая кислота имеет высокую активность в отношении стафилококков, включая метициллино-резистентные, но не действует на пневмококки БГСА. С избирательностью близко связано представление об обширности спектра активности антибактериальных препаратов. Тем не менее, с позиций сегодняшнего дня разделение антибиотиков на препараты широкого и узкого спектра действия представляется условным и подвергается серьезной критике по большей части из-за отсутствия критериев для такого деления. Неправильным является суждение о том, что лекарственные средства широкого круга действия являются более надежными, эффективными.

Путь, ведущий в никуда

Господа, последнее слово будет за микробами!
Луи Пастер

Всем микроскопическим врагам человеческого рода объявлена война не на жизнь, а на смерть. Ведется она пока с переменным успехом, однако некоторые болезни уже отступили, похоже, навсегда, например натуральная оспа. Но при этом остается оспа верблюдов, коров, а также оспа обезьян. Однако и с оспой не все так просто. С середины 1980-х гг. случаи заболевания натуральной оспой не регистрируются. В связи с этим уже довольно давно дети не прививаются от оспы. Таким образом, в человеческой популяции с каждым годом уменьшается число людей, устойчивых к вирусу натуральной оспы. А вирус этот никуда не делся. Он может сохраняться на костях погибших от оспы людей (далеко не все трупы были сожжены, некоторые и жечь-то было некому) сколь угодно долго. И когда-нибудь обязательно произойдет встреча непривитого человека, например археолога, с вирусом. Л. Пастер был прав. На второй план отошли многие ранее смертельные заболевания - дизентерия, холера, гнойные инфекции, воспаление легких и др. Однако сап, которого не наблюдалось почти 100 лет, похоже, вернулся. В ряде стран наблюдаются вспышки полиомиелита спустя десятилетия, прошедшие без этого грозного заболевания. Добавились новые угрозы, в частности птичий грипп. От вируса птичьего гриппа уже погибают хищные млекопитающие. Открытые границы сделали невозможной борьбу с микробами в отдельно взятом государстве. Если ранее существовали заболевания, более свойственные какому-либо региону, то в настоящий момент размываются даже границы климатических зон, более характерных для конкретного вида патологии. Разумеется, специфические инфекции тро­пической зоны пока не грозят жителям Крайнего Севера, но, например, половые инфекции, СПИД, гепатиты В, С в результате процесса всеобщей глобализации превратились в действительно глобальную угрозу. Малярия распространилась от жарких стран вплоть до полярного круга.
Причиной возникновения классических инфекционных болезней являются патогенные микроорганизмы, представленные бактериями (такими, как бациллы, кокки, спирохеты» риккетсии), вирусами ряда семейств (герпесвирусами, аденовирусами, паповавирусами, парвовирусами, ортомиксовирусами, парамиксовирусами, ретровирусами, буньявирусами, тогавирусами, коронавирусами, пикорнавирусами, ареновирусами и рабдовирусами), грибами (оомицетами, аскомицетами, актиномицетами, базидиомицетами, дейтеромицетами) и простейшими (жгутиковыми, саркодовыми, споровиками, ресничными). Кроме патогенных микроорганизмов, существует большая группа условно-патогенных микробов, способных провоцировать развитие так называемых оппортунистических инфекций - патологического процесса у людей с различными иммунодефицитами. Поскольку была наглядно доказана возможность получения антибиотических препаратов из микроорганизмов, открытие новых препаратов стало вопросом времени. Обычно получается так, что время работает не на врачей и микробиологов, а, напротив, на представителей болезнетворной микрофлоры. Однако поначалу появился даже повод для оптимизма.

Хронология появления антибиотиков

В 1939 г. был выделен грамицидин» затем в хронологическом порядке - стрептомицин (в 1942 г.), хлортстрациклин (в 1945 г.), левомицетин (в 1947 г.), а к 1950 г. было описано уже более 100 антибиотиков. Необходимо отметить, что в 1950-1960 гг. это вызвало преждевременную эйфорию в медицинских кругах. В 1969 г. Конгрессу США был представлен весьма оптимистичный доклад, содержавший такие смелые утверждения, как «книга инфекционных заболеваний будет закрыта ».

Одной из наиболее масштабных ошибок человечества является попытка обогнать естественный эволюционный процесс» ведь человек лишь часть этого процесса. Поиск новых антибиотиков - процесс весьма долгий, кропотливый, требующий серьезного финансирования. Многие антибиотики были выделены из микроорганизмов, средой обитания которых является почва. Выяснилось, что в почве живут смертельные враги ряда патогенных для человека микроорганиз­мов - возбудителей тифа, холеры, дизентерии, туберкулеза и др. Стрептомицин, использующийся для лечения туберкулеза до настоящего времени, тоже был выделен из почвенных микроорганизмов. Для того чтобы отобрать нужный штамм, 3. Ваксман (первооткры­ватель стрептомицина) изучил в течение 3 лет свыше 500 культур, прежде чем обнаружил подходящую - ту, которая выделяет в среду обитания больше стрептомицина, чем другие культуры. В ходе научных изысканий тщательно изучаются и отбраковываются многие тысячи культур микроорганизмов. И лишь единичные экземпляры используются для последующего изучения. Однако это не означает, что все они потом станут источником для получения новых лекарственных препаратов. Чрезвычайно низкая продуктивность культур, техническая сложность выделения и последующей очистки лекарственных веществ ставят дополнительные зачастую непреодолимые барьеры на пути новых препаратов. А новые антибиотики необходимы, как воздух. Кто мог предполагать, что жизнеспособность микробов станет такой серьезной проблемой? К тому же выявлялись все новые возбудители инфекционных болезней» и спектр активности уже имеющихся препаратов становился недостаточным для эффективной борьбы с ними. Микроорганизмы очень быстро адаптировались и становились невосприимчивыми к действию, казалось бы, уже проверенных препаратов. Предвидеть возникновение лекарственной устойчивости микробов было вполне реально, и совершенно необязательно быть для этого талантливым фантастом. Скорее, роль гениальных провидцев должны были сыграть скептики из научных кругов. Но если кто-то и предрекал что-то подобное, то его голос не был услышан, его мнение не было принято к сведению. А ведь похожая ситуация уже наблюдалась при внедрении инсектицида ДДТ в 1940-е гг. Сначала мухи, против которых и была предпринята столь массированная атака, практически полностью исчезли, но затем расплодились в огромном количестве, причем новое поколение мух было к ДДТ устойчиво, что говорит о генетическом закреплении этого признака. Что же касается микроорганизмов, то еще А. Флеминг обнаружил, что последующие поколения стафилококков образовывали клеточные стенки со структурой, устойчивой к воздействию пенициллина. О положении дел, которое может сложиться при таком векторе развития событий, предупреждал более 30 лет назад академик С. Шварц. Он говорил: «Что бы ни случилось на верхних этажах природы, какие бы катаклизмы ни потрясли биосферу... высшая эффективность использования энергии на уровне клеток и тканей гарантирует жизнь организмам, которые и восстановят жизнь на всех ее этажах в той форме, которая соответствует новым условиям среды». Некоторые бактерии могут отторгать антибиотики по мере их вторжения внутрь или нейтрализовывать их. По этой причине параллельно с поиском новых видов природных антибиотиков велись углубленные работы по анализу структуры уже известных веществ, чтобы затем, базируясь на этих данных, модифицировать их, создавая новые, значительно более эф­фективные и безопасные препараты. Новым этапом эволюции антибиотиков, несомненно, стало изобретение и внедрение в медицинскую практику полусинтетических препаратов, сходных по строению или по типу воздействия с природными антибиотиками. В 1957 г. впервые удалось выделить феноксиметилпенициллин, устойчивый к действию соляной кислоты желудочного сока, который можно принимать в таблетированной форме. Пенициллины природного происхождения были совершенно неэффективны при приеме внутрь, так как в кислой среде желудка теряли свою активность. Позже был придуман метод производства полусинтетических пенициллинов. С этой целью молекулу пенициллина «разрезали» посредством воздействия фермента пенициллиназы и, применяя одну из частей, синтезировали новые соединения. С помощью этой методики удалось создать препараты значительно более широкого спектра антимикробного действия (амоксициллин, ампициллин, карбенициллин), чем исходный пенициллин. Не менее известный антибиотик, цефалоспорин, впервые выделенный в 1945 г. из сточных вод на острове Сардиния, стал родоначальником новой группы полусинтетических антибиотиков - цефалоспоринов, оказывающих мощное антибактериальное действие и почти безвредных для человека. Различных цефалоспоринов уже больше 100. Некоторые из них могут уничтожать как грамположительные, так и грамотрицательные микроорганизмы, другие действуют на устойчивые штаммы бактерий. Понятно, что любой антибиотик оказывает свое определенное избирательное действие на строго определенные виды микроорганизмов. По причине такого избирательного действия значительная часть антибиотиков способна сводить на нет многие виды патогенных микроорганизмов, действуя в безвредных или почти безвредных для организма концентрациях. Именно такой тип антибиотических препаратов чрезвычайно часто и широко применяют для лечения разнообразных инфекционных заболеваний. Главными источниками, которые используют для получения антибиотиков, являются микроорганизмы со средой обитания в почве и воде, где они непрерывно взаимодействуют, вступая между собой в разнообразные взаимоотношения, которые могут являться нейтральными, антагонистичными или взаимовыгодными. Ярким примером могут служить гнилостные бактерии, которые создают хорошие условия для нормальной жизнедеятельности нитрифицирующих бактерий. Однако зачастую взаимоотношения микроорганизмов бывают антагонистическими, т. е. направленными друг против друга. Это вполне понятно, поскольку лишь подобным путем в природе могло изначально поддерживаться экологическое равновесие огромного количества биологических форм. Российский ученый И. И. Мечников, намного опережая свое время, первым предложил применять на практике антагонизм между бактериями. Он советовал подавлять жизнедеятельность гнилостных бактерий, которые постоянно обитают в кишечнике человека, за счет полезных молочнокислых бактерий; выделяемые гнилостными микробами продукты жизнедеятельности, по мнению ученого, сокращают жизнь человека. Существуют разнообразные виды антагонизма (противодействия) микробов.

Все они связаны с конкуренцией за кислород и питательные вещества и зачастую сопровождаются изменением кислотно-щелочного баланса среды в сторону, оптимально подходящую для жизнедеятельности одного вида микроорганизмов, но неблагоприятную для его конкурента. При этом одним из наиболее универсальных и эффективных механизмов проявления микробного антагонизма является продуцирование ими разнообразных химических веществ-антибиотиков. Эти вещества способны или подавлять рост и размножение иных микроорганизмов (бактериостатическое действие), или уничтожать их (бактерицидное действие). К бактериостатическим средствам относятся такие антибиотики, как эритромицин, тетрациклины, аминогликозиды. Бактерицидные препараты вызывают гибель микроорганизмов, организму остается только справиться с выведением продуктов их жизнедеятельности. Это антибиотики пенициллинового ряда, цефалоспорины, карбапенемы и др. Некоторые антибиотики, действующие бактериостатически, уничтожают микроорганизмы, если применяются в большой концентрации (аминогликозиды, левомицетин). Но не следует увлекаться увеличением дозы, так как с повышением концентрации резко возрастает вероятность токсического влияния на клетки человека.

История открытия бактериофагов.

Бактериофаги (фаги) (от греч. phages - «пожирать») - вирусы, избирательно поражающие бакте­риальные клетки. Чаще всего они начинают размножаться внутри бактерий, вызывая таким образом их разрушение. Одной из областей применения бактериофагов является антибактериальная терапия, альтернативная приему антибиотиков. Например, применяются бактериофаги: стрептококковый, стафилококковый, клебсиеллезный, дизентерийный поливалентный, пиобактериофаг, коли, протейный и колипротейный и др. Бактериофаги используются также в генной инженерии в качестве векторов, переносящих участки ДНК, возможна также естественная передача генов между бактериями посредством некоторых фагов (трансдукция).

Бактериофаги были открыты независимо Ф. Твортом совместно с А. Лондом и Ф. д"Эрелем как фильтрующиеся передающиеся агенты разрушения бактериальных клеток. Первоначально полагалось, что они являются ключом к контролю над бактериальными инфекциями, однако ранние исследования оказались в основном несостоятельными. Были выделены бактериофаги, способные инфицировать большинство прокариотических групп организмов; и они легко выделяются из почвы, воды, канализационных стоков и, как и можно того ожидать, из большинства сред, колонизированных бактериями. В 1940-1950 гг. исследовательские работы по изучению структуры и физиологии взаимодействий хозяин - фаг, проведенные Г. Делбрюком, С. Луриа, А. Дерманомм, Р. Херши, И. Лвоффом и другими, заложили основание для развития молекулярной биологии, которая, в свою очередь, стала фундаментом для целого ряда новых ветвей индустрии, основанных на биотехнологии. Бактериофаги, как и другие вирусы, несут свою генетическую информацию в форме ДНК либо РНК. Большинство бактериофагов имеют хвостики, кончики которых прикреплены к конкретным рецепторам, таким как молекулы углеводов, белков и липополисахаридов на поверхности бактерии-хозяина. Бактериофаг впрыскивает свою нуклеиновую кислоту в хозяина, где он использует генетический механизм хозяина, чтобы реплицировать свой генетический материал, и считывает его, чтобы сформировать новый фагокапсульный материал для создания частичек нового фага. Число фагов, произведенных в течение единичного цикла инфекции (размер выхода), варьирует между 50 и 200 новыми фаговыми частицами. Сопротивляемость бактериофагу может развиться за счет потери или изменений в молекулах рецептора на поверхности клетки-хозяина. Бактерии также имеют особые механизмы, защищающие их от вторжения инородной ДНК. ДНК-хозяин модифицируется путем метилирования на определенных точках последовательности ДНК; это создает защиту от разложения хозяин-специфичными рестрикционными эндонуклеазами. Бактериофаги разделяются на 2 группы: вирулентные и умеренные. Вирулентные фаги вызывают литическую инфекцию, приводящую к разрушению клеток-хозяев и производящую чистые пятна (бляшки) на колониях восприимчивых бактерий. Умеренные фаги интегрируют свою ДНК посредством бактерии-хозяина, вырабатывая лизогеническую инфекцию, и ге­ном фага передается всем дочерним клеткам при кле­точном делении».

Развитие бактериофаговой терапии.

Бактериофаговая терапия (применение бактериальных вирусов для лечения бактериальных инфекций) была проблемой» весьма интересующей ученых 60 лет назад в их борьбе с бактериальными инфекциями. Открытие пенициллина и других антибиотиков в 1940-х гг. обеспечило более результативный и многосторонний подход к подавлению вирусных заболеваний и спровоцировало к закрытию работ в данной области. В Восточной Европе тем не менее исследования продолжали осуществляться и формировались некоторые способы борьбы против вирусов с использованием бактериофагов. Энтеральные и гнойно-септические заболевания, инициированные условно-патогенными возбудителями, в том числе хирургические инфекции, инфекционные заболевания детей первого года жизни, заболевания уха, горла, носа, легких и плевры; хронические клебсиеллезы верхних дыхательных путей - озена и склерома; урогенитальная патология, гастроэнтероколиты, все труднее поддаются традиционной антибактериальной терапии. Летальный исход при перечисленных инфекциях достигает 30-60%. Фактором неэффективности терапии является высокая частота устойчивости возбудителей к антибиотикам и химиотерапевтическим препаратам, достигающая 39,9-96,9%, а также подавление иммунитета как воздействие этих препаратов на организм больного, реакции токсического свойства и аллергического характера с побочными действиями, проявляющиеся в расстройствах кишечника на фоне дисбактериоза, и аналогичное расстройство верхних дыхательных путей при терапии склеромы и озены. В особенности актуальна проблема дисбактериоза кишечника у детей раннего возраста. Отдаленные результаты такого лечения у детей - иммунодепрессия, хронические септические состояния, нарушения питания, недостатки развития.

Это надо знать!

Бактериофаги - вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки. Чаще всего они начинают размножаться внутри бактерий, вызывая, таким образом их разрушение. Одной из областей применения бактериофагов является антибактериальная терапия, альтернатива приему антибиотиков.

Клинические исследования показали, что использование бактериофагов для обработки поверхностей помещений и отдельных объектов, например туалетов, предупреждает передачу инфекций, вызываемых Escherichia coli, у детей и взрослых. В ветеринарии доказано, что эшерихиоз у телят можно предупредить, если сбрызгивать помет в телячьих загонах водными суспензиями бактериофагов. В то время как на фазе ранних исследований был показан довольно существенный успех, фаготерапии не получилось стать общеустановленной практикой. Это было объяснено неспособностью селектировать высоковирулентные фаги, а также выбором фагов с чрезмерно узкой штамм-специфичностью. Прочие моменты содержали в себе появление фагорезистентных штаммов, нейтрализацию или вывод фагов защитными функциями иммунной системы и отслое­ние эндотоксинов вследствие обширного массивного бактериального разрушения клеток. Потенциальная возможность фагоопосредованной горизонтальной трансляции токсинных генов также является причиной, которая может ограничивать их использование для лечения отдельных конкретных инфекций. По предоставленным данным М. Слопеса (1983 и 1984 гг.), использование препаратов бактериофагов при инфекционных болезнях пищеварительной системы, воспалительно- гнойных изменениях кожных покровов, кровеносной системы, дыхательной системы, опорно-двигательного аппарата, мочеполовой системы (более 180 нозологических единиц заболеваний, вызванных бактериями Klebsiella, Escherichiae, Proteus, Pseudomonas, Staphylococcus, Streptococcus, Serratia, Enterobacter) показало, что препараты бакте риофагов оказывают должный эффект в 78,3-93,6% случаев и часто являются единственным эффективным лечебным средством.

В течение 2 последних десятилетий проходили некоторые экспериментальные изучения для того, чтобы подвергнуть переоценке использование терапевтических методик, основанных на использовании бактериофагов, для лечения инфекционных болезней людей и животных. Недавно результаты этих исследований были пересмотрены. Д.Смит и соратники опубликовали результаты серии опытов по лечению системных инфекций Е. Coli у грызунов и расстройства кишечника в виде диареи у телят. Доказано, что как профилактика, так и лечение, возможны, если использовать фаговые титры намного более низкие, чем число целевых организмов, что является индикацией размножения бактериофагов in vivo. Они показали, что введение внутримышечно 106 единиц E. Coli приводило к смерти 10 опытных мышей, тогда как одновременная инъекция в другую лапку 104 фагов, выбранных против К1 капсул-антигена, давала полную защиту.
Бактериофаговая терапия по соотнесению с антибиотикотерапией обладает рядом преимуществ. Например, она эффективна против лекарственно-устойчивых организмов и может использоваться в качестве альтернативной терапии пациентов, имеющих аллергии к антибиотикам. Она может использоваться профилактически с целью борьбы с распространением инфекционного заболевания там, где источник идентифицирован на ранней стадии, или там, где вспышки случаются внутри сравнительно закрытых организаций, таких как школы или дома престарелых. Бактериофаги обладают высокой специфичностью по отношению к целе­вым организмам и никак не влияют на организмы, не являющиеся объектами атаки. Они являются самокопирующимися и самолимитирующимися; когда организм-мишень наличествует, они самовоспроизводятся до тех пор, пока все бактерии-цели не будут заражены и уничтожены. Бактериофаги мутируют естественным образом, чтобы бороться с резистент­ными мутациями хозяина; кроме того, их можно подвергнуть преднамеренной мутации в лаборато­рии. В России и странах СНГ препараты бактерио­фагов применяются для лечения гнойно-септиче­ских и энтеральных заболеваний разнообразной локализации, возбужденных условно-патогенными бактериями родов Escherichia, Proteus^ Pseudomonas, Enterobacter, Staphylococcus, Streptococcus, служат заменителями антибиотиков. Они не уступают и даже превосходят последние по эффективности, не вызывая побочных токсических и аллергических л реакций и не имея противопоказаний к применению. Препараты бактериофагов эффективны при лечении болезней, вызванных антибиотикоустойчивымн штаммами микроорганизмов, в частности при лечении паратонзиллярных гнойников, воспалений пазух носа, а также гнойно-септических инфекций, реанимационных больных, хирургических заболеваний, циститов, пиелонефритов, холецисти­тов, гастроэнтероколитов, парапроктитов, дисбактериоза кишечника, воспалительных заболеваний и сепсиса новорожденных. При обширно распространенном формировании стабильности к антибио­тикам у патогенных бактерий, необходимость в новых антибиотиках и альтернативных технологиях контроля за микробными инфекциями завоевывает все большую значимость. Бактериофагам, вероятно, еще предстоит исполнить свою роль в лечении инфекционных заболеваний как при их независимом применении, так и в сочетании с антибиотико-терапией.

Невероятное открытие пенициллина Александром Флемингом.

В 1928 году бактериолог Александр Флеминг сделал случайное открытие, виной которого стала, немытая чашка Петри. Земля, которая загрязнила эксперимент, оказалось, содержала сильный антибиотик, пенициллин. И не смотря на то, что Флемингу приписали это открытие, прошло более чем десятилетие, прежде чем кто — то ещё превратил пенициллин в панацею 20-го столетия.

Как эта «чашка Петри» была замечена, прежде чем её вымыли? Как туда попала земля? Кому удалось преобразовать открытый природный пенициллин в полезное лекарственное средство?

Случайное Открытие.

Сентябрьским утром в 1928, Александр Флеминг сидел на своем рабочем месте в больнице Св. Марии.

Он только что возвратился из отпуска, который провёл в своём загородном доме с семьей. Прежде, чем он уехал в отпуск, Флеминг сложил несколько своих чашек Петри на одной стороне скамьи так, чтобы его коллега Стюарт Р. Крэддок мог использовать освободившееся место для работы, пока он отсутствовал.

Вернувшись из отпуска, Флеминг стал рассортировывать оставленные без присмотра лабораторные стеки, чтобы определить, какие могли быть ещё использованы в работе. Многие были загрязнены. Флеминг замочил их все в растворе Лизола (крезоловое мыло), чтобы ликвидировать бактерии и потом использовать эту посуду в дальнейших экспериментах.

Большая часть работы Флеминга сосредоточилась на поиске «чудодейственного лекарства». Бактерий вокруг было много, ещё Антони Ван Леойвенхэк описал их в 1683г. и только в конце девятнадцатого века Луи Пастер подтверди, что бактерии вызывают болезни. Несмотря на это знание, до Флеминга никто еще не был в состоянии найти химикат, который будет убивать вредные бактерии и не вредить человеческому телу.

Ранее в 1922 году Флеминг уже сделал важное открытие — лизоцим. Совершенно случайно, когда у него был насморк, маленькая капелька слизи упала на блюдце с выращиваемыми бактериями. Флеминг был поражён. Бактерии исчезли. Так было обнаружено естественное вещество, найденное в слезах и носовой слизи, которое помогает в борьбе против микробов. Однако оказалось, что оно было весьма эффективным средством против бактерий, не являющихся возбудителями заболеваний, и совершенно неэффективным против болезнетворных организмов. Тогда Флеминг задумался о возможности обнаружения другого вещества, которое могло бы убить бактерии, и не навредить человеческому телу.

И вот в 1928 году к Флемингу зашёл бывший сотрудник лаборатории Д. Мерлин Прис. Флеминг воспользовался этой ситуацией, чтобы узнать о возможности дополнительного заработка, так как Прис уже работал в другой лаборатории. Чтобы продемонстрировать свои исследования, Флеминг начал рыться в большой груде лабораторной посуды и образцов, которые он поместил в раствор лизола и вытащил несколько из них, которые оказались не полностью погруженными в жидкость убивающую бактерии.

И тут, поднимая одну из пластинок, чтобы показать Прису, Флеминг заметил что-то странное.

За время его отсутствия, на стекле разрослась плесень. Но это само по себе не было странным. А вот то, что эта плесень, похоже, убила стафилококов (Staphylococcus aureus), расположенных на пластинке это уже было что-то. Флеминг понял, что у этой плесени есть неисследованный потенциал.

Что это за плесень?

Флеминг провел несколько недель, выращивая как можно больше этой плесени и пытаясь определить, что это за специфическое вещество, которое убило бактерии. В итоге оказалось, что это достаточно редкий вид плесени, и она попала к нему из лаборатории ниже этажом, в которой работал г-н Ла Туш.

Его сосед собирал большой ассортимент различных видов плесени для Джона Фримэна, который исследовал астму, и вполне вероятно, что некоторые споры долетели и до лаборатории Флеминга. Это была опять счастливая случайность.

Флеминг продолжал многочисленные эксперименты, чтобы определить эффект на других вредных бактериях. Удивительно было то, что плесень, убивая большое количество бактерий, в то же время была нетоксична для человека.

Могло бы это стать «чудодейственным лекарством»? Флемингу это было неизвестно. Хотя он чувствовал потенциал своего открытия и догадывался о его перспективах. Флеминг не был химиком и поэтому был неспособен выделить активный антибактериальный элемент, который он назвал пенициллин. Кроме того, он не смог бы достаточно долго хранить этот элемент активным, чтобы использовать его для людей. В 1929 году вышла его работа о пенициллине, которая по большому счёту не вызвала в то время научного интереса.

И, тем не менее, неряшливость канадского учёного и в то же время его наблюдательность стали причинами великого открытия.

Двенадцать лет спустя.

В 1940 г. на второй год Второй мировой войны, два ученых в Оксфордском университете занимались многообещающими проектами в бактериологии, которые могли быть расширены и продолжены с использованием химических методов. Учёный из Австралии Говард Флори

и немецкий беженец Эрнст Чейн начали работать с пенициллином. Используя новые химические методы, они были в состоянии произвести так называемый «дымный порох», который хранил свою антибактериальную силу дольше нескольких дней. Они длительное время исследовали порошок и установили, что его использование абсолютно безопасно для человека.

После нескольких лет упорной работы им удалось синтезировать некоторое количество порошка кофейного цвета, который проверили на 117 добровольцах. Это был первый хоть и не достаточно чистый, но все, же качественный пенициллин. 1-ые инъекции новоиспеченного средства были произведены 12 февраля 1941 года. Один из английских полицейских во время бритья порезался бритвой. Произошло инфицирование крови. Первый же укол пенициллина помог умирающему. Однако пенициллина было очень мало и резерв его скоро иссяк. Заболевание возобновилась, и пациент погиб. Но наука праздновала. Было подтверждено, что пенициллин отлично работает против заражения крови. Через несколько месяцев учёным удалось получить достаточное количество пенициллина для спасения человечной жизни.

Передовая фронта нуждалась в новом лекарственном средстве и немедленно, поэтому массовое производство началось достаточно быстро. Использование пенициллина во время Второй мировой войны спасло много жизней, которые могли быть потеряны из-за бактериальных инфекций даже при незначительных ранах. Пенициллин также лечил дифтерию, гангрену, пневмонию, сифилис и туберкулез.

Известность.

Хотя Флеминг и обнаружил пенициллин, только Флори и Чейн приложили немалые усилия, чтобы сделать этот продукт пригодным для использования. Не смотря на то, что только Флеминг и Флори были посвящены в рыцари в 1944 году, все они (Флеминг, Флори и Чейн) были награждены в 1945 году Нобелевской премией в физиологии или медицине.

Дополнительная информация по теме.

Мало кому известно, но одними из первых разработавших технологию приготовления пенициллина были советские учёные. В изучении свойств пенициллина и получении этого препарата многого достигла Зинаида Виссарионовна Ермольева. В 1943 году она поставила целью освоить приготовление пенициллина сначала лабораторным, а потом и фабричным путем.

Когда я встал утром 28 сентября 1928 года, я, безусловно, не планировал совершить какой-то прорыв в медицине своим созданием первого во всем мире бактерии-убийцы или же антибиотика», — данные слова были отмечены в дневнике Александра Флеминга, человека, открывшего нам пенициллин.

Еще в начале XIX столетия появилась идея применять микробы в борьбе с самими микробами. Учёные уже в те далекие времена понимали, что для борьбы с осложнениями при ранах, необходимо найти способ парализовать микробов, которые вызывают дальнейшие осложнения, и что обезвредить микроорганизмы есть возможность с их же помощью. В особенности, Луи Пастер понял, что бациллы сибирской язвы можно уничтожить при воздействии некоторых иных микробов. Приблизительно в 1897 году Эрнестом Дучесном была использована плесень, то есть характеристики пенициллина для лечения тифа у морской свинки.

Считается, что пенициллин фактически был изобретен 3 сентября 1928 года. К данному периоду Флеминг уже был популярен, и его знали как блестящего исследователя. В те времена он изучал стафилококки, однако его лабораторию довольно часто можно было найти в неопрятном состоянии, что и оказалось причиной открытия.

3 сентября 1928 года Флеминг возвратился в свою лабораторию после того, как целый месяц отсутствовал. Он попытался собрать все стафилококки, и тут ему на глаза попалась одна пластина, на которой образовались плесневые грибы, а находящиеся на нем колонии стафилококков были истреблены, и остальных колоний практически не было. Исследователь взял с собой грибы, образовавшиеся на пластине с его культурами, отнес их к роду пеницилловых, и выделенное вещество назвал пенициллином. При дальнейшем исследовании он заметил, что пенициллин оказывает воздействие на стафилококки и иные возбудители, вызывающие пневмонию, скарлатину, дифтерию и менингит. Но данное средство не могло бороться с брюшным тифом и паратифом.

Публикация открытия Флеминга.

Отчет о своём новом открытии Флеминг опубликовал в 1929 году в одном Британском журнале, который был посвящен экспериментальной патологии. В этом же году он все еще занимался исследованиями и вскоре обнаружил, что осуществлять работу с пенициллином сложно, производство протекает довольно медленно, к тому же, пенициллин не способен приживаться в человеческом теле очень долго для уничтожения бактерий. Также учёному не удавалось извлечь и прочистить активное вещество.

До начала 1942 года ученый пытался совершенствовать новое изобретение, однако до 1939 года ему не удавалось вывести безупречную культуру. В 1940 году англо-немецкий биохимик Хоуард Уолтер Флори и Эрнст Борис Чейн активным образом пытались очистить и получить пенициллин, и через какой-то промежуток времени они произвели необходимое количество пенициллина для того, чтобы лечить раненых.

Уже в начале 41-ых годов пенициллин удалось получить в требуемых масштабах для положительной дозы. Первым человеком, которого спасли посредством совершенного нового антибиотика, был 15-летний юноша, у которого было заражение крови. В 1945 году Флемингу, Чейну и Флори присудили Нобелевскую премию по медицине и физиологии «За открытие пенициллина и его целебного воздействия при любых инфекционных заболеваниях».

Пенициллин в медицине.

Во время Второй мировой войны на территории США уже занимались производством пенициллина, что спасло от ампутации конечностей огромное количество солдат США и соседних стран. С течением времени способ создания антибиотика усовершенствовали, а начиная с 1952 года, довольно доступный пенициллин стали использовать в мировых масштабах.

Пенициллин помогает бороться с различными заболеваниями: остеомиелитом, сифилисом, пневмонией, родильной горячкой. Также он помогает предотвращать образование инфекций после ожогов и ранений - в прежние времена все данные болезни имели смертельный исход. При развитии фармакологии выделили и синтезировали антибактериальные средства иных категорий, и когда получили иные типы антибиотиков, смогли бороться с такой смертельной болезнью, как туберкулёз.

В течение пару десятилетий антибиотики были панацеей от любых заболеваний, однако ещё сам Александр Флеминг говорил, что не нужно применять пенициллин до диагностики болезни, и не нужно применять антибиотик на небольшой отрезок и в небольших дозах, потому что при данных условиях у бактерий может развиться устойчивость. Большинство экспертов полагают, что антибиотики неэффективны в борьбе с болезнями, однако в этом виноваты и сами пациенты, которые не всегда принимают антибиотики по показаниям врача или в требуемых дозах.

«Проблема резистентности довольно велика и затрагивает любого. Это приводит к огромной тревоге учёных, мы можем вновь возвратиться в доантибиотиковую эпоху, так как все микробы будут резистентны, ни один антибиотик не будет способен действовать на них. Наши тщательные действия стали причиной того, что у нас больше не будут использоваться довольно мощные лекарства. Лечить как туберкулёз, СПИД, ВИЧ, малярию будет просто невозможно», - добавила Галина Холмогорова.

Лишь поэтому при лечении с помощью антибиотиков необходимо относиться довольно ответственно и соблюдать следующие правила:

• нельзя их принимать без рекомендации врачей;
• не останавливать начатый курс лечения;
• запомнить, что они не помогают при вирусных инфекциях.

Сегодня патент на изобретение пенициллина никому еще не выдан. А. Флеминг, У. X. Флори и Э. Чейн, которые получили за его открытие одну Нобелевскую премию на всех троих, отказались от вручения патента. Они полагали, что лекарство, которое обладает любыми шансами спасти людей, не должно является источником золотой жилы и наживы. Данный научный прорыв является единственным подобных масштабов, на который никогда не предъявлялись авторские права. Также необходимо добавить, что победив большинство распространенных и опасных инфекционных болезней, пенициллин продлил жизнь человечества приблизительно на 33 года.

Первый антибиотик — пенициллин — был открыт случайно. Его действие основано на подавлении синтеза внешних оболочек бактериальных клеток.

В 1928 году Александр Флеминг проводил рядовой эксперимент в ходе многолетнего исследования, посвященного изучению борьбы человеческого организма с бактериальными инфекциями. Вырастив колонии культуры Staphylococcus, он обнаружил, что некоторые из чашек для культивирования заражены обыкновенной плесенью Penicillium — веществом, из-за которого хлеб при долгом лежании становится зеленым. Вокруг каждого пятна плесени Флеминг заметил область, в которой бактерий не было. Из этого он сделал вывод, что плесень вырабатывает вещество, убивающее бактерии. В последствии он выделил молекулу, ныне известную как «пенициллин». Это и был первый современный антибиотик.

Принцип работы антибиотика состоит в торможении или подавлении химической реакции, необходимой для существования бактерии. Пенициллин блокирует молекулы, участвующие в строительстве новых клеточных оболочек бактерий — похоже на то, как наклеенная на ключ жевательная резинка не дает открыть замок. (Пенициллин не оказывает влияния на человека или животных, потому что наружные оболочки наших клеток коренным образом отличаются от клеток бактерий.)

В течение 1930-х годов предпринимались безуспешные попытки улучшить качество пенициллина и других антибиотиков, научившись получать их в достаточно чистом виде. Первые антибиотики напоминали большинство современных противораковых препаратов — было неясно, убьет ли лекарство возбудителя болезни до того, как оно убьет пациента. И только в 1938 году двум ученым Оксфордского университета, Говарду Флори (Howard Florey, 1898-1968) и Эрнсту Чейну (Ernst Chain, 1906-79), удалось выделить чистую форму пенициллина. В связи с большими потребностями в медикаментах во время Второй мировой войны массовое производство этого лекарства началось уже в 1943 году. В 1945 году Флемингу, Флори и Чейну за их работу была присуждена Нобелевская премия.

Благодаря пенициллину и другим антибиотикам было спасено бесчисленное количество жизней. Кроме того, пенициллин стал первым лекарством, на примере которого было замечено возникновение устойчивости микробов к антибиотикам .

Александр ФЛЕМИНГ
Alexander Fleming, 1881-1955

Шотландский бактериолог. Родился в Локфилде, графство Эйршир. Окончил Медицинскую школу при больнице Св. Марии и проработал там практически всю жизнь. Лишь во время Первой мировой войны Флеминг служил военным врачом в медицинском корпусе Королевской армии. Именно там он заинтересовался проблемой борьбы с раневыми инфекциями. Благодаря случайному открытию пенициллина в 1928 году (в этом же году Флеминг получил звание профессора бактериологии) он в 1945 году стал лауреатом Нобелевской премии в области физиологии и медицины.

Сколько случайностей привело к открытию одного из самых действенных лекарств XX века и как этому помогли окно лаборатории и стена бомбоубежища, читайте в рубрике «История науки».

13 сентября 1929 года шотландский бактериолог Александр Флеминг на заседании Медицинского исследовательского клуба при больнице св. Марии Лондонского университета впервые сообщил о том, что открыл первый антибиотик - пенициллин. Впоследствии признавали, что пенициллин стал одним из самых великих медицинских открытий двадцатого века, а этот век и без того был весьма богат на открытия в медицине. Как бы там ни было, в 1945 году Флеминг стал одним из лауреатов Нобелевской премии, присужденной именно за открытие пенициллина.

В своей Нобелевской речи Флеминг тогда заявил: «Говорят, что я изобрел пенициллин. Но ни один человек не мог его изобрести, потому что это вещество создано природой. Я не изобретал пенициллин, я всего лишь обратил на него внимание людей и дал ему название». На самом деле ситуация с пенициллином еще интереснее: похоже, что природе пришлось изрядно потрудиться и устроить целую сеть случайностей, чтобы заставить людей, в первую очередь самого Флеминга, открыть это вещество.

Начать нужно с того, что Флеминг стал врачом отчасти благодаря случайности. Учитывая весь спектр его талантов, наш герой вполне мог выбрать и другое научное направление, даже заняться искусством (с детства он увлекался живописью) или стать военным. По совету старшего брата он выбрал медицину и подал документы на национальный конкурс для поступления в медицинскую школу при больнице св. Марии. Получив на экзамене высшие баллы и став хирургом по окончании обучения, Флеминг связал с этой больницей всю свою оставшуюся жизнь.

Александр Флеминг

Imperial War Museums/Wikimedia Commons

Он стал работать в лаборатории исследования ран и проявил свои таланты исследователя, показав, что карболовая кислота, в то время широко применявшаяся для обработки открытых ран, не подходит в качестве антисептика. Дело в том, что она убивает создающие в организме защитный барьер лейкоциты и в конечном счете способствует выживанию в тканях болезнетворных бактерий.

Следующая случайность произошла с Флемингом в 1922 году, когда он открыл фермент, впоследствии названный лизоцимом. Этот фермент убивал некоторые бактерии, не причиняя вреда здоровым тканям. Случайность здесь заключалась в том, что ученый был не слишком-то аккуратен и не очень любил приводить в порядок свой лабораторный стол. Однажды, будучи простужен, он чихнул в чашку Петри, где выращивал бактерии в питательной среде, и не продезинфицировал ее, как того требовали правила. Через несколько дней по цвету остатков в этой чашке он обнаружил, что в местах, куда попала его слюна, бактерии были уничтожены.

Плесневелый грибок, содержащий пенициллин

Wikimedia Commons

Правда, в качестве антисептика лизоцим работал не слишком удачно: на большинство бактерий он действовал очень медленно, поэтому Флеминг поначалу стал использовать лизоцим при написании авангардных картин, где разные цвета на полотне создавались различными бактериями. Чтобы эти бактерии не переползали с одного цветового пятна на другое, он обрабатывал лизоцимом границы таких пятен.

Впрочем, в лаборатории Флеминг больше думал о поисках хорошего антисептика, чем о своей живописи. И в 1928 году история с его неаккуратностью повторилась. Каким-то чудом в одну из его не продезинфицированных чашек Петри, где он высеивал колонию золотистого стафилококка, попала плесень из соседней лаборатории - довольно редкий плесневый грибок Penicillium notatum . Через пару дней она растворила высеянную культуру, и там, где она попала в чашку, вместо желтой мутной массы виднелись капли, похожие на росу.

Здесь Флеминга озарило: он предположил, что смертоносное влияние на бактерии оказал плесневый грибок. Это предположение подтвердилось, и ученый получил из этого грибка вещество интенсивного желтого цвета, которое он и назвал пенициллином.

Обнаружилось, что даже разведенный в 500-800 раз пенициллин подавлял рост не только стафилококков, но также и стрептококков, пневмококков, гонококков, дифтерийной палочки и бацилл сибирской язвы, но не действовал на кишечную палочку, тифозную палочку и возбудителей гриппа, паратифа, холеры. Чрезвычайно важным открытием было отсутствие вредного влияния пенициллина на лейкоциты человека даже в дозах, во много раз превышающих губительную для стафилококков дозу. Это означало, что пенициллин для людей безвреден.

На изучение свойств открытого им вещества Флеминг потратил около года, и, хотя в чистом виде так и не сумел его получить, он все же решил рассказать о нем коллегам.

Настоящим антибиотиком пенициллин Флеминга стал значительно позже, после того как его исследования в 1938 году продолжили профессор Оксфордского университета, патолог и биохимик Говард Флори и химик Эрнст Борис Чейн, эмигрировавший из Германии после прихода к власти нацистов. Спустя год попыток ученым удалось сделать то, что не удалось Флемингу, - получить первые 100 миллиграмм чистого пенициллина. Однако грибок, из которого пенициллин был получен, оказался слишком капризным, требовалось найти ему более «послушную» и эффективную замену.

Говард Флори и Эрнст Борис Чейн

Wikimedia Commons

Для этой цели Чейн привлек к работе других специалистов: бактериологов, химиков и врачей. Была сформирована так называемая Оксфордская группа. Работа группы оказалась удачной, и в 1941 году пенициллин впервые спас от верной смерти человека с заражением крови - им стал 15-летний подросток.

Разгоревшаяся к тому времени война не позволила наладить в Англии массовое производство пенициллина, и летом 1941 года Оксфордская группа отправилась совершенствовать технологию в США. На экстракте американской кукурузы выход пенициллина увеличился в 20 раз. Затем решили поискать новые штаммы плесени, более продуктивные, чем Penicillium notatum , когда-то прилетевший в окно Флемингу. В лабораторию группы стали поступать образцы плесеней со всего мира. Группа также пополнилась Мэри Хант, которую вскоре прозвали «Заплесневелой Мэри», ведь она закупала на рынке все заплесневелые продукты. Случилось так, что именно она принесла с рынка гнилую дыню, в которой и был найден тот высокопродуктивный штамм, который ученые и искали, - P. Chrysogenum .

На основе этого штамма была разработана технология массового производства пенициллина. В 1945 году выпуск этого лекарства достиг 15 тонн в год, а в 1950-м - 150 тонн.

Механизм действия пенициллинов оказался весьма сложным, и только в 1957 году его прояснил американский исследователь Джеймс Парк, который открыл нуклеотид, подавляющий рост клеточной стенки многих микробов.

Модель химической структуры пенициллина

Wikimedia Commons

Дальнейшие исследования показали и главный недостаток пенициллинов: болезнетворные микроорганизмы быстро привыкали к их присутствию. Так, если в 1945 году гонорея полностью излечивалась одной-единственной инъекцией пенициллина в 300 тысяч единиц, то в начале семидесятых для этого нужен был курс в десять раз более мощных инъекций. По состоянию же на 1998 год 78% гонококков развили устойчивость к антибиотикам группы пенициллина. По этой причине любой антибиотик был и остается главным лекарством XX века. В XXI веке ученые стоят перед проблемой создания нового лекарства, к которому микробы привыкнуть уже не смогут.

Любопытна судьба рождения пенициллина в СССР. В 1941 году разведка получила сведения о том, что в Англии создается чудодейственный антимикробный препарат на основе какого-то вида плесневых грибков. Тут же у нас начались работы в этом направлении, и уже в 1942 году микробиолог Зинаида Ермольева получила пенициллин из плесени Penicillium crustosum , взятой со стены одного из бомбоубежищ Москвы. В 1944 году препарат был с успехом опробован на раненых солдатах.

Зинаида Ермольева

Wikimedia Commons

Однако советский пенициллин, при всей значительности этого результата, был несовершенен и не мог производиться в необходимых для фронта количествах. К тому же у пациентов из-за него сильно повышалась температура, тогда как западный пенициллин никаких побочных последствий не вызывал. Купить в США технологии массового производства этого «лекарства века» не представлялось возможным, поскольку за океаном существовал запрет на продажу любых технологий, связанных с пенициллином.

Ситуацию тогда спас Эрнст Чейн, который был автором английского патента на получение пенициллина. Он предложил свою помощь Советскому Союзу, и в 1948 году с его помощью наши ученые сумели разработать необходимую технологию, по которой один из московских фармацевтических заводов тут же стал производить лекарство.

В 1945 году Александр Флеминг, Говард Флори и Эрнст Борис Чейн были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине. В Нобелевской лекции Флеминг отметил, что «феноменальный успех пенициллина привел к интенсивному изучению антибактериальных свойств плесеней и других низших представителей растительного мира. Лишь немногие из них обладают такими свойствами».

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

11 марта 1955 года Флеминг умер от инфаркта миокарда. Его похоронили в соборе Св. Павла в Лондоне - рядом с самыми почитаемыми британцами. В Греции, где бывал ученый, в день его смерти объявили национальный траур. А в испанской Барселоне все цветочницы города высыпали охапки цветов из своих корзин к мемориальной доске с именем великого бактериолога и врача.