Создание антибиотиков. История открытия антибиотиков и их роль в современной фармакологии. За ними будущее

Антибиотики – огромная группа бактерицидных препаратов, каждый из которой характеризуется своим спектром действия, показаниями к применению и наличием тех или иных последствий

Антибиотики – вещества, способные подавлять рост микроорганизмов или уничтожать их. Согласно определению ГОСТа, к антибиотикам относятся вещества растительного, животного или же микробного происхождения. В настоящее время это определение несколько устарело, так как создано огромное количество синтетических препаратов, однако прообразом для их создания послужили именно природные антибиотики.

История антимикробных препаратов начинается с 1928 года, когда А. Флемингом был впервые открыт пенициллин . Это вещество было именно открыто, а не создано, так как оно всегда существовало в природе. В живой природе его вырабатывают микроскопические грибы рода Penicillium, защищая себя от других микроорганизмов.

Менее чем за 100 лет создано более сотни различных антибактериальных препаратов. Некоторые из них уже устарели и не используются в лечении, а некоторые только вводятся в клиническую практику.

Как действуют антибиотики

Рекомендуем прочитать:

Все антибактериальные препараты по эффекту воздействия на микроорганизмы можно разделить на две большие группы:

• бактерицидные – непосредственно вызывают гибель микробов;
• бактериостатические – препятствуют размножению микроорганизмов. Не способные расти и размножаться, бактерии уничтожаются иммунной системой больного человека.

Свои эффекты антибиотики реализуют множеством способов: некоторые из них препятствуют синтезу нуклеиновых кислот микробов; другие препятствуют синтезу клеточной стенки бактерий, третьи нарушают синтез белков, а четвертые блокируют функции дыхательных ферментов.

Группы антибиотиков

Несмотря на многообразие этой группы препаратов, все их можно отнести к нескольким основным видам. В основе этой классификации лежит химическая структура – лекарства из одной группы имеют схожую химическую формулу, отличаясь друг от друга наличием или отсутствием определенных фрагментов молекул.

Классификация антибиотиков подразумевает наличие групп:

1. Производные пенициллина . Сюда относятся все препараты, созданные на основе самого первого антибиотика. В этой группе выделяют следующие подгруппы или поколения пенициллиновых препаратов:

• Природный бензилпенициллин, который синтезируется грибами, и полусинтетические препараты: метициллин, нафциллин.
• Синтетические препараты: карбпенициллин и тикарциллин, обладающие более широким спектром воздействия.
• Мециллам и азлоциллин, имеющие еще более широкий спектр действия.

1. Цефалоспорины – ближайшие родственники пенициллинов. Самый первый антибиотик этой группы – цефазолин С, вырабатывается грибами рода Cephalosporium. Препараты этой группы в большинстве своем обладают бактерицидным действием, то есть убивают микроорганизмы. Выделяют несколько поколений цефалоспоринов:

• I поколение: цефазолин, цефалексин, цефрадин и др.
• II поколение: цефсулодин, цефамандол, цефуроксим.
• III поколение: цефотаксим, цефтазидим, цефодизим.
• IV поколение: цефпиром.
• V поколение: цефтолозан, цефтопиброл.

Отличия между разными группами состоят в основном в их эффективности – более поздние поколения имеют больший спектр действия и более эффективны. Цефалоспорины 1 и 2 поколений в клинической практике сейчас используются крайне редко, большинство из них даже не производится.

1. – препараты со сложной химической структурой, оказывающие бактериостатическое действие на широкий спектр микробов. Представители: азитромицин, ровамицин, джозамицин, лейкомицин и ряд других. Макролиды считаются одними из самых безопасных антибактериальных препаратов – их можно применять даже беременным. Азалиды и кетолиды – разновидности макорлидов, имеющие отличия в структуре активных молекул.

Еще одно достоинство этой группы препаратов – они способны проникать в клетки человеческого организма, что делает их эффективными при лечении внутриклеточных инфекций: , .

1. Аминогликозиды . Представители: гентамицин, амикацин, канамицин. Эффективны в отношении большого числа аэробных грамотрицательных микроорганизмов. Эти препараты считаются наиболее токсичными, могут привести к достаточно серьезным осложнениям. Применяются для лечения инфекций мочеполового тракта, .
2. Тетрациклины . В основном этой полусинтетические и синтетические препараты, к которым относятся: тетрациклин, доксициклин, миноциклин. Эффективны в отношении многих бактерий. Недостатком этих лекарственных средств является перекрестная устойчивость, то есть микроорганизмы, выработавшие устойчивость к одному препарату, будут малочувствительны и к другим из этой группы.
3. Фторхинолоны . Это полностью синтетические препараты, которые не имеют своего природного аналога. Все препараты этой группы делятся на первое поколение (пефлоксацин, ципрофлоксацин, норфлоксацин) и второе (левофлоксацин, моксифлоксацин). Используются чаще всего для лечения инфекций ЛОР-органов ( , ) и дыхательных путей ( , ).
4. Линкозамиды. К этой группе относятся природный антибиотик линкомицин и его производное клиндамицин. Оказывают и бактериостатическое, и бактерицидное действия, эффект зависит от концентрации.
5. Карбапенемы . Это одни из самых современных антибиотиков, действующих на большое количество микроорганизмов. Препараты этой группы относятся к антибиотикам резерва, то есть применяются в самых сложных случаях, когда другие лекарства неэффективны. Представители: имипенем, меропенем, эртапенем.
6. Полимиксины . Это узкоспециализированные препараты, используемые для лечения инфекций, вызванных . К полимиксинам относятся полимиксин М и В. Недостаток этих лекарств – токсическое воздействие на нервную систему и почки.
7. Противотуберкулезные средства . Это отдельная группа препаратов, обладающих выраженным действием на . К ним относятся рифампицин, изониазид и ПАСК. Другие антибиотики тоже используют для лечения туберкулеза, но только в том случае, если к упомянутым препаратам выработалась устойчивость.
8. Противогрибковые средства . В эту группы отнесены препараты, используемые для лечения микозов – грибковых поражений: амфотирецин В, нистатин, флюконазол.

Способы применения антибиотиков

Антибактериальные препараты выпускаются в разных формах: таблетках, порошке, из которого готовят раствор для инъекций, мазях, каплях, спрее, сиропе, свечах. Основные способы применения антибиотиков:

1. Пероральный – прием через рот. Принять лекарство можно в виде таблетки, капсулы, сиропа или порошка. Кратность приема зависит от вида антибиотиков, к примеру, азитромицин принимают один раз в день, а тетрациклин – 4 раза в день. Для каждого вида антибиотика есть рекомендации, в которых указано, когда его нужно принимать – до еды, во время или после. От этого зависит эффективность лечения и выраженность побочных эффектов. Маленьким детям антибиотики назначают иногда в виде сиропа – детям проще выпить жидкость, чем проглотить таблетку или капсулу. К тому же, сироп может быть подслащен, чтобы избавиться от неприятного или горького вкуса самого лекарства.
2. Инъекционный – в виде внутримышечных или внутривенных инъекций. При этом способе препарат быстрее попадает в очаг инфекции и активнее действует. Недостатком этого способа введения является болезненность при уколе. Применяют инъекции при среднетяжелом и тяжелом течении заболеваний.

Важно: делать уколы должна исключительно медицинская сестра в условиях поликлиники или стационара! На дому антибиотики колоть категорически не рекомендуется.

1. Местный – нанесение мазей или кремов непосредственно на очаг инфекции. Этот способ доставки препарата в основном применяется при инфекциях кожи – рожистом воспалении, а также в офтальмологии – при инфекционном поражении глаза, например, тетрациклиновая мазь при конъюнктивите.

Путь введения определяет только врач. При этом учитывается множество факторов: всасываемость препарата в ЖКТ, состояние пищеварительной системы в целом (при некоторых заболеваниях скорость всасывания снижается, а эффективность лечения уменьшается). Некоторые препараты можно вводить только одним способом.

При инъекционном введении необходимо знать, чем можно растворить порошок. К примеру, Абактал можно разводить только глюкозой, так как при использовании натрия хлорида он разрушается, а значит, и лечение будет неэффективным.

Чувствительность к антибиотикам

Любой организм рано или поздно привыкает к самым суровым условиям. Справедливо это утверждение и по отношению к микроорганизмам – в ответ на длительное воздействие антибиотиков микробы вырабатывают устойчивость к ним. Во врачебную практику было введено понятие чувствительности к антибиотикам – с какой эффективностью воздействует тот или иной препарат на возбудителя.

Любое назначение антибиотиков должно опираться на знание о чувствительности возбудителя. В идеале, перед назначением препарата врач должен провести анализ на чувствительность, и назначить самый действенный препарат. Но время проведения такого анализа в самом лучшем случае – несколько дней, а за это время инфекция может привести к самому печальному результату.

Поэтому при инфекции с невыясненным возбудителем врачи назначают препараты эмпирическим путем – с учетом наиболее вероятного возбудителя, со знанием эпидемиологической обстановки в конкретном регионе и лечебном учреждении. Для этого используют антибиотики широкого спектра действия.

После выполнения анализа на чувствительность врач имеет возможность сменить препарат на более эффективный. Замена препарата может быть произведена и при отсутствии эффекта от лечения на 3-5 сутки.

Более эффективно этиотропное (целевое) назначение антибиотиков. При этом выясняется, чем вызвано заболевание – с помощью бактериологического исследования устанавливается вид возбудителя. Затем врач подбирает конкретный препарат, к которому у микроба отсутствует резистентность (устойчивость).

Всегда ли эффективны антибиотики

Антибиотики действуют только на бактерии и грибы! Бактериями считаются одноклеточные микроорганизмы. Насчитывается несколько тысяч видов бактерий, некоторые из которых вполне нормально сосуществуют с человеком – в толстом кишечнике обитает более 20 видов бактерий. Часть бактерий является условно-патогенными – они становятся причиной болезни только при определенных условиях, например, при попадании в нетипичное для них место обитания. Например, очень часто простатит вызывает кишечная палочка, попадающая восходящим путем в из прямой кишки.

Обратите внимание: абсолютно неэффективны антибиотики при вирусных заболеваниях. Вирусы во много раз меньше бактерий, и у антибиотиков попросту нет точки приложения своей способности. Поэтому же антибиотики при простуде не оказывают эффекта, так как простуда в 99% случаев вызвана вирусами.

Антибиотики при кашле и бронхите могут быть эффективны, если эти явления вызваны бактериями. Разобраться в том, чем вызвано заболевание может только врач – для этого он назначает анализы крови, при необходимости – исследование мокроты, если она отходит.

Важно: назначать самому себе антибиотики недопустимо! Это приведет лишь к тому, что часть возбудителей выработает резистентность, и в следующий раз болезнь будет вылечить гораздо сложнее.

Безусловно, эффективны антибиотики при – это заболевание имеет исключительно бактериальную природу, вызывают ее стрептококки или стафилококки. Для лечения ангины используют самые простые антибиотики – пенициллин, эритромицин. Самое важное в лечение ангины- это соблюдение кратности приема препаратов и продолжительность лечения – не менее 7 дней. Нельзя прекращать прием лекарства сразу после наступления состояния, что обычно отмечается на 3-4 день. Не следует путать истинную ангину с тонзиллитом, который может быть вирусного происхождения.

Обратите внимание: недолеченная ангина может стать причиной острой ревматической лихорадки или !

Воспаление легких () может иметь как бактериальное, так и вирусное происхождение. Бактерии вызывают пневмонию в 80% случаев, поэтому даже при эмпирическом назначении антибиотики при пневмонии оказывают хороший эффект. При вирусных же пневмониях антибиотики не обладают лечебным действием, хотя и препятствуют присоединению бактериальной флоры к воспалительному процессу.

Антибиотики и алкоголь

Одновременный прием алкоголя и антибиотиков за короткий промежуток времени ни к чему хорошему не приводит. Некоторые препараты разрушаются в печени, как и алкоголь. Наличие в крови антибиотика и алкоголя дает сильную нагрузку на печень – она попросту не успевает обезвредить этиловый спирт. В результате этого повышается вероятность развития неприятных симптомов: тошноты, рвоты, кишечных расстройств.

Важно: ряд препаратов взаимодействует с алкоголем на химическом уровне, в результате чего напрямую снижается лечебное действие. К таким препаратам относятся метронидазол, левомицетин, цефоперазон и ряд других. Одновременный прием алкоголя и этих препаратов может не только снизить лечебный эффект, но и привести к одышке, судорогам и смерти.

Конечно, некоторые антибиотики можно принимать на фоне употребления алкоголя, но зачем рисковать здоровьем? Лучше ненадолго воздержаться от спиртных напитков – курс антибактериальной терапии редко превышает 1,5-2 недели.

Антибиотики при беременности

Беременные женщины болеют инфекционными болезнями ничуть ни реже, чем все остальные. А вот лечение беременных антибиотиками весьма затруднительно. В организме беременной растет и развивается плод – будущий ребенок, весьма чувствительный ко многим химическим веществами. Попадание в формирующийся организм антибиотиков может спровоцировать развитие пороков развития плода, токсическое повреждение центральной нервной системе плода.

В первый триместр желательно избегать применения антибиотиков вообще. Во второй и третий триместры их назначение более безопасно, но тоже, по возможности, должно быть ограничено.

Отказаться от назначения антибиотиков беременной женщине нельзя при следующих болезнях:

• Пневмония;
• ангина;
• инфицированные раны;
• специфические инфекции: бруцеллез, бореллиоз;
• половые инфекции: , .

Какие же антибиотики можно назначить беременной?

Не оказывают почти никакого влияния на плод пенициллин, препараты цефалоспоринового ряда, эритромицин, джозамицин. Пенициллин, хотя и проходит через плаценту, не оказывает негативного воздействия на плод. Цефалоспорин и другие названные препараты проникают через плаценту в крайне низкой концентрации и не способны навредить будущему ребенку.

К условно безопасным препаратам относят метронидазол, гентамицин и азитромицин. Их назначают только по жизненным показаниям, когда польза для женщины перевешивает риск для ребенка. К таким ситуациям относят тяжелые пневмонии, сепсис, другие тяжелые инфекции, при которых без антибиотиков женщина может попросту погибнуть.

Какие из препаратов нельзя назначать при беременности

Нельзя применять у беременных следующие препараты:

• аминогликозиды – способны привести к врожденной глухоте (исключение - гентамицин);
• кларитромицин, рокситромицин – в экспериментах оказывали токсичное действие на зародыши животных;
• фторхинолоны ;
• тетрациклин – нарушает формирование костной системы и зубов;
• левомицетин – опасен на поздних сроках беременности за счет угнетения функций костного мозга у ребенка.

По некоторым антибактериальным препаратам нет данных о негативном воздействии на плод. Объясняется это просто – на беременных женщинах не проводят экспериментов, позволяющих выяснить токсичность препаратов. Эксперименты же на животных не позволяют со 100% уверенностью исключить все негативные эффекты, так как метаболизм препаратов у человека и животных может значительно отличаться.

Следует учесть, что перед следует также отказаться от приема антибиотиков или изменить планы по зачатию. Некоторые препараты обладают кумулятивным эффектом – способны накапливаться в организме женщины, и еще некоторое время после окончания курса лечения постепенно метаболизируются и выводятся. Беременеть рекомендуется не ранее чем через 2-3 недели после окончания приема антибиотиков.

Последствия приема антибиотиков

Попадание антибиотиков в организм человека ведет не только к уничтожению болезнетворных бактерий. Как и все инородные химические препараты, антибиотики оказывают системное действие – в той или иной мере воздействуют на все системы организма.

Можно выделить несколько групп побочных эффектов антибиотиков:

Аллергические реакции

Практически любой антибиотик может стать причиной аллергии. Выраженность реакции бывает разной: сыпь на теле, отек Квинке (ангионевротический отек), анафилактический шок. Если аллергическая сыпь практически не опасна, то анафилактический шок может привести к смертельному исходу. Риск шока гораздо выше при уколах антибиотиков, именно поэтому инъекции должны делаться только в медицинских учреждениях – там может быть оказана неотложная помощь.

Антибиотики и другие антимикробные ЛС, вызывающие перекрестные аллергические реакции:

Токсические реакции

Антибиотики могут повреждать многие органы, но больше всего подвержена их воздействию печень – на фоне антибактериальной терапии может возникнуть токсический гепатит. Отдельные препараты оказывают избирательное токсическое воздействие на другие органы: аминогликозиды – на слуховой аппарат (вызывают глухоту); тетрациклины угнетают рост костной ткани у детей.

Обратите внимание : токсичность препарата обычно зависит от его дозы, но при индивидуальной непереносимости иногда достаточно и меньших доз, чтобы проявился эффект.

Воздействие на желудочно-кишечный тракт

При приеме некоторых антибиотиков пациенты часто жалуются на боли в желудке, тошноту, рвоту, расстройства стула (диарея). Обусловлены эти реакции чаще всего местнораздражающим действием препаратов. Специфическое воздействие антибиотиков на флору кишечника ведет к функциональным расстройствам его деятельности, что сопровождается чаще всего диареей. Состояние это так и называется – антибиотикассоциированной диареей, которая в народе больше известна под термином дисбактериоз после антибиотиков.

Другие побочные эффекты

К прочим побочным последствиям относят:

• угнетение иммунитета;
• появление антибиотикорезистентных штаммов микроорганизмов;
• суперинфекция – состояние, при котором активизируются устойчивые к данному антибиотику микробы, приводя к возникновению нового заболевания;
• нарушение обмена витаминов – обусловлено угнетением естественной флоры толстой кишки, которая синтезирует некоторые витамины группы В;
• бактериолиз Яриша-Герксгеймера – реакция.ю возникающая при применении бактерицидных препаратов, когда в результате одномоментной гибели большого числа бактерий в кровь выбрасывается большое количество токсинов. Реакция схожа по клинике с шоком.

Можно ли использовать антибиотики с профилактической целью

Самообразование в сфере лечения привела к тому, что многие пациенты, особенно это касается молодых мам, стараются назначить самому себе (или своему ребенку) антибиотик при малейших признаках простуды. Антибиотики не обладают профилактическим действием – они лечат причину заболевания, то есть устраняют микроорганизмы, а при отсутствии проявляются лишь побочные эффекты препаратов.

Существует ограниченное количество ситуаций, когда антибиотики вводят до клинических проявлений инфекции, с целью ее предупредить:

• хирургическая операция – в этом случае антибиотик, находящийся в крови и тканях, препятствует развитию инфекции. Как правило, достаточно однократной дозы препарата, введенной за 30-40 минут до вмешательства. Иногда даже после аппендэктомии в послеоперационном периоде не колют антибиотики. После «чистых» хирургических операций антибиотики вообще не назначают.
• крупные травмы или раны (открытые переломы, загрязнение раны землей). В этом случае абсолютно очевидно, что в рану попала инфекция и следует «задавить» ее до того, как она проявится;
• экстренная профилактика сифилиса проводится при незащищенном сексуальном контакте с потенциально больным человеком, а также у медработников, которым кровь инфицированного человека или другая биологическая жидкость попала на слизистую оболочку;
• пенициллин может быть назначен детям для профилактики ревматической лихорадки, являющейся осложнением ангины.

Антибиотики для детей

Применение антибиотиков у детей в целом не отличается от применения их у других групп людей. Детям маленького возраста педиатры чаще всего назначают антибиотики в сиропе. Эта лекарственная форма удобнее для приема, в отличие от уколов совершенно безболезненная. Детям более старшего возраста могут назначаться антибиотики в таблетках и капсулах. При тяжелом течении инфекции переходят на парентеральный путь введения – уколы.

Важно : главная особенность в использовании антибиотиков в педиатрии заключается в дозировках – детям назначают меньшие дозы, так как расчет препарата ведется в пересчете на килограмм массы тела.

Антибиотики – это очень эффективные препараты, имеющие в то же время большое количество побочных эффектов. Чтобы вылечиться с их помощью и не нанести вреда своему организму, принимать их следует только по назначению врача.

Какие бывают антибиотики? В каких случаях прием антибиотиков необходим, а в каких опасен? Главные правила лечения антибиотиками рассказывает педиатр, доктор Комаровский:

Гудков Роман, врач-реаниматолог

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.

Всемирно известный изобретатель антибиотиков – шотландский ученый Александр Флеминг, которому приписывают открытие пенициллинов из плесневых грибов. Это был новый поворот в развитии медицины. За такое грандиозное открытие изобретатель пенициллина получил даже Нобелевскую премию. Ученый достиг истины исследовательским путем, спас от смерти ни одно поколение людей. Гениальное изобретение антибиотиков позволило истреблять патогенную флору организма без серьезных последствий для здоровья.

Что такое антибиотики

С момента появления первого антибиотика прошло уже много десятилетий, но об этом открытии хорошо знают медицинские работники во всем мире, простые обыватели. Сами по себе антибиотики – это отдельная фармакологическая группы с синтетическими компонентами, цель которых – нарушить целостность мембран патогенных возбудителей, прекратить их дальнейшую активность, незаметно вывести из организма, предотвратить общую интоксикацию. Первые антибиотики и антисептики появились в 40-х годах прошлого века, с того времени их ассортимент значительно пополнился.

Полезные свойства плесени

От повышенной активности болезнетворных бактерий хорошо помогают антибиотики, которые были выработаны из плесневых грибов. Лечебное действие антибактериальных препаратов в организме системное, все это благодаря полезным свойствам плесени. Первооткрывателю Флемингу лабораторным методом удалось выделить пенициллин, польза такого уникального состава представлена ниже:

• зеленая плесень подавляет бактерии устойчивые к другим лекарственным средствам;
• польза плесневого грибка очевидна при лечении брюшного тифа;
• плесень истребляет такие болезненные бактерии, как стафилококки, стрептококки.

Медицина до изобретения пенициллина

В средние века человечество знало о колоссальной пользе плесневого хлеба и отдельного вида грибов. Такие лекарственные компоненты активно использовали для обеззараживания гнойных ран участников боевых действий, исключения заражения крови после оперативного вмешательства. До научного открытия антибиотиков было еще много времени, поэтому положительный аспект пенициллинов медики черпали из окружающей природы, определили путем многочисленных экспериментов. Проверяли эффективность новых средств на раненых бойцах, женщинах в состоянии родильной горячки.

Как лечили инфекционные заболевания

Не зная мир антибиотиков, люди жили по принципу: «Выживает только сильнейший», по принципу естественного отбора. Женщины умирали от сепсиса при родах, а бойцы – от заражения крови и нагноения открытых ран. Найти средство для эффективного очищения ран и исключения инфицирования в то время не могли, поэтому чаще знахари и врачеватели пользовались местными антисептиками. Позже, в 1867 году хирург из Великобритании определил инфекционные причины появления нагноения и пользу карболовой кислоты. Тогда это было основное лечение гнойных ран, без участия антибиотиков.

Кто изобрел пенициллин

На главный вопрос, кто открыл пенициллин, имеется несколько противоречивых ответов, однако официально считается, что создатель пенициллина – шотландский профессор Александр Флеминг. С детства будущий изобретатель мечтал найти уникально лекарство, поэтому поступил в медицинскую школу на базе госпиталя Святой Марии, которую окончил в 1901 году. Колоссальную роль при открытии пенициллина сыграл Алмрот Райт, изобретатель вакцины против брюшного тифа. С ним Флемингу посчастливилось посотрудничать в 1902 году.

Учился молодой микробиолог в академии Килмарнок, затем переехал в Лондон. Уже в статусе дипломированного ученого Флемминг открыл существование penicillium notatum. Научное открытие было запатентовано, ученый после окончания Второй Мировой войны в 1945 году даже получил Нобелевскую премию. До этого работа Флеминга была не раз отмечена премиями и ценными наградами. Принимать антибиотики в целях эксперимента человек начал в 1932 году, а до этого исследования проводились преимущественно на лабораторных мышах.

Разработки европейских ученых

Основателем бактериологии и иммунологии является французский микробиолог Луи Пастер, который в девятнадцатом веке подробно описал пагубное воздействие почвенных бактерий на возбудителей туберкулеза. Всемирно известный ученый лабораторными методами доказал, что одни микроорганизмы – бактерии могут быть истреблены другими – плесневыми грибами. Начало научных открытий было положено, перспективы открывались грандиозные.

Известный итальянец Бартоломео Гозио в 1896 году в своей лаборатории изобрел микофеноловую кислоту, которую стали называть одним из первых антибиотических средств. Тремя годами позднее немецкие врачи Эммерих и Лов открыли пиоценазу – синтетическое вещество, способное снижать патогенную активность возбудителей дифтерии, тифа и холеры, демонстрировать устойчивую химическую реакцию против жизнедеятельности микробов в питательной среде. Поэтому споры в науке на тему, кто изобрел антибиотики, не стихают и в настоящее время.

Кто изобрел пенициллин в России

Два российских профессора – Полотебнов и Манассеин спорили на тему происхождения плесни. Первый профессор утверждал, что от плесени пошли все микробы, а второй был категорически против. Манассеин стал исследовать зеленую плесень и обнаружил, что вблизи ее локализации полностью отсутствуют колонии патогенной флоры. Второй ученый занялся изучением антибактериальных свойств такого натурального состава. Такая нелепая случайность в перспективе станет истинным спасением для всего человечества.

Русский ученый Иван Мечников изучил действие ацидофильных бактерий с кисломолочными продуктами, которые благотворно воздействуют на системное пищеварение. Зинаида Ермольева вообще стояла у истоков микробиологии, стала основательницей известного антисептика лизоцима, а в истории известна, как «Госпожа пенициллин». Свои открытия Флеминг реализовал в Англии, параллельно над разработкой пенициллина трудились отечественные ученые. Американские ученые тоже не сидели зря.

Изобретатель пенициллина в США

Американский исследователь Зельман Ваксман параллельно занимался разработкой антибиотиков, но на территории США. В 1943 году ему удалось получить эффективный в отношении туберкулеза и чумы синтетический компонент широкого спектра действия под названием стрептомицин. в дальнейшем было налажено его промышленное производство, чтобы с практической позиции уничтожить вредную бактериальную флору.

Хронология открытий

Создание антибиотиков было постепенным, при этом использовался колоссальный опыт поколений, доказанные общенаучные факты. Чтобы антибактериальная терапия в современной медицине получилась настолько успешной, многие ученые «приложили к этому руку». Изобретателем антибиотиков официально считается Александр Флеминг, но помощь пациентам оказали и другие легендарные личности. Вот что необходимо знать:

• 1896 г - Б. Гозио создал микофеноловую кислоту против сибирской язвы;
• 1899 г - Р. Эммерих и О. Лоу открыли местный антисептик на основе пиоценазы;
• 1928 г - А. Флеминг открыл антибиотик;
• 1939 г - Д. Герхард получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за антибактериальное действие пронтозила;
• 1939 г - Н. А. Красильников и А. И. Кореняко стали изобретателями антибиотика мицетин, Р. Дюбо открыл тиротрицин;
• 1940 г - Э. Б. Чейн и Г. Флори доказали существование стабильного экстракта пенициллина;
• 1942 г - З. Ваксман предложил создание медицинского термин «антибиотик».

История открытия антибиотиков

Стать медиком изобретатель решил по примеру своего старшего брата Томаса, который в Англии получил диплом и работал врачом-офтальмологом. В его жизни случилось много интересных и судьбоносных событий, которые позволили ему сделать это грандиозное открытие, предоставили возможность продуктивно уничтожать патогенную флору, обеспечить гибель целых колоний бактерий.

Исследования Александра Флеминга

Открытию европейских ученых предшествовала необычная история, произошедшая в 1922 году. Простудившись, изобретатель антибиотиков не надел при работе маску и случайно чихнул в чашку Петри. Через некоторое время неожиданно обнаружил, что в месте попадания слюны вредные микробы погибли. Это был существенный шаг в борьбе с болезнетворной инфекций, возможность вылечить опасную болезнь. Результату такого лабораторного исследования был посвящен научный труд.

Следующее судьбоносное совпадение в трудовой деятельности изобретателя произошло шестью годами позднее, когда в 1928 году ученый уехал на месяц отдыхать с семьей, предварительно сделав посевы стафилококка в питательной среде из агар-агара. По возвращению обнаружил, что плесень отгородилась от стафилококков прозрачной жидкостью, нежизнеспособной для бактерий.

Получение активного действующего вещества и клинические исследования

Учитывая опыт и достижения изобретателя антибиотиков, ученые микробиологии Говард Флори и Эрнст Чейн в Оксфорде решили пойти дальше и занялись получением пригодного к массовому использованию препарата. Лабораторные исследования проводились на протяжении 2 лет, в результате чего было определено чистое действующее вещество. Испытывал его в обществе ученых сам изобретатель антибиотиков.

При помощи такой инновации Флори и Чейн вылечили несколько осложненных случаев прогрессирующего сепсиса и пневмонии. В дальнейшем разработанные в лабораторных условиях пенициллины начали успешно лечить такие страшные диагнозы, как остеомиелит, газовая гангрена, родильная горячка, стафилококковая септицемия, сифилис, сифилис, другие инвазивные инфекции.

В каком году изобрели пенициллин

Официальная дата общенародного признания антибиотика – 1928 год. Однако такого рода синтетические вещества были выявлены и раньше – на внутреннем уровне. Изобретатель антибиотиков – Александр Флеминг, но за это почетное звание могли посоперничать европейские, отечественные ученые. Шотландцу удалось прославить свое имя в истории, благодаря этому научному открытию.

Запуск в массовое производство

Поскольку открытие было официально признано в период Второй Мировой войны, очень сложно было наладить производство. Однако все понимали, что с его участием можно спасти миллионы жизней. Поэтому в 1943 году в условиях боевых действий серийным выпуском антибиотических средств занялась ведущая американская компания. Таким способом удалось не только сократить показатели смертности, но и увеличить продолжительность жизни мирного населения.

Применение в годы второй мировой войны

Такое научное открытие было особенно уместно в период боевых действий, поскольку люди тысячами умирали от гнойных ран и масштабного заражения крови. Это были первые эксперименты на людях, которые давали устойчивый терапевтический эффект. После окончания войны производство таких антибиотиков не просто продолжилось, но и в разы повысилось по объемам.

Значение изобретения антибиотиков

Современное общество по сей день должно быть благодарно, что ученые своего времени сумели придумать эффективные против инфекций антибиотики и воплотили свои разработки в жизнь. Таким фармакологическим назначением могут смело воспользоваться взрослые и дети, вылечить ряд опасных заболеваний, избежать потенциальных осложнений, летального исхода. Изобретатель антибиотиков не забыт в нынешнее время.

Положительные моменты

Благодаря антибиотическим средствам, смерть от пневмонии и родовой горячки стала редкостью. Кроме того, наблюдается положительная динамика при таких опасных заболеваниях, как брюшной тиф, туберкулез. С помощью уже современных антибиотиков можно истребить патогенную флору организма, вылечить опасные диагнозы еще на ранней стадии инфицирования, исключить глобальное заражение крови. Заметно снизился и показатель детском смертности, женщины при родах умирают гораздо реже, чем в средние века.

Отрицательные аспекты

Изобретатель антибиотиков тогда не знал, что со временем патогенные микроорганизмы адаптируются в антибиотической среде и перестанут погибать под воздействием пенициллина. Кроме того, не существует лекарство от всех возбудителей, изобретатель такой разработки еще не появился, хотя современные ученые к этому стремятся годами, десятилетиями.

Генные мутации и проблема резистентности бактерий

Патогенные микроорганизмы по своей природе оказались так называемыми «изобретателями», поскольку под воздействием антибиотических препаратов широкого спектра действия способны постепенно мутировать, приобретая повышенную устойчивость к синтетическим веществам. Вопрос резистентности бактерий для современной фармакологии стоит особенно остро.

Видео

Внимание! Иформация представленная в статье носит ознакомительный характер. Материалы статьи не призывают к самостоятельному лечению. Только квалифицированный врач может поставить диагноз и дать рекомендации по лечению исходя из индивидуальных особенностей конкретного пациента.

Нашли в тексте ошибку? Выделите её, нажмите Ctrl + Enter и мы всё исправим!

История открытия антибиотиков

Открытие антибиотиков, без преувеличения, можно назвать одним из величайших достижений медицины прошлого века. Первооткрывателем антибиотиков является английский ученый Флеминг, который в 1929 году описал бактерицидное действие колоний грибка Пенициллина на колонии бактерий, разраставшихся по соседству с грибком. Как и многие другие великие открытия в медицине, открытие антибиотиков было сделано случайно. Оказывается, ученый Флеминг не очень любил чистоту, и потому нередко пробирки на полках в его лаборатории зарастали плесенью. Однажды после недолгого отсутствия Флеминг заметил, что разросшаяся колония плесневого грибка пенициллина полностью подавила рост соседней колонии бактерий (обе колонии росли в одной пробирке). Здесь нужно отдать должное гениальности великого ученого сумевшего заметить этот замечательный факт, который послужил основой предположения того, что грибы победили бактерий при помощи специального вещества безвредного для них самих и смертоносного для бактерий. Это вещество и есть природный антибиотик - химическое оружие микромира. Действительно, выработка антибиотиков является одним из наиболее совершенных методов соперничества между микроорганизмами в природе. В чистом виде вещество, о существовании, которого догадался Флеминг, было получено во время второй мировой войны. Это вещество получило название пенициллин (от названия вида грибка, из колоний которого был получен этот антибиотик). Во время войны это чудесное лекарство спасло тысячи больных обреченных на смерть от гнойных осложнений. Но это было лишь начало эры антибиотиков. После войны исследования в этой области продолжились, и последователи Флеминга открыли множество веществ со свойствами пенициллина. Оказалось, что кроме грибков вещества и подобными свойствами вырабатываются и некоторыми бактериями, растениями, животными. Параллельные исследования в области микробиологии, биохимии и фармакологии, наконец, привели к изобретению целого ряда антибиотиков пригодных для лечения самых разнообразных инфекций вызванных бактериями. При этом оказалось, что некоторые антибиотики могут быть использованы для лечения грибковых инфекций или для разрушения злокачественных опухолей. Термин «антибиотик» происходит от греческих слов anti, что означает против и bios - жизнь, и буквально переводится, как «лекарство против жизни». Несмотря на это антибиотики спасают, и будут спасать миллионы жизней людей.

Основные группы известных на сегодняшний день антибиотиков

Бета-лактамные антибиотики.Группа бета-лактамных антибиотиков включает две большие подгруппы известнейших антибиотиков: пенициллины и цефалоспорины, имеющих схожую химическую структуру.Группа пенициллинов. Пенициллины получаются из колоний плесневого грибка Penicillium, откуда и происходит название этой группы антибиотиков. Основное действие пенициллинов, связано с их способностью угнетать образование клеточной стенки бактерий и тем самым подавлять их рост и размножение. В период активного размножения многие виды бактерий очень чувствительны по отношению к пенициллину и потому действие пенициллинов бактерицидное.

Важным и полезным свойством пенициллинов является их способность проникать внутрь клеток нашего организма. Это свойство пенициллинов позволяет лечить инфекционные болезни, возбудитель которых «прячется» внутри клеток нашего организма (например, гонорея). Антибиотики из группы пенициллина обладают повышенной избирательностью и потому практически не влияют на организм человека, принимающего лечение. К недостаткам пенициллинов можно отнести их быстрое выведение из организма и развитие резистентности бактерий по отношению к этому классу антибиотиков. Биосинтетические пенициллины получают напрямую из колоний плесневых грибков. Наиболее известными биосинтетическими пенициллинами являются бензилпенициллин и феноксиметилпенициллин. Эти антибиотики используют для лечения ангины, скарлатины, пневмонии, раневых инфекций, гонореи, сифилиса.

Полусинтетические пенициллины получаются на основе биосинтетических пенициллинов путей присоединения различных химических групп. На данный момент существует большое количество полусинтетический пенициллинов: амоксициллин, ампициллин, карбенициллин, азлоциллин. Важным преимуществом некоторых антибиотиков из группы полусинтетических пенициллинов является их активность по отношению к пенициллинустойстойчивым бактериям (бактерии, разрушающие биосинтетические пенициллины). Благодаря этому полусинтетические пенициллины обладают более широким спектром действия и потому могут использоваться в лечении самых разнообразных бактериальных инфекций. Основные побочные реакции, связанные с применением пенициллинов носят аллергический характер и иногда являются причиной отказа от использования этих препаратов.

Группа цефалоспоринов. Цефалоспорины также относятся к группе бета-лактамных антибиотиков и обладают структурой, схожей со структурой пенициллинов. По этой причине некоторые побочные эффекты их двух групп антибиотиков совпадают.

Цефалоспорины обладают высокой активностью по отношению к широкому спектру различных микробов и потому используются в лечении многих инфекционных болезней. Важным преимуществом антибиотиков из группы цефалоспоринов является их активность по отношению к микробам устойчивым к действию пенициллинов (пенициллиноустойчивые бактерий). Существует несколько поколений цефалоспоринов.

ГБОУ города Москвы Гимназия №1505

«Московская городская педагогическая гимназия-лаборатория»

Реферат
Устойчивость бактерий к антибиотикам

Алексеенок Мария

Руководитель: Ноздрачева А. Н.

Глава 1. Антибиотики ………………..……………………………….…………………11

1. Что такое антибиотики? ……………..……………………………….….………4
2. История создания антибиотиков …..……………………………….……………4
3. Как антибиотики воздействуют на бактерии? ..………………….……………4
4. Почему антибиотик не убивает клетки хозяйского организма? …..…………..5
5. Возникновение устойчивости бактерий к антибиотикам ……………….……5

……………………6

Глава 3.Горизонтальный перенос генов ………………….………………………….8

Глава 4.Биопленки ………………………..………………..……………………….…..9

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

Список литературы ………………………………….…………………………………..10
Введение

В наше время в медицине широко используются антибиотики. Но в процессе их использования, обнаружилось возникновение устойчивости к антибиотикам у бактерий. И чем дольше человечество лечится антибиотиками, тем быстрее бактерии приспосабливаются к новым препаратам, так как отбираются не только сами гены устойчивости, но и механизмы их быстрого приобретения патогенными бактериями. Наука начала исследовать причины данного явления и выявила несколько механизмов устойчивости бактерий к антибиотикам.

Эта тема рассмотрена многими учеными, и потому написана научным языком. Меня проблема устойчивости заинтересовала по двум причинам. Во-первых, у меня заболел дедушка, и в процессе его лечения возникла проблема, так как бактерии-возбудители его болезни оказались устойчивыми практически ко всем антибиотикам. Также моя мама занимается изучением этой проблемы, и мне стало интересно разобраться в этой теме. Я поняла, что эта проблема действительно важна для всех. Поэтому я решила написать про устойчивость бактерий к антибиотикам понятным для школьников языком.

Целью моего реферата, является изучение и изложение понятным для школьников языком механизмов устойчивости бактерий к антибиотикам.

Мной были поставлены следующие задачи:

1. Дать определение антибиотикам

2. Рассказать, кто и когда открыл антибиотики.

3. Описать механизм действия антибиотиков на бактерии.

4. Ответить на вопрос: «Почему антибиотик не убивает эукариотические клетки?»

5. Описать механизмы устойчивости бактерий к антибиотикам.

6. Рассказать, что такое биопленки и горизонтальный перенос генов, и какую роль они играют в устойчивости бактерий к антибиотикам.

Структура работы: реферат состоит из введения, глав с теоретическим обзором, заключения и источников.

Глава 1. Антибиотики

1.1 Что такое антибиотики?

Изначально антибиотики определялись как органические вещества природного или полусинтетического происхождения, способные убивать бактерии или замедлять их рост. В последнее время врачи и ученые перестали разделять понятия антибиотики и химиопрепараты (антибиотики полностью синтетического происхождения) .

1.2 История создания антибиотиков

Еще с древних времен люди использовали плесень для обеззараживания ран. Но первый антибиотик (пенициллин) был открыт в 1928 году Александром Флемингом. Пенициллин для лечебного применения разработали ученые Флори и Чейн .

После открытия пенициллина ученые открыли множество других антибиотиков, таких как: актиномицин, неомицин, стрептотрицин, бацитрацин, полимиксин, виомицин, хлорамфеникол. Учеными были разработаны химические модификации природных антибиотиков, обладающие лучшими лечебными свойствами. Они были менее токсичны, дольше не разрушались в организме человека, лучше проникали в органы и ткани, были способны подавлять больше видов бактерий .
1.3. Как антибиотики воздействуют на бактерии?

Антибиотик необратимо связывается с мишенью (ферментами, участвующими в синтезе ДНК, РНК, белков и клеточной стенки), что приводит к остановке ключевой (жизненно важной) реакции. В результате этого, бактерия гибнет или перестает делиться (рис.1) .

Рисунок 1. Механизм действия антибиотиков на бактерии.

1.4. Почему антибиотик не убивает клетки хозяйского организма?

Поскольку структура эукариотических белков, отвечающих за ключевые биохимические реакции в клетке, отличается от прокариотических, то антибиотики, действующие на бактерии, не токсичны для эукариотов. Самой безопасной группой антибиотиков являются пенициллины, так как они нарушают образование пептидогликана, входящего в состав клеточной стенки бактерий. А у эукариот пептидогликан не образуется .

1.5. Возникновение устойчивости бактерий к антибиотикам

Создание первых антибиотиков помогло человечеству справиться со многими смертельными заболеваниями. Например, с туберкулезом, воспалением легких, различных стафилококковых инфекций и многих других. Однако, чуть более чем через 10 лет после начала применения первых антибиотиков выяснилось, что у бактерий возникает к ним устойчивость. Кроме этого в последние годы ученые обнаружили, что теперь к новым антибиотикам устойчивость возникает быстрее, чем раньше. Многолетние научные исследования всех проблем, связанных с возникновением устойчивости у бактерий, выявили три основные причины этого явления. Первая – горизонтальный перенос генов

устойчивости, вторая – возникновение спонтанных мутаций и третья – образование бактериями биопленок.

А теперь детально остановимся на основных механизмах и путях возникновения устойчивости к антибиотикам.

Глава 2. Механизмы устойчивости бактерий к антибиотикам
Рисунок 2. Биохимические механизмы лекарственной устойчивости. Составлено на основании схемы, приведенной в статье С. З. Миндлин, М.А. Петрова, И. А. Басс, Ж. М. Горленко. Происхождение, эволюция и миграция генов лекарственной устойчивости // Генетика.

2006. Т. 42. №11. С. 1495.
Различные биохимические механизмы приводят к устойчивости бактерий к антибиотикам (рис. 2) .

Выделяют следующие механизмы:

1. Снижение проницаемости мембраны.
2. Активный вынос антибиотика из клетки.
3. Инактивация антибиотика.
4. Модификация антибиотика.
5. Модификация молекулы-мишени.

Известны также и другие более редкие механизмы устойчивости.

Первый механизм заключается в снижении проницаемости клеточной мембраны за счет изменения ее химического состава.

Если же антибиотик проник в бактерию, то он может либо активно выносится из клетки, либо инактивироваться. Активный транспорт антибиотика из клетки происходит благодаря работе специализированных белков, которые образуют трансмембранные помпы, транспортирующие антибиотики. Инактивация происходит за счет того, что бактерия образует специальные ферменты, которые изменяют химическую структуру антибиотика, в результате чего он теряет свою антибактериальную активность. Изменения химической структуры могут происходить путем деградации или модификации антибиотика. Деградация – процесс разрушения молекулы антибиотика, например за счет гидролиза. Модификация – процесс изменения структуры молекулы антибиотика, например за счет присоединения дополнительных функциональных химических групп.Функциональная группа - структурный фрагмент органической молекулы (некоторая группа атомов), определяющий её химические свойства .

Другим механизмом является модификация молекулы-мишени бактерии, в результате чего нарушается связывание антибиотика и мишени. Мишень – это молекула, с которой связывается антибиотик и нарушает ее функции, что в результате убивает бактерию. Чаще всего мишенями служат ДНК-полимераза, РНК-полимераза, рибосома. А для ß-лактамаз мишенью является дипептид, из которого формируется клеточная стенка. Модификация мишени происходит за счет возникновения спонтанных генных мутаций или наличия специальных генов. Устойчивость к рифампицину — яркий пример устойчивости, возникшей за счет генной мутации. Рифампицин связывается с одним из белков (бэта-субъединицей), входящим в состав РНК-полимеразы, в результате чего происходит инактивация всего фермента. Устойчивость к рифампицину возникает в результате мутаций в гене, кодирующем бэта субъединицу. Это происходит за счет трансверсии последовательности AT в TA. В результате в белке бэта-субъединицы аспарагиновая кислота заменяется на валин. В результате этого рифампицин уже не способен связываться с таким измененным ферментом. Относительно высокая частота возникновения мутаций в гене бэта-субъединицы РНК-полимеразы приводит к быстрому отбору устойчивых мутантов, что в значительной степени ограничивает использование этого антибиотика против чувствительных бактерий .

Из более редких механизмов известно образование метаболического шунта – замены одной цепи реакций на другую. Например, этот механизм используется бактериями энтерококков для устойчивости к ванкомицину.

Этот антибиотик необратимо связывается с дипептидом D-Ala-D-Ala, входящего в состав молекулы-предшественника, из которой формируется клеточная стенка. В результате такой связи клеточная стенка не может образовываться, и бактерия всегда погибает. Ученые думали, что устойчивости к такому антибиотику не возникнет, но через 30 лет она появилась. У устойчивых штаммов обнаружили вместо дипептида D-Ala-D-Ala другой – D-Ala-D-Lac, с которым антибиотик не связывается. У устойчивых бактерий обнаруживают семь дополнительных генов, полученных путем горизонтального переноса. Именно эти гены участвуют в синтезе альтернативного предшественника клеточной стенки. Причем только после попадания в клетку антибиотика .

Существует и такой интересный механизм устойчивости как имитация молекулы-мишени. В ходе исследований у бактерий Mycobacterium smegmatis и Mycobacterium bovis обнаружили белок, который сворачивается в третичную структуру, очень похожую на структуру двойной спирали ДНК. Этот белок состоит из 5 аминокислот, свернутых в правозакрученную спираль точно такой же ширины, с таким же зарядом и спектром поглощения света как у молекулы ДНК. Антибиотик (из группы фторхинолонов), проникший в клетку, связывается с белком, а не с ДНК. В результате антибиотик не влияет на синтез ДНК .

Одна бактериальная клетка может обладать одновременно несколькими различными механизмами устойчивости к одному антибиотику .

Устойчивость бактерий к антибиотикам бывает врожденной и приобретенной. Врожденная устойчивость может быть обусловлена особенностью строения внешних структур или способностью данного вида или рода бактерий выделять вещество, инактивирующее антибиотик. А приобретенная устойчивость возникает при передаче генов путем горизонтального переноса генов, либо за счет возникновения спонтанной мутации. Все механизмы, которыми обладает бактерия передаются по наследству, так как они кодируются на ДНК .

Глава 3. Горизонтальный перенос генов

Горизонтальный перенос генов (ГПГ) – это процесс передачи генетической информации организму, не являющемуся потомком. Для ГПГ необходимо участие как минимум двух независимых процессов: физического переноса ДНК и встраиванию перенесенной ДНК в реципиентный геном, благодаря чему происходит стабильное наследование приобретенных таким путем признаков .

Главную роль в ГПГ играют разные мобильные генетические элементы: плазмиды, транспозоны, IS-элементы и другие.

Плазмиды – внехромосомные генетические элементы, в виде замкнутой или линейной молекулы ДНК, способные долго автономно существовать в клетке. Плазмиды осуществляют физический перенос генов между клетками разных бактерий. Также они являются платформой, на которой происходит постоянный обмен генетическим материалом за счет различных систем рекомбинации. Рекомбинация – процесс обмена похожими участками ДНК.

Транспозон – последовательность ДНК, способная перемещаться внутри генома. Транспозоны содержат гены транспозиции и дополнительные гены и ограничены специальными прямыми или инвертированными концевыми повторами.

IS-элементы схожи с транспозонами, но они кодируют только белки, участвующие в процессе транспозиции. Также они могут являться частью сложных транспозонов.

Из-за массового неконтролируемого употребления антибиотиков и плохой экологии, произошло снижение природных барьеров, ограничивающих возможность ГПГ у бактерий. Это привело к тому, что гены устойчивости к антибиотикам.

стали передаваться с большей частотой, чем раньше.

Глава 4. Биопленки

Устойчивость к антибиотикам может также возникать благодаря формированию бактериями биопленок. Биопленки – надклеточная система, состоящая из бактериального сообщества, имеющая пленочную структуру . Биопленки способны выживать при максимальных терапевтических дозировках антибиотиков. Биопленки могут проявлять устойчивость к нескольким антибиотикам. Это происходит по следующим причинам.

1. Существование в биопленках особых персистирующих форм бактерий или персистеров. Персистер – это особая форма клетки, в которой не происходят биохимические реакции. Таким образом, антибиотик не воздействует на клетку, потому что в ней не происходят реакции, а антибиотик воздействует на функционирующие клетки. Через некоторое время клетка выходит из такого состояния и начинает функционировать.
2. Фильтрационная способность матрикса. Из-за того, что матрикс бактериальных биоплёнок состоит из различных биополимеров – полисахаридов, белков и даже ДНК, матрикс не только связывает клетки в единую структуру, но и заполняет межклеточные пространства, что позволяет биопленке выводить антибиотики.
3. Популяции бактерий, составляющие биопленку, также могут обладать разными вышеупомянутыми защитными механизмами, дополняющими друг друга.

Таким образом, образование бактериальных биопленок, делает бактерии более устойчивыми к антибиотикам, чем свободноживущие клетки .
Заключение

Развитие и распространение множественной устойчивости к антибиотикам среди болезнетворных бактерий уже сейчас создает серьезные проблемы при лечении инфекций человека и животных. Кроме того существует реальная опасность того, что в дальнейшем лечение антибиотиками вообще станет неэффективным. Поэтому нужны новые механизмы борьбы с болезнетворными бактериями. В данный момент учеными разрабатываются новые стратегии для борьбы с бактериальными заболеваниями. Но сейчас основной задачей человечества является прекращение бесконтрольного использования антибиотиков. Другими словами не следует использовать антибиотики без серьезной угрозы здоровью.

В данной работе цели и задачи мной были достигнуты.
Список литературы:

1. Миндлин С.З., Петрова М.А., Басс И.А., Горленко Ж.М. Происхождение, эволюция и миграция генов лекарственной устойчивости // Генетика. 2006. Т. 42. №11. С. 1495-1511.
2. Петрова М.А. Горизонтальный перенос генов устойчивости к соединениям ртути и антибиотикам в природных популяциях палеобактерий. Диссертация на соискание степени доктора биологических наук. Москва: 2013. С. 52-89.
3. Егоров Н. С. Основы учения об антибиотиках. Учебник (изд. 6-е). М.: Издательство МГУ, 2004. С. 7-61.
4. Энциклопедия для детей Аванта+ // Химия. Т.17. М.: Аванта+, 2004. С. 329.
5. Ovchinnikov Yu.A., Monastyrskaya G.S., Gubanov V.V., Lipkin V.M., Sverdlov E.D., Kiver I.F., Bass I.A., Mindlin S.Z., Danilevskaya O.N., Khesin R.B. Primary structure of Escherichia coli RNA polymerase nucleotide substitution in the beta subunit gene of the rifampicin resistant rpoB255 mutant // Molecular and General Genetics. 1981. V.184. №3. С. 536-538
6. Чеботарь И.В., Маянский А.Н.,Кончакова Е.Д., Лазарева А.В., Чистякова В.П. Антибиотикорезистентность биопленочных бактерий // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2012. Т. 14, № 1. С. 51-58.

Достарыңызбен бөлісу:

Антибиотики

Много веков назад было замечено, что зеленая плесень помогает в лечении тяжелых гнойных ран. Но в те далекие времена не знали ни о микробах, ни об антибиотиках. Первое научное описание лечебного действия зеленой плесени сделали в 70-х годах 19 века русские ученые В.А.Манассеин и А.Г. Полотебнов. После этого на несколько десятилетий о зеленой плесени забыли, и только в 1929 году она стала настоящей сенсацией, перевернувшей научный мир. Феноменальные качества этого неприятного живого организма изучил профессор микробиологии Лондонского университета Александр Флеминг.

Опыты Флеминга показали, что зеленая плесень вырабатывает особое вещество, обладающее антибактериальными свойствами и подавляющее рост многих болезнетворных микроорганизмов.

Антибиотики. История получения и применения антибиотиков

Это вещество ученый назвал пенициллином, по научному названию вырабатывающих его плесневых грибов. В ходе дальнейших исследований Флеминг выяснил, что пенициллин губительно действует на микробы, но вместе с тем не оказывает отрицательного действия на лейкоциты, принимающие активное участие в борьбе с инфекцией, и другие клетки организма. Но Флемингу не удалось выделить чистую культуру пенициллина для производства лекарственных препаратов.

Учение об антибиотиках — молодая синтетическая ветвь современного естествознания. Впервые в 1940 году был получен в кристаллическом виде химиотерапевтический препарат микробного происхождения – пенициллин — антибиотик, открывший летоисчисление эры антибиотиков.

Многие учёные мечтали о создании таких препаратов, которые можно было бы использовать при лечении различных заболеваний человека, о препаратах, способных убивать патогенных бактерий, не оказывая вредного действия на организм больного.

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.

Он долгое время пребывал в гордом одиночестве, если не считать используемого индейцами Южной и Центральной Америки для лечения малярии хинина — алкалоида хинного дерева. Только спустя четверть века были открыты сульфаниламидные препараты, а в 1940 году Александр Флеминг выделил в чистом виде пенициллин.

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.

Луи Пастер и С. Джеберт в 1877 году сообщили, что аэробные бактерии подавляют рост Bacillus anthracis.

В конце XIX века В. А. Манассеин (1841-1901) и А. Г. Полотебнов (1838-1908) показали, что грибы из рода Penicillium способны задерживать в условиях in vivo развитие возбудителей ряда кожных заболеваний человека.

И. И. Мечников (1845 — 1916) ещё в 1894 году обратил внимание на возможность использования некоторых сапрофитных бактерий в борьбе с патогенными микроорганизмами.

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.

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.

Открытие Флеминга

В 1922 году после неудачных попыток выделить возбудителя простудных заболеваний Флеминг чисто случайно открыл лизоцим (название придумал профессор Райт) — фермент, убивающий некоторые бактерии и не причиняющий вреда здоровым тканям. К сожалению, перспективы медицинского использования лизоцима оказались довольно ограниченными, поскольку он был достаточно эффективным средством против бактерий, не являющихся возбудителями заболеваний, и совершенно неэффективным против болезнетворных организмов. Это открытие побудило Флеминга заняться поисками других антибактериальных препаратов, которые были бы безвредны для организма человека.

Следующая счастливая случайность - открытие Флемингом пенициллина в 1928 году — явилась результатом стечения ряда обстоятельств, столь невероятных, что в них почти невозможно поверить. В отличие от своих аккуратных коллег, очищавших чашки с бактериальными культурами после окончания работы с ними, Флеминг не выбрасывал культуры по 2-3 недели, пока его лабораторный стол не оказывался загроможденным 40-50 чашками. Тогда он принимался за уборку, просматривал культуры одну за другой, чтобы не пропустить что-нибудь интересное. В одной из чашек он обнаружил плесень, которая, к его удивлению, угнетала высеянную культуру бактерии. Отделив плесень, он установил, что «бульон», на котором разрослась плесень, приобрел выраженную способность подавлять рост микроорганизмов, а также имел бактерицидные и бактериологические свойства.

Неряшливость Флеминга и сделанное им наблюдение явились двумя обстоятельствами в целом ряду случайностей, способствовавших открытию. Плесень, которой оказалась заражена культура, относилась к очень редкому виду. Вероятно, она была занесена из лаборатории, где выращивались образцы плесени, взятые из домов больных, страдающих бронхиальной астмой, с целью изготовления из них десенсибилизирующих экстрактов. Флеминг оставил ставшую впоследствии знаменитой чашку на лабораторном столе и уехал отдыхать. Наступившее в Лондоне похолодание создало благоприятные условия для роста плесени, а последовавшее затем потепление - для бактерий. Как выяснилось позднее, стечению именно этих обстоятельств было обязано знаменитое открытие.

Первоначальные исследования Флеминга дали ряд важных сведений о пенициллине. Он писал, что это «эффективная антибактериальная субстанция…, оказывающая выраженное действие на пиогенные 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». Зная это, Флеминг не сделал тем не менее столь очевидного следующего шага, который 12 лет спустя был предпринят Хоуардом У. Флори и состоял в том, чтобы выяснить, будут ли спасены от летальной инфекции мыши, если лечить их инъекциями пенициллинового бульона. Флеминг назначил его нескольким пациентам для наружного применения. Однако результаты были противоречивыми. Раствор оказался нестабильным и с трудом поддавался очистке, если речь шла о больших его количествах.

Подобно Пастеровскому институту в Париже, отделение вакцинации в больнице Св. Марии, где работал Флеминг, существовало благодаря продаже вакцин. Флеминг обнаружил, что в процессе приготовления вакцин пенициллин помогает предохранить культуры от стафилококка. Это было техническое достижение, и ученый широко пользовался им, еженедельно отдавая распоряжения изготовлять большие партии бульона. Он делился образцами культуры пенициллина с коллегами в других лабораториях, но ни разу не упомянул о пенициллине ни в одной из 27 статей и лекций, опубликованных им в 1930-1940 годы, даже если речь шла о веществах, вызывав ющих гибель бактерий.

Таким образом, к моменту получения пенициллина в очищенном виде было известно пять антибиотических средств (микофеноловая кислота, пиоцианаза, актиномицетин, мицетин и тиротрицин). В последующем число антибиотиков быстро росло и к настоящему времени их описано почти 7000 (образуемых лишь микроорганизмами); при этом только около 160 используется в медицинской практике. С получением пенициллина как препарата (1940 год) возникло новое направление в науке – учение об антибиотиках, которое необычайно быстро развивается в последние десятилетия.

В 70-х годах ежегодно описывалось более 300 новых антибиотиков. В 1937 году Вельш описал первый антибиотик стрептомицетного происхождения актимицетин, в 1939 году Красильниковым и Кореняко был получен мицетин и Дюбо – тиротрицин. Впоследующем число антибиотиков росло очень быстрыми темпами.

Нобелевская премия по физиологии и медицине 1945 года была присуждена совместно Флемингу, Чейну и Флори «за открытие пенициллина и его целебного воздействия при различных инфекционных болезнях». 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 10 лет жизни ученый был удостоен 25 почетных степеней, 26 медалей, 18 премий, 30 наград и почетного членства в 89 академиях наук и научных обществах.

Побочные действия

Однако антибиотики - это не только панацея от микробов, но и сильные яды. Ведя на уровне микромира между собой смертоносные войны, с их помощью одни микроорганизмы безжалостно расправляются с другими. Человек подметил это свойство антибиотиков и использовал его в своих целях - начал расправляться с микробами их же собственным оружием, создал на основе природных сотни еще более мощных синтетических препаратов. И все же предначертанное антибиотикам самой природой свойство убивать по-прежнему неотъемлемо от них.

Все антибиотики, без исключений, обладают побочными действиями! Это следует уже из самого названия таких веществ. Естественное природное свойство всех антибиотиков убивать микробы и микроорганизмы, к сожалению, невозможно направить на уничтожение только одного вида бактерий или микробов. Уничтожая вредные бактерии и микроорганизмы, любой антибиотик неминуемо оказывает такое же угнетающее воздействие и на все схожие с "врагом" полезные микроорганизмы, которые, как известно, принимают активное участие практически во всех процессах происходящих в нашем организме.

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. Мечников а (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.

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

История открытия антибиотиков

Как оказалось, ацидофильная палочка обладает более ярко выраженными антагонистическими свойствами по сравнению с болгарской палочкой.

В конце XIX - начале XX в. были открыты антагонистические свойства у спорообразующих бактерий. К этому же периоду относятся первые работы, в которых описываются антагонистические свойства у актиномицетов. Позднее из культуры почвенной спороносной палочки Bacillus brevis Р. Дюбо (1939) удалось выделить антибиотическое вещество, названное тиротрицином, которое представляло собой смесь двух антибиотиков - тироцидина и грамицидина. В 1942 г. советскими исследователями Г. Ф. Гаузе и М. Г. Бражниковой был выделен из подмосковных почв новый штамм Bacillus brevis, синтезирующий антибиотик грамицидин С, отличающийся от грамицидина Дюбо.

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 Penicillium 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 1942 г. 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 грам отрицательных 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, лимфогранулематоза, 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 мик роорганизмов, а также противогрибные антибиотики (нистатин, гризеофульвин, амфотерицин В, леворин).

В настоящее время число известных антибиотиков приближается к 2000, однако в клинической практике используется всего около 50.

Антибиотик – это химическое вещество, которое производится одним организмом и разрушает другой. Название «антибиотик» произошло от слова «антибиоз» (с гр. «anti» — «против», «bios» — «жизнь») – термина, который в 1889 году ввел ученик Луи Пастера Пол Виллемин. Он означает процесс, посредством которого одна жизнь может быть использована для разрушения другой.

"Жизнь против жизни"

В широком понимании антибиотики – это общее название лекарственных средств, которые используют для борьбы с бактериальными заболеваниями. Они содержат вещества, которое вырабатывается некоторыми микробами. Антибиотики получают из растений, грибов, воды, почвы и даже воздуха. Попадая в организм, они атакуют и убивают инфекцию, но не повреждают здоровые клетки. Антибиотики используются для лечения различных опасных болезней, таких как туберкулез, сифилис, дифтерия и много других.

Люди используют антибиотики уже более 2500 лет. Конечно, раньше они имели несколько другой вид, нежели тот, к которому привык современный человек. Никаких таблеток и капсул – только то, что можно было достать в природе. К примеру, в качестве антибиотиков часто использовали плесень – она помогала вылечить сыпь, гнойные раны и кожные инфекции.

В конце 1800-х начался настоящий бум в сфере медицинских исследований. Главной причиной является изобретение инструмента, без которого сегодня не обходится ни одна лаборатория – микроскопа. Ученые впервые открыли для себя мир микроорганизмов, которых нельзя увидеть невооруженным глазом.

Луи Пастер обнаружил, что не все бактерии безвредны для человека. Он исследовал анализы множества больных пациентов и доказал существование болезнетворных бактерий. После него исследованием инфекций занялся Роберт Кох, который разработал метод выделения и размножения бактерий. С того момента ученые пытались разработать препараты, которые смогут убивать микробы, но все они оказывались либо опасными, либо неэффективными.

Открытие Александра Флеминга

Тысячи лет человечество безрезультатно боролось с эпидемиями смертоносных болезней. 90% детей умирали в младенческом возрасте от инфекций, которые сегодня можно вылечить за несколько дней. Еще двести лет назад не существовало эффективного лечения таких заболеваний, как пневмония, гонорея или ревматическая лихорадка.

Больницы были переполнены людьми с заражением крови, которое началось из-за банальной царапины или раны. Конечно, впоследствии все они умирали. Все изменилось только после изобретения антибиотика под названием пенициллин.

Антибиотики являются соединениями, продуцируемыми бактериями и грибами, которые способны убивать или ингибировать конкурирующие виды микроорганизмов. Это явление давно известно – еще древние египтяне применяли примочки с заплесневелого хлеба для инфицированных ран. Но пенициллин, первый настоящий антибиотик, был обнаружен только в 1928 году. Его открыл Александр Флеминг – профессор бактериологии в больнице Святой Марии в Лондоне.

Вернувшись из отпуска 3 сентября 1928 года, Флеминг начал сортировать чашки Петри, содержащие колонии стафилококковых бактерий, которые вызывают боль в горле, фурункулы и абсцессы. В одной из чашек он заметил что-то необычное. Она была усеяна колониями стафилококка, за исключением одной области. Крохотная зона, где находилась капля плесени, была абсолютно чистой от бактерий. Пространство вокруг плесени, которою позже назвали редким штаммом Penicillium notatum, было прозрачным. Казалось, что плесень выделяла нечто, препятствующее росту бактерий.

Флеминг обнаружил, что плесень способна убивать широкий спектр вредных бактерий, таких как стрептококк, менингококк и дифтерийная палочка. Затем он начал работать над новым заданием. Ученый поставил перед своими учениками Стюартом Крэддоком и Фредериком Ридли трудную задачу – они должны были выделить из плесени чистый пенициллин. Эксперимент до конца не удался – они смогли подготовить только растворы сырого материала.

Флеминг опубликовал свои результаты в «Британском журнале экспериментальной патологии» в июне 1929 года. В докладе он лишь слегка коснулся потенциальных терапевтических преимуществ пенициллина. На этом этапе было похоже, что главной целью его исследований будет поиск нечувствительных к пенициллину бактерий. Это, по крайней мере, имело практическое значение для бактериологов и сохраняло их интерес к пенициллину.

Другие ученые, в том числе Гарольд Райстрик, профессор биохимии Лондонской школы гигиены и тропической медицины, также пытались очистить пенициллин. Но все они потерпели неудачу.

Исследование пенициллина в Оксфордском университете

Говард Флори, Эрнст Чейн и их коллеги из школы патологии сэра Уильяма Данна в Оксфордском университете превратили пенициллин из лабораторного любопытства в жизненно важный препарат. Их работа по очистке пенициллина началась 1939 году. Из-за военных условий проводить исследования было особенно трудно. Для выполнения программы экспериментов на животных и клинических испытаний команде необходимо было обработать до 500 литров фильтрата плесени в неделю.

Они начали выращивать его в разнообразных емкостях, которые совсем не были похожи на сосуды для культивирования: ваннах, подносах, молочных бутылках и пищевых банках. Позже на их заказ был разработан специальный ферментационный сосуд. Ученые наняли команду «пенициллиновых девочек», которые следили за ферментацией. Фактически, лабораторию Оксфорда превратили в пенициллиновую фабрику.

Между тем, биохимик Норманн Хитли извлек пенициллин из огромных объемов фильтрата путем экстракции его в амилацетат, а затем обратно в воду с использованием противоточной системы. Эдвард Абрахам, другой биохимик, которого наняли для ускорения производства, задействовал недавно открытую методику хроматографии на колонке удаления примесей из пенициллина.

В 1940 году Говард Флори провел важные эксперименты, которые показали, что пенициллин может защитить мышей от инфицирования смертоносными стрептококками. Затем, 12 февраля 1941 года 43-летний полицейский Альберт Александер стал первым человеком, который испытал на себе оксфордский пенициллин. Он поцарапал губы во время обрезки роз, после чего развилась угрожающая жизни инфекция с огромными абсцессами, которые поразили глаза, лицо и легкие.

Через несколько дней после инъекции состояние пациента заметно улучшилось. Но запасы лекарств закончились, и через несколько дней он умер. Гораздо лучшие результаты последовали за другими пациентами, и вскоре возникли планы сделать пенициллин доступным для британских солдат, которые получали ранения на поле боя.

Производство пенициллина в США во время Второй мировой войны

Говард Флори признал, что крупномасштабное производство пенициллина невозможно осуществить в Британии, где химическая промышленность была полностью поглощена военными действиями. При поддержке фонда Рокфеллера Флори и его коллега Норман Хитли летом 1941 года отправились в Соединенные Штаты. Они планировали заинтересовать американскую фармацевтическую промышленность производством пенициллина в больших масштабах.

Йельский физиолог Джон Фултон связал своих британских коллег с людьми, которые могли бы помочь им в достижении этой цели. И вскоре она была достигнута – заняться производством решила Северная региональная исследовательская лаборатория Департамента (NRRL) в Пеории, штат Иллинойс.

Через несколько недель ученый Эндрю Мойер обнаружил, что можно значительно увеличить выход пенициллина, заменив лактозу, которые использовали оксфордские исследователи, сахарозой. Вскоре после этого он сделал еще более важное открытие – Мойер увидел, что добавление кукурузного раствора в среду для ферментации привело к десятикратному увеличению выхода.

Вскоре начался глобальный поиск лучших штаммов, которые продуцируют пенициллин. Образцы почв отправлялись в NRRL со всего мира. По иронии судьбы, наиболее подходящей оказалась заплесневевшая дыня с фруктового рынка Пеории. Более продуктивный мутант так называемого штамма канталупы был получен с использованием рентгеновских лучей в Институте Карнеги. Время шло, а применение пенициллина все еще ограничивалось клиническими испытаниями.

Стадии ферментации, восстановления, очистки и упаковки быстро уступили совместным усилиям ученых-химиков и инженеров, которые работали над экспериментальным производством пенициллина. 1 марта 1944 года компания Pfizer открыла первый коммерческий завод для крупномасштабного производства пенициллина в Бруклине, Нью-Йорк.

"Чудо-лекарство"

Тем временем клинические исследования в военном и гражданском секторах подтвердили терапевтические свойства пенициллина. Они показали, что препарат эффективен при лечении широкого спектра болезней, включая стрептококковые, стафилококковые и гонококковые инфекции. Армия США установила ценность пенициллина для лечения хирургических и раневых инфекций.

Клинические исследования также продемонстрировали его эффективность против сифилиса, и к 1944 году он стал основным средством лечения этой болезни в вооруженных силах Великобритании и Соединенных Штатов. Поскольку слухи относительно этого нового «чудо-лекарства» стала доходить до общественности, спрос на пенициллин увеличился. Но сначала поставки были ограничены, и приоритет отдавался военному использованию.

К счастью, с начала 1944 года производство пенициллина начало резко увеличиваться – с 21 до 1663 миллиардов единиц. А уже в 1945 году эта цифра составляла 6,8 триллионов. Американскому правительству удалось в конечном итоге снять все ограничения на доступность препарата, и состоянием на 15 марта 1945 года пенициллин стал доступен каждому потребителю – приобрести его можно было в ближайшей аптеке.

К 1949 году годовой объем производства пенициллина в Соединенных Штатах составлял 133,229 миллиарда единиц, а цена упала с 20 долларов (1943 год) до 10 центов.

На страже человечества

В настоящее время используется на фармацевтическом рынке доступно более 70 различных видов антибиотиков. Большинство из них используется для лечения инфекций, некоторые – для грибов и простейших. Сегодня они считаются полностью безопасным лекарством, конечно, при условии соблюдения дозировки.

Ученые постоянно работают над изобретением новых антибиотиков. Они испытывают тысячи природных растений и химических веществ. Это обусловлено тем, что инфекции вырабатывают иммунитет к устаревшим препаратам. С каждым годом они мутируют и совершенствуются, поэтому эффективное лечение значительно усложняется.

Антибиотики – великое изобретение, возможно, одно из лучших.

Они помогают людям выживать в борьбе с болезнями и инфекциями, которые в противном случае могли бы их убить. Антибиотики спасают жизни – что может быть полезней? Главное – использовать их с умом.