Содержание:
Что такое пенициллин
Пенициллин — это первый препарат из группы антибиотиков. Он обладает широким антимикробным действием, способен убивать и блокировать рост микроорганизмов. Это делает пенициллин эффективным средством против бактериальных инфекций.
Создание антибиотика увеличило среднюю продолжительность жизни людей примерно в два раза. Больше им не были так страшны пневмония, дифтерия, гонорея и множество других заболеваний [1]. Это открытие положило начало разработке и производству других антибиотиков, таких как стрептомицин, хлорамфеникол, тетрациклин и других. Сам пенициллин лег в основу самой большой группы антибактериальных препаратов — β-лактамов [2].
Кто и когда изобрел пенициллин
Пенициллин открыл шотландский микробиолог Александр Флеминг в 1928 году. Однако о целебных свойствах плесени, на основе которой и был создан пенициллин, было известно задолго до него.
Еще папирусы врача Имхотепа, датируемые XXVIII—XXVII веком до н.э., содержат информацию о лечении поверхностных ран заплесневелым хлебом. Средневековый персидский ученый Авиценна в XI веке написал «Канон врачебной науки», в котором рассказал о положительном эффекте плесени при лечении гнойных заболеваний. В XVI веке об этом же говорил в своих трудах швейцарский врач Парацельс. Есть достоверные сведения, что заплесневелые продукты использовались в народной медицине инков, иудеев и других народов [3].
Попытки представить научному миру плесневые грибы как антимикробное средство начались в XIX веке. В 1860-х русские ученые Алексей Полотебнов и Вячеслав Манассеин занялись исследованием свойств зеленой плесени. Лабораторные эксперименты показали, что она подавляет рост бактерий. Полотебнов использовал это, чтобы создать антисептическую эмульсию, которая показала свою эффективность на пациентах с кожными инфекциями. Об исследовании и практическом применении своего открытия ученые рассказали в 1872 году в статье «Патологическое значение плесени». Однако медицинское сообщество не обратило внимания на их публикацию, и те не стали продолжать разработку препарата [4].
Спустя 15 лет, в 1897 году, на пороге открытия стоял французский врач Эрнест Дюшен. Проводя эксперимент на морских свинках, он заметил, что плесень губительна для палочек брюшного тифа. Однако открытие тоже не вызвало интереса [5]. Наступление новой эпохи в истории медицины вновь было отложено.
Открытие пенициллина
Открытие пенициллина произошло случайно. Шотландский медик Александр Флеминг изучал золотистый стафилококк и заметил, что выросшая в чашках Петри плесень уничтожила вокруг себя колонии бактерий. Микробиолог идентифицировал эти плесневые грибы как Penicillium notatum. Причиной гибели стафилококка оказалось вещество, найденное в продуцируемом грибами бульоне. Флеминг назвал его пенициллином. Это случилось 13 сентября 1928 года. В эффективности выделенного из раствора антимикробного вещества ученый убедился на грызунах, а позже — на ассистенте, болевшем гайморитом [6]. И все-таки вскоре исследования прекратились по ряду причин:
- Сложность извлечения пенициллина в чистом виде. То, что получил Флеминг, содержало множество примесей и было нестабильным, разрушаясь при извлечении и краткосрочном хранении. Лондонское научное общество так прокомментировало пенициллин: «Вещество слишком нестойкое и с химической точки зрения не заслуживает никакого внимания».
- Ограниченность материальных и временных ресурсов. У Александра Флеминга, у фармкомпаний и у Великобритании начала XX века не было ни денег, ни возможности довести лекарство до готовности. Поэтому ученый вернулся к более насущной проблеме — к золотистому стафилококку.
- Недооцененность свойств пенициллина из-за неопределенности его действия. Не было четкого понимания механизма действия вещества, что вызывало сомнения в целесообразности продолжения исследований.
- Сложность массового производства антибиотика. Лишь спустя 15 лет удалось разработать соответствующие технологии [7].
Поэтому Флеминг ограничился научной работой о проведенных исследованиях и вскоре забыл о пенициллине.
Кто еще участвовал в создании пенициллина
Работа шотландского ученого получила развитие спустя 10 лет. В 1938 году группа оксфордских исследователей во главе с Эрнстом Борисом Чейном и Хоуардом Флори занялась поиском способа выделения и очистки пенициллина без риска разрушения. Деятельность группы ускорила Вторая мировая и ожидание нападения на Великобританию. Спустя три года исследователи получили субстанцию, которую использовали для экспериментального лечения пациента с сепсисом. Положительный эффект от инъекций пенициллина был очевиден, однако больной скончался, так как запасов препарата хватило лишь на пять дней [8].
Встал вопрос о производстве в промышленных масштабах. Этим невозможно было заняться в Великобритании из-за немецких бомбежек и мобилизации. Проблему массового выпуска лекарства решили к 1943 году ученые США. В частности, микробиолог Эндрю Мойер придумал метод выращивания Penicillium notatum грибов во всем объеме раствора (британцы использовали поверхностный способ), что увеличило количество продуцируемого пенициллина в 20 раз. Исследователи также обнаружили на подгнившей дыне более продуктивный штамм плесени — Penicillium Chrysogenum [9]. В результате дальнейших экспериментов они обнаружили способ повысить производительность этих грибов в 10 раз.
Разработанный антибиотик стал сильным преимуществом в условиях Второй мировой войны: многие тяжелораненые бойцы возвращались в строй через месяц, в то время как потери противников оставались на уровне 1914 года — 15% раненых гибли от гангрены [10].
В 1945 году Александр Флеминг, Эрнст Чейн и Хоуард Флори получили Нобелевскую премию за «открытие пенициллина и его целебного воздействия при различных инфекционных болезнях». В тот год объем произведенного медикамента составил 15 т, а спустя пять лет — 195 т [11].
Кто разработал пенициллин в России
Фронтовые солдаты массово погибали как от ран, так и от занесенных в них инфекций. Узнав о том, что в Англии смогли вывести антимикробное средство, в 1942 году, в разгар Второй мировой войны, микробиолог и эпидемиолог Зинаида Ермольева вместе с командой советских исследователей решает создать отечественный антибиотик.
Зинаида Ермольева: Мадам Пенициллин
Ермольева еще с 1920-х работала над антибактериальными препаратами. Она выделила и использовала бактериофаги для лечения холеры и создала методику их массового производства. Микробиолог также предложила ускоренный метод бактериологической диагностики холеры, который позволял получить предварительный ответ через 5–6 часов, и метод групповых посевов, что увеличило пропускную способность бактериологических лабораторий в 5–10 раз.
Услышав об открытии англичан, Ермольева вместе с коллегой Тамарой Балезиной изучила более 90 образцов плесени и в течение года нашла ту самую. Наиболее активными продуцентами оказались грибы рода Penicillium crustosum. Крустозин — так назвали отечественный антибиотик — вышел в промышленное производство в 1943 году [12]. Его внедрение снизило смертность среди раненых на 80%, а количество ампутаций уменьшилось на 20–30% [13].
За разработку отечественного пенициллина Хоуард Флори прозвал Ермольеву Мадам Пенициллин, а за достижения в области здравоохранения микробиолог была удостоена премий и наград СССР.
Как правильно принимать антибиотики
Может показаться, что ученые создали панацею. Но эффективность и легкий доступ к антибиотикам привели к их чрезмерному и неоправданному использованию. В первые годы после выхода пенициллина на рынок 99% стафилококков были к нему восприимчивы. Спустя 20 лет лишь 20% остались подвержены его воздействию [14]. Бактерии приспосабливаются и вырабатывают резистентность к лекарствам. Из-за устойчивости микроорганизмов к антимикробным препаратам в 2019 году погибло более 4,95 млн человек [15].
В отличие от медикаментов, которые разрабатывают годами и десятилетиями, новые поколения бактерий появляются каждые 20–30 минут. Общество рискует вернуться в доантибиотиковую эпоху. Чтобы этого не допустить, достаточно соблюдать простые правила:
- Консультироваться с врачом перед приемом лекарств, не принимать их без необходимости.
- Соблюдать дозировки, не принимать больше или меньше назначенного.
- Соблюдать сроки лечения, не прекращать курс при улучшении состояния [16].