История открытия антибиотиков

История происхождения антибиотиков

История открытия антибиотиков



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.

При использовании материалов ссылка на omsdir.ru обязательна

Последние информационные материалы :: Все материалы

Источник: https://omsdir.ru/knowledge/217.html

История появления антибиотиков

История открытия антибиотиков

Блохина И. И., Серов И. С., Шагина В. Н. История появления антибиотиков // Молодой ученый. — 2019. — №36. — С. 25-26. — URL https://moluch.ru/archive/274/62338/ (дата обращения: 24.03.2020).



Ключевые слова: антибиотик, широкий спектр действия, бактерия, препарат, история.

Всевозможные бактерии являются возбудителями большого спектра инфекционно-воспалительных заболеваний.

Компоненты, секретируемые ими, отрицательно воздействуют на все ткани (гиперемия, отёк, боль, повышение местной температуры, нарушение функции и даже деструкцию) и на организм в целом, вызывая появление таких симптомов, как: головная боль, слабость, тошнота, лихорадка. Зачастую антибактериальные препараты являются единственным выходом из ситуации, позволяющим не только ускорить выздоровление, но и сохранить жизнь [2].

В ходе развития науки были обнаружены особые метаболиты некоторых микроорганизмов, вызывающие гибель других микробов — антибиотики. В настоящее время открыто несколько десятков тысяч антибактериальных веществ [2,3]. Антибиотики, в отличие от антисептиков, активны в отношении только определённых микробных агентов [1].

Данные вещества используются уже достаточно продолжительное время. Первые упоминания датируются V веком до н. э. (Китай), где створожившееся молоко применялось для обеззараживания поверхности кожи. В средневековье подобная сыворотка уже применялась для лечения инфекционных заболеваний кожных покровов [1,2].

Развитие современных антибактериальных препаратов связано с несколькими личностями, доказавшими ценность материалов, полученных от ряда микроорганизмов, и возможность их применения для лечения инфекционных патологий [1].

Луи Пастер в 1877 г. отметил, что рост колоний болезнетворных бактерий можно ограничить путём введения в культуру других бактерий. Учёный смог доказать, что сибирская язва полностью безвредна при введении в организм совместно с сапрофитами. В 1928 г.

Александр Флеминг обнаружил, что колонии бактерий прекращают дальнейший рост при добавлении к ним плесневых грибов рода Penicillium. В дальнейшем Э. Б. Чейн и Г.

Флори наладили массовый выпуск пенициллинов, за что были удостоены Нобелевской премии в 1945 г [5].

В 30-е годы XX века труды Н. А. Красильниковой, Э. В. Ермольевой и Г. Ф. Гаузе позволили начать массовое производство антибиотиков, а так же совершенствовать их с целью снижения вреда и повышения эффективности терапии [1,5]. В 1942 году научная группа под руководством профессора Э. В. Ермольевой, опытным путём получила антибиотики широкого спектра действия.

После открытия способов получения данных веществ искусственным путём, разработка новых медикаментов стала лишь вопросом времени [7,9]. 1939 г. — появление грамицидина, 1942 — стрептомицина, 1945 — хлортетрациклина, 1947 — левомицетина.

К середине столетия было известно уже свыше 100 различных форм антибиотиков, основным источником которых были микроорганизмы, обитающие в почве [7].

Поиск и разработка новых антибактериальных медикаментов — крайне сложный процесс. В ходе сотен исследований изучалось и отбраковывалось множество культур микроорганизмов. Постепенно росла устойчивость патогенных бактерий к антибиотикам, что создало толчок для появления синтетических аналогов антибактериальных средств.

К счастью, они были более безопасными. Появление полусинтетических препаратов — новая эпоха развития антибиотиков. 1957 г. — феноксиметилпенициллин (устойчив к воздействию соляной кислоты при пероральном приёме).

Затем появились антибиотики широкого спектра действия, устойчивые к некоторым ферментам бактерий (амоксициллин, карбенициллин) [3,6,7].

Начиная с конца 60-х годов XX века фармакологи не смогли открыть новых препаратов, но нарастающая антибиотикорезистентность требовала срочных решительных мер. Началось модифицирование уже существующих медикаментов. В 2017 г.

специалисты Иллинойского университета синтезировали принципиально новое соединение (на основе диоксинибомицина), которое активно в отношении большого спектра грамотрицательных бактерий и относительно безопасно для организма человека [6,8].

Однако война с бактериями идёт активно и сейчас, и будет продолжаться ещё много лет, так как существующие препараты постепенно утрачивают свою эффективность. Например, большинство современных антибиотиков уже не способно вызвать гибель синегнойной палочки [8].

Многовековое развитие науки позволило выделить две основные группы антибиотиков:

– бактериостатические (угнетают размножение микроорганизмов, но не вызывают их гибель);

– бактерицидные (способствуют прекращению существования патогенов) [4].

К числу основных классов антибиотиков следует отнести: бета-лактамы (группа включает: пенициллины, карбопенемы и цефалоспорины), макролиды, тетрациклины, аминогликозиды, левомицетины, гликопептидные соединения, линкозамиды, фторхинолоны, антибиотики разных групп (рифампицин, полимиксин, грамицидин и т. п.) [4].

Таким образом, открытие антибиотиков позволило человеку бороться за жизнь и побеждать в схватке с патогенными микроорганизмами.

К сожалению, микробы постепенно становятся нечувствительными к воздействию антибактериальных препаратов, что требует активных и решительных мер со стороны научного сообщества с целью постоянного создания новых медикаментов.

На текущий момент неизвестно, кто одержит победу — бактерии или человек, остаётся только надеяться, что бурно развивающиеся фармацевтические технологии помогут миру.

Литература:

  1. Гришин, М. И. Антибиотики. — М.: АСТ, Сова Харвест., 2012. — 160 с.
  2. Егоров, Н. С. Основы учения об антибиотиках. — М.: Изд-во МГУ Наука, 2014. — 528 с.
  3. Коковин, Л. А. Побочные эффекты антибиотиков и некоторые особенности их применения // Российские аптеки. — 2010. — № 23. — С. 256–264.
  4. Медицинский музей и медицинская коммуникация: сборник материалов V Всероссийской научно-практической конференции «Медицинские музеи России: состояние и перспективы развития», Москва, 5–6 апреля 2018 г. / Московский государственный медикостома-тологический университет имени А. И. Евдокимова; отв. ред. К. А. Пашков, Н. В. Чиж. — [б. м.]: Ridero, 2018. — 448 с.
  5. Черномордик, А. Б. Рациональное применение антибиотиков. — 2-е изд., перераб. и доп. — Киев:Здоров’я, 1973. — 332 с.
  6. Edlund, C. Ecologicalimpactofantimicrobialagentsonhumanintestinalmicroflora // AlpeAdriaMicrobiologyJournal. — 2013. — № 2 (4). — С. 224.
  7. Levine, D. P. Vancomycin: a history // ClinicalInfectionDisises. — 2014. — № 1. — С. 5–12.
  8. Michelle F. R. Predictivecompoundaccumulationrulesyield a broad-spectrumantibiotic // Nature. — 2017. — № 545. — С. 299–304.
  9. Schneierson, S. S. Serologicalandbiologicalcharacteristicsandpenicillinresistanceofnonhemolyticstreptococciisolatedfromsubacutebacterialendocarditis // AlpeAdriaMicrobiologyJournal. — 2009. — № 55. — С. 393–399.

Основные термины(генерируются автоматически): антибиотик, бактерия, широкий спектр действия, препарат, уж.

Источник: https://moluch.ru/archive/274/62338/

Антибиотик
Добавить комментарий