Пенициллин — первый антибиотик

Пенициллин — первый антибиотик, природное антимикробное вещество, продуцируемое плесневыми грибами рода Penicillium. Открытие пенициллина в 1928 году Александром Флемингом положило начало эре антибиотикотерапии, радикально изменившей подход к лечению бактериальных инфекций и приведшей к значительному снижению смертности от многих заболеваний.

История открытия

В сентябре 1928 года британский бактериолог Александр Флеминг, работавший в больнице Сент-Мэри в Лондоне, проводил исследования стафилококков. Вернувшись в лабораторию после отпуска, он обнаружил, что в одной из чашек Петри с посевами бактерий случайно попала плесень Penicillium notatum, а вокруг колонии плесени стафилококки были разрушены. Флеминг выделил активное вещество, названное им пенициллином, и в 1929 году опубликовал статью о своих наблюдениях. Однако выделить стабильную форму препарата и наладить его производство в чистом виде ему не удалось.

Практическое применение пенициллина стало возможным благодаря работе группы оксфордских учёных — патолога Говарда Флори и биохимика Эрнста Чейна. В 1940 году им удалось получить очищенный пенициллин и провести успешные испытания на мышах, а в 1941 году — на людях. Промышленное производство препарата было налажено в годы Второй мировой войны, что позволило спасти тысячи раненых солдат. В 1945 году Флеминг, Флори и Чейн были удостоены Нобелевской премии по физиологии или медицине.

Химическая природа и механизм действия

Пенициллин относится к классу β-лактамных антибиотиков. Его молекула содержит β-лактамное кольцо, которое обеспечивает антибактериальную активность. Механизм действия пенициллина заключается в ингибировании ферментов, участвующих в синтезе пептидогликана — основного компонента клеточной стенки бактерий. Нарушение синтеза клеточной стенки приводит к гибели бактерий, особенно чувствительных к препарату в фазе активного размножения. Для клеток человека, не имеющих пептидогликановой стенки, пенициллин практически нетоксичен.

Разновидности

Первоначально использовался природный пенициллин — бензилпенициллин, получаемый из культуральной жидкости гриба. Позднее были разработаны полусинтетические производные:

• Феноксиметилпенициллин — устойчив к действию желудочного сока, применяется внутрь.
• Метициллин и оксациллин — устойчивы к пенициллиназе, ферменту, разрушающему природный пенициллин.
• Ампициллин и амоксициллин — расширенный спектр действия, активны против ряда грамотрицательных бактерий.

Клиническое применение

Пенициллин эффективен против стрептококков, стафилококков, пневмококков, возбудителей сибирской язвы, дифтерии, столбняка, газовой гангрены и сифилиса. Он применяется при лечении пневмонии, ангины, скарлатины, остеомиелита, менингита, сепсиса и многих других инфекционных заболеваний. Длительное время пенициллин оставался препаратом первого выбора при большинстве бактериальных инфекций.

Проблема устойчивости

Уже в 1940-х годах были обнаружены штаммы бактерий, устойчивых к пенициллину. Основным механизмом резистентности является выработка фермента пенициллиназы, разрушающего β-лактамное кольцо. Для преодоления устойчивости были созданы комбинированные препараты, содержащие пенициллин и ингибиторы β-лактамаз (например, клавулановую кислоту). Тем не менее распространение устойчивых штаммов, особенно метициллин-резистентного золотистого стафилококка, остаётся серьёзной проблемой современной медицины.

Значение в истории медицины

Открытие пенициллина стало отправной точкой для систематического поиска антибиотиков среди микроорганизмов. В последующие десятилетия были открыты стрептомицин, тетрациклины, цефалоспорины и другие классы антибактериальных препаратов. Пенициллин продемонстрировал принципиальную возможность избирательного подавления патогенных бактерий без существенного вреда для организма человека. В 1940-е годы смертность от пневмонии в США снизилась с 30 % до 6 %, что напрямую связано с внедрением пенициллина в клиническую практику. В 1943 году пенициллин был впервые применён для лечения сифилиса, что позволило эффективно бороться с этим заболеванием. В СССР первые образцы пенициллина были получены в 1942 году Зинаидой Ермольевой, а промышленное производство налажено в 1944 году.

Интересные факты

• Флеминг не смог выделить пенициллин в чистом виде, и его работа была предана забвению на десять лет, пока её не возобновили Флори и Чейн.
• Первым пациентом, получившим пенициллин в 1941 году, был полицейский Альберт Александер с сепсисом. Несмотря на первоначальное улучшение, запас препарата закончился, и пациент умер.
• В Советском Союзе разработка пенициллина велась параллельно с британской; Зинаида Ермольева использовала для получения препарата штамм Penicillium crustosum.
• Стоимость пенициллина в начале 1940-х годов была крайне высокой, однако к концу войны благодаря промышленному производству она снизилась в сотни раз.

Источники

• Флеминг А. «О бактериальном действии культур Penicillium» (1929).
• Флори Х., Чейн Э. «Пенициллин как химиотерапевтический агент» (1940).
• Мэддокс Дж. «Что открыл Флеминг: история пенициллина» (2002).
• Ермольева З. В. «Пенициллин и его применение» (1956).