Antibiootikumravi ajalugu. Antibiootikumide päritolu ajalugu. Avatud akende eeliste kohta

Palju sajandeid tagasi märgati, et roheline hallitus aitab ravida raskeid mädanevaid haavu. Kuid neil kaugetel aegadel ei teadnud nad mikroobidest ega antibiootikumidest. Esimese teadusliku kirjelduse rohehallituse ravitoime kohta koostasid 19. sajandi 70ndatel vene teadlased V.A. Manassein ja A.G. Polotebnov. Pärast seda oli roheline hallitus mitmeks aastakümneks unustatud ja alles 1929. aastal sai sellest tõeline sensatsioon, mis pööras teadusmaailma pea peale. Selle ebameeldiva elusorganismi fenomenaalseid omadusi uuris Londoni ülikooli mikrobioloogiaprofessor Alexander Fleming.

Flemingi katsed näitasid, et roheline hallitus toodab spetsiaalset ainet, millel on antibakteriaalsed omadused ja mis pärsib paljude patogeenide kasvu. Teadlane nimetas seda ainet penitsilliiniks, seda tootvate hallitusseente teadusliku nimetuse järgi. Edasiste uuringute käigus leidis Fleming, et penitsilliinil on kahjulik mõju mikroobidele, kuid samal ajal ei avalda see negatiivset mõju leukotsüütidele, mis osalevad aktiivselt infektsioonivastases võitluses, ja teistele keharakkudele. Kuid Fleming ei suutnud isoleerida puhast penitsilliini kultuuri ravimite tootmiseks.

Antibiootikumide õpetus on moodsa loodusteaduse noor sünteetiline haru. Esimest korda saadi 1940. aastal kristallilisel kujul mikroobse päritoluga kemoterapeutiline ravim penitsilliin – antibiootikum, mis avas antibiootikumide ajastu.

Paljud teadlased unistasid ravimite loomisest, mida saaks kasutada erinevate inimeste haiguste ravis, ravimitest, mis võiksid tappa patogeenseid baktereid ilma patsiendi organismile kahjulikku mõju avaldamata.

Paul Ehrlich (1854-1915) sünteesis arvukate katsete tulemusena 1912. aastal arseenipreparaadi - salvarsaani, mis tapab süüfilise tekitaja in vitro. Eelmise sajandi 30ndatel saadi keemilise sünteesi tulemusena uusi orgaanilisi ühendeid - sulfamiide, mille hulgas punane streptotsiid (Prontosil) oli esimene efektiivne ravim, millel oli terapeutiline toime raskete streptokokkide infektsioonide korral.

Ta oli pikka aega suurepärases isolatsioonis, välja arvatud kiniin, tsinkoonapuu alkaloid, mida Lõuna- ja Kesk-Ameerika indiaanlased kasutasid malaaria raviks. Vaid veerand sajandit hiljem avastati sulfaniilamiidpreparaadid ja 1940. aastal eraldas Alexander Fleming penitsilliini puhtal kujul.

1937. aastal sünteesiti meie riigis prontosiilile lähedane ühend sulfidiin. Sulfaravimite avastamine ja nende kasutamine meditsiinipraktikas moodustasid paljude nakkushaiguste, sealhulgas sepsise, meningiidi, kopsupõletiku, erüsiipeeli, gonorröa ja mõnede teiste keemiaravis tuntud ajastu.

Louis Pasteur ja S. Gebert teatasid 1877. aastal, et aeroobsed bakterid pärsivad Bacillus anthracise kasvu.

19. sajandi lõpus näitasid V. A. Manassein (1841-1901) ja A. G. Polotebnov (1838-1908), et perekonna Penicillium seened suudavad in vivo tingimustes edasi lükata mitmete inimese nahahaiguste patogeenide arengut.

II Mechnikov (1845 - 1916) juhtis 1894. aastal tähelepanu võimalusele kasutada mõningaid saprofüütseid baktereid võitluses patogeensete mikroorganismide vastu.

1896. aastal eraldas R. Gozio Penicillium brevicompactum kultuurvedelikust kristalse ühendi mükofenoolhappe, mis pärsib siberi katku bakterite kasvu.

Emmirich ja Low teatasid 1899. aastal Pseudomonas pyocyanea poolt toodetud antibiootikumist ainest, mida nad nimetasid püotsüanaasiks; ravimit kasutati terapeutilise tegurina kohaliku antiseptikuna.

Aastatel 1910-1913 eraldasid O. Black ja U. Alsberg perekonna Penicillium seenest penitsilhappe, millel on antimikroobsed omadused.

1929. aastal avastas A. Fleming uue ravimi penitsilliin, mis eraldati kristalsel kujul alles 1940. aastal.

Flemingi avastus

1922. aastal avastas Fleming pärast ebaõnnestunud katseid külmetushaiguste tekitajat eraldada kogemata lüsosüümi (nime leiutas professor Wright) – ensüümi, mis tapab mõningaid baktereid ega kahjusta terveid kudesid. Kahjuks osutusid lüsosüümi meditsiinilise kasutamise väljavaated üsna piiratud, kuna see oli üsna tõhus bakterite vastu, mis ei ole haigustekitajad, ja täiesti ebaefektiivne haigusi põhjustavate organismide vastu. See avastus ajendas Flemingi otsima teisi antibakteriaalseid ravimeid, mis oleksid inimkehale kahjutud.

Järgmine õnnelik õnnetus – penitsilliini avastamine Flemingi poolt 1928. aastal – oli nii uskumatute asjaolude jada tagajärg, et nendesse on peaaegu võimatu uskuda. Erinevalt oma hoolikatest kolleegidest, kes puhastasid bakterikultuurinõusid pärast nende valmimist, ei visanud Fleming kultuure 2–3 nädala jooksul ära, kuni tema laborilaud oli 40–50 nõuga täis. Seejärel asus ta koristama, vaatas kultuure ükshaaval läbi, et mitte millestki huvitavast ilma jääda. Ühest tassist leidis ta hallituse, mis tema üllatuseks pärssis inokuleeritud bakterikultuuri. Pärast hallituse eraldamist leidis ta, et "puljong", millel hallitus oli kasvanud, omandas selgelt väljendunud võime pärssida mikroorganismide kasvu ning sellel on ka bakteritsiidsed ja bakterioloogilised omadused.

Flemingi lohakus ja tema tähelepanelikkus olid kaks tegurit terves reas õnnetustes, mis avastamisele kaasa aitasid. Hallitus, mis osutus nakatunud kultuuriks, kuulus väga haruldast liiki. Tõenäoliselt toodi see laborist, kus astmahaigete kodudest hallitusproove kasvatati, et neist desensibiliseerivaid ekstrakte teha. Fleming jättis hiljem kuulsaks saanud tassi laborilauale ja läks puhkama. Londoni külmavärinad lõid soodsad tingimused hallituse kasvuks ja sellele järgnevaks soojenemiseks bakteritele. Nagu hiljem selgus, oli kuulus avastus tingitud nende asjaolude kokkulangemisest.

Flemingi esialgne uurimus andis penitsilliini kohta mitmeid olulisi teadmisi. Ta kirjutas, et see on "tõhus antibakteriaalne aine... millel on tugev mõju püogeensetele kokkidele ja difteeriabatsillidele. .. Penitsilliin, isegi suurtes annustes, ei ole loomadele mürgine ... Võib eeldada, et see on tõhus antiseptik, kui seda manustada välispidiselt penitsilliini suhtes tundlike mikroobide poolt mõjutatud piirkondadele või kui seda manustatakse sees. Seda teades ei astunud Fleming aga ilmset järgmist sammu, mille 12 aastat hiljem astus Howard W. Flory, et näha, kas hiired pääsevad surmavast infektsioonist, kui neid ravitakse penitsilliinipuljongi süstidega. Fleming määras selle mitmele patsiendile välispidiseks kasutamiseks. Tulemused on aga olnud ebajärjekindlad. Lahus osutus ebastabiilseks ja suurte koguste korral raskesti puhastatavaks.

Sarnaselt Pasteuri Instituudile Pariisis toetati vaktsiinide müügiga ka St. Mary vaktsineerimisosakonda, kus Fleming töötas. Fleming avastas, et vaktsiinide valmistamise käigus aitab penitsilliin kaitsta kultuure Staphylococcus aureuse eest. See oli tehniline saavutus ja teadlane kasutas seda laialdaselt, andes iganädalasi korraldusi suurte puljongipartiide valmistamiseks. Ta jagas penitsilliini kultuuriproove kolleegidega teistes laborites, kuid ta ei maininud penitsilliini kordagi üheski 1930. ja 1940. aastatel avaldatud 27 ettekandes ja loengus, isegi kui see puudutas aineid, mis põhjustavad bakterite surma.

Seega oli selleks ajaks, kui penitsilliini puhastatud kujul saadi, teada viis antibiootikumi (mükofenoolhape, püotsüanaas, aktinomütsetiin, mütsetiin ja türotritsiin). Seejärel kasvas antibiootikumide arv kiiresti ja praeguseks on neid kirjeldatud ligi 7000 (moodustasid ainult mikroorganismid); samas kui meditsiinipraktikas kasutatakse ainult umbes 160. Penitsilliini kui ravimi saamisega (1940) tekkis teaduses uus suund - antibiootikumide õpetus, mis on viimastel aastakümnetel ebatavaliselt kiiresti arenenud.

1970. aastatel kirjeldati igal aastal üle 300 uue antibiootikumi. 1937. aastal kirjeldas Welsh esimest streptomütseetilist päritolu antibiootikumi aktimütsetiini, 1939. aastal said Krasilnikov ja Korenyako mütsetiin ja Dubos türotritsiini. Seejärel kasvas antibiootikumide arv väga kiiresti.

1945. aasta Nobeli füsioloogia- või meditsiiniauhind anti ühiselt Flemingile, Cheyne'ile ja Floryle "penitsilliini avastamise ja selle raviva toime eest mitmesuguste nakkushaiguste korral". Nobeli loengus märkis Fleming, et "penitsilliini fenomenaalne edu on viinud hallitusseente ja teiste taimeriigi madalamate liikmete antibakteriaalsete omaduste intensiivse uurimiseni. Vaid vähestel neist on sellised omadused.

Ülejäänud 10 eluaasta jooksul omistati teadlasele 25 aukirja, 26 medalit, 18 preemiat, 30 auhinda ning auliikmena 89 teaduste akadeemias ja teadusühingus.

Kõrvalmõjud

Antibiootikumid pole aga ainult imerohi mikroobidele, vaid ka tugevad mürgid. Pidades omavahel surmavaid sõdu mikromaailma tasemel, saavad mõned mikroorganismid nende abiga halastamatult hakkama teistega. Inimene märkas seda antibiootikumide omadust ja kasutas seda omal otstarbel – ta hakkas tegelema mikroobidega nende enda relvadega, lõi sadu veelgi võimsamaid sünteetilisi narkootikume looduslike ravimite baasil. Ja ometi on looduse enda poolt antibiootikumidele määratud tapmisvõime neist ikkagi lahutamatu.

Kõikidel antibiootikumidel on eranditult kõrvalmõjud! See tuleneb selliste ainete nimetusest. Kõigi antibiootikumide loomulik omadus tappa mikroobe ja mikroorganisme ei saa kahjuks olla suunatud ainult ühte tüüpi bakterite või mikroobide hävitamisele. Hävitades kahjulikke baktereid ja mikroorganisme, on igal antibiootikumil paratamatult sama masendav mõju kõigile kasulikele "vaenlasega" sarnastele mikroorganismidele, mis teatavasti osalevad aktiivselt peaaegu kõigis meie kehas toimuvates protsessides.

Sissejuhatus

Asjaolu, et mõned mikroobid võivad mingil moel pidurdada teiste kasvu, on hästi teada juba ammu. Aastatel 1928-1929 A. Fleming avastas penitsilliini (Penicillium notatum) seene tüve, mis vabastab kemikaali, mis pärsib Staphylococcus aureuse kasvu. Aine nimetati "penitsilliiniks", kuid alles 1940. aastal pälvisid H. Flory ja E. Cheyne Nobeli preemia. Meie riigis andis suure panuse antibiootikumide õpetusse Z.V. Ermoliev ja G.F. Gause.

Termini "antibiootikum" ise (kreekakeelsest sõnast anti, bios – elu vastu) pakkus S. Waksman 1842. aastal välja looduslike ainete kohta, mida toodavad mikroorganismid ja mis on madalas kontsentratsioonis antagonistlikud teiste bakterite kasvule.

Antibiootikumid on kemoterapeutilised preparaadid bioloogilist päritolu (looduslikud) keemilistest ühenditest, samuti nende poolsünteetilistest derivaatidest ja sünteetilistest analoogidest, millel on madalates kontsentratsioonides selektiivne mikroorganisme ja kasvajaid kahjustav või hävitav toime.

Antibiootikumide avastamise ajalugu

Rahvameditsiinis on samblike ekstrakte pikka aega kasutatud haavade raviks ja tuberkuloosi raviks. Hiljem hakati pindmiste haavade raviks kasutatavate salvide koostisesse lisama bakterite Pseudomonas aeruginosa ekstrakte, kuigi keegi ei teadnud, miks need aitasid, ja antibioosi nähtust ei tuntud.

Mõned esimestest mikrobioloogidest suutsid aga tuvastada ja kirjeldada antibioosi (mõnede organismide poolt teiste kasvu pärssimine). Fakt on see, et antagonistlikud suhted erinevate mikroorganismide vahel ilmnevad siis, kui nad kasvavad segakultuuris. Enne puhaskultuuri meetodite väljatöötamist kasvatati koos erinevaid baktereid ja hallitusseente, s.o. optimaalsetes tingimustes antibiootikumide avaldumiseks. Louis Pasteur kirjeldas 1877. aastal antibioosi mullabakterite ja patogeensete bakterite – siberi katku tekitajate – vahel. Ta pakkus isegi välja, et ravi aluseks võiks saada antibiootikumid.

Esimesed antibiootikumid eraldati enne, kui sai teada nende võime pärssida mikroorganismide kasvu. Nii saadi 1860. aastal Pseudomonas perekonna väikeste liikuvate pulgakujuliste bakterite poolt toodetud sinine pigment püotsüaniin kristalsel kujul, kuid selle antibiootilised omadused avastati alles palju aastaid hiljem. 1896. aastal kristalliseeriti hallituskultuurist teine sedalaadi kemikaal, mida nimetatakse mükofenoolhappeks.

Järk-järgult sai selgeks, et antibioosil on keemiline iseloom ja see on tingitud spetsiifiliste keemiliste ühendite tootmisest.

Mõiste "antibiootikumid" tekkimist seostati uue kemoterapeutilise ravimi penitsilliini tootmise ja kasutuselevõtuga meditsiinipraktikas, mille aktiivsus patogeensete kookide ja teiste bakterite vastu ületas oluliselt sulfaniilamiidi toimet.

Penitsilliini avastaja on inglise mikrobioloog A. Fleming, kes alates 1920. aastast uuris rohehallituse – perekonda Penicillium kuuluva seene – antibakteriaalseid omadusi. A. Fleming veetis rohkem kui 10 aastat, püüdes saada ja eraldada penitsilliini kultuurivedelikust kliiniliseks kasutamiseks sobival keemiliselt puhtal kujul. See sai aga võimalikuks alles 1940. aastal pärast Teise maailmasõja puhkemist, mil haavade mädaste tüsistuste ja sepsise raviks nõuti uusi, sulfoonamiididest tõhusamaid ravimeid. Inglise patoloogil G. Floryl ja biokeemikul E. Cheyne'il õnnestus isoleerida ebastabiilne penitsilhape ja saada selle sool, mis säilitab stabiilselt oma antibakteriaalse toime. 1943. aastal hakati USA-s tootma penitsilliini. ZV Ermolyeva oli üks meie riigis penitsilliini tootmise korraldajaid Suure Isamaasõja ajal.

Penitsilliini kliinilise kasutamise edukus oli signaal ulatuslikele uuringutele erinevates maailma riikides, mille eesmärk oli leida uusi antibiootikume. Sel eesmärgil uuriti pallil erinevate instituutide mikroobimuuseumides talletatud ja äsja keskkonnast, peamiselt pinnasest, eraldatud arvukate seente, aktinomütseedi ja bakteritüvede võimet toota antibiootikume. Nende uuringute tulemusena avastasid Z. Waksman ja teised 1943. aastal streptomütsiini ja seejärel paljud teised antibiootikumid.

Moskva linna Gümnaasiumi nr 1505 GBOU

"Moskva linna pedagoogiline gümnaasium-labor"

abstraktne
Bakterite resistentsus antibiootikumide suhtes

Aleksejonok Maria

Juhendaja: Nozdracheva A.N.

1. peatükk Antibiootikumid………………..……………………………….…………………11

Mis on antibiootikumid? ……………..……………………………….….………4
Antibiootikumide ajalugu …..……………………………….……………4
Kuidas antibiootikumid baktereid mõjutavad? ..………………….……………4
Miks antibiootikum peremeesrakke ei tapa? …..…………..5
Antibiootikumiresistentsuse tekkimine bakterites ……………….……5

……………………6

3. peatükk Horisontaalne geeniülekanne………………….………………………….8

4. peatükk. Biofilmid………………………..………………..……………………….…..9

Järeldus………………………………………………………………………………..10

Bibliograafia ………………………………….…………………………………..10
Sissejuhatus

Tänapäeval kasutatakse meditsiinis laialdaselt antibiootikume. Kuid nende kasutamise käigus leiti bakterites resistentsus antibiootikumide suhtes. Ja mida kauem inimkonda antibiootikumidega ravitakse, seda kiiremini kohanevad bakterid uute ravimitega, kuna valitakse mitte ainult resistentsusgeenid ise, vaid ka mehhanismid nende kiireks omandamiseks patogeensete bakterite poolt. Teadus hakkas uurima selle nähtuse põhjuseid ja tuvastas mitu bakterite resistentsuse mehhanismi antibiootikumide suhtes.

Seda teemat on käsitlenud paljud teadlased ja seetõttu on see kirjutatud teaduskeeles. Mind huvitas jätkusuutlikkuse probleem kahel põhjusel. Esiteks haigestus mu vanaisa ja tema ravi käigus tekkis probleem, kuna tema haigust põhjustanud bakterid osutusid resistentseks peaaegu kõigi antibiootikumide suhtes. Ka mu ema uurib seda probleemi ja mul oli huvitav seda teemat mõista. Sain aru, et see probleem on tõesti kõigi jaoks oluline. Seetõttu otsustasin kirjutada koolilastele arusaadavas keeles bakterite resistentsusest antibiootikumide suhtes.

Minu essee eesmärk on uurida ja tutvustada koolilastele arusaadavas keeles bakterite antibiootikumiresistentsuse tekkemehhanisme.

Mulle on antud järgmised ülesanded:

1. Määratlege antibiootikumid

2. Öelge, kes ja millal avastas antibiootikumid.

3. Kirjeldage antibiootikumide toimemehhanismi bakteritele.

4. Vastake küsimusele: "Miks antibiootikum ei tapa eukarüootseid rakke?"

5. Kirjeldage bakterite resistentsuse mehhanisme antibiootikumide suhtes.

6. Kirjeldage, mis on biokiled ja horisontaalne geeniülekanne ning millist rolli nad mängivad bakterite resistentsuses antibiootikumide suhtes.

Töö ülesehitus: kokkuvõte koosneb sissejuhatusest, teoreetilise ülevaatega peatükkidest, järeldustest ja allikatest.

1. peatükk Antibiootikumid

1.1 Mis on antibiootikumid?

Antibiootikumid olid algselt määratletud kui loodusliku või poolsünteetilist päritolu orgaanilised ained, mis on võimelised tapma baktereid või aeglustama nende kasvu. Viimasel ajal on arstid ja teadlased lõpetanud antibiootikumide ja keemiaravi ravimite (täiesti sünteetilise päritoluga antibiootikumid) mõistete eraldamise.

1.2 Antibiootikumide ajalugu

Juba iidsetest aegadest on inimesed haavade desinfitseerimiseks kasutanud hallitust. Kuid esimese antibiootikumi (penitsilliini) avastas 1928. aastal Alexander Fleming. Terapeutiliseks kasutamiseks mõeldud penitsilliini töötasid välja teadlased Flory ja Chain.

Pärast penitsilliini avastamist avastasid teadlased palju teisi antibiootikume, näiteks: aktinomütsiin, neomütsiin, streptotritsiin, batsitratsiin, polümüksiin, viomütsiin, klooramfenikool. Teadlased on välja töötanud looduslike antibiootikumide keemilised modifikatsioonid, millel on paremad raviomadused. Need olid vähem toksilised, ei lagunenud inimkehas kauem, tungisid paremini elunditesse ja kudedesse ning suutsid alla suruda rohkemat tüüpi baktereid.
1.3. Kuidas antibiootikumid baktereid mõjutavad?

Antibiootikum seondub pöördumatult sihtmärgiga (DNA, RNA, valkude ja rakuseina sünteesis osalevad ensüümid), mis viib võtme (elulise) reaktsiooni seiskumiseni. Selle tulemusena bakter sureb või lakkab jagunemast (joonis 1).

Joonis 1. Antibiootikumide toimemehhanism bakteritele.

1.4. Miks antibiootikum peremeesrakke ei tapa?

Kuna rakus peamiste biokeemiliste reaktsioonide eest vastutavate eukarüootsete valkude struktuur erineb prokarüootsetest, ei ole bakteritele mõjuvad antibiootikumid eukarüootidele toksilised. Kõige ohutum antibiootikumide rühm on penitsilliinid, kuna need häirivad peptidoglükaani moodustumist, mis on osa bakteriraku seinast. Eukarüootid ei moodusta peptidoglükaani.

1.5. Antibiootikumiresistentsuse tekkimine bakterites

Esimeste antibiootikumide loomine aitas inimkonnal toime tulla paljude surmavate haigustega. Näiteks tuberkuloosi, kopsupõletiku, erinevate stafülokokkide infektsioonide ja paljude teistega. Veidi enam kui 10 aastat pärast esimeste antibiootikumide kasutamise algust aga selgus, et bakteritel tekib nende suhtes resistentsus. Lisaks on teadlased viimastel aastatel avastanud, et resistentsus uute antibiootikumide suhtes tekib nüüd kiiremini kui varem. Aastatepikkune teaduslik uurimine kõigi bakterite resistentsuse tekkega seotud probleemide kohta on tuvastanud selle nähtuse kolm peamist põhjust. Esimene on horisontaalne geeniülekanne.

stabiilsus, teine on spontaansete mutatsioonide esinemine ja kolmas biokilede moodustumine bakterite poolt.

Nüüd vaatame lähemalt antibiootikumiresistentsuse tekkimise peamisi mehhanisme ja teid.

Peatükk 2. Bakterite antibiootikumiresistentsuse mehhanismid
Joonis 2. Ravimiresistentsuse biokeemilised mehhanismid. Koostatud S. Z. Mindlini artiklis toodud skeemi alusel, M.A. Petrova, I. A. Bass, Zh. M. Gorlenko. Ravimiresistentsuse geenide päritolu, areng ja migratsioon // Geneetika.

2006. V. 42. nr 11. S. 1495.
Erinevad biokeemilised mehhanismid põhjustavad bakterite antibiootikumiresistentsust (joonis 2).

Seal on järgmised mehhanismid:

Vähenenud membraani läbilaskvus.
Antibiootikumi aktiivne eemaldamine rakust.
antibiootikumide inaktiveerimine.
Antibiootiline modifikatsioon.
Sihtmolekuli modifitseerimine.

Teada on ka teisi haruldasemaid resistentsuse mehhanisme.

Esimene mehhanism on rakumembraani läbilaskvuse vähendamine, muutes selle keemilist koostist.

Kui antibiootikum on bakterisse tunginud, saab selle rakust aktiivselt eemaldada või inaktiveerida. Antibiootikumi aktiivne transport rakust välja toimub spetsiaalsete valkude töö tõttu, mis moodustavad antibiootikume transportivaid transmembraanseid pumpasid. Inaktiveerimine toimub tänu sellele, et bakter moodustab spetsiaalseid ensüüme, mis muudavad antibiootikumi keemilist struktuuri, mille tulemusena see kaotab oma antibakteriaalse toime. Keemilise struktuuri muutused võivad toimuda antibiootikumi lagunemise või muutmise kaudu. Lagundamine on antibiootikumi molekuli hävimise protsess, näiteks hüdrolüüsi tõttu. Modifikatsioon on antibiootikumi molekuli struktuuri muutmise protsess, näiteks lisades täiendavaid funktsionaalseid keemilisi rühmi Funktsionaalrühm on orgaanilise molekuli (teatud aatomite rühma) struktuurne fragment, mis määrab selle keemilised omadused.

Teine mehhanism on bakteri sihtmolekuli modifitseerimine, mille tulemusena katkeb antibiootikumi ja sihtmärgi sidumine. Sihtmärk on molekul, millega antibiootikum seondub ja häirib selle funktsiooni, mille tulemuseks on bakteri surm. Kõige tavalisemad sihtmärgid on DNA polümeraas, RNA polümeraas ja ribosoom. Ja ß-laktamaaside puhul on sihtmärgiks dipeptiid, millest rakusein moodustub. Sihtmärgi modifikatsioon toimub spontaansete geenimutatsioonide esinemise või spetsiaalsete geenide olemasolu tõttu. Rifampitsiiniresistentsus on geenimutatsioonist tuleneva resistentsuse peamine näide. Rifampitsiin seondub ühe RNA polümeraasi osaks oleva valguga (beeta-subühikuga), mille tulemuseks on kogu ensüümi inaktiveerimine. Rifampitsiiniresistentsus tuleneb beeta-subühikut kodeeriva geeni mutatsioonidest. See on tingitud AT järjestuse üleminekust TA-ks. Selle tulemusena asendatakse beeta-subühiku valgus asparagiinhape valiiniga. Selle tulemusena ei suuda rifampitsiin enam selle muutunud ensüümiga seonduda. RNA polümeraasi beeta-subühiku geeni mutatsioonide suhteliselt kõrge sagedus toob kaasa resistentsete mutantide kiire valiku, mis piirab oluliselt selle antibiootikumi kasutamist tundlike bakterite vastu.

Haruldasematest mehhanismidest on teada metaboolse šundi teke – ühe reaktsiooniahela asendumine teisega. Näiteks kasutavad enterokokid seda mehhanismi vankomütsiini resistentsuse saavutamiseks.

See antibiootikum seondub pöördumatult D-Ala-D-Ala dipeptiidiga, mis on osa prekursormolekulist, millest rakusein moodustub. Selle ühenduse tulemusena ei saa rakusein tekkida ja bakter sureb alati. Teadlased arvasid, et resistentsust sellise antibiootikumi suhtes ei teki, kuid 30 aasta pärast ilmnes see. Resistentsetes tüvedes leiti D-Ala-D-Ala dipeptiidi asemel teine - D-Ala-D-Lac, millega antibiootikum ei seondu. Resistentsetel bakteritel on seitse täiendavat geeni, mis on saadud horisontaalsest ülekandest. Just need geenid osalevad alternatiivse rakuseina prekursori sünteesis. Ja alles pärast antibiootikumi sisenemist rakku.

Samuti on olemas selline huvitav stabiilsusmehhanism nagu sihtmolekuli jäljendamine. Teadlased on leidnud bakterites Mycobacterium smegmatis ja Mycobacterium bovis valgu, mis voldib kolmandaks struktuuriks, mis on väga sarnane DNA kaksikheeliksi struktuuriga. See valk koosneb 5 aminohappest, mis on keritud täpselt sama laiusega parempoolseks spiraaliks, millel on sama laeng ja valguse neeldumisspekter kui DNA molekulil. Rakku tunginud antibiootikum (fluorokinoloonide rühmast) seondub valguga, mitte DNA-ga. Selle tulemusena ei mõjuta antibiootikum DNA sünteesi.

Ühel bakterirakul võib üheaegselt olla mitu erinevat resistentsuse mehhanismi ühe antibiootikumi suhtes.

Bakterite resistentsus antibiootikumide suhtes võib olla kaasasündinud või omandatud. Kaasasündinud resistentsus võib olla tingitud välisstruktuuride ehituse eripärast või antud bakteriliigi või -perekonna võimest eritada antibiootikumi inaktiveerivat ainet. Omandatud resistentsus tekib siis, kui geene kantakse üle horisontaalse geeniülekande teel või spontaansete mutatsioonide esinemise tõttu. Kõik mehhanismid, mis bakteril on, on päritud, kuna need on kodeeritud DNA-sse.

3. peatükk Horisontaalne geeniülekanne

Horisontaalne geeniülekanne (HGT) on geneetilise teabe ülekandmine organismile, mis ei ole järeltulija. HIP eeldab vähemalt kahe sõltumatu protsessi osalemist: DNA füüsilist ülekandmist ja ülekantud DNA integreerimist retsipientgenoomi, tänu millele päranduvad sel viisil omandatud tunnused stabiilselt.

Peamist rolli HGT-s mängivad mitmesugused mobiilsed geneetilised elemendid: plasmiidid, transposoonid, IS-elemendid ja teised.

Plasmiidid on ekstrakromosomaalsed geneetilised elemendid suletud või lineaarse DNA molekuli kujul, mis võivad rakus autonoomselt eksisteerida pikka aega. Plasmiidid teostavad geenide füüsilist ülekandmist erinevate bakterite rakkude vahel. Need on ka platvorm, millel toimub pidev geneetilise materjali vahetus läbi erinevate rekombinatsioonisüsteemide. Rekombinatsioon on sarnaste DNA tükkide vahetamise protsess.

Transposoon on DNA järjestus, mis võib genoomis liikuda. Transposoonid sisaldavad transpositsioonigeene ja täiendavaid geene ning on piiratud spetsiaalsete otseste või ümberpööratud terminaalsete kordustega.

IS-elemendid on sarnased transposoonidega, kuid kodeerivad ainult transponeerimisprotsessis osalevaid valke. Need võivad olla ka osa keerukatest transposoonidest.

Antibiootikumide massilise kontrollimatu kasutamise ja halva ökoloogia tõttu on vähenenud looduslikud barjäärid, mis piiravad HIP-i võimalust bakterites. See on viinud antibiootikumiresistentsuse geenide tekkeni.

hakati edastama senisest kõrgemal sagedusel.

4. peatükk. Biofilmid

Antibiootikumiresistentsus võib tekkida ka bakterite poolt biokilede moodustumisel. Biokiled on supertsellulaarne süsteem, mis koosneb kilestruktuuriga bakterikooslusest. Biofilmid suudavad ellu jääda antibiootikumide maksimaalsete terapeutiliste annuste juures. Biofilmid võivad näidata resistentsust mitme antibiootikumi suhtes. See juhtub järgmistel põhjustel.

Spetsiifiliste püsivate bakterivormide või persisterite olemasolu biokiledes. Persister on raku erivorm, milles biokeemilisi reaktsioone ei toimu. Seega ei mõjuta antibiootikum rakku, sest selles ei toimu reaktsioone, kuid antibiootikum mõjutab toimivaid rakke. Mõne aja pärast lahkub rakk sellest olekust ja hakkab toimima.
Maatriksi filtreerimisvõime. Tänu sellele, et bakterite biokilede maatriks koosneb erinevatest biopolümeeridest – polüsahhariididest, valkudest ja isegi DNA-st, ei seo maatriks mitte ainult rakke ühtseks struktuuriks, vaid täidab ka rakkudevahelised ruumid, mis võimaldab biokilel antibiootikume eemaldada.
Biokile moodustavatel bakteripopulatsioonidel võivad olla ka erinevad ülalmainitud kaitsemehhanismid, mis üksteist täiendavad.

Seega muudab bakterite biokilede moodustumine bakterid antibiootikumide suhtes resistentsemaks kui vabalt elavad rakud.
Järeldus

Mitmekordse antibiootikumiresistentsuse tekkimine ja levik patogeensete bakterite seas tekitab juba tõsiseid probleeme inimeste ja loomade infektsioonide ravis. Lisaks on reaalne oht, et edasine ravi antibiootikumidega muutub üldiselt ebaefektiivseks. Seetõttu on patogeensete bakterite vastu võitlemiseks vaja uusi mehhanisme. Praegu töötavad teadlased välja uusi strateegiaid bakteriaalsete haiguste vastu võitlemiseks. Kuid nüüd on inimkonna peamine ülesanne lõpetada antibiootikumide kontrollimatu kasutamine. Teisisõnu ei tohiks antibiootikume kasutada ilma tõsise terviseriskita.

Selles töös saavutasin eesmärgid ja eesmärgid minu poolt.
Bibliograafia:

Mindlin S.Z., Petrova M.A., Bass I.A., Gorlenko Zh.M. Ravimiresistentsuse geenide päritolu, areng ja migratsioon // Geneetika. 2006. V. 42. nr 11. S. 1495-1511.
Petrova M.A. Elavhõbedaühendite ja antibiootikumide suhtes resistentsuse geenide horisontaalne ülekanne paleobakterite looduslikes populatsioonides. Väitekiri bioloogiateaduste doktori kraadi saamiseks. Moskva: 2013. S. 52-89.
Egorov N.S. Antibiootikumide õpetuse alused. Õpik (6. trükk). M.: Moskva Riikliku Ülikooli kirjastus, 2004. S. 7-61.
Lasteentsüklopeedia Avanta+ // Keemia. T.17. M.: Avanta+, 2004. S. 329.
Ovtšinnikov Yu.A., Monastõrskaja G.S., Gubanov V.V., Lipkin V.M., Sverdlov E.D., Kiver I.F., bass I.A., Mindlin S.Z., Danilevskaja O.N., Khesin R.B. Escherichia coli RNA polümeraasi nukleotiidide asendusestruktuur rifampitsiiniresistentse rpoB255 mutandi beeta-subühiku geenis // Molekulaar- ja üldgeneetika. 1981. V.184. Number 3. lk 536-538
Chebotar I.V., Mayansky A.N., Konchakova E.D., Lazareva A.V., Chistyakova V.P. Biokilebakterite antibiootikumiresistentsus // Kliiniline mikrobioloogia ja antimikroobne kemoteraapia. 2012. V. 14, nr 1. S. 51-58.

Dostarynyzben bөlisu:

Antibiootikumid

Flemingi katsed näitasid, et roheline hallitus toodab spetsiaalset ainet, millel on antibakteriaalsed omadused ja mis pärsib paljude patogeenide kasvu.

Antibiootikumid. Antibiootikumide tootmise ja kasutamise ajalugu

Teadlane nimetas seda ainet penitsilliiniks, seda tootvate hallitusseente teadusliku nimetuse järgi. Edasiste uuringute käigus leidis Fleming, et penitsilliinil on kahjulik mõju mikroobidele, kuid samal ajal ei avalda see negatiivset mõju leukotsüütidele, mis osalevad aktiivselt infektsioonivastases võitluses, ja teistele keharakkudele. Kuid Fleming ei suutnud isoleerida puhast penitsilliini kultuuri ravimite tootmiseks.

Antibiootikumide õpetus on moodsa loodusteaduse noor sünteetiline haru. Esimest korda saadi 1940. aastal kristalsel kujul mikroobse päritoluga kemoterapeutiline ravim penitsilliin, antibiootikum, mis avas antibiootikumide ajastu.

Louis Pasteur ja S. Gebert teatasid 1877. aastal, et aeroobsed bakterid pärsivad Bacillus anthracise kasvu.

I. I. Mechnikov (1845-1916) juhtis juba 1894. aastal tähelepanu võimalusele kasutada võitluses patogeensete mikroorganismide vastu mõningaid saprofüütseid baktereid.

1896. aastal eraldas R. Gozio Penicillium brevicompactum kultuurvedelikust kristalse ühendi mükofenoolhappe, mis pärsib siberi katku bakterite kasvu.

Aastatel 1910-1913 eraldasid O. Black ja U. Alsberg perekonna Penicillium seenest penitsilhappe, millel on antimikroobsed omadused.

1929. aastal avastas A. Fleming uue ravimi penitsilliin, mis eraldati kristalsel kujul alles 1940. aastal.

Flemingi avastus

1922. aastal avastas Fleming pärast ebaõnnestunud katseid külmetushaiguste tekitajat eraldada kogemata lüsosüümi (nime leiutas professor Wright), ensüümi, mis tapab mõningaid baktereid ega kahjusta terveid kudesid. Kahjuks osutusid lüsosüümi meditsiinilise kasutamise väljavaated üsna piiratud, kuna see oli üsna tõhus bakterite vastu, mis ei ole haigustekitajad, ja täiesti ebaefektiivne haigusi põhjustavate organismide vastu. See avastus ajendas Flemingi otsima teisi antibakteriaalseid ravimeid, mis oleksid inimkehale kahjutud.

Järgmine õnnelik õnnetus, Flemingi penitsilliini avastamine 1928. aastal, oli paljude asjaolude tagajärg, mis olid nii ebatõenäolised, et on peaaegu uskumatud. Erinevalt oma hoolikatest kolleegidest, kes puhastasid bakterikultuurinõusid pärast nende valmimist, ei visanud Fleming kultuure 2–3 nädala jooksul ära, kuni tema laborilaud oli 40–50 nõuga täis. Seejärel asus ta koristama, vaatas kultuure ükshaaval läbi, et mitte millestki huvitavast ilma jääda. Ühest tassist leidis ta hallituse, mis tema üllatuseks pärssis inokuleeritud bakterikultuuri. Pärast hallituse eraldamist leidis ta, et "puljong", millel hallitus oli kasvanud, omandas selgelt väljendunud võime pärssida mikroorganismide kasvu ning sellel on ka bakteritsiidsed ja bakterioloogilised omadused.

Ülejäänud 10 eluaasta jooksul omistati teadlasele 25 aukirja, 26 medalit, 18 preemiat, 30 auhinda ning auliikmena 89 teaduste akadeemias ja teadusühingus.

Kõrvalmõjud

Rahvameditsiinis on juba ammu teada mõned meetodid mikroorganismide või nende ainevahetusproduktide kasutamiseks raviainetena, kuid nende ravitoime põhjus jäi sel ajal teadmata. Näiteks on hallitanud leiba kasutatud rahvameditsiinis teatud haavandite, soolehäirete ja muude haiguste raviks.

Aastatel 1871-1872. ilmusid vene teadlaste V. A. Manasseini ja A. G. Polotebnovi tööd, milles nad teatasid rohehallituse praktilisest kasutamisest inimeste nahahaavandite ravimisel. Esimesed andmed bakterite antagonismi kohta avaldas mikrobioloogia rajaja Louis Pasteur 1877. aastal. Ta juhtis tähelepanu siberi katku patogeeni arengu pärssimisele mõnede saprofüütsete bakterite poolt ja pakkus välja selle nähtuse praktilise kasutamise võimaluse.

Vene teadlase I. I. Mechnikova (1894) nime seostatakse soolehäireid põhjustavate enterobakterite ja piimhappe mikroorganismide, eriti Bulgaaria pulga ("Mechnikovi kalgendatud piim") vahelise antagonismi teaduslikult põhjendatud praktilise kasutamisega. inimese soolehaigused.

Vene arst E. Gartier (1905) kasutas soolehaiguste raviks acidophilus bacillust sisaldavatel juuretiskultuuridel valmistatud hapupiimatooteid.

Antibiootikumide avastamise ajalugu

Nagu selgus, on acidophilus bacillus'el bulgaaria pulgaga võrreldes rohkem väljendunud antagonistlikud omadused.

XIX lõpus - XX sajandi alguses. spoore moodustavatel bakteritel avastati antagonistlikud omadused. Samasse perioodi kuuluvad esimesed teosed, mis kirjeldavad aktinomütseedide antagonistlikke omadusi. Hiljem õnnestus R. Dubosel (1939) eraldada mulla spoore kandva Bacillus brevise batsilli kultuurist antibiootiline aine nimega türotritsiin, mis oli kahe antibiootikumi, türotsidiini ja gramitsidiini segu. 1942. aastal eraldasid Nõukogude teadlased G. F. Gause ja M. G. Bražnikova Moskva lähistel muldadest uue Bacillus brevis'e tüve, sünteesides antibiootikumi gramitsidiin C, mis erineb Dubose gramitsidiinist.

1939. aastal said N. A. Krasilnikov ja A. I. Korenjako mullast eraldatud purpurse aktinomütseedi Actinomyces violaceus kultuurist esimese aktinomütseedi päritolu antibiootikumi mütsetiini ning uurisid kliinikus mütsetiini biosünteesi ja kasutamise tingimusi.

A. Fleming, kes uuris streptokokke, kasvatas neid Petri tassides toitainekeskkonnas. Ühele topsile kasvas koos stafülokokkidega hallitusseente koloonia, mille ümber stafülokokid ei arenenud. Sellest nähtusest huvitatud Fleming eraldas seenekultuuri, mis hiljem tuvastati kui Penicillium notatum. Alles 1940. aastal õnnestus Oxfordi teadlaste rühmal isoleerida aine, mis pärsib stafülokokkide kasvu. Saadud antibiootikumi nimetati penitsilliiniks.

Penitsilliini avastamisega algas uus ajastu nakkushaiguste ravis – antibiootikumide kasutamise ajastu. Lühikese ajaga on tekkinud ja arenenud uus tööstusharu, mis toodab suures mahus antibiootikume. Nüüd on mikroobide antagonismi küsimused omandanud suure praktilise tähtsuse ning töö uute antibiootikume tootvate mikroorganismide tuvastamisel on muutunud sihipäraseks.

NSV Liidus tegeles penitsilliini hankimisega edukalt teadlaste rühm eesotsas 3. V. Ermolyevaga. 1942. aastal töötati välja kodumaine penitsilliini preparaat. Waksman ja Woodruff eraldasid antibiootikumi aktinomütsiini Actinomyces antibioticus'e kultuurist, mida hiljem kasutati vähivastase ainena.

Streptomütsiin, mille avastasid 1944. aastal Waksman jt, oli esimene aktinomütseedi päritolu antibiootikum, mis leidis laialdast rakendust, eriti tuberkuloosi ravis. Viomütsiin (florimütsiin), tsükloseriin, kanamütsiin ja rifamütsiin, samuti hiljem avastatud, kuuluvad samuti tuberkuloosivastaste antibiootikumide hulka.

Järgnevatel aastatel avastati intensiivne uute ühendite otsimine mitmete teiste terapeutiliselt väärtuslike antibiootikumide avastamiseni, mis on leidnud laialdast rakendust meditsiinis. Nende hulka kuuluvad laia antimikroobse toime spektriga ravimid. Nad pärsivad mitte ainult antibiootikumide suhtes tundlikumate grampositiivsete bakterite (kopsupõletiku, mitmesuguste mädapõletike, siberi katku, teetanuse, difteeria, tuberkuloosi tekitajad), vaid ka antibiootikumide suhtes resistentsemate gramnegatiivsete mikroorganismide (tekitajad) kasvu. kõhutüüfuse, düsenteeria, koolera, brutselloosi, tulareemia, aga ka riketsia (tüüfuse tekitajad) ja suurte viiruste (psittakoosi, lümfogranulomatoos, trahhoomi jne tekitajad). Nende antibiootikumide hulka kuuluvad klooramfenikool (levomütsetiin), kloortetratsükliin (biomütsiin), oksütetratsükliin (terramütsiin), tetratsükliin, neomütsiin (kolimütsiin, mütseriin), kanamütsiin, paromomütsiin (monomütsiin) jne. Lisaks on praegu arstide käsutuses rühm reservantibiootikume. ., aktiivne penitsilliiniresistentsete grampositiivsete patogeenide, samuti seenevastaste antibiootikumide (nüstatiin, griseofulviin, amfoteritsiin B, levoriin) vastu.

Praegu on teadaolevate antibiootikumide arv ligi 2000, kuid kliinilises praktikas kasutatakse ainult umbes 50.

Antibiootikum on kemikaal, mida üks organism toodab ja teise hävitab. Nimetus "antibiootikum" pärineb sõnast "antibioos" (kreekakeelsest "anti" - "vastu", "bios" - "elu") - termin, mille võttis 1889. aastal kasutusele Louis Pasteuri õpilane Paul Villemin. See tähistab protsessi, mille käigus ühte elu saab kasutada teise hävitamiseks.

"Elu vs elu"

Laias laastus on antibiootikumid bakteriaalsete haiguste vastu võitlemiseks kasutatavate ravimite üldnimetus. Need sisaldavad ainet, mida toodavad teatud mikroobid. Antibiootikume saadakse taimedest, seentest, veest, pinnasest ja isegi õhust. Organismi sattudes ründavad nad ja tapavad infektsiooni, kuid ei kahjusta terveid rakke. Antibiootikume kasutatakse mitmesuguste ohtlike haiguste, nagu tuberkuloos, süüfilis, difteeria ja paljud teised, raviks.

Inimesed on antibiootikume kasutanud üle 2500 aasta. Muidugi, enne oli neil veidi teistsugune välimus kui see, millega tänapäeva inimene on harjunud. Ei mingeid pille ja kapsleid – ainult see, mida loodusest saada oli. Näiteks hallitust kasutati sageli antibiootikumina – see aitas ravida lööbeid, mädanevaid haavu ja nahainfektsioone.

1800. aastate lõpus algas meditsiiniuuringute valdkonnas tõeline buum. Peamine põhjus on instrumendi leiutamine, ilma milleta ei saa tänapäeval hakkama ükski labor – mikroskoop. Teadlased on esimest korda avastanud mikroorganismide maailma, mida palja silmaga ei näe.

Louis Pasteur avastas, et mitte kõik bakterid pole inimestele kahjutud. Ta uuris paljude haigete patsientide analüüse ja tõestas patogeensete bakterite olemasolu. Pärast teda asus infektsioonide uurimisele Robert Koch, kes töötas välja meetodi bakterite isoleerimiseks ja paljundamiseks. Sellest ajast peale on teadlased püüdnud välja töötada ravimeid, mis suudavad tappa mikroobid, kuid need kõik on osutunud kas ohtlikeks või ebaefektiivseteks.

Alexander Flemingi avastus

Inimkond on tuhandeid aastaid võidelnud surmavate haiguste epideemiatega tulutult. 90% lastest suri imikueas infektsioonidesse, mida tänapäeval saab ravida mõne päevaga. Veel kakssada aastat tagasi puudus tõhus ravi selliste haiguste jaoks nagu kopsupõletik, gonorröa või reumaatiline palavik.

Haiglad olid täis inimesi, kellel oli veremürgitus, mis sai alguse banaalsest kriimustusest või haavast. Muidugi nad kõik surid pärast seda. Kõik muutus alles pärast penitsilliini-nimelise antibiootikumi leiutamist.

Antibiootikumid on bakterite ja seente toodetud ühendid, mis on võimelised tapma või pärssida konkureerivaid mikroobiliike. See nähtus on tuntud juba ammu – isegi iidsed egiptlased kasutasid nakatunud haavade puhul hallitanud leivast losjooni. Kuid penitsilliin, esimene tõeline antibiootikum, avastati alles 1928. aastal. Selle avastas Londoni St Mary haigla bakterioloogiaprofessor Alexander Fleming.

Naastes puhkuselt 3. septembril 1928, hakkas Fleming sorteerima Petri tasse, mis sisaldasid kurguvalu, paise ja abstsessi põhjustavate stafülokokkide kolooniaid. Ühes tassis märkas ta midagi ebatavalist. See oli täis stafülokoki kolooniaid, välja arvatud ühes piirkonnas. Pisike ala, kus hallitustilk asus, oli bakteritest täiesti puhas. Hallitust ümbritsev ruum, mida hiljem nimetati haruldaseks Penicillium notatum'i tüveks, oli läbipaistev. Tundub, et hallitus eritab midagi, mis takistas bakterite kasvu.

Fleming avastas, et hallitus on võimeline hävitama paljusid kahjulikke baktereid, nagu streptokokk, meningokokk ja difteeriabatsill. Seejärel asus ta uue ülesande kallale. Teadlane seadis oma õpilastele Stuart Craddockile ja Frederick Ridleyle raske ülesande – nad pidid hallitusest isoleerima puhast penitsilliini. Katse ei õnnestunud täielikult – nad suutsid valmistada ainult tooraine lahuseid.

Fleming avaldas oma tulemused ajakirjas British Journal of Experimental Pathology juunis 1929. Aruandes puudutas ta vaid põgusalt penitsilliini võimalikke terapeutilisi eeliseid. Praeguses etapis tundus, et tema uurimistöö peamine eesmärk on leida penitsilliiniresistentsed bakterid. See oli vähemalt bakterioloogide jaoks praktilise tähtsusega ja tekitas nendes huvi penitsilliini vastu.

Teised teadlased, sealhulgas Londoni hügieeni ja troopilise meditsiini kooli biokeemiaprofessor Harold Raistrick, on samuti püüdnud penitsilliini puhastada. Kuid nad kõik ebaõnnestusid.

Penitsilliini uuring Oxfordi ülikoolis

Howard Florey, Ernst Cheyne ja nende kolleegid Oxfordi ülikooli Sir William Dunni patoloogiakoolist muutsid penitsilliini laboratoorsest uudishimust elupäästvaks ravimiks. Nende töö penitsilliini puhastamiseks algas 1939. aastal. Eriti raske oli uurimistöö läbiviimine sõjaliste olude tõttu. Loomkatsete ja kliiniliste uuringute programmi lõpuleviimiseks pidi meeskond töötlema kuni 500 liitrit hallituse filtraati nädalas.

Nad hakkasid seda kasvatama erinevates anumates, mis ei näinud üldse välja nagu kultuurianumad: vannid, kandikud, piimapudelid ja toidupurgid. Hiljem töötati eritellimusel välja spetsiaalne kääritusnõu. Teadlased palkasid kääritamist jälgima "penitsilliinitüdrukute" meeskonna. Tegelikult muudeti Oxfordi labor penitsilliinitehaseks.

Samal ajal kogus biokeemik Norman Heatley penitsilliini tohututest filtraadist, ekstraheerides selle amüülatsetaadiks ja seejärel tagasi vette, kasutades vastuvoolusüsteemi. Edward Abraham, teine biokeemik, kes palgati tootmise kiirendamiseks, kasutas penitsilliinist lisandite eemaldamiseks äsja avastatud kolonnkromatograafia tehnikat.

1940. aastal viis Howard Flory läbi olulisi katseid, mis näitasid, et penitsilliin võib kaitsta hiiri surmavate streptokokkidega nakatumise eest. Seejärel, 12. veebruaril 1941, sai 43-aastane politseinik Albert Alexander esimene inimene, kes testis Oxfordi penitsilliini. Ta kriimustas rooside pügamise ajal huuli ja tal tekkis eluohtlik nakkus koos tohutute abstsessidega, mis mõjutasid tema silmi, nägu ja kopse.

Mõni päev pärast süstimist paranes patsiendi seisund märgatavalt. Kuid narkootikumide varud said otsa ja paar päeva hiljem ta suri. Teiste patsientidega saavutati palju paremaid tulemusi ja peagi tekkis plaan teha penitsilliini kättesaadavaks Briti sõduritele, kes said lahinguväljal haavata.

USA penitsilliini tootmine II maailmasõja ajal

Howard Flory tunnistas, et penitsilliini laiaulatuslik tootmine oli Suurbritannias võimatu, kus keemiatööstus oli sõja poolt täielikult neelatud. Rockefelleri fondi toel reisisid Flory ja tema kolleeg Norman Heatley 1941. aasta suvel USA-sse. Nad kavatsesid huvitada Ameerika farmaatsiatööstust penitsilliini ulatusliku tootmise vastu.

Yale'i füsioloog John Fulton ühendas oma Briti kolleegid inimestega, kes võiksid aidata neil seda eesmärki saavutada. Ja peagi see saavutati – Illinoisi osariigis Peorias asuv osakonna Northern Regional Research Laboratory (NRRL) otsustas tootmist alustada.

Mõni nädal hiljem avastas teadlane Andrew Moyer, et Oxfordi teadlaste kasutatud laktoosi asendamisel sahharoosiga on võimalik oluliselt suurendada penitsilliini saagist. Varsti pärast seda tegi ta veelgi olulisema avastuse – Moyer nägi, et maisilahuse lisamine fermentatsioonisöötmesse tõi kaasa saagikuse kümnekordse tõusu.

Peagi algas ülemaailmne otsing parimate penitsilliini tootvate tüvede otsimiseks. Mullaproovid saadeti NRRL-ile üle kogu maailma. Iroonilisel kombel oli sobivaim Peoria puuviljaturult hallitanud melon. Carnegie Instituudis saadi röntgenikiirte abil produktiivsem mutant nn cantaloupe tüvest. Aeg möödus ja penitsilliini kasutamine piirdus endiselt kliiniliste uuringutega.

Kääritamise, taastamise, puhastamise ja pakendamise etapid andsid kiiresti teed keemiateadlaste ja inseneride ühistele jõupingutustele, kes töötasid penitsilliini eksperimentaalse tootmise kallal. 1. märtsil 1944 avas Pfizer New Yorgis Brooklynis esimese kaubandusliku tehase penitsilliini suuremahuliseks tootmiseks.

"Imeravim"

Samal ajal on sõjaväe- ja tsiviilsektori kliinilised uuringud kinnitanud penitsilliini raviomadusi. Nad näitasid, et ravim on efektiivne paljude haiguste, sealhulgas streptokokkide, stafülokokkide ja gonokokkide infektsioonide ravis. USA armee tegi kindlaks penitsilliini väärtuse kirurgiliste ja haavainfektsioonide ravis.

Kliinilised uuringud näitasid ka selle tõhusust süüfilise vastu ja 1944. aastaks oli sellest saanud Suurbritannia ja Ameerika Ühendriikide relvajõudude peamine haiguse ravimeetod. Kui sõna sellest uuest "imeravimist" hakkas avalikkuse ette jõudma, suurenes nõudlus penitsilliini järele. Kuid alguses olid varud piiratud ja esmatähtsaks peeti sõjalist kasutamist.

Õnneks hakkas 1944. aasta algusest penitsilliini tootmine hüppeliselt kasvama – 21-lt 1663 miljardile ühikule. Ja juba 1945. aastal oli see näitaja 6,8 triljonit. Ameerika valitsusel õnnestus lõpuks kaotada kõik ravimi kättesaadavuse piirangud ja alates 15. märtsist 1945 muutus penitsilliin kättesaadavaks igale tarbijale – seda sai osta lähimast apteegist.

1949. aastaks oli USA-s penitsilliini aastane toodang 133,229 miljardit ühikut ja hind oli langenud 20 dollarilt (1943) 10 sendile.

Inimlikkuse valvel

Praegu kasutatakse ravimiturul enam kui 70 erinevat tüüpi antibiootikumi. Enamikku neist kasutatakse infektsioonide raviks, mõnda kasutatakse seente ja algloomade raviks. Tänapäeval peetakse neid täiesti ohutuks ravimiks, loomulikult sõltuvalt annusest.

Teadlased töötavad pidevalt uute antibiootikumide leiutamise kallal. Nad testivad tuhandeid looduslikke taimi ja kemikaale. See on tingitud asjaolust, et infektsioonid tekitavad immuunsuse aegunud ravimite suhtes. Igal aastal nad muteeruvad ja paranevad, seega on tõhus ravi palju keerulisem.

Antibiootikumid on suurepärane leiutis, võib-olla üks parimaid.

Need aitavad inimestel ellu jääda, võideldes haiguste ja nakkustega, mis muidu võivad neid tappa. Antibiootikumid päästavad elusid – mis võiks olla kasulikum? Peaasi on neid targalt kasutada.

Nüüd paljud isegi ei arva, et antibiootikumide leiutaja on paljude elude päästja. Kuid üsna hiljuti võis enamik haigusi ja haavu põhjustada väga pika ja sageli ebaõnnestunud ravi. 30% patsientidest suri lihtsasse kopsupõletikku. Nüüd on surmav tulemus võimalik ainult 1% kopsupõletiku juhtudest. Ja see sai võimalikuks tänu antibiootikumidele.

Millal need ravimid apteekidesse ilmusid ja tänu kellele?

Esimesed sammud leiutamise suunas

Praegu on laialt teada, millisel sajandil leiutati antibiootikumid. Samuti pole küsimust, kes need välja mõtles. Kuid nagu antibiootikumide puhul, teame vaid selle inimese nime, kes avastusele võimalikult lähedale jõudis ja selle tegi. Tavaliselt tegeleb ühe probleemiga suur hulk teadlasi erinevates riikides.

Esimene samm ravimi leiutamise suunas oli antibioosi avastamine – mõnede mikroorganismide hävitamine teiste poolt.

Vene impeeriumi arstid Manassein ja Polotebnov uurisid hallituse omadusi. Üks nende töö järeldusi oli väide hallituse võimest võidelda erinevate bakteritega. Nad kasutasid nahahaiguste raviks hallituspreparaate.

Siis märkas vene teadlane Mechnikov kääritatud piimatoodetes sisalduvate bakterite võimet seedetraktile soodsalt mõjuda.

Kõige lähemal uue ravimi avastamisele oli prantsuse arst Duchen. Ta märkas, et araablased kasutasid hallitust hobuste seljahaavade raviks. Võttes hallituse proove, tegi arst katseid merisigade ravimiseks sooleinfektsioonist ja sai positiivseid tulemusi. Tema kirjutatud väitekiri ei leidnud tollases teadusringkonnas vastukaja.

See on antibiootikumide leiutamise tee lühike ajalugu. Tegelikult olid paljud iidsed rahvad teadlikud hallituse võimest haavade paranemist positiivselt mõjutada. Vajalike meetodite ja võtete puudumine muutis aga puhta ravimi ilmumise sel ajal võimatuks. Esimene antibiootikum võis ilmuda alles 20. sajandil.

Antibiootikumide otsene avastamine

Antibiootikumide leiutamine oli paljuski juhuse ja juhuse tulemus. Sama võib aga öelda ka paljude teiste avastuste kohta.

Alexander Fleming uuris bakteriaalseid infektsioone. See teos muutus eriti aktuaalseks Esimese maailmasõja ajal. Sõjatehnika areng on toonud kaasa rohkem haavatuid. Haavad nakatuksid, põhjustades amputatsioone ja surma. Just Fleming tuvastas infektsioonide põhjustaja - streptokoki. Ta tõestas ka, et traditsioonilised meditsiini antiseptikumid ei suuda bakteriaalset infektsiooni täielikult hävitada.

Küsimusele, mis aastal antibiootikum leiutati, on ühemõtteline vastus. Sellele eelnes aga 2 olulist avastust.

1922. aastal avastas Fleming lüsosüümi, ühe meie sülje komponendi, millel on võime baktereid hävitada. Uurimistöö käigus lisas teadlane oma sülje Petri tassile, millesse külvati baktereid.

1928. aastal külvas Fleming staphylococcus aureus'e petri tassidesse ja jättis need pikaks ajaks seisma. Hallitusosakesed sattusid juhuslikult põllukultuuride hulka. Kui teadlane mõne aja pärast külvatud stafülokokibakteriga tööle naasis, avastas ta, et hallitus oli kasvanud ja hävitas bakterid. Seda efekti ei tekitanud hallitus ise, vaid selle eluea jooksul tekkinud läbipaistev vedelik. Teadlane nimetas seda ainet hallitusseente (Penicillium) auks - penitsilliiniks.

Lisaks jätkas teadlane penitsilliini uurimist. Ta leidis, et aine mõjutab tõhusalt baktereid, mida praegu nimetatakse grampositiivseteks. Kuid see on võimeline hävitama ka gonorröa põhjustaja, kuigi see kuulub gramnegatiivsete mikroorganismide hulka.

Uurimine jätkus palju aastaid. Kuid teadlasel puudusid puhta aine saamiseks vajalikud teadmised keemiast. Meditsiinilistel eesmärkidel võib kasutada ainult eraldatud puhast ainet. Katsed jätkusid kuni 1940. aastani. Sel aastal uurisid Penitsilliini teadlased Flory ja Chain. Nad suutsid aine isoleerida ja saada kliiniliste uuringute alustamiseks sobiva ravimi. Esimesed edukad tulemused inimeste ravimisel saadi 1941. aastal. Sama aastat peetakse antibiootikumide ilmumise kuupäevaks.

Antibiootikumide avastamise ajalugu on olnud üsna pikk. Alles Teise maailmasõja ajal sai võimalikuks selle masstootmine. Fleming oli Briti teadlane, kuid tol ajal oli Ühendkuningriigis võimatu ravimeid toota – toimus vaenutegevus. Seetõttu lasti Ameerika Ühendriikides välja esimesed ravimi proovid. Osa ravimist kasutati riigi sisemisteks vajadusteks ja teine osa saadeti Euroopasse, sõjategevuse epitsentrisse haavatud sõdurite päästmiseks.

Pärast sõja lõppu, 1945. aastal, pälvisid Fleming ning tema järglased Howard Flory ja Ernst Chain meditsiini- ja füsioloogiaalaste teenete eest Nobeli preemia.

Nagu paljude teiste avastuste puhul, on küsimusele "kes leiutas antibiootikumi" vastamine keeruline. See oli paljude teadlaste ühise töö tulemus. Igaüks neist andis vajaliku panuse ravimi leiutamise protsessi, ilma milleta on tänapäevast meditsiini raske ette kujutada.

Selle leiutise tähtsus

On raske väita, et penitsilliini avastamine ja antibiootikumide leiutamine on 20. sajandi üks olulisemaid sündmusi. Selle masstootmine avas meditsiini ajaloos uue verstaposti. Mitte nii palju aastaid tagasi oli tavaline kopsupõletik surmav. Pärast seda, kui Fleming leiutas antibiootikumi, lakkasid paljud haigused olemast surmaotsus.

Tihedalt seotud on antibiootikumid ja II maailmasõja ajalugu. Tänu nendele ravimitele hoiti ära paljud sõdurite surmad. Paljudel neist tekkisid pärast haavata saamist rasked nakkushaigused, mis võivad lõppeda surma või jäsemete amputatsiooniga. Uued ravimid suutsid oluliselt kiirendada nende ravi ja minimeerida inimkaotusi.

Pärast revolutsiooni meditsiinis eeldasid mõned, et bakterid saab täielikult ja jäädavalt hävitada. Kaasaegsete antibiootikumide leiutaja teadis aga ise bakterite eripärast – fenomenaalsest kohanemisvõimest muutuvate tingimustega. Praegu on meditsiinil mehhanismid mikroorganismide vastu võitlemiseks, kuid neil on ka omad viisid ravimite eest kaitsmiseks. Seetõttu on neid võimatu (vähemalt praegu) täielikult hävitada, pealegi muutuvad nad pidevalt ja tekib uut tüüpi baktereid.

Vastupanu probleem

Bakterid on esimesed elusorganismid planeedil ja aastatuhandete jooksul on nad välja töötanud mehhanismid, mille abil nad ellu jäävad. Pärast penitsilliini avastamist sai teatavaks bakterite võime sellega kohaneda, muteeruda. Sellisel juhul muutub antibiootikum kasutuks.

Bakterid paljunevad piisavalt kiiresti, et edastada kogu geneetiline teave järgmisele kolooniale. Seega on järgmise põlvkonna bakteritel ravimi "enesekaitse" mehhanism. Näiteks antibiootikum metitsilliin leiutati 1960. aastal. Esimesed vastupanujuhtumid sellele registreeriti 1962. aastal. Sel ajal ei allunud ravile 2% kõigist haigustest, mille puhul metitsilliini määrati. 1995. aastaks muutus see ebaefektiivseks 22% kliinilistest juhtudest ja 20 aasta pärast olid bakterid resistentsed 63% juhtudest. Esimene antibiootikum saadi 1941. aastal ja 1948. aastal ilmusid välja resistentsed bakterid. Tavaliselt ilmneb ravimiresistentsus esmakordselt mitu aastat pärast ravimi turule laskmist. Seetõttu ilmuvad regulaarselt uued ravimid.

Lisaks loomulikule "enesekaitsemehhanismile" omandavad bakterid ravimite suhtes resistentsuse inimeste endi poolt antibiootikumide väärkasutamise tõttu. Põhjused, miks need ravimid muutuvad vähem tõhusaks:

Antibiootikumide iseseisev manustamine. Paljud ei tea nende ravimite tegelikku eesmärki ja võtavad neid või kerget haigust. Juhtub ka nii, et kunagi kirjutas arst välja ühte sorti ravimi ja nüüd võtab haige haigena sama ravimit.
Ravikuuri mittejärgimine. Sageli lõpetab patsient ravimi võtmise, kui ta hakkab end paremini tundma. Kuid bakterite täielikuks hävitamiseks peate pillid võtma juhistes näidatud aja jooksul.
Antibiootikumide sisaldus toidus. Antibiootikumide avastamine võimaldas ravida paljusid haigusi. Nüüd kasutavad põllumehed neid ravimeid laialdaselt kariloomade raviks ja saaki hävitavate kahjurite hävitamiseks. Seega satub antibiootikum liha- ja köögiviljakultuuridesse.

Plussid ja miinused

Võib ühemõtteliselt öelda, et kaasaegsete antibiootikumide leiutamine oli vajalik ja see võimaldas päästa paljude inimeste elusid. Kuid nagu igal leiutisel, on neil ravimitel oma plussid ja miinused.

Antibiootikumide loomise positiivne külg:

haigused, mida varem peeti surmaga lõppevaks, on kordades väiksema tõenäosusega surmaga lõppenud;
kui need ravimid leiutati, pikenes inimeste oodatav eluiga (mõnes riigis ja piirkonnas 2–3 korda);
vastsündinud ja imikud surevad kuus korda harvemini;
naiste suremus pärast sünnitust on vähenenud 8 korda;
vähenes epideemiate arv ja nende ohvrite arv.

Pärast esimese antibiootikumipreparaadi avastamist sai teatavaks selle avastuse negatiivne külg. Penitsilliinipõhiste ravimite loomise ajal leidus baktereid, mis olid selle suhtes resistentsed. Seetõttu pidid teadlased looma mitut muud tüüpi ravimeid. Tasapisi tekkis aga mikroorganismidel vastupanu "agressorile". Seetõttu tekkis vajadus luua uusi ja uusi ravimeid, mis suudavad hävitada muteerunud patogeene. Seega on igal aastal uut tüüpi antibiootikume ja uut tüüpi baktereid, mis on nende suhtes resistentsed. Mõned teadlased ütlevad, et hetkel on umbes kümnendik nakkushaiguste tekitajatest resistentsed antibakteriaalsete ravimite suhtes.