Ve XNUMX. století bylo učiněno mnoho významných vědeckých objevů, které změnily běh dějin. Ale jeden z nich stojí stranou a je stěží srovnatelný s něčím jiným, pokud jde o jeho vliv na medicínu. Hovoříme o vývoji prvního antibiotika na světě – penicilinu. K jejímu objevu navíc došlo téměř náhodou, ale zároveň zachránila miliony životů. Řekneme vám podrobně, jak se to stalo.
Kdo a proč je považován za „otce“ všech antibiotik?
Před objevením látek, které v lidském těle potlačují růst patogenních bakterií, tedy antibiotik, byl život výrazně těžší než dnes. I obyčejný škrábanec by mohl vést k smrti, pokud by se do krve dostala infekce. Šance na přežití a zotavení těla po operaci, pokud se neblíží nule, byly přibližně 50/50. A není třeba připomínat tuberkulózu, zápal plic, úplavici a další podobná onemocnění – na začátku minulého století byla řada z nich považována za prakticky nevyléčitelná.
Všechno se ale změnilo, když se Brit (nebo spíše Skot) Alexander Fleming téměř náhodou (pokud věříte populární verzi) přiblížil objevu penicilinu. Právě on je považován za „otce“ všech moderních antibiotik a časopis Time dokonce Fleminga zařadil na seznam stovky nejvýznamnějších lidí XNUMX. století.
Zde je však důležité pochopit: Fleming byl prvním (nebo alespoň jedním z prvních), kterému se podařilo uvést svůj výzkum do vědecké strukturované podoby, zatímco samotná myšlenka použití plísní v boji proti řadě chorob nepatřil mikrobiolog. Pokud půjdete hodně daleko do staletí, pak i obyvatelé starověkého Egypta přikládali na rány plesnivý chléb namočený ve vodě. Italský lékař Bartolomeo Gosio na konci XNUMX. století údajně vyvinul vzorec pro antibiotikum podobné penicilinu. Ve stejné době podobnou studii prezentoval i jeho francouzský kolega Ernest Duchesne, vědecká obec ji ale nepřijala. Podobných příkladů je ještě několik.
Alexander Fleming se narodil 6. srpna 1881 v rodině prostého rolníka. Mladý muž se po vzoru jednoho ze svých starších bratrů rozhodl studovat medicínu a ještě jako student skončil ve výzkumné laboratoři při nemocnici St. Mary’s Hospital v Londýně. Mikrobiolog tam následně pracoval až do své smrti v roce 1955, předtím sloužil jako kapitán v britské královské lékařské armádě během první světové války.
Náhodné otevření umožněné průvanem a otevřeným oknem
Legenda říká: k objevu došlo téměř náhodou. V roce 1928 Fleming v laboratoři studoval stafylokoky, když si všiml plísně Penicillium notatum v miskách pro pěstování bakterií – byly sem zaneseny průvanem otevřeným oknem. Vědec začal s podrobnějším studiem těchto objektů a zjistil, že kolem každé z plísňových skvrn se vytvořila malá oblast, kde byly stafylokokové bakterie zcela zničeny.
Plíseň v kelímku s kolonií bakterií. Kruhy kolem houby jsou oblasti, kde byly bakterie zničeny. Foto: Don Stalons, Wikimedia
Fleming však v tu chvíli nedokázal s absolutní přesností určit příčinu tohoto efektu. Stejně jako někteří jeho předchůdci, vědec nejprve navrhl, že plíseň stimuluje imunitní systém těla, spíše než ničí samotné bakterie. Pak se ukázalo, že to byla plíseň, která ovlivnila mikroby. Problémy ale byly s izolací filtrované látky, kterou Fleming později pojmenoval penicilin. Zpočátku bylo použití vzorku získaného specialistou na lidi příliš riskantní kvůli velkému množství potenciálně nebezpečných nečistot.
Ale, jak již bylo zmíněno výše, vědec vše podrobně popsal a strukturoval, tedy popsal, jak filtrát působí na různé bakterie, začal „svou“ plíseň porovnávat s jejími dalšími odrůdami, a co je důležitější, podařilo se mu vzorky uchovat. V roce 1929 Fleming veřejně promluvil v London Medical Research Club o potenciálně slibném antibakteriálním prostředku, který vyvinul, ale odborná komunita přijala zprávu, mírně řečeno, chladně. Nikdo nereagoval na Flemingovy výzvy, aby se zapojili do jeho dalšího rozvoje – na penicilin na 10 let zapomněli.
Nobelova cena, světové uznání a tisíce zachráněných životů
Znovu si na něj vzpomněli až v roce 1939. Německý emigrant Ernst Chain po bezpočtu neúspěšných pokusů nakonec z Flemingova vzorku uchovaného na Oxfordské univerzitě izoloval čistou látku použitelnou k léčbě. Jeho šéf Howard Florey začal drogu testovat na zvířatech. V roce 1942, během 1943. světové války, byl „čistý“ penicilin testován na pacientovi umírajícím na meningitidu a sériová výroba byla zahájena v roce XNUMX, především v USA. A je jasné proč: na územích, která nebyla fyzicky zasažena vojenskými operacemi, bylo mnohem jednodušší zorganizovat propuštění.
Existuje zajímavá, ale nepotvrzená teorie. Přeprava plísní z Velké Británie do USA v láhvi byla příliš nebezpečná: látka mohla být zachycena a přenesena k německým vědcům. Proto se rozhodli nasytit podšívky kabátů vědců, kteří právě přecházeli Atlantský oceán, sporami hub.
Tak či onak proces začal. Léčebné vlastnosti penicilinu byly rychle oceněny, zejména v přední části. Počtem šlo doslova o desítky, ne-li stovky tisíc zachráněných životů. V roce 1945 byli Fleming, Florey a Chain oceněni Nobelovou cenou za fyziologii a medicínu. Většina moderních antibiotik byla vytvořena po výzkumu léčivých vlastností penicilinu. V září 1945, v předvečer příjezdu Alexandra Fleminga do francouzského hlavního města, pařížské noviny napsaly: “Pro porážku fašismu a osvobození Francie udělal více celých divizí.”
Jak se objevilo první sovětské antibiotikum nebo „madame penicilin“.
Masová výroba penicilinu v USA začala v roce 1943, ale do SSSR se dostaly pouze jednotlivé dávky drogy. Proces jeho získání zůstal zcela neznámý. Obecně bylo naléhavě nutné zvládnout technologii a zahájit výrobu vlastního analogu. To udělala mikrobioložka Zinaida Ermolyeva – později jí dokonce začali říkat „Madame Penicilin“.
Ermolyevovu cestu k takovému „titulu“, jako v případě Fleminga, však lze jen stěží nazvat běžnou. Práce na vytvoření domácího penicilinu začaly v roce 1942, první vzorky byly získány v roce 1943. Zároveň spustili výrobu antibiotika zvaného Crustosin.
Izvestija píše, že v roce 1944 dorazil do SSSR jeden z tvůrců původního penicilinu Howard Flory – specialista s sebou přivezl kmen jejich drogy. A sovětská medicína se podle publikace dokonce ukázala být 1,4krát účinnější. Ale TASS dodává: antibiotikum získané Ermolyevovou a jejím týmem ztratilo během skladování své vlastnosti a způsobilo zvýšení teploty u pacientů. Zdroj poskytuje také následující údaje: v roce 1945 začaly v Sovětském svazu pokusy s penicilinem, vyvinutým podle západních modelů. Technologii jeho výroby zvládl Výzkumný ústav epidemiologie a hygieny Rudé armády pod vedením Nikolaje Kopylova.
Houba penicillium je nejběžnější ze všech houbových hyfomycet. Rod Penicillium zahrnuje velké množství druhů, které jsou kosmopolitní a jsou více omezeny na půdy severních zeměpisných šířek. Přítomný všude. Je výrobcem léku ze skupiny antibiotik – penicilinu.
Struktura a aktivita houby penicillium
Botanická charakteristika
Patří do skupiny plísňových hub. Plísňové mycelium penicillium je jeho vegetativním tělem. Na rozdíl od mucoru, který má jednobuněčnou strukturu mycelia, je mycelium penicilinu mnohobuněčné, podobně jako u skupiny vyšších hub – kloboučků. Podhoubí je odděleno přepážkami – septy. Mycelium se skládá z komplexu hyf, reprezentovaných řetězci skládajícími se z jednotlivých buněk. Nitě hub, které se nesprávně větví, často nejsou barevné. Rozmnožuje se sporami produkovanými na koncích hyf ve formě kartáčků zvaných konidie. Jsou jedno-, dvou- a třípatrové a asymetrické.
Rod Penicillium obsahuje saprotrofní a parazitické organismy.
Z hlediska vnějšího popisu a struktury je houba penicillium podobná aspergillus. Plodnice hub penicillium byly studovány pouze u určitých odrůd a jsou mikroskopicky velké, uzavřené kleistothecia, kulovitého tvaru, tuhé struktury, které si zachovávají svůj vzhled několik týdnů, někdy měsíců. Barva může být různá – bílá, žlutá, oranžová a hnědá, ve vzácných případech – černá nebo červená.
Některé kolonie hub zástupců rodu Penicillium jsou schopné tvořit sklerocia.
Typy kolonií penicilia
Obvykle existují 4 hlavní typy:
- Sametový: v nich jsou téměř všechny vegetativní části hyf ponořeny do agaru (živné médium, substrát), konidiofory jsou umístěny na povrchu substrátu ve formě husté hmoty sametového vzhledu.
- Plsť nebo vlnaтs: mají vyvinuté vzdušné houbové mycelium se sterilně bílými okraji a ze vzdušných hyf se větví konidiofory.
- S přítomností myceliálních vláken: jejich vzdušné mycelium se skládá z plexů hyf, které vystupují nad povrch půdy (substrát) a nesou větve s konidiemi.
- S přítomností coremia nebo fasciculata: konidiofory se shromažďují v jednoduchých agregovaných svazcích, vytvářejících tvar velké zrnité hmoty.
Stanoviště a životní podmínky
Distribuovaný všude, včetně na zemi, vegetaci a také uvnitř, se často usazuje na potravinách a je schopen být aktivní, i když je ve vzdušných masách. Preferovaná stanoviště zahrnují půdy v mírných klimatických pásmech. V tomto případě se houbové mycelium usazuje přímo na povrchu substrátu nebo je zcela ponořeno do agaru, kdy jsou nahoře vidět pouze vzpřímená nebo stoupající výtrusná vlákna houby – konidiofory. Během procesu růstu vytváří velké kolonie s určitou hustotou.
Houba je rozšířená
Příkladem výskytu penicillia na potravinářských produktech rostlinného původu je zelená plíseň.
Většina odrůd se vyvíjí při teplotách mezi 0-5°C. Existují ty, které zůstávají aktivní a rostou při 37 °C. Mnoho lidí potřebuje vysoké koncentrace kyslíku k udržení životních procesů.
Druhy klasifikované jako parazité se živí tím, že absorbují hotové látky z živých organismů. Odrůdy penicillium se živí organickými zbytky z mrtvých organismů, potravinářských produktů, ovoce, což vede k hnilobě. Během procesu krmení plísně zpočátku vylučují trávicí enzymy, které rozkládají organickou hmotu na její nejjednodušší stav.
Může mít negativní vliv, ale je použitelný ve farmaceutickém a potravinářském průmyslu.
Díky vysoké koncentraci obsažených enzymů vede parazitická houba ke kažení potravin a podílí se na procesu rozkladu živočišných a rostlinných tkání, poškozuje zdraví a způsobuje alergické reakce. Velké škody vznikají při poškození zemědělských produktů a krmných směsí při porušení pravidel jejich skladování a vytvoření příznivých podmínek pro rozvoj penicilia.
přihláška
Ve farmacii
Plísně rodu Penicillium jsou přírodním materiálem pro výrobu léku penicilin, který je součástí skupiny antibiotik.
Irina Selyutina (bioložka):
V prvních letech výroby byl penicilin produkován pomocí kmenů hub izolovaných z přírodních zdrojů (Penicillium notatum a P. chrysogenum). Poté byl získán mutantní kmen Q-176 s vysokou produktivitou. Vysoce produktivní kmeny jsou získávány především pomocí silných faktorů – rentgenové a UV záření, chemické mutageny. V roce 1946 byl syntetizován penicilin, identický s přírodním, biologicky získaný.
Penicilinové houby produkují látky, které neutralizují a potlačují životně důležitou aktivitu bakterií a zabraňují rozvoji prokaryotických organismů.
V potravinářském průmyslu
Některé odrůdy se používají v potravinářském průmyslu pro výrobu sýrů. Vlivem lipolytických a proteolytických enzymových látek obsažených v houbách, které aktivně působí na mléčné tuky a bílkoviny, získávají sýry sypkou a olejovitou strukturu, specifické gastronomické vlastnosti a vůni. Tyto plísňové sýry, které se vyznačují zelenomodrou barvou sýrové hmoty, se vyrábějí za použití určitých druhů penicilia, tzv. „ušlechtilá plíseň“, například Penicillium roqueforti.
