Приказната за пеницилинот е приказна за еволуциската војна меѓу габите и бактериите во која по игра на случајност се затекнал и човекот. Неговата способност да лечи бактериски инфекции има спасено голем број на животи, па поради тоа многумина го нарекуваат „чудо од лек“. Бактериските инфекции во минатото носеа голем број животи за разлика од сега. Можеби не сте знаеле, но факт е дека поголемиот број на војници за време на Втората светска војна умреле од бактериски инфекции предизвикани од рани, иако првично ги преживеале куршумите кои биле испукани директно во нивните тела. Сепак, нашата приказна за пеницилинот, првиот антибиотик кој е успешно користен за лечење кај луѓето од бактериски инфекции, ниту помалку ниту повеќе, почнува со приказна поврзана токму со случајност.
Флеминг потекнувал од сиромашно семејство
Микробиологот Александар Флеминг (1881 – 1955) потекнувал од сиромашно шкотско фармерско семејство. На 20 години успеал да се запише во медицинско училиште, а откако завршил со школување бил дел и од Првата светска војна каде работел низ болниците во западниот фронт во Франција. Изложен на инфекции од кои секојдневно умирале војниците почнал сериозно да ги проучува бактериите кои биле причина за многу болести. До своето откритие дошол сосема случајно, а во една прилика по тој повод рекол:
„Кога станав од спиење тој ден многу јасно дека не планирав да кренам револуција во медицината со откривањето на првиот светски антибиотик – убиец на бактериите. Но, токму тоа се случи“, изјавил Флеминг.
Што точно се случило?
Откако се вратил од годишен одмор, Флеминг забележал дека во Петриевата шолја се размножила мувла и веднаш почнал да проверува зошто истата се проширила и која е причината за тоа. Содржината на шолјата внимателно ја испитал со микроскоп и открил дека мувлата создала антибактериска материја – материја која на бактеријата делува како отров. Најверојатно во шолјата успеала да се пресели мувла од соседната лабораторија од катот под неговиот и со оглед на фактот што таа честичка веќе била позната под името „пеницилин нотатум“, доктор Флеминг материјата ја нарекол пеницилин.
Што е всушност мувла?
Пред да ја продолжиме приказната понатаму, да ве потсетиме на неколку елементарни работи – мувлата, веројатно, некогаш сте ја забележале на парче стар леб. Доколку лебот стои неколку денa на влажно и топло место се прекрива со мрежа од бели, кончести структури кои навидум изгледаат како да се прекриени со црн прав. Ако парчето леб го ставите под микроскоп ќе видите дека оваа мрежа е создадена од голем број на долги, безбојни конци, од два различни вида. Едните се покриени со црни кругови со чија помош мувлата се размножува, а другите се пократки и влегуваат внатре во лебот, па служат како корени и ја впиваат храната. Мувлата е само уште еден вид на габа, а габите се најстари и најраспростанети организми на Земјата. Тие се едно засебно и многу необично царство кое се наоѓа во внатрешноста на еукариотот. Мувла е името на микроскопски вид на габи кои се изградени од кончести клетки наречени хифи. Како и сите други видови на габи, мувлата не добива енергија по пат на фотосинтеза (не поседува зелени хлоропласти), туку добива од органската материја во која живее каде лачи дигестивни ензими. Излачените ензими потоа ја варат храната за габата која потоа сама се впива. Мувлата, пак, се размножува по пат на таканаречени спорангии кои можат да содржат еден или повеќе нуклеуси. Бавната мувла може да биде асексуална (продукт на митоза) или сексуална (продукт на мејоза), но многу видови се во состојба да ги произведуваат и двата. Некоја мувла се храни со скапана животинска материја, а другите со паразити, односно живеат и опстојуваат на живи суштества. Најчест вид на мувла е оној кој народски е наречен црна, односно зелена мувла и која најбрзо ја напаѓа храната, овошјето, па дури и некои предмети од кожа кои стојат на топли и влажни места. Зелената мувла која се размножува на лебот се вика Penicillium glaucum.
Зелената мувла која се размножува и живее на лебот се вика Penicillium glaucum. Истиот вид на мувла се користи и за производство на познатото мувлосано сирење.
Слична на неа, само што расте надвор и главно ја има на објекти кои се изложени на влажност, е пеницилиум нотатум, а токму оваа е важна за нашата приказна затоа што од неа се добива пеницилинот. Имено, нејзините дигестивни ензими (кои и служат за варење на храната) се значајни затоа што се смртоносни за бактериите. Всушност нејзините дигестивни ензими биле материјата која Флеминг ја нашол во Петриевата шолја, а која била одговорна за смртта на бактериите.
Како пеницилинот ги убива бактериите?
Бактериите се едноклеточни организми, со поприлично едноставна клеточна структура, додека пеницилинот дејствува на синтезата на клеточниот бактериски ѕид. Клеточниот ѕид е многу важен за опстојување на бактериите и е одговорен за постојаноста на бактериските клетки во различни услови на средина, а особено е значаен во спречувањето на прекумерното бабрење на бактериите во хипотонична средина. Со тоа што го забавува интегритетот на клеточниот ѕид на бактериите, пеницилинот ја прави подложна на прекумерен внес на вода, а конечниот ефект е тој што бактеријата пука. На кратко, пеницилинот се врзува за група бактериски протеини карактеристични по својот афинитет кон пеницилинот поради кој се нарекуваат и пеницилин – поврзувачки протеини. Тие се лоцирани на надворешната страна на плазмата од мембраната на бактеријата и вршат различни енземски улоги. Пеницилинот се врзува за целиот спектар на ПВП каде една бактерија е изразена. Меѓутоа, врзувањето за некои од овие протеини предизвикува смрт кај бактериите, додека врзувањето за други во помала или поголема мера ја менува нејзината функционалност или морфологија. Секој пеницилин има сопствен аранжман на афинитети кон различни ПВП со кои е одредена и нивната ефикасност против дадените бактерии.
На фотографијата десно ја гледате Петриевата шолја во која се наоѓа колонија на бактерии Staphylococcus aureus (надвор од центарот) и Penicillium chrysogenum – кој се наоѓа во центарот. Обрнете внимание на просторот меѓу, каде бактериите избегнуваат да се населат. Staphylococcus aureus или златен стафилокок е бактерија од групата на стафилококи, овој вид припаѓа на фамилијата топчести бактерии, а постојат и спирални и стапчести. Оваа бактерија е патогена и предизвикува голем број на инфекции и интоксикации почнувајќи од мали инфекции на кожата (од рана и слично), па се до тешки болести како што се сепса, воспаление на бели дробови, синдром на токсичен шок.
Долг е патот од откритие до производство
Да се вратиме на претходната приказна. Од откритието на Флеминг, па се до корисната примена во медицината, патот е долг. После самото откритие кое може да се карактеризира како случајност, Флеминг се нашол пред низа научни проблеми. Тој ја препознал потенцијалната тераписка импликација од пеницилинот, но знаејќи дека пеницилинот ги убива бактериите, Флеминг се запрашал дали таа материја штетно ќе делува и на болните. Затоа најпрвин почнал да прави експерименти на зајаци и глувци на кои пеницилинот не им оставил никакви штетни последици. Првите обиди на изолирање на пеницилин не биле претерано успешни. После испитувањата на глувци преку кои првенствено се занимавал со проценка на токсичноста на пеницилинот, Флеминг во 1931 година прекинал со работа. Со оглед на тоа што во тоа време докторите веќе знаеле за голем број на други материи кои ги спречувале развивањето на заразните бактерии, не му давале големо значење на пеницилинот, а меѓу останатото и поради тоа што можел да се добие само во мали количини. Поради ова пеницилинот не се користел во болниците и бил заборавен скоро десет години. Дури кон крајот на 1938 година и почетокот на 1939 година на Универзитетот во Оксфорд се собрале група научници, меѓу кои и Хаурад Волтер Флори и Ернст Борис Чејн. Тие почнале интензивно да работат на прочистување на пеницилинот и да го испитуваат неговото системско дејство. Количината на пеницилин која успеале да ја добијат не била доволна за да имаат некои значајни резултати. Сепак, успеале да покажат дека пеницилинот, применет на глувци инфицирани со стрептокока е ефикасен и нетоксичен системски антибактериски агенс. Резултатите објавени во мај 1940 година го означиле напорот на интензивирање на изолирање на потполно чист пеницилин. Ернст Чејн и Едвард Абрахам пронашле начин како да се одвои и концентрира пеницилинот. Исто така, правилно ја претпоставиле и структурата на пеницилинот. Набргу откако тимот ги објавил резултатите, Флеминг му се јавил на Хауард Флори, раководителот на одделението на Чејн и му рекол дека ќе ги посетува во наредните неколку денови. Кога Чејн слушнал за доаѓањето на Флеминг рекол „Боже мој! Мислев дека е мртов.“ Норман Хетли предложил да се пренесе активната состојка на пеницилинот назад во вода преку менување на неговата киселост. Со ова се произвела доволна количина од лекот за да се започне со негово испитување врз животни.
Во тоа време лекот бил многу скап, но уште од тогаш фармацевтските компании барале нови можности за производство на се поголеми и поголеми колични на пеницилин, секако, за побрз и поевтин начин, но и понатаму можел да се добива само од мувла во стаклен сад. Поради тоа почнале да се произведуваат печурки во длабоки буриња, а на американските авијатичари ширум светот им било наредено да носат примероци од разни места, се со цел да се провери дали во нив ги има потребните печурки. По некое време меѓу донесените примероци бил пронајден и друг вид на мувла од која што можело да се произведе дупло поголема количина на пеницилин.
Пеницилинот спасил милиони животи во Втората светска војна
Пеницилинот одиграл значајна улога во намалување на смртноста на ранетите војници во Втората светска војна, па така во САД пред крајот на војната започнала индустријализацијата и производството на поголеми количини на пеницилин кои спасиле голем број на животи.
Денес пеницилинот е многу евтин и чини дури и помалку од шишенцето во кое се пакува. Со него се лечат многу тешки болести, но не е делотворен против сите заболувања. Сепак, неговото откривање поттикнало голем број на научници да пронајдат други и подобри антибиотици, кои ги уништуваат бактериите на уште подобар начин. Во секој случај, бактериите и останатите паразитски организми имале и ќе имаат силно влијание врз историјата на еволуција на секое живо битие на планетава, па така и на човекот. Благодарение на честичката од мувла која случајно влегла во Петриевата шолја на професорот Флеминг и подоцна довела до револуција во лечењето и новата „ера“ на антибиотици, а она што им преостанува на останатите научниците е да продолжат по патот на Флеминг во потрагата по нови оружја во борбата против бактериите.
Инаку, Флеминг, Флори и Чејн во 1945 година за пронајдокот Нобелова награда во областа на медицината. Согласно правилата на Нобеловата комисија, најмногу тројца можат да ја делат наградата. Флори ја добил повисоката почест на перската титула и бил прогласен за барон за неговото монументално дело со кое овозможил пеницилинот да стане достапен за јавноста и спасил милиони животи во Втората светска војна, a најмалку три шведски списанија го рангирале откривањето на пеницилинот како едно од најзначајните откритија на милениумот. Невозможно е да се дознае колку животи се спасиле со ова откритие, но некои од овие списанија процениле близу 200 милиони животи. Во 1998 година, Сер Хенри Херис рекол:
„Без Флеминг ќе го немаше Чејн, без Чејн ќе го немаше Флори, без Флори ќе го немаше Хитли, без Хитли ќе го немаше пеницилинот!“
