Cum a fost descoperită penicilina, primul antibiotic din lume

Descoperită din pură întâmplare la sfârșitul anilor 1920, penicilina a fost primul antibiotic din lume, un tip de medicament care ucide sau încetinește dezvoltarea bacteriilor.

După ce medicul scoțian Alexander Fleming a descoperit penicilina într-o cutie Petri care conținea bacterii și mucegai, oamenii de știință au izolat în cele din urmă agentul care ucide microbii și l-au folosit pentru a trata infecțiile bacteriene. Înainte de producerea în masă a antibioticelor, boli precum pneumonia, tuberculoza și febra reumatismală erau adesea mortale.

Cum funcționează penicilina

Cele mai multe bacterii au pereți exteriori făcuți din molecule mari numite peptidoglican. Penicilina acționează prin împiedicarea bacteriilor de a produce peptidoglican, ceea ce face ca pereții lor celulari să slăbească, să se prăbușească și să verse măruntaiele celulelor. Acest lucru ucide bacteriile.

Unele bacterii produc beta-lactamază, o enzimă care poate deteriora penicilina și îi poate bloca efectele. Pentru a împiedica acest lucru să se întâmple, penicilinele pot fi combinate cu substanțe care pot neutraliza beta-lactamaza, cum ar fi acidul clavulanic, potrivit resursei medicale StatPearls.

Ce tratează penicilina

În prezent, tipurile naturale și semisintetice de penicilină sunt utilizate pe scară largă în întreaga lume pentru a trata o serie de infecții bacteriene, inclusiv pneumonia, angina streptococică, meningita bacteriană și anumite infecții bacteriene cu transmitere sexuală, cum ar fi sifilisul, potrivit National Institute for Health and Care Excellence. Este un antibiotic bine documentat, cu puține efecte secundare.

Cu toate acestea, utilizarea excesivă a penicilinei și a altor antibiotice a determinat unele tulpini de bacterii să dezvolte rezistență la aceste medicamente, ceea ce face ca infecțiile bacteriene să fie mai dificil și, uneori, imposibil de tratat.

Cum se fabrică penicilinele

Penicilinele pot fi împărțite în două grupe: naturale și semisintetice. Penicilinele naturale sunt fabricate prin fermentarea ciupercii Penicillium chrysogenum, care produce compusul antibiotic pe măsură ce crește. Penicilinele semisintetice sunt produse în mod obișnuit în laborator dintr -o substanță derivată din penicilină numită (+)-6-aminopenicilanic acid (6-APA), potrivit Encyclopedia of Toxicology, ediția a treia (Academic Press, 2014).

Cum se administrează penicilina

Penicilinele sunt adesea administrate printr-o injecție, fie într-o venă, fie într-un mușchi, în doze divizate la câteva ore distanță. Unele tipuri de penicilină, cum ar fi penicilina V, pot fi, de asemenea, administrate pe cale orală sub formă de lichid sau tablete. Calea de administrare – prin intermediul unui ac sau prin ingestie – afectează modul în care medicamentul este absorbit de organism și cât de mult ajunge la bacteria țintă, potrivit StatPearls.

Este penicilina același lucru cu amoxicilina?

Amoxicilina este un derivat al penicilinei utilizat pe scară largă, creat prin adăugarea unei grupe chimice suplimentare la penicilină. Se administrează pe cale orală deoarece este mai rezistentă la efectele acizilor gastrici decât majoritatea celorlalte peniciline și se absoarbe mai bine în sistemul digestiv, potrivit unei analize publicate în revista Infectious Disease Clinics of North America. De asemenea, ucide un spectru mai larg de bacterii decât penicilina.

Care sunt efectele secundare ale penicilinei

Penicilina este relativ sigură, deși un procent mic de persoane sunt alergice la antibiotic. La persoanele care nu sunt alergice, penicilina prezintă totuși un risc mic de efecte secundare, cum ar fi dureri de stomac, greață, vărsături și diaree, precum și o erupție cutanată plată și roșie care se rezolvă de la sine, potrivit resurselor medicale UpToDate și StatPearls.

În mod specific, penicilina G poate provoca dezechilibre electrolitice, în special atunci când este administrată în doze mari, și poate cauza efecte precum spasme și dureri musculare, febră sau tensiune arterială scăzută.

Cum a fost descoperită penicilina

Medicul și bacteriologul scoțian Alexander Fleming a descoperit accidental penicilina în laboratorul său, în 1928.

După ce s-a întors din concediu, a observat că niște vase Petri care conțineau bacterii Staphylococcus fuseseră contaminate cu un mucegai din genul Penicillium. Stafilococul nu s-a dezvoltat așa cum se aștepta în locurile pe care ciuperca le-a invadat. Fleming a obținut un extract din mucegai, a numit agentul său activ „penicilină” și a stabilit că extractul a ucis mai multe tipuri de bacterii dăunătoare.

Fleming și-a publicat descoperirile în 1929, dar nu a putut niciodată să izoleze compusul nou descoperit. Timp de un deceniu, Fleming a trimis mucegaiul său de Penicillium tuturor celor care îl solicitau, în speranța că ar putea obține penicilină pură, fără niciun rezultat.

Compusul a fost în cele din urmă izolat în 1939 de un grup de oameni de știință condus de Ernst Chain și Howard Florey, biochimiști la Universitatea Oxford din Anglia. Aceștia au efectuat, de asemenea, primul test al penicilinei pe animale, injectând opt șoareci cu bacterii dăunătoare și oferind apoi tratament la patru dintre rozătoare. A doua zi, toți șoarecii netratați muriseră, dar animalele tratate au supraviețuit.

La 12 februarie 1941, echipa lui Florey a administrat prima doză de penicilină unui om, potrivit American Chemical Society (ACS). Albert Alexander avea o infecție care îi punea viața în pericol, iar la câteva zile după ce a primit penicilina, acesta a început să se recupereze. Din nefericire, echipa lui Florey a rămas fără medicament înainte ca Alexander să se vindece complet, iar acesta a murit.

În iunie 1941, Florey și Chain au călătorit pentru a-i întâlni pe Charles Thom, micologul principal al Departamentului de Agricultură al SUA, și pe Andrew Jackson Moyer, directorul Laboratorului de Cercetare din Nord al departamentului.

Thom a identificat specia de mucegai care a permis descoperirea inițială a lui Fleming – Penicillium notatum – care fusese inițial clasificată ca P. rubrum. De asemenea, el a ajutat la determinarea faptului că o altă specie de Penicillium, P. chrysogenum, producea de șase ori mai multă penicilină decât tulpina lui Fleming. Moyer a sugerat folosirea unui produs rezidual al fabricării amidonului de porumb pentru a crește mucegaiul și a produce penicilină în cantitate mare și, la scurt timp după aceea, companiile farmaceutice au dezvoltat o nouă tehnică de fermentare pentru a face același lucru la scară industrială.

Producția s-a accelerat, iar în 1945, Fleming, Florey și Chain au primit Premiul Nobel pentru fiziologie sau medicină „pentru descoperirea penicilinei și efectul său curativ în diverse boli

Cum contribuie penicilina la rezistența la antibiotice

Utilizarea abuzivă a penicilinei contribuie la dezvoltarea rezistenței la antibiotice. Antibioticele ucid bacteriile sensibile la medicament, în timp ce tulpinile de bacterii rezistente la medicament cresc și se înmulțesc. Faptul că sunt expuse în mod repetat la antibiotice presează bacteriile să dezvolte noi strategii pentru a rezista la medicamente, iar acestea pot apoi să împărtășească aceste strategii cu alte bacterii printr-un proces numit „transfer orizontal de gene”, potrivit Centers for Disease Control and Prevention (CDC).

Răspândirea rezistenței la penicilină a fost documentată pentru prima dată în 1942 la mai multe tulpini de Staphylococcus aureus, care provoacă numeroase infecții ale pielii și respiratorii. De atunci, rezistența la penicilină a apărut și la alți agenți patogeni, inclusiv S. pneumoniae și Escherichia coli, potrivit unei analize din 2017 publicată în The Yale Journal of Biology and Medicine.