Несмотря на то, что антибиотики считаются изобретением ХХ века, саму по себе плесень, с которой человечество знакомо очень давно, использовали еще античные врачи для лечения гнойных ран. Они размачивали заплесневелый хлеб и залепляли им раны.

Такое интуитивное использование продолжалось до появления науки о микроорганизмах - микробиологии. После открытий Луи Пастера и Роберта Коха в 19 веке началось масштабное исследование инфекционных возбудителей и поиска веществ, которые могли бы сдерживать или полностью прекращать их размножение.

Сразу несколько исследователей занимались плесенью Penicillium, которая наиболее активно показывала себя в борьбе с бактериями. Русский ученый Полотебнов в 1873 году опубликовал труд "Патологическое значение зеленой плесени", итальянец Бартомелео Гозио в 1896 выделил из плесени микофеноловую кислоту, которая оказывала разрушающее действие на споры сибирской язвы, француз Эрнест Дюшен обнаружил разрушающее действие плесени на бактерии брюшного тифа.

Что-то похожее заметил и Александр Флеминг в 1928 году - во время работы с колониями стафилококков, он случайно занес в чашку Петри частицы плесени. Вокруг них стафилококки погибли, и он сделал вывод о разрушительном действии плесени, а точнее неких "жидкостей", которые она выделяет, на бактерии. Флеминг опубликовал статью о своем открытии в 1929 году в British Journal of Experimental Pathology - и получил всеобщее признание, как первооткрыватель антибиотиков.

В чистом виде пенициллин удалось получить еще через девять лет - Говард Флори и Эрнест Чейн, ученые из Оксфорда, смогли выделить его как отдельное и стабильное соединение. Вскоре после началось его массовое производство - пенициллин требовался в огромных количествах в военных госпиталях Второй мировой.

Обеспечить армию стало возможным благодаря Норману Хитли - младший участник исследовательской группы Чейна и Флори в 1940 году придумал специальные ферментационные емкости, которые позволяли производить пенициллин в промышленных масштабах. Так Оксфорд стал первой фабрикой по производству антибиотика.

"За открытие пенициллина и его целебного воздействия при различных инфекционных болезнях" все трое ученых - Флеминг, Чейн и Флори получили Нобелевскую премию по медицине и физиологии в 1945 году.

Открытие антибиотиков изменило медицину и жизнь всех людей так, как когда-то это сделало открытие вакцин. Если наш организм поражается какой-то бактерией, то ее атакуют клетки иммунитета. Обычно, это неспецифическая защита - разнообразие бактерий не дает возможности выработать к большинству из них иммунный ответ. Когда наши лейкоциты не справляются, бактерии начинают активно размножаться, развивается сильная инфекция, которая, в конечном итоге, приводит к смерти.

Эту, печальную для нас цепочку событий, смогли изменить антибиотики. Если инфекция вызвана бактериями, а собственные клетки иммунитета не справляются с ними, то правильно подобранный антибиотик спасет человека. Он либо будет разрушать бактерии - такие антибиотики называют бактерицидными, либо остановит размножение - в таком случае, это бактериостатические антибиотики.

Механизм воздействия на бактерии у антибиотиков разный. Пенициллин, например, разрушал стенки бактерий, но это оказался не единственно возможный вариант борьбы с патогенами. Пенициллин оказался очень удачным первым шагом - его используют до сих пор, и за ним пошла вереница новых открытий. В 1943 – стрептомицин, в 1945 – хлортетрациклин, в 1947 – левомицетин, и к 1950 году было открыто уже более 100 антибиотиков.

Если сначала антибиотики получали естественным путем из разных видов грибов или дрожжей, то следующем этапом стало создание синтетических или полусинтетических антибиотиков. Модифицируя природные антибиотики, ученые получали более устойчивые препараты или расширяли спектр действия лекарств.

Несмотря на разнообразие антибиотиков, ученые все вынуждены искать новые и новые виды.

Во-первых, мы все равно не имеем достаточного набора для защиты от всех бактерий. Каждый антибиотик действует на определен перечень патогенов, который называется "спектром действия" антибиотика. Например, пенициллин действует в основном только на грамположительные бактерии (такие как стрептококки и стафилококки). Поэтому ученые продолжают поиск новых антибиотиков или модифицируют старые, чтобы расширить спектр их действия.

Во-вторых, не все антибиотики достаточно безопасны для человека. Большая часть из них вызывает какие-то побочные эффекты - иногда безобидные, такие как диарея или тошнота, а иногда и очень серьезные. Например, левомицетин в одном случае из 24 000 может вызывать апластическую анемию.

Это тяжелое заболевание кроветворной системы, при котором угнетаются функции костного мозга и снижается выработка эритроцитов. Применение такого рода препаратов возможно только тогда, когда другие антибиотики не справляются. Одна из задач в разработке новых препаратов - делать их более безопасными.

В-третьих, и это, наверное, самое главное, бактерии, против которых мы применяем антибиотики, не сидят на месте. Как и все живые существа, они эволюционируют - вырабатывая новые виды, которые уже меньше восприимчивы к антибиотикам, либо не восприимчивы вообще. Это явление называется антибиотикорезистентностью - и это то, что может создать по настоящему большие проблемы для всех нас.

В основе антибиотикорезистентности лежит естественный отбор и изменчивость. Какие-то бактерии в популяции оказываются чуть более успешными своих сородичей - и им удается выжить после антимикробной терапии. Их следующие поколения наследуют это свойство, мы снова пытаемся лечить инфекцию антибиотиками, кто-то снова остается в живых - и так по кругу. Наконец, мы получаем идеальных, отборных бактерий, которые уже никак не реагирует на наши лекарства.

Чтобы резистентность не стала катастрофой - или по крайней мере не стала ей до того, пока мы не придумаем новые способы бороться с бактериями, ВОЗ и другие регулирующие органа строго регламентируют использование антибиотиков, разделяя их на три группы:

К сожалению, использование антибиотиков врачами и пациентами не может быть проконтролировано в каждом конкретном случае.

Врачи часто некомпетентны в назначении конкретных антибиотиков узкого спектра действия - поскольку для этого надо провести анализ и выявить точный патоген, который вызвал заболевание. Гораздо проще назначить антибиотик широкого спектра действия - а значит развить резистентность к нему у большего количества бактерий. А пациенты часто прекращают курсы антибиотиков раньше, чем это предписано - почувствовав первые симптомы выздоровления. Оставшиеся в организме бактерии уже не будут так эффективно уничтожаться прежней терапией. То, что получается в итоге неправильного использования антибиотиков - называют супербактериями.

Борьба с ними становиться все труднее и требует использования альтернативных лекарственных препаратов или более высоких доз — а это дороже, и к тому же может нанести вред пациенту.

С 2013 года CDC (Центр по контролю за заболеваниями, США) публикует ежегодный доклад о ситуации с антибиотикорезистентностью. В 2019 году в США было 2.8 миллиона случаев инфекций, вызванных бактериями, которые с трудом поддавались антимикробной терапии. Эти инфекции привели к гибели 35 000 человек.

По состоянию на 2019 год, CDC выделяет 18 возбудителей, которые с трудом поддаются лечению антибиотиками - и еще три помещает в под наблюдение.

С одной стороны, медики и микробиологи продолжают искать новые и новые виды антибиотиков. С другой стороны, надеятся на этот процесс не имеет большого смысла, потому что рано или поздно микроорганизмы выработают резистентность ко всем препаратам.

Сейчас работа по борьбе с патогенными микроорганизмами двигается в трех направлениях.

Во-первых, рекомендации по использованию антибиотиков становятся все жестче, а контроль за их продажей и распространением усиливается.

Во-вторых, ученые ищут способы борьбы с уже существующими супербактериями - обычно речь идет о комбинации антибиотиков или об антибиотиках нового поколения.

В-третьих, представители систем здравоохранения рекомендуют использовать другие способы по борьбе с инфекциями. К ним относится вакцинация, использование антител и бактериофагов.

Бактериофаги - это относительно новое направление в противомикробной терапии, которое предполагает использование вирусов, которые заточены на уничтожение бактерий. Модифицируя их генетически, можно получить новое средство в борьбе с патогенами. К сожалению, пока масштабных исследований в этом направлении нет - речь идет о паре экспериментов.