Вы конечно шутите, мистер Флеминг!
В рамках Всемирной недели правильного использования антибиотиков разбираемся в истории и всех нюансах самого важного лекарства ХХ века
Инфекции у человека вызывают микроорганизмы - это могут быть вирусы, бактерии, паразиты или даже грибы.

Самая мощная защита против них - наш собственный иммунитет. В 19 веке человечество придумало, как обучать эту естественную защиту - появились прививки.

Вторым самым важным изобретением в борьбе с инфекциями стали антибиотики. Кто и как их открыл, почему антибиотики убивают бактерии и не трогают вирусы, какой была "золотая эра" антибиотиков и почему сейчас медики обеспокоены снижением их эффективности - рассказываем в нашем материале.

Патологическое значение зелёной плесени

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.
Фотография той самой чашки Петри с пенициллином, размещенная в статье Александра Флеминга

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.
Нобелевские лауреаты по физиологи и медицине в 1945 году
"for the discovery of penicillin and its curative effect in various infectious diseases "
Александр Флеминг
Говард Флори
Эрнест Чейн
Иногда люди думают, что мы работали над пенициллином, потому что хотели избавить человечество от страданий. Я не думаю, что это когда-либо приходило нам в голову. Это было интересное научное упражнение, а то, что это открытие пригодилось медицине, конечно, очень приятно, но отнюдь не было причиной началу этой работы.
Говард Флори

"Золотой век" антибиотиков

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.

    Зельман Ваксман
    американский микробиолог
    Зельман Ваксман родился в 1888 году в местечке Новая Прилука, недалеко от Винницы. В 1910 году он эмигрировал в США, где сделал карьеру микробиолога.

    В 1943 году ему удалось выделить антибиотик стрептомицин, который показал себя отлично в борьбе с туберкулезом и, как оказалось впоследствии, с чумой.

    За свое открытие от получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине "за открытие стрептомицина, первого антибиотика, эффективного при лечении туберкулёза"
    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.
    Возбудитель сифилиса - бледная трепонема (Treponema pallidum) относится к грамотрицательным бактериям.

    Несмотря на то, что пенициллин преимущественно воздействует на грамположительные бактерии, он остается одним из самых эффективных препаратов для лечения сифилиса.
    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.

    Антибиотики резерва

    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.
      Как развивается антибиотикорезистентность?
      Впечатляющий по своей наглядности опыт провели ученые из Harvard Medical School - на огромной чашке Петри они показали как за одиннадцать дней бактерии смогут приспособиться к огромным дозам антибиотиков.
      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:
        Действия

        ВОЗ рекомендует обеспечить наличие антибиотиков группы ДОСТУПА в любое время для лечения широкого круга распространенных инфекций. К ним, например, относится амоксициллин — антибиотик, широко применяемый для лечения таких инфекций, как пневмония.
        Наблюдения

        В группу НАБЛЮДЕНИЯ вошли антибиотики, рекомендованные в качестве препаратов первого и второго выбора для лечения ограниченного числа инфекций. Например, для недопущения дальнейшего развития устойчивости следует резко сократить масштабы применения ципрофлоксацина, используемого для лечения цистита (разновидности инфекции мочеполовых путей) и инфекций верхних дыхательных путей (таких как бактериальный синусит и бактериальный бронхит).


        Резерва

        К третьей группе РЕЗЕРВА относятся такие антибиотики, как колистин и некоторые цефалоспорины, которые должны рассматриваться в качестве лекарственных средств «последней надежды» и использоваться только в самых тяжелых случаях, когда все остальные альтернативы исчерпаны, в частности, для лечения опасных для жизни инфекций, вызываемых бактериями с множественной лекарственной устойчивостью.


        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.
          Настанут времена , когда любой сможет купить пенициллин в магазине, поэтому есть опасность, что какой-нибудь несведущий человек может легко принять слишком малую дозу и вырастить в себе микроорганизмы под влиянием низких концентраций лекарства, которые будут устойчивы к пенициллину.
          Александр Флеминг, Нобелевская лекция, 11 декабря 1945 год
          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.
            Пять наиболее устойчивых микроорганизмов
            Acinetobacter
            Количество случаев в в год: 8,500

            Из них смертей: 700

            Candida auris
            Количество случаев в год: 323

            Clostridioides difficile
            Количество случаев в гд: 223,900

            Из них смертей: 12 800
            Enterobacteriaceae
            Количество случаев в год: 13,100

            Из них смертей: 1,100
            Neisseria gonorrhoeae
            Количество случаев в год: 550,000
            До 80% всех производимых в мире антибиотиков используются в животноводстве. Это обычная практика — смешивать антибиотики с кормом для животных с целью создания более здоровых условий жизни и стимуляции роста животных.

            Применение антибиотиков в животноводстве в большой степени вызывает возникновение антибиотикоустойчивых микроорганизмов. Большая часть из них безопасна для человека, но есть и те, которые могут вызывать заболевания как у животных, так и у людей.

            Что дальше?

            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.
            Что может сделать каждый из нас?
            Всемирная организация здравоохранения не устает напоминать, что будущее антибиотиков и наше собственное здоровье зависит от нас.
            1
            Вакцинация
            Сейчас мы можем быть защищены вакцинацией от 25 инфекций - это позволяет исключить антимикробную терапию для них.
            2
            Безопасный секс
            Более миллиона случаев заражения инфекциями, передающимися половым путем происходят в мире каждый день. Многие из низ требуют лечения антибиотиками.
            3
            Гигиена пищи
            Тщательно обрабатывая и приготавливая пищу мы снижаем риск заражения многими инфекциями
            4
            Мытье рук
            Старый добрый совет "мыть руки перед едой" поможет избежать множества инфекций - и как следствие использования антибиотиков лишний раз.
            5
            Гигиена воды/санитарная обработка
            Используя чистую воду для питья и санитарных нужд мы значительно снижаем риски заражения
            6
            Рациональное использование антибиотиков
            Всегда принимайте антибиотики только по предписанию врача, полностью проходите весь курс терапии и не используйте антибиотики против вирусных инфекций