CUM A FOST DESCOPERITĂ PENICILINA
Era antibioticelor a început în septembrie 1928, odată cu descoperirea penicilinei de către Alexander Fleming, pe atunci profesor de bacteriologie la spitalul St. Mary din Londra. Până atunci nu existau tratamente eficiente împotriva unei serii de infecții bacteriene, de la pneumonie la septicemie.
Penicilina a devenit baza pentru vindecarea infecțiilor bacteriene, inclusiv a variolei, holerei, tuberculozei, scarlatinei, pneumoniei, gonoreei, meningitei și difteriei. Ulterior, antibioticele au constituit o clasă de medicamente menite să combată și să vindece infecțiile bacteriene, dar și să prevină dezvoltarea ulterioară a acestor infecții.
Context istoric: utilizarea mucegaiurilor
Utilizarea ciupercilor și a mucegaiurilor, care conțin substanțe antibacteriene, pentru tratarea infecțiilor bacteriene poate fi urmărită până în culturile antice din întreaga lume, însă aceste încercări timpurii nu au reușit să identifice componenta care furniza efectul medicamentos.
Joseph Lister (1827-1912), un chirurg englez și „părintele antisepsiei”, a recunoscut componenta antibacteriană a mucegaiului, dar nu și-a publicat descoperirile. În anii 1870, Robert Koch (1843-1910), un biolog german, precum și Louis Pasteur (1825-1895) și Jules Francois Joubert (1834-1910), doi biologi francezi, au descoperit teoria germenilor, care a stabilit că anumite bacterii provoacă anumite boli. În plus, ei au demonstrat că efectele introducerii anumitor bacterii în diverse culturi inhibă dezvoltarea bacteriilor mai mortale.
Descoperirea penicilinei a reprezentat un punct de cotitură în istoria medicinei, în timp ce Alexander Fleming avea să fie recunoscut ulterior de revista Time drept unul dintre cei mai influenți oameni ai secolului XX: „Când m-am trezit imediat după răsăritul soarelui, pe 28 septembrie 1928, cu siguranță nu aveam de gând să revoluționez întreaga medicină prin descoperirea primului antibiotic sau ucigaș de bacterii din lume. Dar presupun că exact asta am făcut.”[sursa]
Alexander Fleming s-a născut în data de 6 august 1881, în Lochfield, Scoția. Părinții lui, Hugh Fleming și Grace Morton Fleming erau agricultori modești.
Din anul 1901, cu ajutorul unei mici moșteniri primite de la un unchi de-ai săi, a studiat medicina la „St. Mary’s Hospital Medical School” din Paddington. Fleming a terminat studiile cu rezultate deosebite în anul 1906, iar doi ani mai târziu a obținut „Medalia Cheadley” pentru lucrarea „Infecția bacteriană acută”. În anul 1909, a primit diploma de medic specialist în chirurgie.
Alexander Fleming s-a alăturat Corpului Medical al Armatei Regale în timpul Primului Război Mondial. Lucrând în principal în spitalele situate pe Frontul de Vest, Fleming a fost expus rănilor îngrozitoare suferite de soldați, în special din cauza exploziilor artileriei și mortierelor. Ca urmare a acestor răni, soldații dezvoltau septicemie, murind adesea din cauza acestei infecții a sângelui.
Alexander Fleming a început să studieze atât rănile, cât și tratamentele utilizate pentru combaterea infecțiilor. Cercetările lui Fleming au demonstrat că abordarea Lister, cunoscută și sub numele de sistemul de antisepsie Lister, procedeu numit după Joseph Lister, care a aplicat pentru prima dată teoria germenilor la răni și chirurgie, care trata rănile cu antiseptice precum iodul și acidul carbolic, nu pătrundea suficient de adânc în cele mai adânci răni, neeliminând astfel toate bacteriile dăunătoare. De fapt, sistemul Lister a contribuit la creșterea ratei victimelor, deoarece antisepticele omorau și caracteristicile terapeutice naturale.
Descoperirile lui Fleming privind sistemul Lister și rănile de război au fost publicate într-o ediție din anul 1917 a revistei Lancet, dar au fost în mare parte ignorate de majoritatea medicilor din prima linie. Fleming a recomandat ca antisepticele să fie utilizate cu o soluție salină cu o concentrație mai mare pentru a dezinfecta și spăla rănile mai adânci.
După război, Alexander Fleming s-a întors la spitalul St. Mary’s, unde și-a continuat cercetările privind bacteriile și tratamentele. În cadrul unui experiment, în anul 1921, Fleming a descoperit că bacteriile din aer au contaminat una dintre plăcile sale de cultură, însă mucusul nazal, adăugat la cultura respectivă, a împiedicat dezvoltarea ulterioară a bacteriilor.
Experimentele sale suplimentare privind creșterea antibacteriană au arătat că lacrimile umane, sputa, sângele, sperma, puroiul și albușul de ou aveau proprietăți similare de prevenire a creșterii bacteriilor. În ciuda prezentărilor în fața Societății Regale și a unei publicații în Proceedings of the Royal Society din mai 1922, în care Fleming a etichetat proprietatea antibacteriană (lizozimă) găsită în diferite țesuturi și secreții, concluziile lui Fleming au fost ignorate.
Discursul lui Fleming la decernarea Premiului Nobel din anul 1945 s-a referit la descoperirea sa revoluționară a lizozimei, care, așa cum a subliniat, a fost primul antibiotic descoperit înainte de penicilină.
Descoperirea penicilinei
Pe 3 septembrie 1928, Alexander Fleming s-a întors acasă după o vacanță în Scoția. Înainte de plecare, Fleming a lăsat pe bancul său de lucru câteva vase Petri neacoperite care conțineau stafilococ, bacteria care provoacă durerile de gât, abcesele și furunculele.
Într-unul dintre vase, Fleming a observat un mucegai (Penicillium notatum) în creștere, care secreta o substanță antibacteriană în jurul căreia exista o zonă fără bacterii, deși bacteriile erau vii mai departe în vas. Omul de ştiinţă a ajuns la concluzia că mucegaiul ucide bacteriile.
Experimentele ulterioare cu mucegaiul au confirmat că acesta ucide o varietate de bacterii, inclusiv streptococul (o bacterie care cauzează streptococul în gât, febra scarlatină și reumatică și fasciita necrozantă, cunoscută și sub numele de bacteria carnivoră), meningococul (care cauzează meningită) și difteria.
Ulterior, în data de 7 martie 1929, Fleming a denumit mucegaiul antibacterian penicilină. În iunie 1929, Fleming a publicat un articol despre experimentele sale în British Journal of Experimental Pathology. Comunitatea științifică a acordat puțină atenție cercetărilor lui Fleming, aceeași lipsă de atenție pe care a primit-o și în urma prezentării rezultatelor sale la Medical Research Club în luna februarie a anului precedent.
Atât în prelegere, cât și în lucrare, Alexander Fleming a recunoscut dificultățile în producerea unei forme pure de penicilină și incapacitatea de a produce antibacterianul în cantități mari.
În ciuda interesului scăzut pentru cercetările lui Fleming de-a lungul anilor 1930, acesta a continuat să producă penicilină pe scară mică. Fleming și-a prezentat din nou cercetările în cadrul celui de-al doilea Congres internațional de microbiologie din anul 1936, dar a fost din nou respins, în ciuda sugestiei sale că penicilina ar putea fi un antibacterian puternic împotriva unei serii întregi de infecții. Încă din anul 1941, British Medical Journal a minimalizat utilitatea penicilinei.
Testele care au confirmat puterea penicilinei
O echipă de oameni de știință de la Sir William Dunn School of Pathology din cadrul Universității Oxford a fost cea care a depășit obstacolele întâmpinate de Alexander Fleming.
Cultivarea, extragerea, purificarea și stocarea penicilinei au devenit obiectivele echipei de cercetare. Edward Abraham a fost cel care a descoperit structura corectă a penicilinei, în timp ce Norman Heatley a recomandat reintroducerea antibacterianului în apă, modificându-i astfel aciditatea. Ambele descoperiri au permis producerea unor cantități suficiente de penicilină pentru a începe testele pe animale privind eficacitatea penicilinei.
Testele inițiale au fost concepute pentru a determina toxicitatea penicilinei. Șobolani, șoareci, iepuri și pisici au fost injectați cu penicilină după ce au fost expuși la diverse bacterii dăunătoare. Aceste teste au demonstrat eficacitatea penicilinei.
Din fericire, cercetătorii nu au folosit cobai în testele pe animale, deoarece penicilina era toxică pentru animale. Microbiomul intestinal al cobaiului, sau flora intestinală, conține bacterii care trăiesc în tractul său digestiv, dar, combinate cu penicilina, acestea provoacă diaree și moartea animalului.
În mai 1940, Howard Florey și Ernst Chain au infectat un grup de șoareci cu streptococi. Jumătate dintre șoareci, care nu au fost tratați, au murit de septicemie. Jumătatea cealaltă, tratată cu penicilină, a supraviețuit. Testele ulterioare efectuate pe un număr din ce în ce mai mare de animale au avut rezultate similare.
Experimentele pe oameni au început încă din anul 1929, când Fleming a încercat să vindece o infecție nazală, dar nu a reușit, deoarece bacteria care a provocat infecția nu era sensibilă la penicilină.
Unul dintre studenții lui Fleming, Cecil George Paine, a fost cel care a utilizat cu succes penicilina pentru tratarea și vindecarea conjunctivitei la adulți și copii în noiembrie 1930.
Poveștile abundă despre primele încercări de a utiliza penicilina pentru a trata infecțiile la om. În septembrie 1940, un ofițer de poliție, Albert Alexander, și-a zgâriat fața în timp ce lucra în grădina casei sale. În urma rănii, el a fost lovit de infecții cu streptococi și stafilococi. Tratamentele inițiale cu sulf nu au funcționat, iar în februarie 1941, Florey și Chain au primit permisiunea de a-l trata pe Alexander cu penicilină.
Din păcate, medicii nu au putut produce o cantitate suficientă de medicament, ceea ce a dus la moartea lui Alexander în martie 1941. Testele ulterioare au folosit copii, deoarece aceștia aveau nevoie de o cantitate mai mică de penicilină; aceste experimente s-au dovedit a fi de succes.
Producția în masă și rezultatele utilizării penicilinei
Începerea celui de-Al Doilea Război Mondial a necesitat mutarea de la Londra a lucrărilor de producție în masă a penicilinei, din cauza Blitzului londonez, campania germană de bombardamente asupra orașului.
Operațiunile s-au mutat în localitatea Peoria, din statul american Illinois, unde Florey a fost însoțit de Dr. Norman Heatley, biolog și biochimist englez. Guvernele Statelor Unite și Marii Britanii, împreună cu companiile farmaceutice, spitalele, medicii și oamenii de știință din SUA au cooperat pentru a crește scara de producție.
Descoperirea a avut loc în vara anului 1943, când o asistentă de laborator, Mary Hunt, a adus un pepene galben putred acoperit cu un „mucegai frumos auriu” (Penicillium chrysogenum) care a produs cantități semnificative de medicament. Producția de penicilină s-a accelerat, ajungându-se la niveluri de fabricație care au permis tratarea eficientă a tuturor soldaților răniți care au participat la debarcarea din Normandia în Ziua Z, în iunie 1944.
Penicilina a fost introdusă pentru prima dată pe scară largă în timpul celui de-Al Doilea Război Mondial, cu un succes extraordinar. În timpul Primului Război Mondial, infecțiile bacteriene reprezentau aproape 20% din totalul deceselor. Rata a scăzut la mai puțin de 1% în timpul celui de-Al Doilea Război Mondial datorită utilizării penicilinei.
În cei 80 de ani care au urmat, sănătatea medicală a fost transformată de efectele salvatoare ale antibioticelor. Nu numai că sănătatea umană a fost afectată în mod pozitiv, ci și industria farmaceutică și-a modificat metodele de descoperire a medicamentelor, a produs antibiotice la o scară inimaginabilă încă din primele zile, iar aplicarea antibioticelor în contexte clinice a modificat în mod permanent abordarea omenirii față de bolile mortale.
În ultimele decenii, sănătatea umană și utilizarea antibioticelor au fost contestate de apariția „superbacteriilor”, care au dezvoltat rezistență la antibiotice. Utilizarea excesivă a medicamentelor, în special în îngrijirea pediatrică, și introducerea antibioticelor în cerealele pentru hrana animalelor au contribuit la acest fenomen de rezistență. Se depun eforturi pentru a reduce utilizarea antibioticelor pentru infecțiile minore la oameni, pentru a elimina medicamentele din industria alimentară și pentru a dezvolta noi forme de antibiotice pentru a combate tulpinile rezistente de bacterii dăunătoare.
Recunoaşterea meritelor pentru descoperirea penicilinei
Multe controverse în deceniile care au urmat descoperirii penicilinei au vizat cui să i se acorde credit pentru descoperirea și aplicarea acesteia. Alexander Fleming a primit cea mai mare parte a meritelor pentru descoperirea sa, însă a fost nevoie de echipa formată din Florey, Chain, Heatly și alți membri ai echipei de la Oxford pentru a rafina descoperirea lui Fleming și pentru a concepe o metodă de producție pe scară largă a medicamentului.
În anul 1945, Fleming, Florey și Chain au primit Premiul Nobel pentru Medicină pentru eforturile lor. 45 de ani mai târziu, Heatley a primit un doctorat onorific în medicină din partea comitetului Nobel, o premieră în istoria acestui premiu.
Cu toate acestea, antibioticele care salvează vieți au devenit în prezent un fapt acceptat în viața contemporană. La începutul secolului al XX-lea, boli precum variola, tuberculoza, holera, pneumonia și altele au contribuit la rate ridicate ale mortalității în întreaga lume, iar speranța de viață era în medie de 47 de ani atât pentru bărbați, cât și pentru femei. De-a lungul secolului, nu numai că antibioticele au contribuit la creșterea bruscă a speranței medii de viață la 78 de ani în țările dezvoltate, dar și bolile netransmisibile, cum ar fi cancerele, accidentele vasculare cerebrale sau bolile de inimă, au înlocuit bolile infecțioase anterioare ca principale cauze de deces.
