Случайное открытие А.Флеминга.

В первые десятилетия XX в. человечество располагало автомобилями, паровозами, танками, пулеметами, подводными лодками, но не умело лечить такие болезни, как воспаление легких, дизентерия, туберкулез. Эпидемии брюшного тифа и легочной чумы уносили тысячи жизней. От пандемии гриппа (испанки) в 1918-1919 гг. умерло больше людей (около 20 млн.), чем погибло в сражениях первой мировой войны (10 млн.). В США умерло 500 тыс. человек, в Европе – 3 млн. В России на счету испанки были жизни 3-4 млн. человек. От тифа, дизентерии, оспы в годы гражданской войны в России умерло 2,1 млн. человек.

На войне многие солдаты умирали не от пуль и осколков, а от гнойных ран. При попадании в рану миллионов болезнетворных микробов возникало нагноение и начиналась гангрена.

Еще Луи Пастер в XIX в. выяснил, что одни микробы парализуются другими бактериями. Русские врачи А.Полотебнов и В.Манассеин еще в 60-70-х гг. XIX в. изучили способность обыкновенной плесени поражать кокки (гнилостные бактерии).

Шотландский микробиолог Александр Флеминг (1881-1955) однажды простудился. Он посеял слизь из собственного носа ( то есть высморкался) на чашку Петри, в которой находились бактерии. Через несколько дней он обнаружил, что в местах, где была слизь, бактерии исчезли. В 1928 г. случайность и некоторый беспорядок в лаборатории сослужили хорошую службу. Бактерии находились в чашечках, которые находились на окне. Флеминг заметил, что плесень, споры которой занесло ветром, уничтожила стафилококк. Опытным путем он определил оптимальную температуру плесневого грибка (пенициллума нотатума) и время, когда тот становится активным. Так в 1929 г. А.Флеминг получил антибактериальное вещество – пенициллин. Но сам Флеминг посчитал, что получить лекарство будет очень сложно. Это сделали исследователи Эрнст Борис Чейн и Говард Флери. Они смогли получить чистый пенициллин, который, как оказалось, мог уничтожать не только стафилококки, но и стрептококки, возбудителей гангрены и менингита. Антибиотики пенициллины в медицинскую практику вошли в 1943-1944 гг.В 1945 г. Флеминг, Флери и Чейн были удостоены Нобелевской премии в области физиологии и медицины.

Пенициллин стал неотъемлемой частью любой методики лечения бактериальных инфекций. Его стали производить путем искусственного синтеза. Стало возможным бороться с такими ранее страшными болезнями, как сифилис, гангрена и туберкулёз.

Александр Флеминг был сыном фермера, третьим из четырех детей от второго брака. Хуг Флеминг второй раз женился в 59 лет, а жена была на 32 года младше его. Отца Александр лишился в возрасте 7 лет. Медициной А. Флеминг стал заниматься под влиянием старшего брата, врача-офтальмолога. В 1906 г. Александр получил ученую степень, работал в группе профессора патологии Алморта Райта. В лаборатории при больнице Флеминг проработал 50 лет вплоть до своей смерти.

Во время Первой мировой войны А. Флеминг служил в армии по своей специальности. В 1918 г. вернулся в госпиталь Святой Марии, где стал профессором бактериологии в 1928 г.

первых докладов, опубликованных на английском языке, он рассказал о технике и результатах, полученных в результате работы с 46ю пациентами.

Во время Первой Мировой войны Флеминг сразу подключился к решению множества возникших проблем. Стало очевидно, что бактериальная инфекция в глубоких ранах от взрывчатых веществ погубит очень много жизней и лишит огромное количество людей их конечностей. К Райту обратились с просьбой создать лабораторию по изучению этих инфекций во Франции, и он взял Флеминга с собой в звании капитана, R.A.M.C. Эта лаборатория оказалась первой исследовательской медицинской лабораторией военного времени, она была создана в казино в Булони.

Первый доклад Флеминга в начале 1915 года рассказал о присутствии в ранах большого количества видов микробов, некоторые из котрых были еще совсем незнакомы большинству бактериологов в то время, также он указал, что в самых серьезных ранах преобладали стрептококки. Оказалось, что многие из раневых инфекций были вызваны микробами, присутствующими на фрагментах одежды и грязи, которые попадали глубоко в ткани со снарядом.

Наблюдения за ранами привели также еще к одному важному заключению о том, что применение антисептиков в течение нескольких часов после ранения не полностью уничтожает бактериальные инфекции, хотя многие хирурги так считали. Райта это нисколько не удивило, но им с Флемингом пришлось провести много месяцев в напряженной работе по исследованию данного вопроса, чтобы убедить хирургов, что последние находятся на неправильном пути.

Они пришли к выводу (Райт и Флеминг), что к неудачам приводили два фактора: во-первых, антисептики не достигали всех микробов, потому что очень часто последние проникали глубоко в ткани костей, хрящей, мышц и т. д., и, во-вторых, антибактериальная активность используемого раствора очень быстро уменьшалась при взаимодействии с белковыми и клеточными элементами лимфы, гноя, крови и окружающих рану тканей; раствор, таким образом, уничтожал лейкоциты пациентов, которые в естественных условиях представляют собой очень эффективный защитный механизм.

Работа, на которой основаны эти два важнейших вывода почти полностью принадлежала Райту, но Флеминг, который помогал в работе, внес ценный вклад в технической сфере. Именно он провел опыты с «искусственной раной», из которых стало очевидно, что антисептикам не удавалось достичь глубоких участков ран и приводить к гибели там микробов.

Другим простым устройством, которое Флемингу удалось адаптировать (с должным признанием ее автора, доктора Битти) к исследованию антисептиков, являлось покрытие жидких культур подходящих газообразующих организмов расплавленным вазелином. Рост культур приводил к образованию газов и поднятию вазелина в колонке, изменение объема давало приблизительное представление о росте культур. С помощью этого метода можно было легко продемонстрировать, что активность многих антисептиков значительно уменьшалась в белковых жидкостях, таких как сыворотка крови, а также удивительным оказалось то, что при определенных концентрациях антисептиков (в том числе карболовой кислоты, йода, хлорноватистой кислоты, гипохлорита натрия и хлорамина-Т) бактериальный рост даже возрастал. (Используя это же устройство, Флемингу также удалось продемонстрировать, что клостридия, возбуждающая заболевание гангрены, дала гораздо более обильную культуру при выращивании совместно с аэробными организмами из ран, такиими как стафилококки и стрептококки.)

Удалось выявить еще один аспект «антисептической проблемы», когда Райт и Флеминг перенесли свое внимание на антибактериальное воздействие лейкоцитов в инфицированной ране. Они обнаружили, что, при благоприятных условиях, лейкоциты гноя и крови могли уничтожать очень большой количество стафилококков истрептококков, а под влиянием антисептиков этот эффект часто уменьшался. В сложившейся ситуации гениальная склонность Флеминга к простым устройствам снова не подвела: сперва он прикладывал стеклянную пластинку к ране, а затем сразу же на нее наносил питательную среду агар. Он провел несколько таких опытов на ране с разной степенью промывки антисептиком и заметил, что рост бактерий был обильнее в более поздних культурах. Видимо антисептики губили лейкоцитов, которые так необходимы для предотвращения размножения микробов.

Убедительное опытное подтверждение заключений Флеминга было проведено им после войны с использованием техники «слайд ячейки». Методика позволила легко показать, что при попадании микробов в кровь лейкоциты оказывают очень сильное бактерицидное действие, а при добавлении антисептиков эффект значительно снижается, или полностью ликвидируется.

Описание исследований Флеминга по раневым инфекциям было изложено в его Хантерийской лекции в Королевском колледже хирургов в 1919 году и в его же сообщении «Сравнение деятельности антисептиков на бактерии и лейкоциты» в Королевском обществе в 1924 году.

Долгие размышления Флеминга и Райта на тему физиологических механизмов защиты ран при попадании инфекции привели их в 1922 году к открытию микроборастворяющего фермента, содержащегося в носовых выделениях, который он назвал «лизоцим». В некотором смысле это открытие было двойным: вещество было литическим агентом, и, как оказалось, многие микробы оказались чувствительны к его действию.

В Королевском обществе Флеминг рассказал, как он ежедневно выделял культуры из носовой секреции пациента (на самом деле его собственной) в ходе «простуды». Первые четыре дня почти ничего не появлялось, но в последний день возникло "большое количество мелких колоний, которые оказались грам-положительными кокками, которые распределялись нерегулярно, но с тенденцией к диплоккокной и тетрадной формации ". С помощью Райта ему впоследствии удалось открыть микроба, который ранее не был известен, и назвал его Micrococcus Lysodeicticus(то есть растворимые).

До сих пор не совсем ясно, что заставило Флеминга исследовать носовую слизь и обнаружить вещество, которое оказывает мощное литическое действие на микробов. Вероятно, на некоторых участках пластины, где присутствовали частицы слизи, подавлялся или предотвращался рост микрококкуса. В любом случае, видимо, он подозревал это, и его подозрение подтвердилось, когда он приготовил суспензию из микробов из свежей культуры и добавил к ней каплю разбавленной носовой слизи. К его удивлению суспензия стала совершенно прозрачной уже через минуту или две.

Последующие эксперименты показали, что подобный эффект растворения микробов может быть продемонстрирован и с человеческими слезами, мокротой, слюной, с экстрактами многих тканей человеческого тела, а также с яичным белком и другими животными и растительными тканями.

Как ни странно, ни один другой микроб не растворялся настолько хорошо, как Micrococcus Lysodeicticus, хотя многие другие микробы, являющиеся возбудителями заболеваний человека, также подвергались воздействию, но только в меньшей степени. Был сделан очень важный вывод о том, что фермент лизоцим может быть получен из человеческих лейкоцитов. Бактерицидное действие лейкоцитов, полученных из человеческой крови, которое Райт и Флеминг демонстрировали во время войны, возможно, были связаны с действием этого фермента.

В целом открытие лизоцима, возможно, не было огромным интеллектуальным подвигом, но следует помнить, что сотни бактериологов во всем мире изучали носовые выделения в течение многих лет в надежде найти организмы, ответственные за «простуду», но ни одному из них не удалось открыть этот фермент. Флемингу также не удалось найти причину простуды, но открытие лизоцима, несомненно, стало важным этапом в развитии иммунологии.

[править]Случайное открытие

«Когда я проснулся на рассвете 28 сентября 1928 года, я, конечно, не планировал революцию в медицине своим открытием первого в мире антибиотика или бактерии-убийцы», затем Флеминг сказал: «Но я полагаю, что именно это я и сделал».^[4]

К 1928 году Флеминг исследовал свойства стафилококков. Он уже был известен своими ранними работами и получил репутацию блестящего исследователя, но при этом его лаборатория часто была неопрятной. 3 сентября 1928 года Флеминг вернулся в свою лабораторию, проведя август со своей семьей. Перед отъездом он собрал все свои культуры стафилококков на скамейке в углу его лаборатории. Вернувшись, Флеминг заметил, что на одной пластине с культурами появилисьплесневые грибы, и что присутствовавшие там колонии стафилококков были уничтожены, в то время как другие колонии были в норме. Флеминг показал загрязненные грибами культуры своему бывшему помощнику Мерлину Цена, который сказал: «Вот также Вы и открыли лизоцим»^[5]. Флеминг отнес грибы, вырасшие на пластине с его культурами, к роду пеницилловых, и, спустя несколько месяцев,7 марта 1929 года назвал выделенное вешество пенициллином^[6].

Флеминг исследовал положительное антибактериальное воздействие пенициллина на множество организмов, и заметил, что он воздействует на такие бактерии, как стафилококки и многие другие грамм-положительные возбудители, которые вызывают скарлатину, пневмонию, менингит и дифтерию, но не помогает от таких заболеваний как брюшной тиф или паратиф, возбудителями которых являются грам-отрицательных бактерии, от которых он также пытался лечить в то время. Он также действует на Neisseria гонореи, которая вызывает гонорею, хотя эта бактерии и являются грам-отрицательными.

Флеминг не был химиком, поэтому не был в состоянии извлечь и очистить активное вещество. Поэтому он не мог использовать пенициллина в качестве терапевтического средства, но мысли об этом не покидали его голову. Он писал:

«Пенициллин, при взаимодествии с чувствительными микробами, имеет некоторые преимущества над известными химическими антисептиками. Хороший образец полностью уничтожит стафилококков, стрептококков пиогенес и пневмококков даже при разведении 1 к 800. Он является более мощным ингибиторнымагентом, чем карболовая кислота, и может быть применен к зараженным поверхностям и в неразбавленном состоянии, не вызывая раздражения и интоксикации. Даже при разведении в 800 раз он обладает более сильным действием, чем другие антисептики. Эксперименты, связанные с лечением гнойных инфекций подтвердили, что это открытие действительно привело к прогрессу в медицине.»

Последний из упомянутых экспериментов не описан. Следует отметить, что в это время Флеминг имел в виду только местное применение пенициллина, он и представить не мог, что (цитата Флори) «Он может циркулировать в крови и жидкостях организма в достаточном количестве, чтобы уничтожить чувствительные к нему бактерии в сочетании с естественной защитой тела без нанесения вреда другим тканям».

Прежде чем перейти к изучению других вопросов, Флеминг показал как даже необработанный фильтрат, содержащий пенициллин может быть использован в бактериологии как средство подавления роста нежелательных микробов в определенных культурах, например, для изоляции от Б-пиртусиса при коклюше.

Флеминг опубликовал свое открытие в 1929 году в Британском журнале Экспериментальной Патологии^[7], но его статье было уделено мало внимания. Флеминг продолжал свои исследования, но обнаружил, что работать с пенициллом было очень трудно, и что после того, как выросла плесень, еще труднее стало изолировать антибиотик от агента. Производство пенициллина Флемингом оказалось довольно медленным, и он боялся, что по этой причине пенициллин не будет иметь важное значение при лечении инфекции. Флеминг также убедился, что пенициллин не может существовать в теле человека (в естественных условиях) настолько долго, чтобы быть способным эффективно убивать бактерии. Многие клинические испытания оказались безрезультатными, вероятно, потому, что пенициллин был использован в качестве поверхностного антисептика. До 1940-го годах Флеминг все продолжал свои опыты^[8], пытаясь разработать методику быстрого выделения пенициллина, которую можно было бы использовать вдальнейшем для более масштабного применения пенициллина.

Вскоре после того как Флеминг перестал работать с пенициллином, Флори и Чейн продолжили исследования и массовое производство его за счет средств правительства США и Англии. Спустя некоторое время им все-таки удалось произвести достаточно пенициллина для лечения всех раненых.

[править]Очистка и стабилизация

Попыткой очистить и выделить пенициллин занимались Чейн и Флори в Оксфорде в 1940 году. Экстракцией эфиром им удалось выделить достаточно чистый материал для предварительных испытаний его антибактериальной эффективности на лабораторных животных, зараженных соответственно вирулентными стафилококками, стрептококками и хлостридиумсептиками. (Позже оказалось, что состав, используемый в этих исследованиях содержал лишь около 1 % пенициллина.) Опыты были удивительно успешными, и ученые призвали Флори и его команду участвовать в разработке методов по извлечению. Раствор эфира был заменен на амилацетат с последующим подкислением. Таким способом были получены более стабильные образцы пенициллина, и удалены излишние примеси^[9][10].

Выводы Флеминга об нетоксичности пенициллина для лабораторных животных и человеческих лейкоцитов были подтверждены и расширены, и уже в 1941 году получены положительные результаты по лечению нескольких тяжелых инфекций человека. Сразу же последовали и другие удовлетворительные результаты по лечению этим антибиотиком, таким образом пенициллину было суждено занять уникальное место среди эффективных средств против человеческих болезней.Стеомиелит и стафилококковая септицемия, родильная горячка и другие инвазивные стрептококковые инфекции, пневмония, инфекции ран и ожогов, газовой гангрены, сифилис и гонорея — лечение всех этих заболеваний было очень успешным. К 1944 году, благодаря огромным усилиям американских производителей и исследовательских групп, стало возможным лечить пенициллином каждого раненого на фронте. Когда война закончилась поставки были достаточными, чтобы лечить население этой страны и Северной Америки. В послевоенные годы было обнаружено, что даже бактериальный эндокардит, который ранее считался смертельным заболеванием почти у 100 % пациентов, часто может быть излечен большими дозами.

Флеминг был скромен в своем участии в разработке пенициллина, описывая свою известность как «Миф Флеминга». Он был первым, кто обнаружил активные свойства вещества, что дало ему привилегию назвать его: пенициллин. Также он хранил, выращивал и распространял исходную плесень в течение двенадцати лет, и продолжал делать это до 1940 года, пытаясь получить помощь от любого химика, который имел достаточно навыков, чтобы выделить из нее пенициллин. Сэр Генри Харрис сказал в 1998 году: «Без Флеминга не было бы Чейна;без Чейна не было бы Флори; без Флори не было бы Хитли; без Хитли не было бы пенициллина»^[11].

Все эти открытия были сделаны благодаря усилиям Флеминга с одной стороны в 1928-29, Чейна и Флори с их коллегами с другой стороны в 1940-43. Было отмечено, что работа Флеминга с пенициллом стояли наравне с другими более ранними работами на континенте. В одной из них, Ваудремер из Института Пастера в Париже сообщил, что при длительном контакте с плесенью Aspergillus fumigatus происходила гибель инфекции туберкулезной палочки и, на основании этого наблюдения, он пытался лечить более 200 пациентов, страдающих от туберкулеза. Но опыт оказался совершенно безрезультатным. Аналогичные опыты были проведены и с другими формами плесени и бактерий. Ясно, что антагонизм между различными микробиологическими родами и видами был «в воздухе» на протяжении нескольких лет, и Флеминг сам признал это в своей Нобелевской лекции в 1945 году.

Ясно также, что работа Флеминга принесла на свет новое вещество, которое оказалось не токсичным для тканей животных и для человеческих лейкоцитов. Все оставалось бы на том же этапе в течение целых десятилетий, если бы Флори не занялся своими исследованиями, а также если бы не было химических ноу-хау Чейна, и их совместного терпения и энтузиазма по преодолению многих трудностей, и, возможно, пенициллин еще нельзя было бы использовать в качестве практического терапевтического агента.

[править]Антибиотики

Случайное открытие Флеминга и выделение пенициллина в сентябре 1928 года знаменовало начало современным антибиотикам. Флеминг также обнаружил, что бактерии обладали устойчивостью к антибиотикам, если дейтвовали малым количеством пенициллина, либо если антибиотик употреблялся слишком короткое время. Алмрот Райт предсказал устойчивость к антибиотикам еще до того, когда это было обнаружено экспериментально. Флеминг рассказал об использовании пенициллина в его многочисленных выступлениях по всему миру. Он предупредил, что не стоит использовать пенициллин, пока заболевание не будет диагностировано, а если антибиотик все-таки необходим, то нельзя использовать пенициллин в течение короткого времени и в совсем малых количествах, поскольку при этих условиях убактерий развивается устойчивость к антибиотикам.

[править]Личная жизнь

Популярная история^[12] о том, что отец Уинстона Черчилля оплачивал образование Флеминга после того, как отец Флеминга спас юного Уинстона от смерти, является легендой. Александр Флеминг в письме^[13] своему другу и коллеге Андре Грация описал эту историю как «чудесные сказки». "Я не спасал жизнь Уинстона Черчилля во время Второй мировой войны. Когда Черчилль заболел в Карфагене в Тунисе в 1943 году, он был спасен лордом Мораном, который использовал сульфаниламиды, поскольку он не имел опыта работы с пенициллином. Хотя Дейли телеграф 21 декабря 1943 написали, что он был спасен пенициллином, на самом деле ему помог новый препарат сульфаниламид, сульфопиридин, известный в то время под кодовым названием M & B 693, открытый и полученный фирмой Май и Бэйкер Лтд (Дагенхам, Эссекс) — дочерней компанией французской группы «Рон-Пуленк». В последующей радиотрансляции Черчилль упомянул новое лекарство: «Замечательный M & B»^[14]. Вполне вероятно, что достоверная информация о сульфаниламидах не дошла до газет, и поскольку настоящий антибактериальный препарат сульфаниламида, пронтозил, был открыт немецкой лабораторией Байер, а Великобритания в то время находилась в состоянии войны с Германией, было решено, что лучше поднять боевой дух британских солдат историей лечения Черчилля пенициллином.

Первая жена Флеминга, Сара, умерла в 1949 году. Их единственный ребенок, Роберт Флеминг, стал врачом. После смерти Сары, Флеминг женился на гречанке Амалии Котсури-Вурекас, коллеге по госпиталю Святой Марии 9 апреля 1953 года; она умерла в 1986 году.

[править]Флеминг в масонстве

Флеминг был весьма активным и деятельным масоном. Его масонская биография описывает следующие его должности и звания: Член ряда английских масонских лож, Досточтимый Мастер ложи «Милосердие» № 3286 в 1935 году, затем ее Казначей. В 1925 году Флеминг становится Досточтимым Мастером ложи «Св. Мария» № 2682, затем ее Секретарем. В 1942 году Флеминг был избран Первым Великим Диаконом Объединённой Великой Ложи Англии. Он имел тридцатую степень посвящения в Шотландском уставе^[15].

[править]Последние годы

В 1955 году Флеминг умер в своем доме в Лондоне от сердечного приступа. Он был кремирован и через неделю его прах был похоронен в соборе святого Павла.

[править]Почётные звания и должности, наследие

Открытие Флемингом пенициллина изменило мир современной медицины, позволило создать ряд жизненно необходимых антибиотиков. Пенициллин спасал и до сих пор спасает миллионы людей во всем мире^[16].

Лаборатория в госпитале Святой Марии в Лондоне, где Флеминг открыл пенициллин, теперь стала музеем Флеминга. Также в городе Ломита в Лос-Анджелесе, штатКалифорния создана школа, названная именем Александра Флеминга. Вестминстерский университет назвал одно из своих студенческих зданий, расположенных вблизи Олд-стрит в честь Флеминга, в его честь также названы здания Имперского колледжа. Они расположены в студенческом городке Саут-Кенсингтон, в них обучается большое количество студентов по разным медицинским специальностям.

1) Флеминг, Флори и Чейн вместе получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1945 году. Согласно правилам Нобелевского комитета, приз может быть разделен между максимум тремя людьми. Нобелевская медаль Флеминга была приобретена Национальным музеем Шотландии в 1989 году и будет представлена, когда Королевский музей вновь откроется в 2011 году.

2) Флеминг был удостоен звания Хантерианского профессора Королевского колледжа хирургии в Англии.

3) Флеминг и Флори были посвящены в рыцари в 1944 году.

4) В 2000 г. три крупных шведских журнала указали пенициллин как наиболее важное открытие тысячелетия. По оценкам некоторых изданий, с помощью этого открытия были спасены около 200 миллионов жизней.

6) Статуя Александра Флеминга стоит рядом с главной ареной в Мадриде, Плаза де Торос де Лас-Вентас. Она был возведена по соглашению с благодарными матадорами, поскольку пенициллин значительно снизил число смертей.

7) Флемингово Наместье — площадь, названная именем Флеминга в районе университетеа Дэжвис в Праге.

8) В середине 2009 года Флеминг был изображен на новой серии банкнот, выпущенных Клайдсдейлским банком, его изображение размещено на новой купюре 5 фунтов стерлингов.

[править]Ссылки

§ Биография на сайте Нобелевского комитета (англ.)

§ Электротехническая энциклопедия. Случайность событий в природе

§ Об Александре Флеминге, отрывок из Книги Марлен Дитрих «Размышления»

[править]