Балюк Татьяна Николаевна

За свою историю человечеством были сделаны тысячи великих открытий и выдающихся изобретений. Одним из таких открытий, совершившим настоящую революцию в медицине, стало изобретение пенициллина — первого в мире антибиотика.
Важность этого открытия трудно переоценить. Несмотря на развитие медицины, ещё в начале ХХ века, многие заболевания были или неизлечимы вовсе, или трудноизлечимы. Появление пенициллина ознаменовало начало новой эры антибиотиков.
Антибиотик – это препарат, препятствующий размножению микроорганизмов. Они делаться на два типа:
1) Бактериостатические – останавливают распространение микробов;
2) Бактерицидные – вызывают гибель микроорганизмов.
К антибиотикам относятся продукты растительного и животного происхождения, которыми люди пользовались за долго до открытия пенициллина. [1]
Цель проекта:
•Знакомство с историей создания и внедрения пенициллина в медицинскую практику.

Задачи исследования:
•
Найти исторические и документальные сведения описывающие историю создания пенициллина.
•
Изучить имеющиеся информационные источники.
•
Провести эксперимент по выращиванию плесени рода Пеницилл (Penicillium) в домашних условиях.
Объект исследования: плесень рода Penicillium.
Предмет исследования: условия развития плесени рода Penicillium.
Методы исследования:
•
Изучение литературных источников и интернет-ресурсов.
•
Просмотр научных фильмов по данной теме.
•
Проведение эксперимента.
•
Анализ полученных результатов.Актуальность выбранной темы: в истории медицины есть важные открытия результатом которых становится новая уникальная методика или даже целое направление в медицине. Открытие пенициллина послужило мощным толчком развития антимикробной терапии в мире. Изучая историю этих открытий и ее героев мы сможем лучше понять, как это происходило и что необходимо для новых открытий.
Предпосылки к открытию. Полезная плесень
О целебных свойствах зеленой плесени было известно задолго до ХХ века. Многие древние культуры независимо друг от друга открыли полезные свойства грибов и растений. Эти методы лечения часто срабатывали, потому что многиечто многие
3
организмы, в том числе многие виды плесени, естественным образом производят антибиотики.
Еще в глубокой древности индейцы из племени майя использовали зеленую плесень, выращенную на зернах кукурузы, для лечения ран. Упоминания об использовании плесени в лечебных целях встречаются в трудах персидского ученого Авиценны (II в.) и швейцарского врача и философа Парацельса (XIV в.).
В Польше XVII века влажный хлеб смешивали с паутиной (которая часто содержала споры грибов ) для лечения ран.
В русской народной медицине с давних времен для лечения ран применялись присыпки, состоящие из зеленой плесени. [1]
Современная история исследований пенициллина по-настоящему начинается в 1870-х годах. Сэр Джон Скотт Бердон-Сандерсон, который работал в больнице Святой Марии в Лондоне, заметил, что культуральная жидкость, покрытая плесенью, не вызывает роста бактерий.
Английский хирург Джозеф Листер описал антибактериальное действие на ткани человека разновидности плесени, которую он назвал Penicillium glaucum.
В 1874 году валлийский врач Уильям Робертс заметил, что бактериальное заражение обычно отсутствует в лабораторных культурах Penicillium glaucum.
Джон Тиндалл продолжил работу Бердона-Сандерсона и продемонстрировал Королевскому обществу в 1875 году антибактериальное действие гриба Penicillium .
В 1877 году французские биологи Луи Пастер и Жюль Франсуа Жубер обнаружили, что культуры бацилл сибирской язвы при заражении плесенью могут быть успешно подавлены.
В начале 1870-х годов исследованием плесени одновременно занимались российские медики Алексей Герасимович Полотебнов и Вячеслав Авксентьевич Манассеин. Полотебнов, выяснив лечебное действие плесени на гнойные раны и язвы, рекомендовал использовать плесень для лечения кожных заболеваний. Его

работа «Патологическое значение зелёной плесени» вышла в 1873 году. Но идея на тот момент не получила дальнейшего практического применения.[1]
Таким образом, эти данные показывают, что человечество знало о целебных свойствах зеленой плесени. Однако эти сведения носили разрозненный характер и касались лишь воздействия самого гриба на микроорганизмы. В то время не могло быть и речи о выделении и изучении активного начала, образуемого плесенью.История открытия
В 1928 году британский микробиолог Александр Флеминг (1881 – 1955) исследовал свойства стафилококков. Он уже был известен своими ранними работами и получил репутацию блестящего исследователя, но при этом его лаборатория часто была неопрятной. По легенде, к открытию пенициллина привела случайность: в чашку Петри, где Флеминг выращивал колонию золотистого стафилококка, каким-то образом попала плесень. За несколько дней, пока посуда стояла без присмотра, в некоторых местах на желтой массе появились прозрачные круги. Это позволило ему сделать вывод, что бактерии погубила плесень. Его догадка подтвердилась в ходе экспериментов, которые длились год. Из плесневого грибка Penicillium notatum ученый получил вещество, которое и назвал пенициллином. Флеминг рассказал о своем открытии и в 1929 г. опубликовал статью в научном журнале, но дальше дело не продвинулось. Полученное вещество быстро теряло лечебные свойства и изучение его затормозилось. [4]
Исследования Флеминга продолжили в 1939 году профессор патологии в Оксфорде Говард Флори (1898-1968), биохимик Эрнст Чейни (1906-1979) и биохимик и биолог Норман Хитли (1911 - 2004). Флори и Чейн сформировали так называемую «оксфордскую группу», подключив к работе химиков, врачей, бактериологов. После года многочисленных попыток в 1940 г. они впервые получили пенициллин в очищенном виде. [1]
Первая попытка Чейни и Флори лечить пенициллином человека оказалась неудачной из-за нехватки препарата. Полицейский, получивший сепсис после пореза на коже, при введения препарата пошел было на поправку, но после прекращения лечения умер. А первым выздоровевшим в 1941 году стал 15-летний подросток, погибавший от заражения крови. Ученые поняли, что препарат действует, но необходимо наладить массовое производство. [2]
Летом 1941 года профессор Флори и его коллега Норман Хитли отправляются в Соединенные Штаты. Они хотят заинтересовать американскую фармацевтическую промышленность производством пенициллина в больших масштабах. С собой они везут бесценный флакон с культурой плесени Penicillium. Опять же по легенде, чтобы вывезти с собой плесневый биоматериал, ученые пропитали экстрактом подкладку одежды и карманы.
Первую технологию производства пенициллина в 1943 году организовала маленькая компания «Пфайзер», выпускавшая лимонную кислоту. Наилучший штамм Penicillium chrysogenum был найден в сгнивших дынях. Для выращивания плесени использовали бродильные чаны, куда для ускорения роста добавляли кукурузный сироп. Чтобы колонии гриба росли не только на поверхности, но и внутри, шлангами в баки закачивали кислород. Технология получила название «глубинной». В Америке началось производство пенициллина в промышленных масштабах и эффективное лечение пациентов. В 1945 года выпуск пенициллина с высокой активностью составил 15 тонн в год, а в 1950 году – 195 тонн. [4]
В СССР над решением задачи получения пенициллина работал Всесоюзный институт экспериментальной медицины, руководила исследованиями Зинаида Виссарионовна Ермольева. К тому времени, у нее уже был успешный опыт работы на фронте, ей удалось остановить вспышку холеры и брюшного тифа в Сталинграде в 1942 году. Наблюдая за ранеными, Зинаида Виссарионовна видела,что многие из них умирают не от ран, а от заражения крови. Она понимала, что во что бы то ни стало нужно найти средство для спасения раненых. [5]
Проведя колоссальную работу, Зинаида Ермольева и Тамара Балезина испробовали большое количество плесневых грибов. Искали тот, который губит бактерии стафилококка. В результате был найден штамм Penicillium crustosum, вырабатывающий пенициллин. Уже в 1943 году лаборатория начала готовить пенициллин для клинических испытаний. [7]
В январе 1944 г. Москву посетила группа иностранных ученых, среди которых был профессор Флори, привезший с собой английский штамм пенициллина. Сравнение двух штаммов (советского и английского) показало, что они по уровню образования антибиотика близки, но советский препарат является более эффективным при меньшей дозировке. Говард Флори восторженно называл Ермольеву «Госпожа Пенициллин».[1]
Осенью 1944 года в составе бригады, возглавляемой главным хирургом Советской Армии Н. Н. Бурденко, З. В. Ермольева выезжала на 1-й Прибалтийский фронт, где отечественный пенициллин был успешно применён для предупреждения осложнений при тяжёлых ранениях. В конце 1944 года на базе Московского эндокринного завода был открыт экспериментальный цех, который начал выпуск пенициллина.[6]Получение плесени рода Пеницилл (Penicillium) в домашних условиях
Сегодня по рецепту врача мы можем приобрести антибиотик в любой аптеке. И в тоже время идея повторить опыт Александра Флеминга и в домашних условиях захватывает.
Изучив различные источники по данной теме, я пришла к выводу, что наладить домашнее производство пенициллина невозможно, но сам процесс получения плесени в домашних условиях вполне возможен.
Плесень или плесневые грибы относятся к классу низших грибов, обладают микроскопическими размерами. Грибки эти встречаются всюду — в почве, на растениях, в воздухе жилых и подвальных помещений, на испорченных фруктах, хлебе. [8]
Процесс получения образцов плесени
Для того, чтобы получить плесень, я взяла два образца:
Образец №1 (Приложение 1)
День 1
Половинка лимона, так как пенициллин и витамин-С отлично работают в паре. Лимон слегка смочила слабым раствором медного купороса (медный купорос препятствует росту микробов, на рост же грибков влияния не оказывает). Положила в герметичный контейнер и убрала в темное место на несколько дней.
День 7
Первые несколько дней изменений не было. Через 7 дней появилась первая голубоватая плесень, вокруг которой был белый ореол.
День 14
Через две недели весь лимон был покрыт ровным слоем серо-зеленой плесени. Во время эксперимента из за большого содержания влаги контейнер запотел.
8
Образец №2 (Приложение 2)
День 1
Черный хлеб. Образец №2 не был обработан раствором медного купороса. Хлеб положили в герметичный контейнер и так же убрали в темное место на несколько дней.
День 7
На 7 день рядом с колонией грибов серо-зеленого цвета была обнаружена черная плесень. Чёрная или тёмно-серая плесень с повышенной «пушистостью» считается опасной и может быть токсичной для человека. Поэтому я решила контейнер с Образцом №2 не открывать и все дальнейшие действия производить только с Образцом №1.
День 14
На 14-й день колония черной плесени захватила значительную часть Образца №2.
Анализ колоний плесени на образцах
В природе существует более 220 видов плесневых грибков-пенициллов.[11] Все они образуют колонии в виде (зеленой, оливковой) плесени, внешне ни чем не отличающиеся друг от друга, из которых только несколько оказывают лечебное действие.
Чтобы определить к какому виду принадлежит колония плесени Образца №1 я решила рассмотреть ее под микроскопом. (Приложение 3)
Для этого я использовала стереоскопический микроскоп МБС-10. Максимальная степень увеличения у моей модели 100х, что не позволило мне детально рассмотреть колонию плесени и достоверно определить относится ли она к роду Пеницилл (Penicillium).
9
Визуальное наблюдение за колонией плесени Образца №1 и сравнение с образцами из интернета позволило мне сделать вывод, что данная плесень вероятнее всего относится к роду Пеницилл (Penicillium). (Приложение 4)
Так же сравнив с образцами из интернета черную плесень с Образца №2, я сделала предположение, что она относится к роду Аспергилл (Aspergillus), который включает несколько сотен видов плесневых грибов. (Приложение 5)
Некоторые виды Аспергилл вызывают серьёзные заболевания у людей и животных. Группа заболеваний, вызываемых грибами рода Аспергилл называется Аспергиллёз.
10
Заключение
В 1945 году Александ Флеминг, Говард Флори и Эрнст Чейн были удостоены Нобелевской премии в области физиологии и медицины, присуждена «За открытие пенициллина и его лечебного эффекта в борьбе с различными инфекционными заболеваниями». Открытие пенициллина поистине является мировым событием XX века. Ни одно лекарство до этого не спасало столько человеческих жизней. Кроме того, пенициллин стал первым препаратом, на примере которого было замечено возникновение устойчивости микроорганизмов к антибиотикам. [2]
Выращивание колонии плесневых грибов серо-зеленого/оливково цвета в домашних условиях не вызывает сложностей. Но достоверно определить относится ли эта плесень к роду Пеницилл (Penicillium) и подходит ли для получения пенициллина или нет, можно только в условиях микробиологической лаборатории.
Список использованных источников
1. Егоров, Н. С. Основы учения об антибиотиках: Учебник. 6-е изд., перераб. и доп. / Н.С. Егоров. - М.: Изд-во МГУ; Наука, 2004. - 528 с. — ISBN 5-211-04669-2 — ISBN 5-02-033595-9
2. Данилов А.И, Литвинов А.В. Начало эры антимикробной химиотерапии // Клиническая Микробиология и Антимикробная Химиотерапия. - 2010. - №12(2). - С. 163-169. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/nachalo-ery-antimikrobnoy-himioterapii
3. Опимах И.В. Пеницилин и его герои // Медицинские технологии. Оценка и выбор. - 2015. - №2(20). - С. 59-65. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/penitsilin-i-ego-geroi
4. Флеминг, Александр // Википедия [Электронный ресурс] URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Флеминг,_Александр
5. Чаурина, Р. Зинаида Виссарионовна Ермольева / Р. Чаурина //
Биология. – 2000. – № 19. – URL: https://bio.1sept.ru/article.php?ID=200001909
6. Каспрук Л. И., Снасапова Д. М., Жакупова Г. Т. К юбилею Зинаиды Ермольевой // Бюллетень науки и практики. - 2018. - №3. - С. 58-62. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/pamyati-z-v-ermolievoy-posvyaschaetsya
7. MADAM PENICILLIN Зинаида Виссарионовна Ермольева [Электронный ресурс] URL: http://exibitions.jscc.ru/ermoleva/
8. Пеницилл // Википедия [Электронный ресурс] URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Пеницилл
9. Аспергилл // Википедия [Электронный ресурс] URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Аспергилл
10. Пенициллин. История открытия пенициллина // SCI-News [Электронный ресурс] URL: https://sci-news.ru/2020/penicillin/
11. Пеницилл // Большая российская энциклопедия 2004–2017 [Электронный ресурс] URL: https://old.bigenc.ru/biology/text/2710435