[Loskamilos1]

#nauka #penicylina #medycyna

Artykuł naukowy Włodzimierza Kuryłowicza z 1945 roku pt. Penicillina- nowy środek leczniczy. Pozwoliłem sobie na pozostawienie nazwy używanej w tamtym okresie czasu.

Lata wojny przyniosły wiele nowych zdobyczy w dziedzinie medycyny, największym jednak odkryciem, przynajmniej w znaczeniu stosowanym, było odkrycie penicilliny. Historia tego zdarzenia jest o tyle ciekawa, że pierwsze obserwacje, jakich dokonał Aleksander Fleming, angielski mikrobiolog, datują z r. 1929. Zauważył on mianowicie, iż pewien gatunek pleśni posiada wybitnie antagonistyczne właściwości w stosunku do pewnych gatunków ropotwórczych drobnoustrojów, przede wszystkim gronkowca złocistego. Spostrzeżenie to zostało wyzyskane dla ulepszenia metod rozpoznawczych niektórych gatunków bakterii, a dopiero w latach 1941-43 dzięki współpracy mikrobiologów Fleminga, Reisticka, Thoma z grupą patologów, farmakologów i biochemików z Floreyem, Abrahamem, Chainem i Heatleyem na czele udało się wykorzystać je dla medycyny praktycznej.

Otrzymywanie penicilliny

Penicillina jest substancją produkowaną przez pleśniaka z gatunku pencillium, posiadającą wybitne antybakteryjne właściwości wobec pewnych drobnoustrojów. Otrzymuje się ją przez hodowanie wymienionego pleśniaka na pożywkach płynnych. Najczęściej używa się jako pożywek wyciągów z mięsa, pszenicy, kukurydzy z dodatkiem soli i peptanu oraz glukozy, można stosować też t. zw. pożywki syntetyczne będące mieszaniną soli mineralnych. Hodowla pleśniaka odbywa się w temperaturze 23 do 25 stopni w warunkach tlenowych. Dla stworzenia idealnych warunków aeracji, nieodzownych dla rozwoju pleśni i produkcji penicilliny, hodowlę prowadzi się w specjalnych naczyniach. Wysterylizowaną pożywkę zasiewa się zarodnikami pleśni i wstawia się do cieplarek na przeciąg 8 do 14 dni. W czasie wzrostu pleśni, która zależnie od gatunku posiada różny wygląd i barwę, obserwujemy charakterystyczną zmianę zabarwienia podłoża, które w miarę gromadzenia się w nim penicilliny staje się żółte. Równocześnie ze zmianą zabarwienia stwierdza się zmiany w koncentracji jonów wodorowych, która w pierwszych dniach wzrostu pleśni silnie się obniża, w następnych dniach poczyna wzrastać dochodząc do wartości pH-7, w momencie maksymalnego nagromadzenia się penicilliny. Obok produkowanej przez pleśń penicilliny i charakterystycznego żółtego pigmentu, odpowiadającego flavoproteinom, pleśń produkuje jeszcze inne substancje przechodzące do pożywki, zwane penicilliną B. Począwszy od siódmego dnia wzrostu badamy pożywkę na zawartość penicilliny. Nie znając metod chemicznych, posługujemy się przy oznaczaniu aktywności pożywki metodami biologicznymi, oznaczającymi zawartość penicilliny w podłożu w t. zw. jednostkach oksfordzkich, zwanych też jednostkami Floreya albo Heatleya. Jednostka oksfordzka jest to ta ilość penicilliny, która rozcieńczona pięćdziesięciokrotnie w bulionie, hamuje w nim wzrost wzorcowego szczepu gronkowca złocistego. Istnieje cały szereg metod dla oznaczania aktywności penicilliny, a oznaczać siłę jej działania możemy nie tylko w sztucznym podłożu, ale również i w płynach ustrojowych, np. w moczu, krwi, ropie itd. Hodowlę pleśniaka przerywamy w dniu, w którym zawartość penicilliny przestaje wzrastać. Pożywkę zlewamy oddzielając ją od pleśni, sączymy przez filtry bakteryjne i używamy jej jako nieoczyszczonej, czyli t. zw. natywnej penicilliny. Penicillina natywna zawiera zwykle (zależnie od podłoża) ok. 20 do 40 jednostek oksfordzkich w 1 cm sześciennym i nadaje się tylko do użytku zewnętrznego. Jeśli preparat ma być użyty do wstrzykiwań domięśniowych czy dożylnych, należy uprzednio usunąć żeń ciała białkowe, uwolnić płyn od nadmiernych ilości soli mineralnych, a także oddzielić od szkodliwych domieszek produkowanych przez pleśniaka w czasie jego wzrostu. Ponieważ dla osiągnięcia efektu leczniczego trzeba wprowadzić do ustroju odpowiednią ilość preparatu, a zawartość penicilliny w nieoczyszczonym roztworze jest mała, trzeba ponadto przeprowadzić zagęszczenie penicilliny w roztworze, aby uniknąć konieczności wstrzykiwania dużych ilości płynu. Oczyszczanie i koncentrowanie penicilliny nie należy do zadań prostych, ponieważ penicillina jest substancją bardzo silnie wrażliwą na szereg środków fizycznych i chemicznych. Penicillina rozkłada się stopniowo pod wpływem wody w normalnej ciepłocie. W obecności kwasów, a zwłaszcza zasad, rozkład ten odbywa się w tempie przyspieszonym. Penicillina nie daje z żadnym odczynnikiem połączeń nierozpuszczalnych w wodzie i dlatego nie można jej wydzielić z roztworów wodnych w postaci nierozpuszczalnej w wodzie pochodnej. Penicillina rozpuszcza się w rozczynnikach organicznych jak chloroform, octan amylowy, eter i przy pomocy tych odczynników można penicillinę oczyścić od szkodliwych domieszek i należycie skoncentrować. Istnieją też inne sposoby oczyszczania penicilliny, które najczęściej pozostają tajemnicą przemysłową.

Trwałość penicilliny

Wodne roztwory penicilliny nie są trwałe w normalnej ciepłocie, ale można je odparować bez strat penicilliny w wysokiej próżni i w niskiej temperaturze i w ten sposób otrzymać penicillinę w stanie stałym jako sól sodową lub metalu ziem alkalicznych, n. p. wapniową. Stała penicillina stanowi żółty proszek, bardzo łatwo rozpuszczalny w wodzie i w rozczynnikach organicznych. Budowa penicilliny nie jest znana. Ustalenie wzoru empirycznego utrudnia fakt, że dotychczas nie otrzymano analitycznie czystego preparatu penicilliny. Używane w lecznictwie preparaty zawierają ok. 100 do 550 jednostek oksfordzkich w 1 mg, podczas gdy preparat oczyszczony w dalekim stopniu dla celów naukowych zawiera 1650 jednostek oksfordzkich w 1 mg. Stałą penicillinę przechowuje się w zamkniętych naczyńkach w niskiej temperaturze i rozpuszcza się ją bezpośrednio przed użyciem w formie iniekcji. Jak wspomniano, antybakteryjne działanie penicilliny ogranicza się tylko do pewnej grupy drobnoustrojów, przede wszystkim tych, które wywołują sprawy ropne. Specjalnie wrażliwe na penicillinę są wspomniane wyżej gronkowce, paciorkowce, drobnoustroje wywołujące zapalenie płuc, zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych, rzeżączkę, wreszcie penicillina działa też i na bakterie t. zw. zgorzeli gazowej i obrzęku złośliwego oraz na drobnoustroje wywołujące kiłę. Mechanizm działania penicilliny pozostaje niewyjaśniony. Penicillina jest t. zw. środkiem bakteriostatycznym, tj. zatrzymującym podstawowe procesy biologiczne zarazka, głównie wstrzymującym jego rozwój w ustroju. Mechanizm działania penicilliny różni się wybitnie od powszechnie dziś stosowanych środków chemoterapeutycznych z grupy preparatów sulfamidowych. Małe dawki penicilliny mają prowadzić do powstawania szczepów penicillinoopornych, które tracąc swą wrażliwość na działanie tego środka, stają się niebezpieczne epidemiologicznie. Dlatego też dawkowanie penicilliny powinno być dostatecznie wystarczające, zwłaszcza że penicillina jest bardzo mało toksyczna dla ustroju. Dawka toksyczna jest około 100 razy większa od największej dawki leczniczej. Dlatego też praktycznie nie można penicilliny przedawkować. Najlepsze wyniki osiąga się przy leczeniu dużymi, często powtarzanymi dawkami.

Antybakteryjne działanie

Jak wspomniano, penicillina jest związkiem silnie wrażliwym na działanie czynników fizycznych i chemicznych i dlatego nie można jej podawać doustnie ani doodbytniczo, ponieważ ulega ona zniszczeniu pod wpływem kwasu solnego w żołądku, bądź pod wpływem fermentów produkowanych przez bakterie jelitowe. Penicillina powinna być stosowana przez fachowych lekarzy i tylko w wypadku rzeczywistych wskazań. Zagadnienie to jest w bezpośrednim związku z zagadnieniem produkcji penicilliny, która na razie jest artykułem bardzo trudno dostępnym.

Produkcja penicilliny

Wysokość produkcji osiągnęła najwyższy poziom w Ameryce. Po dwuletnich badaniach naukowych założono w marcu 1944 roku w USA i Kanadzie 21 fabryk kosztem 20 milionów dolarów. Od tej chwili rozpoczął się stopniowy wzrost produkcji, którą co miesiąc dwukrotnie zwiększano. W związku z masową produkcją penicilliny cena 100 tysięcy jednostek oksfordzkich (ilości potrzebnej do wyleczenia lekkiego schorzenia) wynosząca początkowo 20 dolarów zniżona została do 3,25 dolara. Szybko naprzód postępująca produkcja pozwoliła na zastosowanie tego leku na frontach obecnej wojny (front północno-afrykański, włoski i zachodnio-europejski). Dziś lek ten w krajach anglosaskich dostępny jest bez ograniczeń dla ludności cywilnej. W Związku Radzieckim penicilliną i jej otrzymywaniem zajmuje się przemysłowo-doświadczalna pracownia Wszechzwiązkowego Instytutu Eksperymentalnej Medycyny w Moskwie pod kierownictwem prof. dr Jermoliewej. Opracowano tam sposób otrzymywania penicilliny z rodzimego pleśniaka penicillium crustosum. Poza tym niedawno uruchomiono fabrykę penicilliny w Moskwie, a po blisko rocznych badaniach wstępnych udało się nam wspólnie z prof. dr Bobrańskim uruchomić produkcję penicilliny na małą skalę we Lwowie.

[Iperyt]

@Loskamilos1: Fajna wrzutka, ale chyba wygodniej bedzie czytac jak nie bedzie w spoilerze.