absztrakt
1928-ban Sir Alexander Fleming megfigyelte a penicillin baktériumölő hatásait londoni laboratóriumában. Ez volt az első lépés a mai gyógyszer egyik legfontosabb pillérének, az antibiotikumoknak a felfedezésében. Sok évbe telt, hogy megtalálják a módját a penicillin nagy mennyiségben történő előállítására, a nagyszabású termelés pedig csak 1945-ben kezdődött el., A mai napig azonban Fleming az antibiotikumok atyjának számít, felfedezése nélkül nem tudtuk kezelni a baktériumok által okozott sok fertőzést. Ez azt jelenti, hogy antibiotikumok nélkül még egy kis fertőzött seb is végzetes lehet. Ezenkívül a műtét sokkal biztonságosabb az antibiotikumokkal, a gyenge immunrendszerrel rendelkező emberek (például gyermekek vagy idősek) pedig könnyen felépülhetnek a bakteriális fertőzésekből. A baktériumok azonban ellenállóvá válnak az antibiotikumokkal szemben, amelyet Fleming 1945-ben is megjósolt a Nobel-Díj elfogadási beszéde során.,
apró ellenségeink és barátaink
a baktériumok nagyon fontosak számunkra. Élnek rajtunk és bennünk, és használjuk őket, hogy bizonyos tápanyagokat az élelmiszer, többek között (bővebben ebben a fiatal elmék cikket; soha nem vagyunk egyedül: él az emberi mikrobiota). De egyes baktériumok, úgynevezett kórokozók is okozhatnak fertőzéseket, egyes kórokozók pedig nagyon veszélyesek lehetnek. A patogén baktériumok a mikrobiológia egyik fő témája, amely a mikroorganizmusok vizsgálata: apró életformák, amelyeket szabad szemmel nem lehet látni., A mikrobiológusok a baktériumok felfedezése óta ugyanazokkal a kérdésekkel szembesülnek. Hogyan fertőzik meg a baktériumok az embereket, és ami a legfontosabb, van valami, amit meg lehet tenni, hogy megállítsák őket?
egy egyedi baktérium csak mikroszkóppal látható. Azonban a legtöbb baktérium jól növekszik egy olyan környezetben, ahol sok tápanyag van, a tápanyagokban gazdag táptalajok (más néven folyékony közeg) baktériumok termesztésére használhatók ., Ha egy steril táptalajú kémcsövet és a benne lévő apró számú baktériumot egy bizonyos hőmérsékleten inkubáljuk, a folyadék néhány órán belül zavarossá válik, sőt színváltozást is okozhat. Ha egy zselés anyagot adunk a húsleveshez, és a keveréket felmelegítjük a zselé megolvasztására, akkor ezt az anyagot lemezekre (más néven Petri edényekre) önthetjük, hogy lehűljön, tápanyag-gazdag zselét kapunk, amelyet szilárd közegnek is neveznek. A baktériumok egy szilárd közeg felületén tenyészthetők. Ha elegendő baktériumot adunk hozzá, akkor a tápanyagban gazdag zselé teljes felületét lefedik., Ha a baktériumokat elég hígítjuk és elég szétterítjük a tányéron, az egyes baktériumok annyira szaporodnak, hogy végül szabad szemmel látható baktériumcsoportot hoznak létre, amelyet bakteriális kolóniának nevezünk. Ha az eredeti baktériumforrás egynél több típust tartalmazott, akkor különböző típusú baktériumok kolóniái növekedhetnek a szilárd táptalajon. Amikor csak az egyik telepet érintjük meg steril tárgyakkal, és a baktériumokat steril folyadékba vagy szilárd közegbe juttatjuk, tiszta kultúrát tudunk előállítani, amely csak egyfajta baktériumot tartalmazhat ., A mikrobiológusok rutinszerűen tiszta kultúrákkal dolgoznak, hogy egyértelmű következtetéseket vonhassanak le egyetlen típusú baktériummal végzett kísérleteikből. Ha azonban nem steril körülmények között végzik munkájukat, akkor a csövek és a lemezek más baktériumok vagy akár a környezetben élő mikroszkopikus gombák szennyezetté válhatnak. Ha ez megtörténik, a legtöbb mikrobiológus elveti ezt a kultúrát és újrakezdi. De Fleming különbözött a legtöbb mikrobiológustól.
baleset vár …
1928. szeptember 3-án, hétfőn reggel Fleming visszatért egy családi ünnepről ., Mielőtt nyaralni ment, Fleming egy nagyon gyakori kórokozóval dolgozott: Staphylococcus aureus. Fleming néhány üveg Petri edényt hagyott a labor padján, ezekkel a baktériumokkal szilárd közeg felületén növekszik. Általában ezeket a lemezeket laboratóriumi technikus sterilizálja, hogy más kísérletekben újra felhasználhassa őket. Fleming azonban mindig végső pillantást vetett minden kísérletére, mielőtt eldobta őket, még akkor is, ha hetekig tartották őket a padon (1a ábra). Ő véletlenszerűen húzza mintákat a halom lemezek, hogy ha valami érdekes történt az elmúlt hetekben., Mivel laboratóriuma meglehetősen primitív volt, Fleming általában szennyeződéseket tartalmazott a lemezein, amelyeket gyakran a környezetből származó élesztők és penészgombák okoztak. De egy tányér nagyon másképp nézett ki, és amikor észrevette, hogy a lemez, ő híresen azt mondta: “ez vicces….”A lemezt sűrű baktériumkultúrával oltották be, de mikroszkopikus gombával is szennyezték, amely nagy kolóniát hozott létre a lemez oldalán. Szokatlan volt, hogy a baktériumok nem tudtak növekedni a gomba kolónia közelében., Volt egy tökéletesen látható terület a gomba körül, amely teljesen mentes volt a baktériumoktól; ma ezt gátlási zónának nevezzük (1b ábra). Ezért Fleming felfedezte, hogy egy gomba (Penicillium notatum) termel valamit, ami megölte a Staphylococcus aureust, egy veszélyes kórokozót. Fleming épp most fedezett fel egy antibiotikumot, és először ezt a “penészlevet” nevezte .
- 1.ábra – a) Sir Alexander Fleming a londoni laboratóriumi padján (1943).,
- (B) Fleming megfigyelte, hogy egy gomba kolóniája (Penicillum notatum) szennyezett egy Petri-edényt, amelyet S. aureus-val, veszélyes bakteriális kórokozóval oltottak be. Érdekes módon S. aureus nem tudott növekedni a P. notatum kolóniáját körülvevő területen. Fleming arra a következtetésre jutott, hogy a gomba valamit termel, ami megölte S. aureust a gátlás zónájában.,
abban az időben sem Fleming, sem kollégái nem gondolták, hogy ennek a felfedezésnek valódi jelentősége lehet, és a tényleges jelentőséget csak több mint egy évtizeddel később mutatták be. Fleming azonban éppen felfedezte a biológiai hadviselést, amely a tápanyagokban gazdag környezetben az űrért küzdő különböző mikroorganizmusok között létezik . Fleming nem hozott létre penicillint, megfigyelte, hogy egy mikroszkopikus gomba kolóniája penicillint termelt, hogy versenyezzen a baktériumokkal a tápanyagokért egy szinte eldobott lemezen., Azóta a mikrobiológusok a természetben új antibiotikumokat kerestek, hogy megvizsgálják, hogy más mikroorganizmusok képesek-e antibiotikumokat előállítani, és ez a megközelítés nagyon sikeres volt. Egyszer egy új antimikrobiális anyagot azonosítottak, az anyag tisztított lehet kémiailag módosított könnyítik az új antibiotikum nagy mennyiségben, vagy hozzon létre új változata az eredeti anyag. Még mindig keresünk új antibiotikumokat, és bárki részt vehet ebben olyan kezdeményezéseken keresztül, mint a” tampon és Küldés”.
hogyan fejti ki hatását a Penicillin?,
1980-ig nem értették, hogy a penicillin hogyan gátolja a bakteriális növekedést. Most már tudjuk, hogy a penicillin gátolja bizonyos enzimek aktivitását a penicillin-kötő fehérjéknek (pbps) nevezett baktériumokban, amelyek nélkülözhetetlenek a legtöbb baktérium számára, hogy létrehozzanak egy falat, amely lefedi a sejtjeiket. E fal nélkül a baktériumsejtek sokkal jobban ki vannak téve a környezetnek, és nagyon könnyen elpusztulhatnak, amikor a környezet megváltozik. Penicillin jelenlétében a baktériumok nem képesek előállítani ezt a sejtfalat, hogy megvédjék magukat, és meghalnak., A Penicillin része a család a hasonló antibiotikumok a β-laktámok, sok a baktériumok rezisztenssé válását, hogy a β-laktám vagy a termelő enzimek lebontják ezt az antibiotikumot, vagy megszerzésével módosított változata a PBPs, hogy nem kötődik a penicillin több .
A rezisztencia növekszik …
amit Fleming 1945-ben a Nobel-díjat elfogadó beszédében is megjósolt, az az volt, hogy a baktériumok rezisztensek lehetnek az antibiotikumokkal szemben. Ez csak az evolúció miatt történik, mert a baktériumok nagyon gyorsan alkalmazkodhatnak a növekedésüket korlátozó akadályok leküzdéséhez., A baktériumok alkalmazkodását elősegítő változásokat a DNS véletlenszerű mutációi hajthatják végre, a folyamat pedig nagyon gyors—szinte láthatja, hogy ez valós időben történik! . Ezenkívül sok antibiotikumot termelő mikroorganizmus olyan génekkel is rendelkezik, amelyek rezisztenssé teszik ezeket az antibiotikumokat. A baktériumok nagyon jók a DNS megszerzésében más szervezetektől, hogy új képességeket kapjanak. Ezt vízszintes génátvitelnek nevezik . Ha a patogén baktériumok megszerzik a géneket, hogy ellenálljanak egy adott antibiotikumnak, akkor az antibiotikum haszontalanná válik a klinikán., Hogy megakadályozza az antibiotikum-rezisztencia, antibiotikumot csak akkor lehet használni, ha szükséges (például vírusok nem ölte meg, antibiotikumok, így nem kell venni a vírusos fertőzések), a megfelelő adagot kell alkalmazni (mert túl alacsony az egy adag, lehet, hogy segítséget hozzon létre rezisztens törzsek), mi kell az antibiotikumok az egész idő alatt felírt, győződjön meg arról, hogy megöli az összes baktérium okozza a fertőzést. Ha nem tesszük meg ezeket a lépéseket, segíthetünk az antibiotikum-rezisztencia terjedésében, és ez óriási probléma., Valójában a legveszélyesebb bakteriális kórokozók sok antibiotikummal szemben ellenállóvá válnak . A gyógyszergyártó vállalatok elveszítik érdeklődésüket az új antibiotikumok kifejlesztése iránt, mivel ezek a gyógyszerek nem feltétlenül nyereségesek, mivel az antibiotikum-rezisztencia növekszik. Következésképpen az új antibiotikumok felfedezésének sebessége nem elég gyors ahhoz, hogy megbirkózzon az új, antibiotikum-rezisztens kórokozók megjelenésével. Hamarosan visszatérhetünk egy antibiotikum előtti korszakba, amelyben a baktériumokkal fertőzött embereket nem lehetett hatékonyan kezelni.,
következtetés
a penicillin felfedezése csak olyan laboratóriumban volt lehetséges, ahol a szennyeződések gyakoriak voltak. Chance minden bizonnyal szerepet játszott az első antibiotikum felfedezésében, de Fleming kiképzése és laboratóriumi gyakorlata elengedhetetlen volt ahhoz, hogy azonosítsa az emberiség történetének egyik legfontosabb gyógyszerét. Sajnos az antibiotikum-rezisztencia miatt a mikrobiológusok bakteriális kórokozókkal versenyeznek, hogy új módszereket találjanak a fertőzések kezelésére., Ma jobban megértjük, hogy a kórokozók hogyan hatnak a gazdáikra, hogyan működnek az antimikrobiális szerek, és milyen mechanizmusok vannak az antibiotikumokkal szembeni rezisztenciában. De még 90 évvel a penicillin felfedezése után is sokkal több munka szükséges a jelenlegi antibiotikum-válság leküzdéséhez. Ennek része lehet, ha részt vesz a tampon és küldjön kezdeményezést!
Glossary
kórokozó: olyan mikroorganizmus, amely behatol a szervezetbe, és fertőzést okoz.
Petri-edény: üveg vagy műanyag edény fedéllel, amelyet élő sejtek tenyésztésére használnak.,
bakteriális kolónia: a szabad szemmel látható szilárd közeg felületén együtt növekvő baktériumsejtek csoportja.
gátlási zóna: az antibiotikum forrását körülvevő terület, amelyben a bakteriális telepek nem nőnek.
összeférhetetlenség
a szerző kijelenti, hogy a kutatást olyan kereskedelmi vagy pénzügyi kapcsolatok hiányában végezték, amelyek potenciális összeférhetetlenségnek tekinthetők.
Madigan, T. M., Bender, K. S., Buckley, D. H., Sattley, W. M., and Stahl, D. A. 2018. Brock Biológia mikroorganizmusok. A 15., London: Pearson.
Barna, K. 2017. Penicillin Man, Alexander Fleming és az antibiotikum forradalom. Cheltenham: A Történelem Sajtó.
Elérhető online: https://www.lstmed.ac.uk/public-engagement/swab-send