Антибиотики (от греческого, avtį - против, Bįoç - жизнь) - химические вещества, образуемые микро-организмами и обладающие способностью подавлять рост и даже убивать бактерии и другие микробы. Действие антибиотиков на микробы является избирательным - некоторые виды микробов резко подавляются данным антибиотикам, на другие тот же антибиотик действует слабо или совсем не действует. Каждый антибиотик характеризуется своим специфическим действием только на определённые виды микробов. Благодаря избирательному характеру своего действия некоторые антибиотики обладают замечательной способностью подавлять болезнетворные микроорганизмы, не повреждая при этом клеток человеческого тела, и используются поэтому для лечения различных инфекционных болезней. Различные антибиотики резко отличаются по своим физическим и химическим свойствам. Сочетание безвредности для макроорганизма с действием на некоторых болезнетворных микробов наблюдается лишь у очень небольшого числа антибиотиков нашедших себе применение в медицине (пенициллин, советский грамицидин, стрептомицин, тиротрицин и некоторые другие). У большинства же антибиотиков избирательное действие направлено не только на отдельные виды микробов, но также и на некоторые животные ткани, и они обладают значительной токсичностью для животных и человека. Микроорганизмы, образующие антибиотики, являются антагонистами окружающих их микробов-конкурентов, принадлежавших к другим видам, и при помощи антибиотиков подавляют их рост. Мысль об использовании явления антагонизма для подавления болезнетворных микробов принадлежит выдающемуся русскому учёному И. И. Мечникову. Он предложил использовать молочно-кислые бактерии, обитающие в простокваше, для подавления вредных гнилостных бактерий, населяющих кишечник человека. Лечебные свойства плесени пеницилла впервые наблюдались ещё в 1868 - 71 русскими учёными В. А. Манасеиным и А. Г. Полотебновым, которым принадлежит, приоритет в открытии этого исключительно важного лечебного средства. В 1904 году русские ветеринарный врач М. Г. Тартаковский опубликовал интересное сообщение о том, что вещество, образуемое зелёной плесенью, убивает возбудителя куриной чумы. В 1936 - 1939 годах советские учёные Н. А. Красильников, М. И. Нахимовская установили широкое распространение в природе антагонистических грибков антиномицетов и большое разнообразие выделяемых ими веществ. До сороковых годов двадцатого века антибиотики были выделены в чистом виде из культур микроорганизмов. Первым лечебным антибиотиком полученным в чистом виде, был тиротрицин из культур почвенной споровой аэробной палочки Bacillus brevis (Дюбо, 1939 год). Сильное лечебное действие тиротрицина было установлено в опытах на мышах, заражённых пневмококками. В 1940 году из культуры плесневого гриба Penicillium notatum был выделен пенициллин и установлены его замечательные лечебные свойства (Флеминг, Флори и Чейн). В 1942 году был получен советский грамицидин из культуры почвенных бактерий (Г. Ф. Гаузе и М. Г. Бражникова), а в 1944 году стрептомицин из культуры лучистого грибка Actinomyces griseus (З. А. Ваксман). Этот грибок был открыт русским учёным А. В. Краинским в 1914 году, антибиотическое же действие этого грибка впервые описано советским микробиологом Н. А. Красильниковым в 1941 году. В настоящее время описано свыше ста различных антибиотиков из культур микроорганизмов, но лишь немногие из них могут быть использованы как лечебные; остальные токсичны не только для микроорганизмов, но и для человека.
Кроме того, многие антибиотики, будучи очень активны при опытах в пробирке, инактивируются при введении в живой организм, адсорбируясь веществами его крови или других соков или разрушаясь ими. При поисках новых микроорганизмов, вырабатывающих антибиотиках, применяется несколько методов. Сущность их заключается в том, что выделенные из различных естественных субстратов (почва, сточные воды, навоз, компост, пищевые продукты и тому подобное) микроорганизмы культивируют затем на твёрдой питательной среде (агаре) в чашках Петри вместе с так называемыми тест-организмами (золотистый стафилококк, сарцина, сенная палочка, кишечная палочка и другое), принадлежащими к различным в физиологическом и патогенном отношениях группам. При наличии антибиотических веществ около микроорганизмов, выделяющих их, образуется зона, свободная от тест-организмов, тем большая, чем сильнее действие антибиотика (при сильном действии - один или два). В дальнейшем найденный антагонистический микроб выделяют в чистую культуру, получают из культуральной среды антибиотика, определяют его активность на разных бактериях (так называемые бактериальный спектр), выделяют антибиотики химически, очищают его от примесей и испытывают на животных токсичность, а затем изучают его терапевтическое действие. К антибиотикам образуемым микробами, некоторые авторы также причисляют антибактериальные вещества, извлекаемые из растительных и животных тканей. Антибиотики делят на ряд групп. Антибиотики сумчатых грибов (аскомицетов). Важнейшее значение в этой группе имеет пенициллин, Penicillin notatum и некоторыми другими видами пенициллов. Пенициллин образуется также некоторыми грибами из других родов, но практического применения они не находят. От других антибиотиков пенициллин отличается совокупностью следующих признаков: первое) подавляет стафилококков и не подавляет кишечную палочку; второе) извлекается из культуральной жидкости органическими растворителями при кислой реакции и переходит из последних в воду при нейтральной или щелочной реакции; третье) разрушается кислотами и щёлочами; четвёртое) полностью инактивируется энзимом, пенициллиназой и ионами меди. Пенициллин подавляет рост некоторых гноеродных кокков в разведении один на восемьдесят миллион, а также некоторых маирохет, и весьма мало токсичен для человека. Он широко применяется при лечении сентических заболеваний (так называемой заражений крови), вызываемых гноеродными кокками, при лечении гонорреи, пневмонии и отчасти при сифилисе. Единицей активности пенициллина называют такое количество этого вещества, которое подавляет рост стафилококков в пятьдесят питательного бульона. В один милеграмм кристаллического пенициллина содержится тысяча шестьсот шестьдесят шесть единиц. В результате ряда исследований по воздействию различных факторов внешней среды на культуры гриба удалось получить его культурные расы, дающие выход пенициллина в сто раз больший, чем даёт исходный вид пеницилла. Для эффективной терапии концентрация пенициллина в один милеграм плазмы крови должна быть не менее 0,2 - 0,3 единицы при тяжёлых стафилококковых инфекциях и 0,5 - 0,1 единицы - при стрептококковых, пневмококковых и гонококковых инфекциях, которые легче поддаются действию пенициллина.
Такая концентрация пенициллина в крови может быть достигнута при повторных впрыскиваниях пенициллина в мышцу для первых случаев двести тысяч - четыреста тысяч единиц в сутки, а для вторых - сто тысяч - двести тысяч единиц в сутки. Так как пенициллин быстро выделяется из организма с мочой, то внутримышечные инъекции необходимо производить через каждый три часа, в течение нескольких суток. Приём пенициллина внутрь (через рот) сопровождается большой потерей действующего начала: всасывается лишь около двадцати процентной дозы, а восемьдесят процентов пенициллина разрушается в желудке и тонких кишках, поэтому этот способ применения пенициллина недостаточно эффективен. Пенициллин может с успехом вводиться в заражённые полости, а при менингите - в спинномозговой канал. В СССР пенициллин получается пенициллиновой промышленностью путём выращивания особых штаммов плесневого грибы в стерильных условиях в хорошо аэрирумой питательной жидкости в больших чанах. При производстве пенициллина приходится всё время поддерживать высокую продуктивность избранной расы гриба и избавляться от постоянно образующихся малопродуктивных вариантов его. Вырабатываемый плесенью пенициллин в дальнейшем подвергается химической очистке и получается в виде сухого порошка. Установлено строение молекулы пенициллина: её можно рассматривать как дипептид, состоящий из двух аминокислот - диметилцистена и ацетилсерина; благодаря особому типу пентидного сцепления образуется четырехчленное - в-лактамое кольцо, пока неизвестное ни в каком другом природном веществе. Установлено не менее восьми различных вариантов пенициллина, образуемых различными расами гриба в различных условиях. В лабораторных условиях осуществлён синтез соединений, близких к пенициллину, однако промышленного значения они пока не имеют. Другие известные пока антибиотики сумчатых грибов (кроме пенициллина) не обладают лечебным действием. Среди них наиболее известны: 1) пенициллин «В» или нотатин, образующийся в культурах Penicillium notatum и некоторых других видов пенициллов 2) Цитринин, выделенный из культур Penicillium citrinum и других плесневых грибов, а также из сухих листьев австралийского цветкового растения Crotalaria crispata 3) Фумигацин или гельволевая кислота, полученная из культур Aspergillus fumigatus var helvpla. При лечении фумигацином мышей, заражённых стрентококками, микробы исчезают, но мыши впоследствии погибают в результате отравления печени этим антибиотиком 4). Глиотоксин, выделяемый Gliocladium fimbriatum и Trichoderma lignorum, содержит серу: подавляет грам-положительных (то есть удерживающих окраску по граму) микробов в больших разведениях; токсичен, угнетает рост раковых клеток в изолированных культурах 5) Аснергилловая кислота, образуемая aspergillus flavus, убивает стафилококков и кишечную палочку в разведении один: пятьдесят тысяч; токсична. 6) Патулин, или клавацин (также клавиформин), выделяемый из культур Penicillium patulum, P. claviforme и Aspergillus clavatus. Убивает как стафилококков, так и кишечную палочку, но весьма токсичен. Антибиотики базидиальных грибов (базидиомицетов).
Из культур этих грибов до сих пор были выделены лишь весьма токсичные антибиотики, не обладающие лечебными свойствами. Наиболее подробно изучены гирзутиновая кислота из Stereum hirsutum, биформин из Polyporus biformis и плеуротин из культур Pleurotus griseus. Антибиотики несовершенных грибов. Из культур Fusarium было выделено несколько А. Яваницин из F. Javanicum - красный пигмент, нафтохинон, подавляет стафилококков в разведении миллион сто тысяч. Лечебных свойств не обнаружено. Из других видов рода Fusarium было выделено несколько бесцветных кристаллических антибиотиков (латеритин, авенацеин, фруктигенин). Антибиотики лучистых грибков (актиномицетов). Наибольшее значение имеет стрептомицин. Он образуется различными штаммами Actinomyces griseus. В отличие от пенициллина, стрептомицин подавляет рост туберкулёзной палочки и ряда грам-отрицательных (то есть не удерживающих окраски по граму) микробов (палочки туляремии, чумы, дизентерии, брюшного тифа). Белый кристаллический порошок стрептомицина (C21 H23 NO9) при гидролизе распадается на стрептидин (C8 H18 N6 O4) и стрептобиозамин (C13 H23 NO9). Стрептомицин мало токсичен. Особенно важно действие стрептомицина при лечении некоторых форм туберкулёза, например, туберкулёзного менингита, туберкулёзных поражений гортани, мочеполовой системы и тому подобное. Используя этот антибиотик, в ряде случаев удаётся спасти жизнь детей, больных туберкулёзным менингитом. Он обладает также лечебными свойствами при заболевании туляремией. При бруцеллёзе и брюшном тифе лечебного действия стрептомицина не было обнаружено. Другим важным антибиотик является хлоромицетин, образуемый лучистым грибком, выделенным из почвы. Молекула хлоромицетина содержит хлор. Хлоромицетин обладает лечебным действием при введении его подопытным животным, заражённым возбудителями сыпного тифа и вирусом пситтакоза. В отличие от стрептомицина, хломицитин хорошо всасывается при приёме его через рот. Среди других антибиотиков из культур лучистых грибков следует отметить: стрептотрицин из культур Act lavendulae, значительно более токсичный, чем стрептомицин; актиномицетин из Act albus - термолабильный энзим белковой природы; актиномицин из Act antibioticus - оранжевый пигмент, обладающий крайне большой токсичностью; литмоцидин - лакмусовый пигмент из Proactinomyces cyaneus; сульфактин, содержащий серу, из культур Act roseus. Интересен мицетин, полученный советскими учёными Н. А. Красильниковым и А. И. Кореняко из Act violaceus. Антибиотики из бактерий. Наибольшее значение имеют полипептиды из культур почвенных споровых бактерий (тиротрицин и грамицидин C). В состав тиротрицина из культур Bacillus brevis входит несколько десятков аминокислотных остатков, в том числе триптофан, тирозин, аспарагиновая и глютаминовая кислоты и другие. Тиротрицин обладает лечебным действием в отношении гноеродных кокков при местном употреблении. Советский грамицидин или грамицидин C, получаемый из культур особого штамма Bac brevis var G - B., представляет собой белый порошок, который плавится при 268 - 270°C. Состоит из пяти аминокислотных остатков: валина, орнитина, лейцина, фенилаланина и пролина.
Фенилаланин входит в оптически-извращённой форме, благодаря чему грамицидин C не расщепляется протеолитическими ферментами. Грамицидин подавляет как грам-положительных гноеродных бактерий, так и некоторых грам-отрицательных бактерий (палочку дизентерии), не повреждая при этом клеток человеческого тела. Применяется местно для лечения гнойных ран, профилактики нагноений, в борьбе с бациллоносительством дифтерии, а также при лечении дизентерии (в форме клизм). Опыт лечебного применения советского грамицидина был обобщён в работах П. Г. Сергиева. Советский грамицидин выпускается промышленностью в виде четырёх процентного спиртового раствора. Перед употреблением он разводится стерильной водой в сто раз, чтобы крепость грамицидина в растворе составляла четыреста грамм (один грамм равно тысячи миллиграмм) в один сантиметр. Водные растворы грамицидина используются местно, а также вводятся в грудную и брюшную полости и в суставы. При лечении применяются также растворы грамицидина в рыбьем жире (восемьсот грамма в один сантиметр) и разведённом спирте (двести грамм в один сантиметр). Из культур синегнойной палочки выделены голубой пигмент (пиоцианин) и бесцветный антибиотик, (пиоцианаза, или смесь кристаллических пио-препаратов). По данным советского учёного В. С. Деркача, пиоцианив обладает лечебным действием (при местном употреблении). Кристаллические пио-препараты лечебным действием не обладают. Из культур бактерий были выделены антибиотики полипептидной природы, которые расщепляются протеолитическими ферментами: колицин из Bacterium coli, субтилин, бацитрасин и бациллин из Bacillus subtilis. Наибольший интерес представляют субтилин и близкий к нему бацитрасин, которые обладают лечебным действием в опытах на животных, заражённых гноеродными кокками. Кроме того, из культур почвенных споровых аэробных палочек были выделены и другие антибиотики, обладающие лечебным действием в опытах на животных: колистатин, аэроспорин, полимиксин, лихениформин. Антибактериальные вещества из высших растений. Впервые такие вещества были обнаружены советским биологом Б. П. Токиным в 1928 году и названы им фитонцидами. Впоследствии более детально были изучены: аллицин из чеснока (Allium sativum); крепин из скерды (Crepus taraxacifolia); антибиотики из лопуха (Arctium minus); антибиотики из канадского копытня (Asarum canadense); из семян редиски (Raphanus sativus) получено антибактериальное вещество рафанин, а из листьев томатов - томатин. Ни одно из этих веществ не обладает лечебным действием при приёме внутрь; кроме того, все они очень вестойки и пока не получены в виде очищенных устойчивых препаратов. Антибактериальные вещества из животных тканей. Лизоцим, антибактериальное вещество из яичного белка, был открыт русским учёным П. Лященко (1909 год) и затем изучен Флемингом в 1922 году и другими. Он содержится также в слезах, слюне, слизи носа, селезёнке, лёгких и других, представляет собой полипептид основной природы и подавляет рост сапрофитных бактерий, но плохо действует на патогенные виды. Эритрин, антибактериальный препарат из эритроцитов, был получен Л. А. Зильбером и Л. М. Якобсон в 1946 году; обладает местным действием на рийную палочку.
Механизм действия лечебных антибиотиков, позволяющий им подавлять болезнетворные микроорганизмы, не повреждая при этом клеток человеческого тела, находится в центре внимания исследователей. В общем антибиотики или угнетают микробов и препятствуют их размножению (бактериостатическое действие), или убивает их (бактерицидное действие), а некоторые при этом вызывают растворение микробов (бактериолитическое действие), или же микробы не убиваются; они способны размножаться, но дают дегенеративные, нежизнеспособные формы (дегенеративное действие). В отличие от общих протоплазматических ядов (сулема, фенол и другие), антибиотики избирательно поражают отдельные ферментативные системы чувствительных к ним микробов. Пенициллин подавляет обмен глютаминовой кислоты в клетках грам-положительных бактерий; он препятствует ассимиляции необходимых аминокислот из раствора и вызывает гибель не данного поколения бактерий, а их потомков, которые становятся нежизнеспособными. Тиротрицин угнетает процессы фосфорилиования у бактерий. Крайне существенно, что в состав молекулы пенициллина, стрептомицина, грамицидина и других лечебных антибиотиков входят оптически извращённые молекулы аминокислот и углеводов, что позволяет этим антибиотикам специфически подавлять отдельные физиологические процессы. В настоящее время антибиотики усиленно изучаются микробиологами, микологами, химиками, физиологами и врачами. В СССР изучение антибиотиков ведётся в центральном научно-исследовательском институте пенициллина и других антибиотиков, в институте микробиологии Академии наук СССР и во многих других институтах и лабораториях. Промышленное получение антибиотиков в СССР осуществляется на ряде заводов, число которых всё увеличивается.
Большая Советская Энциклопедия второе издание 1952 год
Подготовленно Рабочий класс