Лекция № 18

Он нашел грибок из группы актиномицетов (потом его назвали “стрептомицес”), который выделял искомое вещество. Ваксман ввел термин “антибиотик” для обозначения подобных веществ, а открытое им соединение получило наименование “стрептомицин”. В 1944 г. его с успехом опробовали в клинике.

В 30-х гг. разрабатывались и другие антибиотики, действующие на различные микроорганизмы. Было известно, что туберкулёзные бациллы быстро погибают в почве. Американский микробиолог Залман Ваксман получил в 1932 г. грант Американской ассоциации по борьбе с туберкулёзом на поиски вещества, которые убивают туберкулёзную палочку.

Флеминг стал выращивать зеленую плесень и обнаружил, что она выделяет в культуральную жидкость сильно действующее антибиотическое вещество, убивающее бактерии даже при очень большом разведении. В 1929 г. Флеминг описал использование пенициллина для очистки гноящихся ран. Он сумел определить, какие группы бактерий уничтожает пенициллин – т.е. спектр его действия. Но дальше продвинуться не смог.

Успех пришел случайно в 1928 г. к английскому микробиологу Александру Флемингу. Он изучал лизоцим – фермент содержащийся в слезах, слюне, некоторых тканях. Он обладал способностью растворять (лизировать) бактерии. Во время опытов, пересевая стафилококки, Флеминг заметил, что их рост был подавлен там, где проросла плесень грибка пеницилла.

Окончательно успехи химиотерапии были закреплены открытием антибиотиков. Давно было известно явление антагонизма между различными микроорганизмами. Явно, что этот антагонизм был обусловлен какими-то веществами, выделяемыми, например, грибками, которые убивают или подавляют рост других грибков или микроорганизмов. Но выделить эти вещества долго не удавалось.

В 1933 г. начался новый этап в развитии химиотерапии. Немецкий химик Герхард Домагк синтезировал пронтозил, у нас он был известен как красный стрептоцид – вещества, которое избирательно действовало на обмен веществ микроорганизмов, убивая их. Это было первое антибактериальное вещество, давшее начало многочисленным препаратам, известным сейчас каждому: сульфамидам или сульфаниламидам. Это была революция в медицине – было доказано, что могут существовать вещества, убивающие болезнетворных микробов. Пронтозил был успешно опробован на одной из самых неприятных их разновидностей – гемолитическом стрептококке. Это было спасение от множества болезней.

Достижения органической химии, прежде всего создания методов органического синтеза, привело к поискам синтетических лекарств. П.Эрлих мечтал о “магической пуле”, которая поражала бы возбудителя болезни, не причиняя вреда человеку. Эрлих настойчиво искал средства против бледной спирохеты – возбудителя сифилиса. Он исследовал множество синтетических соединений, и только 606-й по счету препарат обладал лечебным эффектом. Это было соединение, содержащее мышьяк, получило название “сальварсан”. Этот успех Эрлиха положил начало полным энтузиазма поискам новых синтетических лекарственных препаратов.

Стэнли попытался метод кристаллизации ферментов применить для выделения столь же микроскопических вирусов. Это ему удалось. В 1932 г. он выделил вирус табачной мозаики, открытый Ивановским а затем вирус полиомиелита. Это открытие показало, что вирусы имеют белковую природу, также как и ферменты, и занимают как бы промежуточное положение между миром живых организмов и неживых химических соединений.

Исследования кристаллических ферментов привели еще к одному открытию, которое имело исключительный значение для развития медицинской науки. В 20-30-х гг. американский вирусолог Уэнделл Мередит Стэнли (1904-1961 гг.) завершил исследования русского физиолога растений Дмитрий Иосифовича Ивановского (1864-1920 гг.), открывшего в 1891 г. вирусы.

Однако оказалось, что простота инсулина – кажущаяся. Это оказался не простой белок, а сложный состоящий из двух полипептидных цепочек. Но Сенгер преодолел все трудности и в 1956 г. опубликовал первую точную формулу природного индивидуального белка – инсулина. В 1958 г. получил за эту Нобелевскую премию. Успех вдохновил его на изучение строения других не менее важных и таинственных природных веществ – нуклеиновых кислот, носителей биологической информации. К концу 70-х гг. он решил и эту задачу и в 1980 г. получил вторую Нобелевскую премию по химии – став единственным человеком, дважды награжденным Нобелевской премией по химии

В 20-х гг. была открыта еще одна группа гормонов – стероидные гормоны. В 1929 г. Адольф Бутенандт в Германии и Эдуард Дойзи в США независимо друг от друга выделили кристаллическое вещество, оказывающее воздействие на половые функции. Его сначала назвали фолликулином, а затем эстроном. Было показано, что это не единственное вещество подобного рода, а представитель целой группы соединений. Бутенандт в 1932 г. доказал, что они относятся к группе стероидов. А затем он и независимо от него швейцарский ученый Леопольд Ружичка открыли и исследовали первый мужской половой гормон – андростерон. Было изучено строение этих веществ и их быстро научились синтезировать.

Но внимание к функциям этих желез и вырабатываемым ими веществам привлекли внимание японского биохимика Дзюкити Такамино и американского врача Т.Олдрича. Они выделили в кристаллическом виде гормон надпочечников – адреналин. Его строение было тут же изучено и в 1903 г. немецкий химик Ф.Штольц осуществил его химический синтез.

Кохер изучил физиологическую функцию щитовидной железы и обнаружил, что она выделяет какие-то вещества, недостаток которых после ее удаления вызывает серьезные расстройства обмена веществ. Он лечил неудачно оперированных больных экстрактом из железы, а затем разработал метод неполного удаления железы – он оставлял ее небольшой фрагмент, который обеспечивал организм необходимым для жизни секретом.

О том, что железы внутренней секреции играют какую-то важную роль в жизнедеятельности, а нарушение их функций вызывает серьезные заболевания, стало ясно еще в конце XIX в. Швейцарский хирург Теодор Кохер пытался разработать способ хирургического лечения распространенной в Швейцарских Альпах базедовой болезни, вызываемой недостатком йода в питьевой воде.

На следующий год английские ученые У.М.Бейлисс и Э.Г.Старлинг блестяще подтвердили наличие подобных веществ. они показали, что в двенадцатиперстной кишке образуется вещество, которое попадая в кровь, переносится в поджелудочную железу и стимулирует выделение желудочных соков. Они назвали это вещество-регулятор физиологических функций “гормоном” – от греческого слова “hormao” – возбуждаю.

В самом начала века была открыта еще одна группа физиологически активных соединений. В 1901 г. русский врач Л.В.Соболев показал, что особые группы клеток в поджелудочной железе – так называемые “островки Лангерганса”, – играют роль желез внутренней секреции и выделяют некое вещество, чрезвычайно важное для регуляции углеводного обмена: нарушение их функций, возможно, было причиной диабета.

Особую известность получило открытие витамина С. Венгерский биохимик Альберт Сцент-Дъердьи изучал биокатализаторы окислительных процессов в организме. При этом он натолкнулся на неизвестное ранее вещество, в большом количестве содержавшееся в венгерском красном перце. Сцент-Дъердьи назвал его витамином С.

В 1929 г. была открыта еще одна группа витаминов. Датский биохимик Хенрик Дам открыл, что нарушения свертывание крови могут возникать при недостатке жиров в пище. Дам установил, что это явление связано не с недостатком жиров, а с содержащемся в печени веществом, которое он назвал витамином К. Он стал изучать его строение, но его опередил американский биохимик Эдвард Дойзи, который показал, что витамины группы К являются производными нафтохинона.

Настоящей сенсацией в этой области было доказательство того, что некоторые из витаминов являются составными частями коферментов. Его получили Г.Эйлер-Хелпин и швейцарский химик Пауль Каррер (1889-1971 гг.).

На рубеже XIX-XX вв. английский биохимик Фредерик Гоуленд Гопкинс (1861-1947 гг.) показал, что различная питательная ценность белков связана с наличием в некоторых из них аминокислот, отсутствие которых в пище приводит к различным патологиям. Эти аминокислоты были названы незаменимыми, и сейчас незаменимыми аминокислотами балансируются корма животных, а также специальные питательные смеси для детей и людей, страдающих нарушениями обмена веществ.

В самом конце XIX в. голландский врач К.Эйкман (1858-1930 гг.) показал, что недостаток каких-то органических соединений в пище является причиной полиневрита, известного в странах Юго-Восточной Азии под названием “бери-бери”.

Первые указания на существование таких соединений были получены в 1881 г., когда русский врач Н.И.Лунин показал, что пищевые рационы для поддержания нормальной жизнедеятельности животных организмов должны содержать помимо жиров, белков, углеводов и солей какие-то еще неизвестные низкомолекулярные органические соединения.

* После того, как Эйлер-Хелпин показал, что каротин обладает таким же действием как витамин А Каррер, зная структуру каротина, показал, как из него образуется витамин А. это не только позволило изучить его функции, но и наладить его производство. Изучая так называемые “желтые ферменты”, принимающие участие в процессах дыхания, он показал, что рибофлавин – кофермент этих биокатализаторов, идентичен витамину В₂.

* В 1948 г. был открыт витамин В₁₂. Изучение витамина В₁₂ потребовало самых сложных методов и аппаратуры. Физиологическое действие витамина было широким и сложным, а его поступление в организм человека (из микроорганизмов кишечного тракта) было не сразу понято. Его строение было чрезвычайно сложно. Расшифровать его удалось с помощью рентгеноструктурного анализа – сложного метода, требующего высокой техники эксперимента и очень сложной теории и методики расчетов. Расшифровку строения витамина В₁₂ – цианобаламина, – осуществила Дороти Кроуфут-Ходжкин.

* В 20-х гг. была раскрыта тайна диабета. Канадский врач и фармаколог Фредерик Бантинг (1891-1941 гг.) вместе с профессором физиологии Д.МакЛеодом и своим ассистентом Ч.Бестом провели эксперименты, которые показали, что поджелудочная железа вырабатывает не только ферменты, разлагающие белки (их изучал русский врач А.Я.Данилевский), но и неизвестный гормон.

* Показав, что этот гормон синтезируется в островках Лангерганса, они предложили назвать его инсулином (от лат. insula –остров). Это был низкомолекулярный белок, точнее – сложный пептид. Инсулин стал первым пептидным гормоном, известным науке. Впоследствии он стал первым белком, строение которого удалось расшифровать.

* В годы войны в Англии молодой химик Фредерик Сенгер поставил перед собой задачу расшифровать строение самого знаменитого гормона – инсулина. Для химика эта задача была особенно интересна, так как инсулин был самым маленьким по размерам белком. Строение же белков было одним из самых увлекательных секретов природы.

* Интерес к антибиотикам возрос во время войны. К тому времени их изучением занималось уже несколько лабораторий, в том числе лаборатория З.В.Ермольевой в Москве, но наиболее перспективным выглядел пенициллин – вещество, найденное Флемингом. Изучение возможности выделения и использования пенициллина в клинике занялись английские ученые биохимик Эрнст Чейн и врач Говард Флори. К 1940 г. они разработали достаточно эффективные методы получения пенициллина, и появилась возможность его клинического применения. Официально об открытии пенициллина было сообщено в 1941 г. В Америке были созданы огромные производства пенициллина. В Советском Союзе было налажено производство разновидности пенициллина (крустозина), но, в конце концов, штаммы грибка стали доступны многим странам, и началось победное шествие антибиотиков.

* Эра антибиотиков означала появление не только новых типов лекарств. Создание антибиотиков привело в движение многие отрасли производства, возникла принципиально новая промышленность. Производство антибиотиков основывалось на выращивании микроорганизмов и грибков, но эти процессы отличались от обычной микробиологической промышленности (ее иногда называли бродильной). Производство антибиотиков, а затем витаминов, незаменимых аминокислот и т.п. было сложным и точным автоматизированным производством, которое подготовило возникшие в наши дни генно-инженерные производства и появление современной биотехнологии. Это было грандиозное достижение науки и техники, символ научно-технического прогресса второй половине ХХ в.

Дата добавления: 2014-01-07