Pro vaše zdraví: Penicilin
Chemoterapie je strategické použití chemických látek (tj. léků) ke zničení infekčních mikroorganismů nebo rakovinných buněk, aniž by došlo k nadměrnému poškození ostatních, zdravých buněk hostitele. Metabolické dráhy všech živých organismů, od bakterií až po člověka, jsou si dosti podobné, takže hledání bezpečných a účinných chemoterapeutik je nelehký úkol. Mnoho dobře zavedených chemoterapeutik funguje tak, že inhibuje kritický enzym v buňkách napadeného organismu.
Abiotikum je sloučenina, která ničí bakterie; může pocházet z přírodního zdroje, například z plísní, nebo může být syntetizováno se strukturou analogickou přirozeně se vyskytující antibakteriální sloučenině. Antibiotika nepředstavují žádnou přesně definovanou třídu chemicky příbuzných látek, ale mnoho z nich působí tak, že účinně inhibují různé enzymy nezbytné pro růst bakterií.
Penicilin, jedno z nejpoužívanějších antibiotik na světě, náhodou objevil Alexander Fleming v roce 1928, když si všiml antibakteriálních vlastností u plísně rostoucí na desce s bakteriální kulturou. V roce 1938 zahájili Ernst Chain a Howard Florey intenzivní úsilí o izolaci penicilinu z plísně a studium jeho vlastností. Velká množství penicilinu potřebná pro tento výzkum byla k dispozici díky vývoji živného média na bázi kukuřice, které plíseň milovala, a díky objevu výnosnějšího kmene plísně ve výzkumném středisku ministerstva zemědělství Spojených států poblíž Peorie ve státě Illinois. I přesto se však teprve v roce 1944 začalo vyrábět velké množství penicilinu, který byl k dispozici pro léčbu bakteriálních infekcí.
Penicilin funguje tak, že zasahuje do syntézy buněčných stěn rozmnožujících se bakterií. Činí tak inhibicí enzymu – transpeptidázy – který katalyzuje poslední krok biosyntézy bakteriální buněčné stěny. Defektní stěny způsobují prasknutí bakteriálních buněk. Lidské buňky nejsou ovlivněny, protože mají buněčné membrány, nikoliv buněčné stěny.
Bylo izolováno několik přirozeně se vyskytujících penicilinů. Liší se různými R skupinami napojenými na společnou strukturu: čtyřčlenný cyklický amid (tzv. laktamový kruh) sloučený s pětičlenným kruhem. Přidáním vhodných organických sloučenin do kultivačního média dochází k produkci různých druhů penicilinů.
Peniciliny jsou účinné proti grampozitivním bakteriím (bakterie schopné barvení podle Grama) a několika gramnegativním bakteriím (včetně střevní bakterie Escherichia coli). Jsou účinné při léčbě záškrtu, kapavky, zápalu plic, syfilis, mnoha hnisavých infekcí a některých typů vředů. Penicilin G byl prvním penicilinem, který se začal používat v širokém měřítku. Nelze jej však podávat perorálně, protože je poměrně nestabilní; kyselé pH žaludku jej přeměňuje na neaktivní derivát. Hlavní perorální peniciliny – penicilin V, ampicilin a amoxicilin – jsou naopak kyselinově stabilní.
Některé kmeny bakterií se stávají rezistentními vůči penicilinu díky mutaci, která jim umožňuje syntetizovat enzym – penicilinázu – který antibiotikum rozkládá (štěpením amidové vazby v laktamovém kruhu). Pro boj s těmito kmeny vědci syntetizovali analogy penicilinu (např. methicilin), které nejsou inaktivovány penicilinázou.
Někteří lidé (možná 5 % populace) jsou na penicilin alergičtí, a proto musí být léčeni jinými antibiotiky. Jejich alergická reakce může být tak závažná, že při neúmyslném podání penicilinu může dojít ke smrtelnému kómatu. Naštěstí bylo objeveno několik dalších antibiotik. Většina z nich, včetně aureomycinu a streptomycinu, je produktem mikrobiální syntézy. Jiné, například polosyntetické peniciliny a tetracykliny, se vyrábějí chemickými modifikacemi antibiotik a některé, jako chloramfenikol, se vyrábějí výhradně chemickou syntézou. Jsou stejně účinné jako penicilin při ničení infekčních mikroorganismů. Mnohá z těchto antibiotik působí tak, že blokují syntézu bílkovin v mikroorganismech.
Původně byla antibiotika považována za zázračné léky, které podstatně snižují počet úmrtí na otravu krve, zápal plic a další infekční onemocnění. Před zhruba sedmi desetiletími člověk s vážnou infekcí téměř vždy zemřel. Dnes jsou taková úmrtí vzácná. Před sedmi desetiletími byl zápal plic obávaným zabijákem lidí všech věkových kategorií. Dnes na něj umírají jen velmi staří lidé nebo nemocní z jiných příčin. Antibiotika v naší době skutečně dokázala zázraky, ale i zázračné léky mají svá omezení. Nedlouho poté, co byly tyto léky poprvé použity, se u choroboplodných zárodků začaly vyvíjet kmeny, které jsou vůči nim rezistentní. V závodě o udržení náskoku před rezistentními bakteriálními kmeny vědci stále hledají nová antibiotika. Peniciliny byly nyní částečně vytlačeny příbuznými sloučeninami, jako jsou cefalosporiny a vankomycin. Bohužel některé kmeny bakterií již prokázaly rezistenci vůči těmto antibiotikům.