För din hälsa: Penicillin
Kemoterapi är den strategiska användningen av kemikalier (dvs. läkemedel) för att förstöra infektiösa mikroorganismer eller cancerceller utan att orsaka överdriven skada på andra friska celler i värden. Från bakterier till människor är de metaboliska vägarna i alla levande organismer ganska lika, så sökandet efter säkra och effektiva kemoterapeutiska medel är en formidabel uppgift. Många väletablerade kemoterapeutiska läkemedel fungerar genom att hämma ett kritiskt enzym i den invaderande organismens celler.
Ett antibiotikum är en förening som dödar bakterier; det kan komma från en naturlig källa, t.ex. mögel, eller syntetiseras med en struktur som är analog med en naturligt förekommande antibakteriell förening. Antibiotika utgör ingen väldefinierad klass av kemiskt besläktade ämnen, men många av dem fungerar genom att effektivt hämma en rad olika enzymer som är viktiga för bakterietillväxten.
Penicillin, som är en av de mest använda antibiotikorna i världen, upptäcktes av en slump av Alexander Fleming 1928, när han lade märke till antibakteriella egenskaper hos ett mögel som växte på en bakteriekulturplatta. År 1938 inledde Ernst Chain och Howard Florey ett intensivt arbete för att isolera penicillin från möglet och studera dess egenskaper. De stora mängder penicillin som behövdes för denna forskning blev tillgängliga genom utveckling av ett majsbaserat näringsmedium som mögelsvampen älskade och genom upptäckten av en mögelstam med högre avkastning vid ett forskningscenter vid Förenta staternas jordbruksdepartement nära Peoria, Illinois. Trots detta var det inte förrän 1944 som stora mängder penicillin producerades och gjordes tillgängligt för behandling av bakterieinfektioner.
Penicillin fungerar genom att störa syntesen av cellväggar hos reproducerande bakterier. Det gör det genom att hämma ett enzym – transpeptidas – som katalyserar det sista steget i biosyntesen av bakteriella cellväggar. De defekta väggarna gör att bakteriecellerna spricker. Mänskliga celler påverkas inte eftersom de har cellmembran, inte cellväggar.
Flera naturligt förekommande penicilliner har isolerats. De kännetecknas av olika R-grupper som är kopplade till en gemensam struktur: en cyklisk amid med fyra medlemmar (en så kallad lactamring) som är kondenserad till en ring med fem medlemmar. Tillsats av lämpliga organiska föreningar till kulturmediet leder till produktion av de olika typerna av penicillin.
Penicillinerna är effektiva mot grampositiva bakterier (bakterier som kan färgas med Grams färg) och ett fåtal gramnegativa bakterier (bland annat tarmbakterien Escherichia coli). De är effektiva vid behandling av difteri, gonorré, lunginflammation, syfilis, många pusinfektioner och vissa typer av bölder. Penicillin G var det första penicillinet som användes i stor skala. Det kan dock inte administreras oralt eftersom det är ganska instabilt; det sura pH-värdet i magen omvandlar det till ett inaktivt derivat. De viktigaste penicillinerna för oral användning – penicillin V, ampicillin och amoxicillin – är däremot syrastabila.
Vissa bakteriestammar blir resistenta mot penicillin genom en mutation som gör det möjligt för dem att syntetisera ett enzym – penicillinas – som bryter ner antibiotikumet (genom att klyva amidlänken i lactamringen). För att bekämpa dessa stammar har forskare syntetiserat penicillinanaloger (t.ex. meticillin) som inte inaktiveras av penicillinas.
Vissa människor (kanske 5 % av befolkningen) är allergiska mot penicillin och måste därför behandlas med andra antibiotika. Deras allergiska reaktion kan vara så allvarlig att en dödlig koma kan inträffa om penicillin oavsiktligt administreras till dem. Lyckligtvis har flera andra antibiotika upptäckts. De flesta, däribland aureomycin och streptomycin, är produkter av mikrobiell syntes. Andra, som de halvsyntetiska penicillinerna och tetracyklinerna, framställs genom kemiska modifieringar av antibiotika, och vissa, som kloramfenikol, tillverkas helt och hållet genom kemisk syntes. De är lika effektiva som penicillin när det gäller att förstöra infektiösa mikroorganismer. Många av dessa antibiotika utövar sin verkan genom att blockera proteinsyntesen i mikroorganismer.
I början betraktades antibiotika som mirakelmediciner, eftersom de avsevärt minskade antalet dödsfall till följd av blodförgiftning, lunginflammation och andra infektionssjukdomar. För cirka sju decennier sedan dog en person med en allvarlig infektion nästan alltid. I dag är sådana dödsfall sällsynta. För sju decennier sedan var lunginflammation en fruktad dödsorsak för människor i alla åldrar. I dag dödar den endast de mycket gamla eller de som är sjuka av andra orsaker. Antibiotika har verkligen utfört mirakel i vår tid, men även mirakelmediciner har begränsningar. Inte långt efter det att läkemedlen började användas började sjukdomsorganismerna utveckla stammar som var resistenta mot dem. I en kapplöpning för att ligga steget före resistenta bakteriestammar fortsätter forskarna att söka efter nya antibiotika. Penicillinerna har nu delvis ersatts av besläktade föreningar, t.ex. cefalosporiner och vankomycin. Tyvärr har vissa bakteriestammar redan visat resistens mot dessa antibiotika.