Antiseptika

Während des Ersten Weltkriegs schloss sich Fleming mit Leonard Colebrook und Sir Almroth Wright den Kriegsbemühungen an und verlegte praktisch die gesamte Impfabteilung von St. Mary ‚ s in das britische Militärkrankenhaus in Boulogne-sur-Mer. Als vorübergehender Leutnant des Royal Army Medical Corps erlebte er den Tod vieler Soldaten an Sepsis infolge infizierter Wunden. Antiseptika, die damals zur Behandlung infizierter Wunden verwendet wurden, beobachtete er, verschlechterten oft die Verletzungen., In einem Artikel, der 1917 in der medizinischen Fachzeitschrift The Lancet veröffentlicht wurde, beschrieb er ein geniales Experiment, das er aufgrund seiner eigenen glasbläserischen Fähigkeiten durchführen konnte, in dem er erklärte, warum Antiseptika während des Krieges mehr Soldaten töteten als die Infektion selbst., Antiseptika funktionierten gut auf der Oberfläche, aber tiefe Wunden neigten dazu, anaerobe Bakterien vor dem Antiseptikum zu schützen, und Antiseptika schienen die produzierten nützlichen Mittel zu entfernen, die die Patienten in diesen Fällen mindestens ebenso gut schützten wie Bakterien und taten nichts, um die Bakterien zu entfernen, die außer Reichweite waren. Wright unterstützte Flemings Ergebnisse nachdrücklich, aber trotzdem verwendeten die meisten Armeeärzte im Laufe des Krieges weiterhin Antiseptika, auch wenn dies den Zustand der Patienten verschlechterte.,

Entdeckung von Lysozym

Im St. Mary ‚ s Hospital setzte Fleming seine Untersuchungen zur Bakterienkultur und zu antibakteriellen Substanzen fort. Wie sein damaliger Forschungsgelehrter V. D. Allison erinnerte, war Fleming kein ordentlicher Forscher und erwartete normalerweise ungewöhnliches Bakterienwachstum in seinen Kulturplatten. Fleming hatte Allison von seiner „übermäßigen Ordnung im Labor“ gesprochen, Und Allison schrieb zu Recht solche Unordnung als den Erfolg von Flemings Experimenten zu und sagte: „Er war so aufgeräumt gewesen, wie er dachte, er hätte seine beiden großen Entdeckungen nicht gemacht.,“

Ende 1921 stellte er bei der Pflege von Agarplatten für Bakterien fest, dass eine der Platten mit Bakterien aus der Luft kontaminiert war. Als er Nasenschleim hinzufügte, stellte er fest, dass der Schleim das Bakterienwachstum hemmte. Um den Schleimbereich herum befand sich ein klarer transparenter Kreis (1 cm vom Schleim entfernt), der die Abtötungszone von Bakterien anzeigte, gefolgt von einem glasigen und durchscheinenden Ring, hinter dem sich ein undurchsichtiger Bereich befand, der auf ein normales Bakterienwachstum hinwies. Im nächsten Test verwendete er Bakterien in Kochsalzlösung, die eine gelbe Suspension bildeten., Innerhalb von zwei Minuten nach Zugabe von frischem Schleim wurde die gelbe Kochsalzlösung vollständig klar. Er verlängerte seine Tests mit Tränen, die von seinen Mitarbeitern beigetragen wurden. Wie Allison sich erinnerte und sagte: „Für die nächsten fünf oder sechs Wochen waren unsere Tränen die Bezugsquelle für dieses außergewöhnliche Phänomen. Viele waren die Zitronen, die wir (nach dem Scheitern der Zwiebeln) verwendeten, um einen Fluss von Tränen zu erzeugen… Die Nachfrage bei uns war so groß, dass wir für jeden Beitrag drei Euro bekommen haben“, erzählt sie.,“

Seine weiteren Tests mit Sputum, Knorpel, Blut, Samen, Ovarialzystenflüssigkeit, Eiter und Eiweiß zeigten, dass das bakterizide Mittel in all diesen vorhanden war. Er berichtete über seine Entdeckung vor dem Medical Research Club im Dezember und vor der Royal Society im nächsten Jahr, stieß aber kein Interesse, wie Allison sich erinnerte:

Ich war bei diesem Treffen als Flemings Gast anwesend. Sein Papier, das seine Entdeckung beschreibt, wurde ohne Fragen und ohne Diskussion erhalten, was am ungewöhnlichsten war und ein Hinweis darauf war, dass es als unwichtig angesehen wurde., Im folgenden Jahr las er ein Papier zu diesem Thema vor der Royal Society, Burlington House, Piccadilly und er und ich gab eine Demonstration unserer Arbeit. Auch hier wurde mit einer Ausnahme wenig kommentiert oder darauf geachtet.,

Berichterstattung in der Ausgabe vom 1.Mai 1922 der Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences unter dem Titel“ Über ein bemerkenswertes bakteriolytisches Element in Geweben und Sekreten“schrieb Fleming:

In dieser Mitteilung möchte ich auf eine Substanz aufmerksam machen, die in den Geweben und Sekreten des Körpers vorhanden ist und in der Lage ist, bestimmte Bakterien schnell aufzulösen. Da diese Substanz Eigenschaften hat, die denen von Fermenten ähneln, habe ich sie „Lysozym“ genannt und werde sie während der gesamten Kommunikation mit diesem Namen bezeichnen., Das Lysozym wurde erstmals bei einigen Untersuchungen an einem Patienten mit akuter Coryza festgestellt.

Dies war die erste dokumentierte Entdeckung von Lysozym. Mit Allison veröffentlichte er weitere Studien zu Lysozym in der Oktober-Ausgabe des British Journal of Experimental Pathology im selben Jahr. Obwohl er größere Mengen Lysozym aus Eiweiß gewinnen konnte, war das Enzym nur gegen kleine Mengen harmloser Bakterien wirksam und hatte daher wenig therapeutisches Potenzial., Dies weist auf einen der Hauptunterschiede zwischen pathogenen und harmlosen Bakterien hin. In der Originalpublikation beschrieben, wurde“ ein Patient mit akuter Coryza “ später als Fleming selbst identifiziert. November 1921 zeigte eine Skizze der Kulturplatte mit einer kleinen Notiz: „Staphyloid coccus from A. F.‘ s nose.“Er identifizierte auch das im Nasenschleim vorhandene Bakterium als Micrococcus Lysodeikticus und gab dem Speziesnamen (was „Lyse-Indikator“ für seine Anfälligkeit für lysozymale Aktivität bedeutet). Die Art wurde 1972 als Micrococcus luteus neu zugeordnet., Der „Fleming-Stamm“ (NCTC2665) dieses Bakteriums ist in verschiedenen biologischen Studien zu einem Modell geworden. Die Bedeutung von Lysozym wurde nicht anerkannt, und Fleming war sich dessen bewusst, in seiner Ansprache als Präsident der Royal Society of Medicine am 18.Oktober 1932 sagte er:

Ich wähle Lysozym als Subjekt für diese Adresse aus zwei Gründen, erstens, weil ich ein väterliches Interesse an dem Namen habe, und zweitens, weil seine Bedeutung im Zusammenhang mit der natürlichen Immunität nicht allgemein anerkannt zu sein scheint.,

In seinem Nobelvortrag am 11.Dezember 1945 erwähnte er kurz Lysozym und sagte: „Penicillin war nicht das erste Antibiotikum, das ich zufällig entdeckte. Jahrhunderts wurde die wahre Bedeutung von Flemings Entdeckung in der Immunologie erkannt, als Lysozym das erste entdeckte antimikrobielle Protein wurde, das Teil unserer angeborenen Immunität ist.,

Entdeckung des Penicillins

Manchmal findet man, wonach man nicht sucht. September 1928 aufwachte, hatte ich sicherlich nicht vor, die gesamte Medizin zu revolutionieren, indem ich den ersten Antibiotika-oder Bakterienkiller der Welt entdeckte. Aber ich nehme an, genau das habe ich getan.,

– Alexander Fleming

Experiment

Bis 1927 hatte Fleming die Eigenschaften von Staphylokokken untersucht. Er war bereits aus seiner früheren Arbeit bekannt und hatte sich einen Ruf als brillanter Forscher erarbeitet. Im Jahr 1928 untersuchte er die Variation von Staphylococcus aureus, die unter natürlichen Bedingungen nach der Arbeit von Joseph Warwick Jr. gewachsen war, der entdeckte, dass das Bakterium zu einer Vielzahl von Arten (Stämmen) heranwachsen konnte. September 1928 kehrte Fleming in sein Labor zurück, nachdem er einen Urlaub mit seiner Familie in Suffolk verbracht hatte., Bevor er in den Urlaub ging, impfte er Staphylokokken auf Kulturplatten und ließ sie auf einer Bank in einer Ecke seines Labors liegen. Bei seiner Rückkehr bemerkte Fleming, dass eine Kultur mit einem Pilz kontaminiert war und dass die Kolonien von Staphylokokken, die den Pilz unmittelbar umgaben, zerstört worden waren, während andere weiter entfernte Staphylokokken-Kolonien normal waren und bekanntermaßen „Das ist lustig“bemerkten. Fleming zeigte die kontaminierte Kultur seinem ehemaligen Assistenten Merlin Pryce, der ihn daran erinnerte: „So haben Sie Lysozym entdeckt.“Er identifizierte den Schimmelpilz als aus der Gattung Penicillium., Er vermutete, dass es P. chrysogenum war, aber ein Kollege Charles J. La Touche identifizierte es als P. rubrum. (Es wurde später als P. notatum korrigiert und dann offiziell als P. chrysogenum akzeptiert; aber schließlich im Jahr 2011 wurde es als P. rubens aufgelöst.)

Das Labor, in dem Fleming entdeckt und getestet penicillin ist bewahrt als Alexander Fleming Laboratory Museum in St. Mary ‚ s Hospital, Paddington. Die Quelle der Pilzverunreinigung wurde 1966 aus La Touche ‚ s Zimmer, das direkt unter Flemings Zimmer lag, ermittelt.,

Fleming züchtete die Form in einer reinen Kultur und stellte fest, dass die Kulturbrühe eine antibakterielle Substanz enthielt. Er untersuchte seine antibakterielle Wirkung auf viele Organismen und stellte fest, dass Bakterien wie Staphylokokken und viele andere grampositive Erreger betroffen waren, die Scharlach, Lungenentzündung, Meningitis und Diphtherie verursachen, aber nicht Typhus oder Paratyphus, die durch gramnegative Bakterien verursacht werden, für die er zu dieser Zeit eine Heilung suchte. Es betraf auch Neisseria gonorrhoeae, die Gonorrhoe verursacht, obwohl dieses Bakterium gramnegativ ist., Nachdem er einige Monate lang „Schimmelpilzsaft“ oder „Inhibitor“ genannt hatte, gab er am 7.März 1929 den Namen Penicillin für die antibakterielle Substanz, die in der Form vorhanden war.

Empfang und Veröffentlichung

Fleming stellte seine Entdeckung am 13. Februar 1929 vor dem Medical Research Club vor. Sein Vortrag über „Ein Medium zur Isolierung von Pfeiffers Bazillus“ erhielt keine besondere Aufmerksamkeit oder Kommentare., Henry Dale, der damalige Direktor des Nationalen Instituts für medizinische Forschung und Vorsitzender des Treffens, erinnerte sich viel später daran, dass er in Flemings Rede nicht einmal einen auffälligen Punkt von Bedeutung spürte. Fleming veröffentlichte seine Entdeckung 1929 im British Journal of Experimental Pathology, aber dem Artikel wurde wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Sein Problem war die Schwierigkeit, Penicillin in großen Mengen zu produzieren, und darüber hinaus die Isolierung der Hauptverbindung., Selbst mit Hilfe von Harold Raistrick und seinem Team von Biochemikern an der London School of Hygiene and Tropical Medicine war die chemische Reinigung zwecklos. „Infolgedessen schmachtete Penicillin in den 1930er Jahren weitgehend vergessen“, wie Milton Wainwright beschrieb.

Bis 1936 gab es keine Wertschätzung für Penicillin. Als Fleming auf dem Zweiten Internationalen Kongress für Mikrobiologie in London von seiner medizinischen Bedeutung sprach, glaubte ihm niemand., Wie Allison, sein Begleiter sowohl im Medical Research Club als auch im International Congress Meeting, bemerkte, gab es zwei Gelegenheiten:

schlug den möglichen Wert von Penicillin für die Behandlung von Infektionen beim Menschen vor. Wieder mangelte es an Interesse und keiner Diskussion. Fleming war sehr enttäuscht, aber schlimmer sollte folgen. Er las einen Artikel über seine Arbeit über Penicillin auf einem Treffen des Internationalen Kongresses für Mikrobiologie, an dem die führenden Bakteriologen aus der ganzen Welt teilnahmen., Es gab keine Unterstützung für seine Ansichten über seine mögliche zukünftige Wert für die Prävention und Behandlung von Infektionen des Menschen, und die Diskussion war minimal. Fleming trug diese Enttäuschungen stoisch, aber sie änderten seine Ansichten nicht oder hinderten ihn daran, seine Penicillinuntersuchung fortzusetzen.

Im Jahr 1941 berichtete das British Medical Journal, dass “ anscheinend von keinem anderen Standpunkt aus als möglicherweise nützlich angesehen wurde.,“

Reinigung und Stabilisierung

In Oxford untersuchten Ernst Boris Chain und Edward Abraham die molekulare Struktur des Antibiotikums. Abraham war der erste, der die richtige Struktur von Penicillin vorschlug. Kurz nachdem das Team 1940 seine ersten Ergebnisse veröffentlicht hatte, telefonierte Fleming mit Howard Florey, dem Abteilungsleiter von Chain, um zu sagen, dass er in den nächsten Tagen zu Besuch sein würde. Als er hörte, dass Fleming kommen würde, bemerkte er: „Guter Gott! Ich dachte, er wäre tot.,“

Norman Heatley schlug vor, den Wirkstoff Penicillin durch Änderung seines Säuregehalts wieder in Wasser zu überführen. Dies produzierte genug von der Droge, um mit dem Testen an Tieren zu beginnen. Es waren viel mehr Leute am Oxford-Team beteiligt, und irgendwann war die gesamte Sir William Dunn School of Pathology an ihrer Produktion beteiligt. Nachdem das Team 1940 eine Methode zur Reinigung von Penicillin zu einer wirksamen und stabilen Form entwickelt hatte, folgten mehrere klinische Studien, und ihr erstaunlicher Erfolg inspirierte das Team 1945 zur Entwicklung von Methoden für die Massenproduktion und den Massenvertrieb.,

Fleming war bescheiden über seinen Teil in der Entwicklung von Penicillin, beschreibt seinen Ruhm als“ Fleming Mythos “ und er lobte Florey und Chain für die Umwandlung der Labor Neugier in eine praktische Droge. Fleming war der erste, der die Eigenschaften des Wirkstoffs entdeckte und ihm das Privileg gab, ihn zu benennen: Penicillin. Er behielt, wuchs und verteilte die ursprüngliche Form zwölf Jahre lang und versuchte bis 1940, Hilfe von jedem Chemiker zu erhalten, der über genügend Fähigkeiten verfügte, um Penicillin herzustellen., Aber Sir Henry Harris sagte 1998: „Ohne Fleming keine Kette; ohne Kette kein Florey; ohne Florey kein Heatley; ohne Heatley kein Penicillin.“Die Entdeckung von Penicillin und seine anschließende Entwicklung als verschreibungspflichtiges Medikament markieren den Beginn moderner Antibiotika.

Medizinische Verwendung und Massenproduktion

In seiner ersten klinischen Studie behandelte Fleming seinen Forschungsgelehrten Stuart Craddock, der eine schwere Infektion des Nasenantrums (Sinusitis) entwickelt hatte. Die Behandlung begann am 9. Januar 1929, jedoch ohne Wirkung., Es war wahrscheinlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Infektion mit Influenzabazillus (Haemophilus influenzae) erfolgte, dem Bakterium, das er für Penicillin nicht mehr wahrnehmbar gefunden hatte. Fleming gab einige seiner ursprünglichen Penicillinproben an seinen Kollegen-Chirurgen Arthur Dickson Wright für klinische Tests im Jahr 1928. Obwohl Wright angeblich sagte, dass es „zufriedenstellend zu funktionieren schien“, gibt es keine Aufzeichnungen über seine spezifische Verwendung. Cecil George Paine, ein Pathologe an der Royal Infirmary in Sheffield und ehemaliger Schüler von Fleming, war der erste, der penicillin erfolgreich für die medizinische Behandlung., November 1930 heilte er Augeninfektionen (Konjunktivitis) von einem Erwachsenen und drei Säuglingen (neonatale Konjunktivitis).

Fleming behandelte 1932 auch erfolgreich schwere Konjunktivitis. Keith Bernard Rogers, der 1929 als Medizinstudent zu St. Mary ‚ s gekommen war, war Kapitän des London University Rifle Teams und wollte am Inter-Hospital Rifle Shooting Competition teilnehmen, als er Konjunktivitis entwickelte. Fleming wandte sein Penicillin an und heilte Rogers vor dem Wettkampf. Es wird gesagt, dass das „Penicillin“ funktionierte und das Spiel gewonnen wurde.,“Der Bericht, dass“ Keith wahrscheinlich der erste Patient war, der klinisch mit Penicillinsalbe behandelt wurde“, stimmt jedoch nicht mehr, da Paines Krankenakten aufgetaucht sind.

Es gibt eine populäre Behauptung sowohl in der populären als auch in der wissenschaftlichen Literatur, dass Fleming die Penicillin-Arbeit in den frühen 1930er Jahren weitgehend aufgegeben hat. In seiner Rezension von André Maurois Das Leben von Sir Alexander Fleming, Entdecker von Penicillin, William L. Kissick ging so weit zu sagen, dass “ Fleming Penicillin 1932 aufgegeben hatte…, Obwohl der Empfänger vieler Auszeichnungen und der Autor vieler wissenschaftlicher Arbeiten, Sir Alexander Fleming scheint kein ideales Thema für eine Biographie zu sein.“Dies ist eine falsche Information, da Fleming weiterhin Penicillinforschung betreibt. Bereits 1939 zeigt Flemings Notizbuch Versuche, die Penicillinproduktion mit verschiedenen Medien zu verbessern. 1941 veröffentlichte er eine Methode zur Beurteilung der Penicillin-Wirksamkeit., In Bezug auf die chemische Isolierung und Reinigung nahmen Howard Florey und Ernst Boris Chain von der Radcliffe Infirmary in Oxford die Forschungsforschung auf, um sie in Massenproduktion herzustellen, und erreichten dies mit Unterstützung von Militärprojekten des Zweiten Weltkriegs unter der US-amerikanischen und britischen Regierung.

Mitte 1942 produzierte das Oxford-Team die reine Penicillin-Verbindung als gelbes Pulver. Im August 1942 wurde Harry Lambert (ein Mitarbeiter von Flemings Bruder Robert) aufgrund einer lebensbedrohlichen Infektion des Nervensystems (Streptokokken-Meningitis) in das St. Mary ‚ s Hospital eingeliefert., Fleming behandelte ihn mit Sulfonamiden, aber Lamberts Zustand verschlechterte sich. Er testete die Antibiotikaanfälligkeit und stellte fest, dass sein Penicillin die Bakterien abtöten konnte. Er bat Florey um die isolierte Probe. Als Florey die unvollständig gereinigte Probe schickte, die Fleming sofort in Lamberts Spinalkanal verabreichte. Lambert zeigte am nächsten Tag Anzeichen einer Besserung und erholte sich innerhalb einer Woche vollständig. Fleming veröffentlichte den klinischen Fall 1943 in The Lancet.,

Nach diesem medizinischen Durchbruch informierte Allison das britische Gesundheitsministerium über die Bedeutung von Penicillin und die Notwendigkeit einer Massenproduktion. Das Kriegskabinett war von der Nützlichkeit überzeugt, nach der Sir Cecil Weir, Generaldirektor für Ausrüstung, am 28. Das Penicillin-Komitee wurde am 5. April 1943 gegründet. Das Komitee bestand aus Weir als Vorsitzenden, Fleming, Florey, Sir Percival Hartley, Allison und Vertretern von Pharmaunternehmen als Mitglieder., Die Hauptziele waren, Penicillin schnell in großen Mengen in Zusammenarbeit mit amerikanischen Unternehmen zu produzieren und das Medikament ausschließlich für alliierte Streitkräfte zu liefern. Bis zum D-Day im Jahr 1944 war genug Penicillin produziert worden, um alle Verwundeten der alliierten Truppen zu behandeln.

Antibiotikaresistenz

Fleming entdeckte auch sehr früh, dass Bakterien Antibiotikaresistenzen entwickelten, wenn zu wenig Penicillin verwendet wurde oder wenn es zu kurz verwendet wurde. Almroth Wright hatte Antibiotikaresistenzen vorhergesagt, noch bevor es während der Experimente bemerkt wurde. Fleming warnte in seinen vielen Reden auf der ganzen Welt vor der Verwendung von Penicillin. Juni 1945 machte er folgende warnende Aussagen: „Die Mikroben sind erzogen, Penicillin zu widerstehen, und es wird ein Wirt penicillinschneller Organismen gezüchtet …, In solchen Fällen ist die gedankenlose Person, die mit Penicillin spielt, moralisch für den Tod des Mannes verantwortlich, der schließlich einer Infektion mit dem Penicillin-resistenten Organismus erliegt. Ich hoffe, dieses Übel kann abgewendet werden.“Er warnte davor, Penicillin zu verwenden, es sei denn, es gab einen richtig diagnostizierten Grund für die Verwendung, und dass, wenn es verwendet würde, niemals zu wenig oder zu kurze Zeit verwendet werden sollte, da dies die Umstände sind, unter denen sich eine bakterielle Resistenz gegen Antibiotika entwickelt.

Es war 1942 experimentell gezeigt worden, dass S., aureus könnte bei längerer Exposition eine Penicillinresistenz entwickeln. Fleming erläuterte in seinem Nobelvortrag die Möglichkeit einer Penicillinresistenz unter klinischen Bedingungen und sagte:

Die Zeit kann kommen, in der Penicillin von jedem in den Geschäften gekauft werden kann. Dann besteht die Gefahr, dass der unwissende Mann sich leicht unterdosiert und seine Mikroben nicht-tödlichen Mengen des Medikaments aussetzt, um sie resistent zu machen.

Um diese Zeit wurde der erste klinische Fall von Penicillinresistenz berichtet.