Loading [MathJax]/extensions/TeX/boldsymbol.js
Skip to main content
Library homepage
 
Global

14.1: גילוי תרופות אנטי-מיקרוביאליות

מטרות למידה

  • השווה והשוואה בין תרופות אנטי-מיקרוביאליות טבעיות, חצי סינתטיות וסינתטיות
  • תאר את הגישות הכימותרפיות של חברות עתיקות
  • תאר את הפרטים והאירועים החשובים מבחינה היסטורית שהובילו לפיתוח תרופות אנטי מיקרוביאליות

מיקוד קליני: חלק 1

מריסה, אישה בת 52, סבלה מכאבי בטן עזים, בלוטות לימפה נפוחות, עייפות וחום. היא בדיוק חזרה הביתה מביקור משפחה מורחבת במדינת מולדתה קמבודיה. בהיותה בחו"ל, היא קיבלה טיפול רפואי בווייטנאם השכנה לחוט שדרה דחוס. עדיין הייתה לה אי נוחות כשעזבה את קמבודיה, אך הכאבים גברו ככל שהנסיעה הביתה נמשכה ובעלה הסיע אותה היישר משדה התעופה לחדר המיון.

הרופא שלה שוקל אם מריסה יכולה לסבול מדלקת התוספתן, דלקת בדרכי השתן (UTI) או מחלה דלקתית באגן (PID). עם זאת, כל אחד מהמצבים הללו בדרך כלל מקדים או מלווה בתסמינים נוספים. הוא שוקל את הטיפול שקיבלה בווייטנאם בחוט השדרה הדחוס שלה, אך כאבי בטן אינם קשורים בדרך כלל לדחיסת חוט השדרה. הוא בוחן את ההיסטוריה הבריאותית שלה עוד יותר.

תרגיל \PageIndex{1}

  1. איזה סוג של זיהום או מצב אחר עשוי להיות אחראי?
  2. איזה סוג של בדיקות מעבדה הרופא יכול להזמין?

רוב האנשים מקשרים את המונח כימותרפיה לטיפולים בסרטן. עם זאת, כימותרפיה היא למעשה מונח רחב יותר המתייחס לכל שימוש בכימיקלים או בתרופות לטיפול במחלות. כימותרפיה עשויה לכלול תרופות המכוונות לתאים סרטניים או לרקמות, או שהיא עשויה לכלול תרופות אנטי-מיקרוביאליות המכוונות למיקרואורגניזמים זיהומיים. תרופות אנטי-מיקרוביאליות פועלות בדרך כלל על ידי הרס או הפרעה למבנים ואנזימים מיקרוביאליים, או הרג תאים מיקרוביאליים או עיכוב צמיחתם. אך לפני שנבחן כיצד תרופות אלו פועלות, נחקור בקצרה את ההיסטוריה של השימוש בבני אדם בתרופות אנטי-מיקרוביאליות לצורך כימותרפיה.

שימוש באנטימיקרוביאלים בחברות עתיקות

למרות שגילוי חומרים אנטי-מיקרוביאליים והשימוש הנרחב שלהם לאחר מכן קשור בדרך כלל לרפואה המודרנית, ישנן עדויות לכך שבני אדם נחשפו לתרכובות אנטי-מיקרוביאליות במשך אלפי שנים. ניתוחים כימיים של שרידי השלד של אנשים מנוביה 1 (שנמצא כיום בסודן של היום) המתוארכים בין 350 ל-550 לספירה הראו שאריות של החומר האנטי-מיקרוביאלי טטרציקלין בכמויות גבוהות מספיק כדי להצביע על תסיסה תכליתית של סטרפטומיס המייצר טטרציקלין במהלך תהליך ייצור הבירה. הבירה שהתקבלה, שהייתה עבה ודמויית דייסה, שימשה לטיפול במגוון מחלות אצל מבוגרים וילדים, כולל מחלות חניכיים ופצעים. ייתכן שהתכונות האנטי-מיקרוביאליות של צמחים מסוימים הוכרו גם על ידי תרבויות שונות ברחבי העולם, כולל צמחי מרפא הודים וסינים (איור\PageIndex{1}) שהשתמשו זה מכבר בצמחים למגוון רחב של מטרות רפואיות. מרפאים מתרבויות רבות הבינו את התכונות האנטי-מיקרוביאליות של פטריות והשימוש בהם בלחם עובש או במוצרים אחרים המכילים עובש לטיפול בפצעים תועד היטב במשך מאות שנים. 2 כיום, בעוד שכ -80% מאוכלוסיית העולם עדיין מסתמכת על תרופות שמקורן בצמחים, 3 מדענים מגלים כעת את התרכובות הפעילות המקנות את היתרונות הרפואיים הכלולים ברבים מהצמחים המסורתיים הללו.

תמונה של מגוון צמחים הנמכרים על ידי רוכל רחוב.
איור\PageIndex{1}: במשך אלפי שנים, צמחי מרפא סיניים השתמשו במינים רבים ושונים של צמחים לטיפול במגוון רחב של מחלות אנושיות.

תרגיל \PageIndex{2}

תן דוגמאות לאופן שבו נעשה שימוש בתרופות אנטי-מיקרוביאליות בחברות עתיקות

התרופות האנטי-מיקרוביאליות הראשונות

חברות הסתמכו על רפואה מסורתית במשך אלפי שנים; עם זאת, המחצית הראשונה של המאה ה -20 הביאה עידן של גילוי תרופות אסטרטגיות. בתחילת המאה העשרים יצא הרופא והמדען הגרמני פול ארליך (1854—1915) לגלות או לסנתז תרכובות כימיות המסוגלות להרוג חיידקים זיהומיים מבלי לפגוע בחולה. בשנת 1909, לאחר סינון של יותר מ -600 תרכובות המכילות ארסן, מצא עוזרו של ארליך סהאצ'ירו האטה (1873—1938) "כדור קסם" כזה. מתחם 606 התמקד בחיידק Treponema pallidum, הגורם הסיבתי של עגבת. נמצא כי מתחם 606 מרפא בהצלחה עגבת בארנבות וזמן קצר לאחר מכן שווק תחת השם Salvarsan כתרופה למחלה בבני אדם (איור). \PageIndex{2} הגישה החדשנית של ארליך לסינון שיטתי של מגוון רחב של תרכובות נותרה אסטרטגיה נפוצה לגילוי חומרים אנטי-מיקרוביאליים חדשים גם כיום.

ציור של פול ארליך במעבדה.
איור\PageIndex{2}: פול ארליך השפיע על גילוי מתחם 606, חומר אנטי-מיקרוביאלי שהוכיח את עצמו כטיפול יעיל לעגבת.

כמה עשורים לאחר מכן גילו המדענים הגרמנים יוזף קלרר, פריץ מיטש וגרהרד דומאגק את הפעילות האנטיבקטריאלית של צבע סינתטי, פרונטוסיל, שיכול לטפל בזיהומים סטרפטוקוקליים וסטפילוקוקליים בעכברים. בתו של דומאג עצמה הייתה אחת המקבלות האנושיות הראשונות של התרופה, שריפאה אותה לחלוטין מזיהום סטרפטוקוקלי חמור שנבע מחטט עם מחט רקמה. גרהרד דומאגק (1895—1964) זכה בפרס נובל לרפואה בשנת 1939 על עבודתו עם פרונטוסיל וסולפנילאמיד, תוצר הפירוק הפעיל של פרונטוסיל בגוף. Sulfanilamide, האנטי-מיקרוביאלי הסינתטי הראשון שנוצר, שימש בסיס להתפתחות כימית של משפחת תרופות סולפה. מיקרוביאלית סינתטית היא תרופה שפותחה מכימיקל שלא נמצא בטבע. הצלחתן של תרופות הסולפה הובילה לגילוי וייצור של סוגים חשובים נוספים של חומרים אנטי-מיקרוביאליים סינתטיים, כולל הקינולינים והאוקסזולידינונים.

כמה שנים לפני גילוי הפרונטוסיל, המדען אלכסנדר פלמינג (1881—1955) גילה תגלית מקרית משלו שהתבררה כמונומנטלית. בשנת 1928 חזר פלמינג מהחופשה ובדק כמה צלחות ישנות של סטפילוקוקים במעבדת המחקר שלו בבית החולים סנט מרי בלונדון. הוא הבחין כי גידול עובש מזהם (שזוהה לאחר מכן כזן של פניציליום נוטום) מעכב צמיחה סטפילוקוקלית בצלחת אחת. פלמינג, אם כן, זוכה לגילוי הפניצילין, האנטיביוטיקה הטבעית הראשונה, (איור\PageIndex{3}). ניסויים נוספים הראו כי פניצילין מהתבנית היה אנטיבקטריאלי כנגד סטרפטוקוקים, מנינגוקוקים ו Corynebacterium diphtheriae, הגורם הסיבתי לדיפטריה.

א) תצלום של אלכסנדר פלמינג. ב) תצלום של הווארד פלורי וארנסט שרשרת.
איור\PageIndex{3}: (א) אלכסנדר פלמינג היה הראשון שגילה חומר אנטי-מיקרוביאלי המיוצר באופן טבעי, פניצילין, בשנת 1928. (ב) הווארד פלורי וארנסט צ'יין גילו כיצד להגדיל את ייצור הפניצילין. אחר כך הם הבינו כיצד לטהר אותו והראו את יעילותו כאנטי-מיקרוביאלית בניסויים בבעלי חיים ובבני אדם בתחילת שנות הארבעים.

פלמינג ועמיתיו זכו לגילוי וזיהוי פניצילין, אך הבידוד והייצור ההמוני שלו הושגו על ידי צוות חוקרים מאוניברסיטת אוקספורד בניהולו של הווארד פלורי (1898—1968) וארנסט צ'יין (1906—1979) (איור). \PageIndex{3} בשנת 1940, צוות המחקר טיהר פניצילין ודיווח על הצלחתו כסוכן אנטי-מיקרוביאלי נגד זיהומים סטרפטוקוקליים בעכברים. עבודתם שלאחר מכן עם נבדקים אנושיים הראתה גם כי פניצילין יעיל מאוד. בגלל עבודתם החשובה, פלמינג, פלורי ושרשרת זכו בפרס נובל לפיזיולוגיה ורפואה בשנת 1945.

בתחילת שנות הארבעים, המדענית דורותי הודג'קין (1910—1994), שלמדה קריסטלוגרפיה באוניברסיטת אוקספורד, השתמשה בצילומי רנטגן כדי לנתח את המבנה של מגוון מוצרים טבעיים. בשנת 1946, היא קבעה את המבנה של פניצילין, אשר הוענק לה פרס נובל לכימיה בשנת 1964. לאחר הבנת המבנה, מדענים יכלו לשנות אותו כדי לייצר מגוון פניצילינים חצי סינתטיים. מיקרוביאלית חצי סינתטית היא נגזרת שונה כימית של אנטיביוטיקה טבעית. השינויים הכימיים נועדו בדרך כלל להגדיל את טווח החיידקים הממוקדים, להגביר את היציבות, להפחית את הרעילות או להעניק תכונות אחרות המועילות לטיפול בזיהומים.

פניצילין הוא רק דוגמה אחת לאנטיביוטיקה טבעית. גם בשנות הארבעים, סלמן וקסמן (1888—1973) (איור\PageIndex{4}), מיקרוביולוג קרקע בולט באוניברסיטת רוטגרס, הוביל צוות מחקר שגילה מספר אנטי-מיקרוביאלים, כולל אקטינומיצין, סטרפטומיצין וניאומיצין. התגליות של חומרים אנטי-מיקרוביאליים אלה נבעו ממחקרו של וקסמן על פטריות והאקטינובקטריה, כולל חיידקי קרקע בסוג Streptomyces, הידועים בייצורם הטבעי של מגוון רחב של חומרים אנטי-מיקרוביאליים. עבודתו זיכתה אותו בפרס נובל לפיזיולוגיה ורפואה בשנת 1952. האקטינומיציטים הם המקור ליותר ממחצית מכלל האנטיביוטיקה הטבעית 4 וממשיכים לשמש מאגר מצוין לגילוי חומרים אנטי-מיקרוביאליים חדשים. כמה חוקרים טוענים שעדיין לא התקרבנו לנצל את מלוא הפוטנציאל האנטי-מיקרוביאלי של קבוצה זו. 5

תמונה של סלמן וקסמן במעבדה.
איור\PageIndex{4}: סלמן וקסמן היה הראשון שהראה את יכולות הייצור האנטי-מיקרוביאליות העצומות של קבוצת חיידקי אדמה, האקטינומיציטים.

תרגיל \PageIndex{3}

מדוע האדמה היא מאגר לגנים של עמידות לאנטי-מיקרוביאלית?

מושגי מפתח וסיכום

  • תרופות אנטי-מיקרוביאליות המיוצרות על ידי תסיסה תכליתית ו/או הכלולות בצמחים שימשו כתרופות מסורתיות בתרבויות רבות במשך אלפי שנים.
  • החיפוש התכליתי והשיטתי אחר "כדור קסם" כימי המכוון ספציפית לחיידקים זיהומיים יזם פול ארליך בתחילת המאה ה-20.
  • גילוי האנטיביוטיקה הטבעית, פניצילין, על ידי אלכסנדר פלמינג בשנת 1928 החל את העידן המודרני של גילוי ומחקר מיקרוביאלי.
  • Sulfanilamide, האנטי-מיקרוביאלי הסינתטי הראשון, התגלה על ידי גרהרד דומאגק ועמיתיו והוא תוצר פירוק של הצבע הסינתטי, פרונטוסיל.

הערות שוליים

  1. 1 מ 'ל נלסון ואח '. "תקשורת קצרה: אפיון ספקטרוסקופי המוני של טטרציקלין בשרידי השלד של אוכלוסייה עתיקה מנוביה סודאנית 350—550 לספירה." כתב העת האמריקאי לאנתרופולוגיה פיזית 143 מס '1 (2010) :151—154.
  2. 2 מ 'ויינרייט. "תבניות ברפואה עתיקה ועדכנית יותר." מיקולוג 3 מס '1 (1989) :21—23.
  3. 3 ס 'ורמה, ס. פ סינג. "המצב הנוכחי והעתיד של תרופות צמחיות." העולם הווטרינרי 1 מס '11 (2008): 347—350.
  4. 4 ג'יי ברדי. "מטבוליטים מיקרוביאליים ביו-אקטיביים." כתב העת לאנטיביוטיקה 58 מס '1 (2005) :1-26.
  5. 5 מ 'בלץ. "אנטי-מיקרוביאלים מאקטינומיציטים: בחזרה לעתיד." חיידק 2 מס '3 (2007) :125—131.