Химия — союзник медицины - Борис Розен

Пробы земли ученые собирали повсюду — во дворах, огородах, на свалках, в лесах и полях Подмосковья. Карманы сотрудников были полны маленькими сверточками с землей, Землю приносили в лабораторию, пересыпали в пробирки и в каждую пробирку наливали немного воды, чтобы получилась земляная каша. В чашки Петри наливали питательную среду, содержащую мясной бульон и сахар. Каплю взвеси, содержащую тысячи опасных микробов (отдельно приготовленных стафилококков), помещали на поверхность застывшей питательной среды, а затем на ту же поверхность наносили каплю земляной каши из пробирки. Засеянные таким образом чашки выдерживали в термостате при определенной температуре.

За это время на поверхности студня вырастали десятки различно окрашенных точек — желтые колонии стафилококков вперемешку с желтыми, красными, синими, белыми, прозрачными, круглыми, зубчатыми, бахромчатыми колониями почвенных микробов. Вокруг некоторых колоний почвенных микробов можно было ясно различить „зону пустыни“. Эти почвенные микробы ограждали себя, выпуская в окружающую среду какое-то вещество, которое подавляло все живое»[6].

После долгих и кропотливых исследований удалось выделить это антимикробное вещество в чистом виде и определить его химический состав. Так появился грамицидин С. Он отличался от американского отсутствием некоторых аминокислот. Этот антибиотик оказался более стойким, чем пенициллин и стрептомицин. Он не боится ни кислот, ни щелочей, не разрушается при долгом хранении. Даже при разведении в миллион раз он подавляет рост гноеродных бактерий. Грамицидин С применяют для лечения инфицированных ран, язв, ожогов.

За последние годы открыты сотни различных антибиотиков. Поиски новых и новых антибиотиков необходимы, поскольку препарат перестает действовать, если больного в течение длительного времени лечить каким-либо одним антибиотиком. Микробы привыкают к нему, и нередко вырабатывается особый фермент, который защищает их от действия антибиотика. В таких случаях врач прописывает пациенту другой антибиотик. Следовательно, чем больше существует антибиотиков, тем легче подобрать нужный вид. Ведь у каждого микроба своя «сфера деятельности» — одни вызывают заболевания легких, другие — кишечника, третьи — кожи. Лечебная практика показала, что нередко при тяжелых заболеваниях одному антибиотику не под силу воевать с микробами. В таких случаях теперь пользуются сразу несколькими, вернее, такой их комбинацией, при которой антибиотики дополняют и усиливают действие друг друга. Например, олеандомицин назначают с тетрациклином, пенициллин со стрептомицином.

В создании новых антибиотиков микробиологам помогают химики. Меняя «архитектуру» молекул антибиотиков, они придают им новые свойства. Реконструкция молекул дала возможность увеличить длительность пребывания некоторых лекарств в организме, расширить диапазон их антимикробного действия.

В последние годы созданы полусинтетические пенициллины (метициллин, оксациллин), губительные для стафилококков, устойчивых к пенициллину и другим антибиотикам.

Новый антибиотик диклоксациллин обладает прямым бактерицидным эффектом, т. е. способен убить микробную клетку, а не подавлять ее размножение, как действуют многие другие антибиотики. Он уничтожает разные микробы, но сильнее всего его действие на стафилококки. Особым его достоинством является то, что он медленно всасывается и столь же медленно разрушается. Новый антибиотик одинаково хорошо действует при заболеваниях кожи, дыхательных путей, а также при послеродовых и послеоперационных осложнениях.

Семья антибиотиков постоянно расширяется. Появились полиеновые препараты, названные так из-за наличия в молекулах многочисленных двойных связей[7]. Они синтезированы на основе актиномицетов — обширной группы широко распространенных в природе низших растительных организмов — лучистых грибов — и сочетают свойства бактерий и простейших микроскопических грибов.

Тщательные исследования полиенов показали, что они обладают различной химической структурой и биологической активностью. Но отличительное их свойство — способность уничтожать разные виды простейших микроорганизмов, вызывающих различные тяжелые заболевания у человека, например лейнеманиозы, лямблиозы, трипписосмозы и др., а также подавлять рост болезнетворных бактерий.

Выявлено и синтезировано около 300 полиенов и их производных. Правда, еще немногие из них можно купить в аптеке. Ведь всякий новый медицинский препарат проходит длительный испытательный срок в научных лабораториях, клиниках, больницах.

Недавно удалось выделить из образцов некоторых почв совершенно новые виды антиномицетов. Продуктами их жизнедеятельности оказались полнены, обладающие сильным бактерицидным действием. Даже ничтожное их количество задерживало рост болезнетворных грибов. После испытания на лабораторных подопытных животных (белых мышах, хомяках, кроликах) новый препарат выпускается промышленностью в виде таблеток, порошков и мазей.

Изучение, молекулярно-биологических механизмов действия этих антибиотиков показало, что они могут действовать избирательно. Полиены способны связываться с определенными компонентами поверхностных оболочек грибов и некоторых других микроорганизмов. При повреждении оболочки немедленно нарушается обмен веществ и микроб погибает. И еще одна важная особенность была обнаружена у полиенов при клинических испытаниях. Они тормозят рост злокачественных опухолей и в некоторых случаях предотвращают даже развитие метастаза. К тому же они не угнетают кроветворение и усиливают действие других лекарств.

Ученые полагают, что полиены помогут нам бороться и с некоторыми возбудителями вирусных заболеваний. Исследование молекулярного биологического действия полиенов позволяет надеяться, что они окажутся эффективными средствами для борьбы с жировой дистрофией печени и различными нарушениями обмена веществ.

Лучи, поражающие болезнь

В 1895 г. немецкий физик Вильгельм Рентген открыл невидимые лучи, проникающие сквозь различные предметы (металлы, дерево, ткани) и пронизывающие человеческое тело.

Французский физик Анри Беккерель в 1896 г. задумал исследовать одно из соединений урана. Подготовив, как обычно, препарат для опыта, он собирался выставить его на солнце, но погода неожиданно испортилась и опыт пришлось отложить. Дни стали пасмурными, а фотопластинка с урановым препаратом лежала в шкафу. Спустя несколько дней Беккерель решил возобновить опыт, но предварительно проявил фотопластинку. Каково же было его удивление, когда он увидел, что пластинка почернела без освещения урана лучами солнца. Не веря первому впечатлению, ученый десятки раз повторял этот опыт, но каждый раз получал один и тот же результат. Светочувствительный слои фотопластинки чернел и разрушался под действием каких-то невидимых лучей, которые испускал уран.

Какова природа этих лучей? Ответ на этот вопрос спустя два года дали французские физики Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри. В 1898 г. они после длительных и упорных поисков выделили из урановой руды два новых элемента. Один был назван полонием (в честь Польши — родины Марии Кюри, другой — радием (от латинского слова «радиус» — луч). Оказалось, что это вещество испускает излучение в 2 млн. раз сильнее, чем уран. Свойство урана и радия испускать лучи было названо радиоактивностью. Вскоре радием заинтересовались медики и стали успешно применять его для лечения разных болезней.

В 1933 г. дочь Марии Склодовской-Кюри Ирен и французский физик Фредерик Жолио-Кюри открыли искусственную радиоактивность. Полученный ими радиоактивный алюминий, подобно естественным радиоактивным элементам, излучал различные виды лучей — альфа, бета, гамма.

Эстафета, начатая вторым поколением Кюри, была быстро подхвачена физиками разных стран. Уже через год было получено более 50 искусственных радиоактивных изотопов, сейчас их насчитывается свыше 800. Изотопами (т. е. занимающими одно и то же место) называются разновидности атомов, обладающие одинаковым положительным зарядом в ядре, но имеющие разный атомный вес. Они находят теперь широкое применение в технике, химии, биологии, медицине, сельском хозяйстве.

Искусственные изотопы, подобно природным, имеют определенный период полураспада. Некоторые распадаются в течение долей секунды, другие «живут» несколько тысяч лет. Для того чтобы получить изотопы искусственным путем, нужно «бомбардировать» ядра атомов различными микроснарядами — альфа-частицами, нейтронами, протонами. Общее количество искусственных радиоактивных изотопов в несколько раз больше числа устойчивых изотопов, встречающихся в природе.

Более десятка радиоактивных изотопов стали верными помощниками медицины. Их целительные лучи спасли немало жизней. Есть среди лечебных изотопов всем хорошо знакомые элементы — фосфор (32Р), золото (199Au), иод (131I), серебро (111Ag). Изотопы редких элементов, таких, как цезий (137Cs), иттрий (90Y), применяются для лечения доброкачественных и злокачественных опухолей, различных заболеваний крови, ими пользуются нередко для лечения болезней внутренних органов, глаз, кожи, уха, горла, носа.