Ak niečo nevieme postihnúť svojimi zmyslami, nie je to dôkazom, že to neexistuje. S prvým nádychom po narodení, sa dostávame do prostredia ktoré sme nazvali prírodou. Prebieha v ňom nemilosrdný boj o prežitie na všetkých jeho úrovniach. Pokiaľ to, čo nás ohrozuje vidíme, je tento boj ľahší.

Dnes je pre mnohých z nás silné, záchranné až oslobodzujúce, že škótsky biológ Alexander Fleming (objaviteľ penicilínu) pri kontrole Petriho misiek s kultúrami stafylokokov v roku 1928, nezostal pri konštatovaní: „Toto je čudné“. Položil si vtedy otázku: „Prečo?“, a hľadal na ňu odpoveď…

Definícia antibiotika penicilín

Penicilíny sú definované ako silné organické kyseliny. Vo voľnom stave sú penicilíny nestále zlúčeniny, no ich alkalické soli, ako aj soli s organickými zásadami napríklad novokaínom alebo prokaínom, sú stále. Penicilín v technickom slova zmysle, je označenie produktov plesne Penicillium notatum alebo Penicillium Chrysogenum.

Pravdou je, že aj iné plesne dokážu tvoriť látky podobné penicilínu, ale z hľadiska priemyselného, majú význam len tieto uvedené mikroorganizmy. Prírodné penicilíny získané fermentáciou, nachádzajúce sa v živnej pôde možno podľa bočného reťazca R rozdeliť nasledovne:

Názov penicilínu je odvodený od bočného reťazca radikálu R, povedzme penicilín G je benzylpenicilín. Z prírodných penicilínov najlepšie vlastnosti má práve benzylpenicilín. Liek neobsahuje žiadne pomocné látky. Podávanie draselnej soli benzylpenicilínu je indikované na začiatku liečby ťažkých infekcií, spôsobených patogénmi citlivými na penicilín. Musí sa podávať vnútrožilovo, neskôr sa môže v liečbe pokračovať podávaním tabliet prokaínbenzylpenicilínu. Je liekom prvej voľby pri pneumóniách a ďalších infekciách vyvolaných pneumokokmi (s výnimkou enterokokov) a pri pneumokokových meningitídach (v kombinácii so sulfónamidmi).

Peniclinín G lieči mandle, syfilis aj otravu

Predpisuje sa rovnako pri infekciách vyvolaných pyogénnymi streptokokmi, citlivými zlatými stafylokokmi, gonokokmi a meningokokmi (v kombinácii so sulfónamidmi), ďalej pri liečbe antraxu, lues, listeriózy, aktinomykózy… Megadávky benzylpenicilínu sú indikované pri liečbe subakútnej bakteriálnej endokarditídy a bakteriálnej meningitídy, pokiaľ testy preukážu dobrú citlivosť. Penicilín G je vysoko efektívny v liečbe rôznych štádií syfilisu. Liečia sa ním tiež hepatotoxické otravy 1. typu (otravy muchotrávkou zelenou a ď. 27 druhmi húb s obsahom amatoxínov).

Pri liečbe bežných infekcií sa podáva 25 000 -100 000 I.U./kg/deň rozdelených do 4 – 6 čiastkových dávok. Obvyklé denné dávky sú: deti do 1 roka 100 000 I.U., deti od 1 roka do 6 rokov 400 000 až 1 000 000 I.U., deti nad 6 rokov a dospelí 800 000 až 2 400 000 I.U.
Tieto dávky sa podávajú ešte najmenej 3 dni po poklese teploty a vymiznutí klinických príznakov ochorenia.
Pri liečbe subakútnej bakteriálnej endokarditídy a pri bakteriálnych meningitídach sú to megadávky, t.j. 15 – 30 – 60, maximálne 80 miliónov I.U. denne. Megadávky sa aplikujú v intravenóznej infúzii najmenej jednu hodinu.
Deťom je možné podávať aj megadávky 0,5 – 1,0 miliónov I.U. na kg telesnej hmotnosti denne, ale musí sa dbať na zvýšený prívod draslíka. Pri liečbe subakútnej bakteriálnej endokarditidy sa majú užívať megadávky benzylpenicilínu 4 – 6 týždňov. V oftalmológii na liečbu infekcií vyvolaných citlivými mikróbmi subkonjunktiválne 200 000 I.U. rozpustených v 1 ml fyziologického roztoku. Túto aplikáciu je nutné kombinovať s parenterálnym podaním. Na liečbu otráv hubami sú žiadúce megadávky penicilínu G t.j. 300 000 až 2 000 000 I.U. na kg telesnej hmotnosti a deň i.v. počas troch dní dospelým, deťom i gravidným ženám.

Penicilín V a amoxicilín v praxi

V ambulanciách sa dnes najčastejšie predpisujú základný penicilín V a širokospektrálny amoxicilín. Peniclín V je acidorezistentný, má zhodné antimikrobiálne spektrum s penicilínom G. Je liekom prvej voľby pri streptokokových tonsilofaryngitídach (pri alergii je nahradený makrolidmi). Používa sa na ľahší priebeh infekcií citlivými baktériami (napr. lymská borelióza, streptokoková angína, infekcie zubov). Amoxicilín je podobný ampicilínu, ale má širšie spektrum a vytvára vyššie sérové hladiny. Výhodou je kompletná absorpcia po perorálnom podaní, a tiež to, že podávanie lieku nie je obmedzované potravou.

Výskum penicilínu v skratke

1. Prvé štádium (1928-1939) – slabý záujem pracovníkov výskumu o penicilín. Príčinou bola chemická nestabilita penicilínov a objav sulfónamidov, ktorý potlačil záujem o prírodné antibiotiká.
2. (1939-1941) – druhá svetová vojna vyvolala potrebu vysoko účinných liečiv, stimul výskumu penicilínu.
3. (1942-1945) – zavedenie povrchovej kultivácie Penicillium chrysogenum v prevádzkovom meradle a izolácia antibiotika v dostatočnom čistom stave.
4. (1943-1945) – v USA bola vyvinutá submerzná fermentácia penicilínu a zlepšila sa technológia izolácie. Rozsiahly výskum chemických a biologických vlastností penicilínu.

Výroba penicilínu v dejinách

Pracovalo sa s tisíckami fliaš od mlieka, ktoré boli v technicky dômyselnej aparatúre. Po roku 1945 sa prešlo na výrobu hĺbkovej fermentácie vo fermentačných tankoch. Priemyselná výroba penicilínu zahrňuje tieto kroky: príprava živných pôd a príprava inokula, vlastná fermentácia, izolácia antibiotika, čistenie a kryštalizácia, prípadne prevedenie v iný penicilínový preparát, uvedenie získaného antibiotika do formy lieku. Zložením živnej pôdy, výberom kmeňa materskej kultúry pre prípravu inokula, i priebehom fermentácie, sa dá ovplyvniť výťažok penicilínu. Aj to, v prospech ktorého prírodného penicilínu výroba povedie.

Bežná živná pôda pre fermentáciu obsahuje 1,5 -4 % kukuričného extraktu z výroby kukuričného škrobu, 1-3% laktózy, 0,1-1,0% glukózy, 0,1-1,0 uhličitanu vápenatého. Ako produkčný kmeň sa používa kmeň Wisconsin Q 176. Pre kultiváciu sú určené tanky chránené pred kontamináciou. Produkčnú pôdu očkujú z očkovacieho tanku rozmnoženou kultúrou produkčného kmeňa. Pri 24°C a intenzívnom vetraní sa kultivuje 70 až 100 hodín. Do pôdy na začiatku pridajú prvú časť prekurzora, a jeho zvyšok v priebehu fermentácie, plus odpeňovací olej. Penicilín z pôdy izolujú vedci extrakciou rozpúšťadlami.

Máme polosyntetické penicilíny

S rozšírením používania penicilínu sa začali prejavovať aj negatíva. Okrem toho, že mal penicilín úzke spektrum (G+ baktérie), postupne zlyhával pri infekciách, ktoré spočiatku rýchle potlačil. Bolo to zapríčinené rýchlym rastom počtu kmeňov baktérií, ktoré sa voči nemu stali rezistentné. Úmrtnosť na infekcie nimi spôsobené dosiahla stav, aký bol pred zavedením antibiotík. Okrem toho sa vyskytovali prípady alergie voči penicilínu, niektoré s ťažkými následkami. Tieto negatívne stránky viedli k pokusom o získanie nových typov penicilínov. Avšak biosyntézou sa to nepodarilo.

Nové možnosti pre syntézu nových penicilínov poskytla kyselina 6-aminopenicilinová APK. Z pripravenej APK sa chemicky dosyntetizujú nové penicilíny. Pre výroby penicilínu je príznačná prísna sterilita celého procesu. Na syntézu nových penicilínov sa používa všeobecná metóda, podľa ktorej je východiskovou látkou kyselina 6-aminopenicilinová APK izolovaná z prírodného materiálu. Reakciou kyseliny APK s fenylacetátom získame penicilín G (benzylpenicilín). Z porovnania počtu známych biosyntetických penicilínov (okolo 300) s počtom polosyntetických (niekoľko tisíc) vyplýva význam objavu APK.

Ideálne antibiotikum podľa vedcov:

1. musí usmrtiť alebo zastaviť rast mikróbov, t.j. musí byť baktericidne alebo aspoň baktériostatické
2. musí neutralizovať, rušiť ich jedy (toxíny)
3. účinok látky v liečive musí byť rýchly
4. účinnosť nesmie byť znižovaná telesnými tekutinami ako sú hnis, krvné sérum
5. musí prenikať do buniek a tam zničiť choroboplodné zárodky
6. nesmie poškodiť živé tkanivo
7. nemá byť vo veľkých množstvách tak jedovaté, aby ohrozilo hostiteľa
8. má zvyšovať prirodzené obranné sily napadnutého organizmu, a má priťahovať biele krvinky
9. nemá rušiť účinky protilátok, ktoré si organizmus vytvára sám proti choroboplodným mikróbom
10. má urýchľovať rast tkaniva v hojivom procese

Penicilín vyhovuje dobre formulácií bodu prvého, tretieho, piateho, siedmeho a deviateho. V týchto bodoch prekonáva účinok sulfamidov, navyše vyhovuje bodu štvrtému a šiestemu. Bod desiaty doslova neplní, ale prinajmenšom nezasahuje rušivo. Bodu ôsmemu síce priamo nevyhovuje, ale jeho účinok je taký mohutný, že zásah bielych krviniek je zbytočný. Dva nedostatky penicilín predsa len má: nestačí na mikróbne jedy a nepôsobí na všetky mikróby. Je preto nutná spolupráca pacientovho ošetrujúceho lekára s bakteriológom pri určení mikróba a voľbe správneho antibiotika.

Zdroje: Ing. Miloš Herold: Antibiotika, J.Kováč – Š.Kováč: Organická chémia, D. Haľama: Technická Mikrobiológia a www.adcc.sk, www.wikiskripta.eu.