Az antibiotikum egyfajta antimikrobiális anyag, amely a baktériumok ellen aktív. Ez a legfontosabb antibakteriális szer a bakteriális fertőzések leküzdésében, és az antibiotikumokat széles körben alkalmazzák az ilyen fertőzések kezelésére és megelőzésére. Megölhetik vagy gátolhatják a baktériumok növekedését. Korlátozott számú antibiotikum protozoális aktivitással is rendelkezik. Az antibiotikumok nem hatékonyak az olyan vírusok ellen, mint a megfázás vagy az influenza; A vírusok növekedését gátló gyógyszereket vírusellenes vagy vírusellenes szereknek nevezik, nem pedig antibiotikumoknak. A gombák ellen sem hatásosak; A gombák növekedését gátló gyógyszereket gombaellenes gyógyszereknek nevezik.
Az antibiotikumokat ősidők óta használják. Számos civilizáció alkalmazta a penészes kenyér helyi alkalmazását, számos utalással az ókori Egyiptomból, Núbiából, Kínából, Szerbiából, Görögországból és Rómából származó jótékony hatásaira. Az első személy, aki közvetlenül dokumentálta a penészgombák használatát a fertőzések kezelésére, John Parkinson (1567–1650) volt.
A 20. század eleje előtt a fertőzések kezelése elsősorban a gyógyászati folklóron alapult. A fertőzések kezelésére használt antimikrobiális tulajdonságokkal rendelkező keverékeket több mint 2000 évvel ezelőtt írtak le. Számos ókori kultúra, köztük az ókori egyiptomiak és az ókori görögök, speciálisan kiválasztott penészgombát és növényi anyagokat használtak a fertőzések kezelésére. Az 1990-es években vizsgált núbiai múmiákról azt találták, hogy jelentős mennyiségű tetraciklint tartalmaznak. Feltételezések szerint az akkor főzött sör volt a forrás.
Az antibiotikumok használata a modern orvostudományban a színezékekből származó szintetikus antibiotikumok felfedezésével kezdődött.
Szintetikus antibiotikumok
A szintetikus antibiotikus kemoterápia, mint az antibakteriális szerek tudománya és fejlesztése Németországban kezdődött Paul Ehrlichtől az 1880-as évek végén. Ehrlich megjegyezte, hogy bizonyos színezékek megfestik az emberi, állati vagy bakteriális sejteket, míg mások nem. Ezután felvetette azt az ötletet, hogy lehetséges lenne olyan vegyi anyagokat létrehozni, amelyek szelektív gyógyszerként működnének, amely megköti a baktériumokat és elpusztítja azokat anélkül, hogy károsítaná az emberi gazdaszervezetet. Miután 1907-ben több száz színezéket szűrt át különböző organizmusok ellen, felfedezett egy gyógyászatilag hasznos gyógyszert, az első szintetikus antibakteriális, szerves arzénvegyületet, a salvarsant, amelyet ma arszfenaminnak hívnak.
Ez beharangozta az antibakteriális kezelés korszakát, amely az arzénből származó szintetikus antibiotikumok sorozatának felfedezésével kezdődött 1907-ben Alfred Bertheim és Ehrlich által. Ehrlich és Bertheim különféle, színezékekből származó vegyszerekkel kísérleteztek, hogy kezeljék egerekben a trypanosomiasist és nyulakban a spirochaeta fertőzést. Míg korai vegyületeik túlságosan mérgezőek voltak, Ehrlich és Hata Sahachirō, egy japán bakteriológus, aki Erlich-szel együtt dolgozott a szifilisz kezelésére szolgáló gyógyszer keresésében, sikert ért el kísérletsorozatuk 606. vegyületével. 1910-ben Ehrlich és Hata a wiesbadeni Belgyógyászati Kongresszuson bejelentették felfedezésüket, amelyet „606-os” gyógyszernek neveztek. A Hoechst cég 1910 vége felé kezdte forgalmazni a vegyületet Salvarsan néven, ma arsphenamin néven. A szert szifilisz kezelésére használták a 20. század első felében. 1908-ban Ehrlich fiziológiai és orvosi Nobel-díjat kapott az immunológiához való hozzájárulásáért. Hatát 1911-ben kémiai Nobel-díjra, 1912-ben és 1913-ban pedig fiziológiai és orvosi Nobel-díjra jelölték.
Az első szulfonamidot és az első szisztémás hatású antibakteriális gyógyszert, a Prontosilt a Gerhard Domagk vezette kutatócsoport fejlesztette ki 1932-ben vagy 1933-ban a németországi IG Farben konglomerátum Bayer Laboratóriumában, amiért Domagk 1939-ben élettani vagy orvosi Nobel-díjat kapott. A szulfanilamid, a Prontosil hatóanyaga nem volt szabadalmaztatható, mivel már néhány éve használták a festékiparban. A Prontosil viszonylag széles körű hatást fejtett ki a Gram-pozitív coccusok ellen, az enterobaktériumok ellen azonban nem. A kutatást rohamosan ösztönözte annak sikere. Ennek a szulfonamid gyógyszernek a felfedezése és fejlesztése megnyitotta az antibakteriális szerek korszakát.
Penicillin és más természetes antibiotikumok
A 19. század vége óta számoltak be megfigyelések arról, hogy egyes mikroorganizmusok növekedését gátolja más mikroorganizmusok növekedése. Ezek a mikroorganizmusok közötti antibiózis megfigyelések természetes antibakteriális szerek felfedezéséhez vezettek. Louis Pasteur megjegyezte: „ha be tudnánk avatkozni az egyes baktériumok között megfigyelt antagonizmusba, az talán a legnagyobb reményeket nyújtaná a terápia terén”.
1874-ben Sir William Roberts orvos megállapította, hogy a Penicillium glaucum penészgombák, amelyeket egyes kéksajttípusok készítéséhez használnak, nem mutattak bakteriális szennyeződést. 1876-ban John Tyndall fizikus is hozzájárult ehhez a területhez.
Vincenzo Tiberio olasz orvos 1895-ben publikált egy tanulmányt egyes penészkivonatok antibakteriális hatásáról.
1897-ben Ernest Duchesne doktorandusz disszertációt nyújtott be „Contribution à l’étude de la concurrence vitale chez les micro-organismes: antagonisme entre les moissures et les microbes” (Contribution to the study of vital Competition in micro-organisms: antagonism between penészgombák és mikrobák), az első ismert tudományos munka, amely a penészgombák antimikrobiális hatásából adódó terápiás képességeit vizsgálja. Dolgozatában Duchesne azt javasolta, hogy a baktériumok és a penészgombák örökös harcot vívjanak a túlélésért. Duchesne megfigyelte, hogy az E. colit a Penicillium glaucum eliminálta, amikor mindkettőt ugyanabban a tenyészetben termesztették. Azt is megfigyelte, hogy amikor a laboratóriumi állatokat halálos dózisú tífuszbacilusokkal oltotta be Penicillium glaucummal együtt, az állatok nem kaptak tífuszt. Sajnos Duchesne katonai szolgálata a diploma megszerzése után megakadályozta, hogy további kutatásokat végezzen. Duchesne tuberkulózisban halt meg, egy olyan betegségben, amelyet ma antibiotikumokkal kezelnek.
1928-ban Sir Alexander Fleming feltételezte a penicillin létezését, egy bizonyos penészgombák által termelt molekulát, amely elpusztítja vagy leállítja bizonyos típusú baktériumok növekedését. Fleming betegséget okozó baktériumok tenyészetén dolgozott, amikor észrevette egy zöld penészgomba, a Penicillium rubens spóráit az egyik tenyésztőlemezén. Megfigyelte, hogy a penész jelenléte elpusztította vagy megakadályozta a baktériumok növekedését. Fleming feltételezte, hogy a penésznek antibakteriális anyagot kell kiválasztania, amelyet 1928-ban penicillinnek nevezett el. Fleming úgy vélte, hogy antibakteriális tulajdonságait ki lehet használni a kemoterápiában. Kezdetben jellemezte egyes biológiai tulajdonságait, és megpróbált nyers készítményt használni egyes fertőzések kezelésére, de képzett vegyészek segítsége nélkül képtelen volt továbbfejleszteni.
Ernst Chainnek, Howard Floreynek és Edward Abrahamnak 1942-ben sikerült megtisztítania az első penicillint, a penicillin G-t, de 1945 előtt nem vált széles körben elérhetővé a szövetséges hadseregen kívül. Később Norman Heatley kifejlesztette a penicillin ömlesztett hatékony tisztítására szolgáló hátsó extrakciós technikát. A penicillin kémiai szerkezetét először Abraham javasolta 1942-ben, majd később Dorothy Crowfoot Hodgkin is megerősítette 1945-ben. A tisztított penicillin hatékony antibakteriális aktivitást mutatott számos baktérium ellen, és alacsony toxicitást mutatott az emberre. Továbbá, aktivitását nem gátolták olyan biológiai összetevők, mint a genny, ellentétben a szintetikus szulfonamidokkal. A penicillin fejlődése új érdeklődést váltott ki a hasonló hatékonyságú és biztonságosságú antibiotikumok kutatása iránt. A penicillin sikeres kifejlesztéséért, amelyet Fleming véletlenül fedezett fel, de maga nem tudott terápiás gyógyszerként kifejleszteni, Chain és Florey 1945-ben Fleminggel megosztva kapta az orvosi Nobel-díjat.
Florey René Dubos nevéhez fűződik az antibakteriális vegyületek szándékos és szisztematikus keresésének úttörője, ami a gramicidin felfedezéséhez vezetett, és újjáélesztette Florey penicillin-kutatását. 1939-ben, a második világháború kezdetével egy időben, Dubos beszámolt az első természetes eredetű antibiotikum, a tirotricin felfedezéséről, amely 20% gramicidint és 80% tirocidint tartalmaz, a Bacillus brevisből. Ez volt az egyik első kereskedelmi forgalomba hozott antibiotikum, és nagyon hatékony volt a sebek és fekélyek kezelésében a második világháború alatt. A Gramicidin azonban nem alkalmazható szisztémásán a toxicitás miatt. A tirocidin túl mérgezőnek bizonyult a szisztémás alkalmazáshoz. Az ebben az időszakban elért kutatási eredményeket nem osztották meg a tengely és a szövetséges hatalmak között a második világháború alatt, és korlátozott hozzáférést biztosítottak a hidegháború alatt.
Jelenleg
A 20. század közepén jelentősen megnőtt az orvosi felhasználásra bevezetett új antibiotikumok száma. 1935 és 1968 között 12 új osztály indult. Ezt követően azonban az új osztályok száma jelentősen csökkent, 1969 és 2003 között mindössze két új osztályt vezettek be.
Az antibiotikumok hatékonysága és könnyű hozzáférhetősége túlzott használatukhoz vezetett, és egyes baktériumok rezisztenciát alakítottak ki velük szemben. Az Egészségügyi Világszervezet az antimikrobiális rezisztenciát széles körben elterjedt „súlyos fenyegetésnek minősítette, amely már nem jóslat a jövőre nézve, jelenleg a világ minden régiójában megtörténik, és bárkit érinthet, bármilyen életkorban, bármelyik országban”. Az antimikrobiális rezisztenciának tulajdonítható halálesetek száma 1,27 millió volt 2019-ben.
