Антибиотики грибов

Наиболее широко продукты обмена грибов стали использоваться в медицинской практике в наше время, справедливо названное известным американским микробиологом 3. Я. Ваксманом эрой антибиотиков. Антибиотики это вещества, образуемые различными группами живых организмов - бактериями, актиномицетами, грибами, растениями и животными и подавляющие рост других организмов. Важнейшее их свойство -избирательность действия: они действуют на одни организмы и безвредны для других. Избирательность связана с тем, что разные группы организмов различаются как по характеру своих структурных компонентов, так и по особенностям обмена. Сейчас получены многочисленные препараты, которые подавляют рост болезнетворных микробов, но не токсичны для человека и животных, - пенициллин, цефалоспорин, стрептомицин, тетрациклин и др.

Первый антибиотик, нашедший широкое применение в медицинской практике, - пенициллин был обнаружен английским микробиологом А. Флемингом в 1928 г. в культуре микроскопического гриба пенициллиума нотатум. Однако еще задолго до этого пенициллы (зеленая плесень) привлекали внимание врачей лечебными свойствами. В рукописях XVII в. есть сведения, что майя пользовались ею для лечения ран. Великий врач, философ и естествоиспытатель Авиценна в своем многотомном труде "Каноне врачебной науки" (начало XI в.) упоминает о лечебном действии зеленой плесени при гнойных заболеваниях.

Первые научные исследования воздействия микроскопических грибов на бактерии были проведены во второй половине XIX в. В 1871 и 1872 гг. русские врачи В. А. Манассеин и А. Г. Полотебнов опубликовали свои сообщения о действии пеницилла на бактерии и результатах лечения им гнойных ран. Годом позднее английский ученый У. Робертс обнаружил, что в жидких средах, на которых он выращивал один из пенициллов, бактерии росли плохо. На основании своих наблюдений он сделал вывод о существовании антагонизма между грибами и бактериями. В конце прошлого века был получен из грибов и первый антибиотик - микофеноловая кислота, оказавшаяся токсичной и не нашедшая поэтому практического применения.

Сообщения об антагонистических свойствах бактерий и актиномицетов появились позднее, в 1877 и 1890 гг. Таким образом, микроскопические грибы были первой группой микроорганизмов, у которой было обнаружено антагонистическое действие на бактерии и был получен первый в истории антибиотик.

К концу 20-х годов нашего века микробиологией был накоплен большой материал о влиянии различных микроорганизмов на бактерии. Поэтому открытие, сделанное А. Флемингом в 1928 г., не было случайностью. Оно было подготовлено и его собственными исследованиями лизоцима (фермента, обнаруженного в слезах, слюне, яичном белке и др.), вызывающего гибель различных бактерий, в том числе и болезнетворных. В 1928 г., работая с патогенными стафилококками в бактериологической лаборатории одной из больниц Лондона, он обнаружил в одной из чашек с культурами этих бактерий колонию плесневого гриба, попавшего в нее из воздуха. Колонии стафилококков вокруг этой колонии постепенно становились все более прозрачными и исчезали. А. Флеминг заинтересовался этим грибом: выделил его в чистую культуру, вырастил на мясном бульоне и изучил действие фильтрата культуры на бактерии. Оказалось, что этот фильтрат сильно подавляет рост бактерий и не токсичен для животных. Выделенный гриб был определен А. Флемингом как пенициллиум нотатум, а активный фильтрат его культуры получил название пенициллина.

Сообщение об открытии А. Флеминга было опубликовано в 1929 г., однако все попытки выделить активное вещество из культуральной жидкости долгое время терпели неудачу. И только в 1940 г. группе исследователей из Оксфорда - Г. У. Флори, Э. Б. Чейну и др. - удалось получить стабильный препарат пенициллина и провести его испытания в опытах на животных. В начале 1941 г. препарат был впервые испытан в клинике.

За короткий период был значительно усовершенствован метод выращивания продуцента: разработаны новые, дешевые и эффективные питательные среды, содержащие кукурузный экстракт (отход при производстве кукурузного крахмала, содержащий вещества, стимулирующие биосинтез пенициллина), а главное, метод глубинного культивирования гриба в ферментерах при постоянном перемешивании и притоке стерильного воздуха. В 1944 г. в производство был введен новый продуцент пенициллина - пенициллиум хризогенум, который используется и сейчас.

Конидиеносец пеницилла. Этот гриб используется сейчас для промышленного производства пенициллина

В СССР исследования пенициллина проводила 3. В. Ермольева "во Всесоюзном институте экспериментальной медицины в Москве. В годы Великой Отечественной войны страна остро нуждалась в препарате для лечения раненых. Уже в 1942 г. группе под руководством 3. В. Ермольевой удалось получить такой препарат - пенициллин крустозин, а в 1943 г. было налажено его промышленное производство.

Исследованиями было установлено, что пенициллиум гризогенум образует не один антибиотик, а целую группу веществ близких по химическому строению, в дальнейшем оказалось возможным создать новые варианты антибиотика. Сейчас получено много полусинтетических пенициллинов с ценными для медицины свойствами. Ученым удалось получить и такие полусинтетические пенициллины, которые отличаются от природных и по спектру своего антибактериального действия. Наиболее известный из них - ампициллин действует на многие бактерии, устойчивые к другим пенициллинам.

В начале 40-х годов, сразу же после внедрения пенициллина в медицинскую практику, в лабораториях многих стран мира развернулись интенсивные поиски новых антибиотиков. За короткое время были открыты такие антибиотики, как стрептомицин, действующий на возбудителя туберкулеза, тетрациклины и хлоромицетин - препараты широкого антибактериального действия, нистатин, действующий на грибы, и др. Начиная с 50-х годов начались поиски препаратов для лечения злокачественных опухолей. Сейчас получено более 500 антибиотиков грибного происхождения. В медицине или в сельском хозяйстве используется достаточно широко не более 10 препаратов, образуемых микромицетами. Это антибактериальные антибиотики цефалоспорины и фузидин, противогрибные антибиотики гризеофульвин (эффективный при лечении дерматомикозов), трихотецин (используемый для защиты растений от грибных болезней и лечения дерматомикозов у животных), фумагиллин (применяется в медицине для лечения амебной дизентерии, а в сельском хозяйстве для лечения пчел от нозематоза).

Ряд интересных и, возможно, перспективных для практики препаратов получен из макромицетов. Этой группой грибов исследователи начали заниматься давно. Еще в 1923 г. из культуры грибной капусты был получен антибиотик спарассол, действующий на некоторые грибы и близкий к продукту обмена лишайников - эверниновой кислоте. В 1940-1950 гг. в лабораториях Англии, США и других стран было исследовано действие на бактерии и грибы экстрактов из плодовых тел и культур более 2000 видов макромицетов - трутовиков, шляпочных грибов и др. Поиски антибиотиков этой группы грибов продолжаются.

Лиственничная губка

Антибиотики известны сейчас у многих широко распространенных и широко известных шляпочных грибов и трутовиков. Уже несколько десятилетий известны антибактериальные свойства шампиньонов. В 1975 г. из плодовых тел шампиньона обыкновенного был получен антибиотик агаридоксин, обладающий сильно выраженным действием на некоторые бактерии, в том числе и болезнетворные. Антибиотик небулярин, полученный в 1954 г. из плодовых тел серой говорушки, подавляет рост микобактерий и действует на некоторые опухоли у лабораторных животных, однако он высокотоксичен. Антибиотик лактаровиолин, полученный из рыжика, действует на многие бактерии, в том числе и на возбудителя туберкулеза. Можно также назвать стробилурины, образуемые стробилурусом прочным - одним из самых ранних весенних шляпочных грибов - и подавляющие рост некоторых микроскопических грибов. Такие часто встречающиеся древоразрушающие грибы, как заборный гриб и березовая губка, также образуют антибиотики: первый действует на грибы, а второй подавляет рост некоторых микобактерий.

Рисунок из рукописного русского травника XVII в. Лиственничкая губка, изображенная здесь, упоминается как лечебное средство в трудах ученых и врачей древности: Плиния, Диоскорида, Галена и др. Еще в начале нашего века она занимала заметное место в фармокологии. Сейчас этот гриб используется в медицине редко

С 60-х годов ведутся поиски противоопухолевых антибиотиков из макромицетов. Уже получены такие соединения, как кальвацин, образуемый лангерманнией гигантской и некоторыми видами головачей. Это вещество содержится в плодовых телах грибов (правда, в очень небольших количествах) и образуется при их росте в культуре на питательных средах. Кальвацин подавляет развитие некоторых злокачественных опухолей. Кальвациевая кислота, образуемая некоторыми видами головачей (лиловым и др.), а также широко распространенным и хорошо всем известным дождевиком грушевидным, подавляет развитие многих бактерий и грибов, и тоже обладает противоопухолевым действием. Возможно, именно присутствием этого вещества и объясняется лечебное действие некоторых дождевиков и головачей при поранениях. Путем химического синтеза получены многочисленные производные кальвациевой кислоты, также обладающие антибиотическими свойствами.

Говорушка серая, из которой получен антибиотик небулярин

Эти примеры показывают, что возможности грибов как продуцентов антибиотиков еще далеко не исчерпаны, и недаром многочисленные исследовательские лаборатории в наши дни вновь ведут поиски новых биологически активных веществ у грибов самых разных групп.

Чагу нередко можно встретить в наших лесах на стволах живых берез. Популярность этого гриба в народной медицине привлекла к нему внимание ученых, обнаружевших в нем соединения, обладающие высокой физиологической активностью. В нашей стране выпускается сейчас препарат чаги - бефунгин

Говоря о применении продуктов обмена грибов в медицине, нельзя не упомянуть и вещества с психотропным действием - псилоцибин и псилоцин. Они обнаружены у более чем 300 видов шляпочных грибов из родов псилоцибе, строфария и др. Эти вещества в сильной степени влияют на деятельность центральной нервной системы и обладают галлюциногенным действием. Псилоцибин используется для лечения некоторых психических заболеваний, для восстановления памяти у больных и в других случаях.