Стрептомицин: антибиотик, применение и побочные эффекты

Введение

Аминогликозидный антибиотик

Стрептомицин – это антибиотик, применяемый для лечения различных бактериальных инфекций. Его вводят посредством инъекций в вену или мышцу. Распространенные побочные эффекты включают головокружение, рвоту, онемение лица, лихорадку и сыпь. Он входит в Список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения. ВОЗ классифицирует его как препарат, имеющий критически важное значение для медицины.

Пестицид

Стрептомицин также используется в качестве пестицида для борьбы с ростом бактерий в областях, выходящих за рамки применения в медицине. Стрептомицин контролирует бактериальные заболевания некоторых фруктов, овощей, семян и декоративных культур. Основное применение – в борьбе с бактериальным ожогом яблонь и груш. Как и в медицинских целях, его широкое использование может приводить к развитию устойчивых штаммов. Стрептомицин потенциально может использоваться для контроля цветения цианобактерий в декоративных прудах и аквариумах. В то время как некоторые антибактериальные антибиотики подавляют рост определенных эукариотических организмов, стрептомицин, по-видимому, не обладает таким эффектом, особенно в отношении противогрибковой активности.

Культура клеток

Стрептомицин, в сочетании с пенициллином, используется в стандартном антибиотическом коктейле для профилактики бактериальной инфекции в клеточной культуре.

Очистка белков

При очистке белка из биологического экстракта сульфат стрептомицина иногда добавляют для удаления нуклеиновых кислот и рибонуклеопротеинов. Поскольку он связывается с рибосомами и выпадает в осадок из раствора, он позволяет удалять рРНК, мРНК и даже ДНК, если экстракт получен из прокариот.

Побочные эффекты

Наиболее опасными побочными эффектами, как и у других аминогликозидов, являются токсичность для почек и ушей. Это может привести к временной или постоянной глухоте. Вестибулярная часть VIII черепного нерва (вестибулокохлеарный нерв) может быть поражена, что приводит к звону в ушах, головокружению, атаксии, токсичности для почек и может потенциально затруднять диагностику почечной недостаточности. К распространенным побочным эффектам относятся головокружение, рвота, онемение лица, лихорадка и сыпь. Препарат вызывает неправильное считывание кодонов, подавление синтеза белка и, в конечном итоге, гибель клетки посредством механизмов, которые до конца не изучены. Предполагается, что связывание молекулы с 30S-субъединицей рибосомы препятствует ассоциации 30S-субъединицы с молекулой мРНК. Это приводит к образованию нестабильного рибосомно-мРНК комплекса, вызывающего преждевременное прекращение синтеза белка и, как следствие, гибель клетки. Поскольку рибосомы присутствуют как в клетках человека, так и в бактериях, стрептомицин оказывает значительные побочные эффекты у людей. Однако в низких концентрациях стрептомицин подавляет только рост бактерий. Стрептомицин – это антибиотик, который ингибирует как грамположительные, так и грамотрицательные бактерии, и поэтому является полезным антибиотиком широкого спектра действия.

История

Стрептомицин был впервые выделен 19 октября 1943 года Альбертом Шацтом, аспирантом в лаборатории Селмана Абрахама Ваксмана в Университете Ратгерса в рамках исследовательского проекта, финансируемого компанией Merck and Co. Ваксман и его сотрудники обнаружили несколько антибиотиков, включая актиномицин, клавацин, стрептотрицин, стрептомицин, гризеин, неомицин, фрадицин, кандицидин и кандидин. Из них стрептомицин и неомицин нашли широкое применение в лечении многочисленных инфекционных заболеваний. Стрептомицин стал первым антибиотиком, эффективно лечившим туберкулез. В 1952 году Ваксман был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине "за открытие стрептомицина, первого антибиотика, активного против туберкулеза". Позднее Ваксмана обвинили в преуменьшении роли Шаца, выполнявшего работу под его руководством, утверждая, что Элизабет Буги внесла более значительный вклад в его разработку. Шац подал в суд на доктора Ваксмана и на Фонд исследований и пожертвований Университета Ратгерса, требуя признания соавторства и получения роялти за стрептомицин. В результате урегулирования Ваксман получил 10% роялти, Шац – 3% и компенсацию за неполученные роялти. Оставшиеся 7% роялти были распределены между остальными членами лаборатории, из которых Буги получила 0,2%. В то время Буги проходила обучение в магистратуре в лаборатории Ваксмана в Университете Ратгерса. До этого она получила степень бакалавра микробиологии в Женском колледже Нью-Джерси, опубликовала две рецензируемые статьи и исследовала применение антимикробных препаратов против фитопатогенов, внеся ряд других важных вкладов в научную область, особенно в микробиологию. Команда из Рутгерса опубликовала результаты исследований стрептомицина в медицинской литературе в январе 1944 года. В течение нескольких месяцев они начали сотрудничество с Уильямом Фельдманом и Х. Корвином Хиншоу из клиники Майо с целью организации клинических испытаний стрептомицина на людях при туберкулезе. Первоначальная сложность заключалась даже в производстве достаточного количества стрептомицина для проведения испытаний, поскольку лабораторные методы получения небольших партий еще не были адаптированы к промышленному производству больших партий. Им удалось провести исследование на животных, используя всего 10 граммов дефицитного препарата, что позволило добиться выживания подопытных животных. Первое рандомизированное исследование стрептомицина против туберкулеза легких было проведено в 1946–1948 годах исследовательским подразделением по туберкулезу MRC под председательством Джеффри Маршалла (1887–1982). Исследование не было двойным слепым и не контролировалось плацебо. Результаты показали эффективность против туберкулеза, хотя и сопровождались незначительной токсичностью и развитием устойчивости бактерий к препарату.

Streptomycin was first isolated on October 19, 1943, by Albert Schatz, a PhD student in the laboratory of Selman Abraham Waksman at Rutgers University in a research project funded by Merck and Co. Waksman and his laboratory staff discovered several antibiotics, including actinomycin, clavacin, streptothricin, streptomycin, grisein, neomycin, fradicin, candicidin, and candidin. Of these, streptomycin and neomycin found extensive application in the treatment of numerous infectious diseases. Streptomycin was the first antibiotic cure for tuberculosis (TB). In 1952 Waksman was the recipient of the Nobel Prize in Physiology or Medicine in recognition "for his discovery of streptomycin, the first antibiotic active against tuberculosis". Waksman was later accused of playing down the role of Schatz who did the work under his supervision, claiming that Elizabeth Bugie had a more important role in its development. Schatz sued both Dr. Waksman and the Rutgers Research and Endowment Foundation, wanting to be given credited as co discover and receive the royalties for the streptomycin. By the end of the settlement, Waksman would receive a 10% royalty, while Schatz got 3% and compensation for his missed royalties. The rest of the lab shared the remaining 7% of the royalties, in which Bugie received 0.2%. Bugie was pursuing a master's degree in Waksman's lab at Rutgers University at this time. Prior to this, she received her bachelor's degree in microbiology at New Jersey College for Women. had two peer reviewed publications, and researched the use of antimicrobials against plant pathogens, among several other important contributions to the scientific field, particularly in regard to microbiology. The Rutgers team reported streptomycin in the medical literature in January 1944. Within months they began working with William Feldman and H. Corwin Hinshaw of the Mayo Clinic with hopes of starting a human clinical trial of streptomycin in tuberculosis. The difficulty at first was even producing enough streptomycin to do a trial, because the research laboratory methods of creating small batches had not yet been translated to commercial large batch production. They managed to do an animal study in a few guinea pigs with just 10 grams of the scarce drug, demonstrating survival. The first randomized trial of streptomycin against pulmonary tuberculosis was carried out in 1946 through 1948 by the MRC Tuberculosis Research Unit under the chairmanship of Geoffrey Marshall (1887–1982). The trial was neither double blind nor placebo controlled. Results showed efficacy against TB, albeit with minor toxicity and acquired bacterial resistance to the drug.

Нью-Джерси

Поскольку стрептомицин был выделен из микроба, обнаруженного в почве штата Нью-Джерси, и благодаря его активности против туберкулеза и грамотрицательных организмов, а также в знак признания роли как самого микроба, так и антибиотика в истории Нью-Джерси, S. griseus был предложен в качестве официального микроба штата Нью-Джерси. Проект закона был представлен сенатором Сэмом Томпсоном (R 12) в мае 2017 года под номером законопроекта S3190 и членом Ассамблеи Аннет Киджано (D 20) в июне 2017 года под номером законопроекта A3190. Закон был принят 8 января 2018 года. Закон определяет Streptomyces griseus как официальный микроб штата Нью-Джерси (Законопроект Сената штата Нью-Джерси № 3190 (2017)). Губернатор Фил Мерфи подписал закон, придав ему силу в 2019 году.