Lược Sử về Thuốc Kháng Sinh

Có bao giờ bạn lấy một ổ bánh mỳ từ kệ tủ chỉ để phát hiện ra một mảng nấm xanh kì lạ đang phát triển ở ngóc ngách nào đó trên vỏ bánh? Phản xạ đầu tiên của bạn có lẽ là xé ngay mảng nấm ấy và ném nó vào thùng rác. Đó là một điều hợp lí để làm.

Nhưng nếu bạn là một người Ai Cập cổ đại, bạn có thể không nhanh chóng thực hiện điều đó, đặc biệt nếu bạn hoặc ai đó bạn biết có vết cắt nghiêm trọng hoặc nhiễm trùng khó chịu. Trên thực tế, một số nhà khoa học đã tìm hiểu rằng các nền văn minh cổ đại tại Ai Cập, Hy Lạp, Trung Quốc và La Mã thường sử dụng những thứ khá kỳ quặc, như nấm men bánh mì và một số loại bùn cụ thể, để điều trị vết thương liên tục. Tại sao họ lại làm như vậy?

Câu trả lỡi rõ ràng nhất hẵn là cách sử dụng trên đã có hiệu nghiệm trong việc điều trị vết thương. Mọi thứ chỉ rõ hơn khi đến cuối thế kỷ 19, các nhà khoa học hiện đại bắt đầu hiểu rõ hơn về lý do tại sao những thứ như nấm men và bùn lại tốt đối với việc lành vết nhiễm trùng. Một trong những gợi ý quan trọng nhất là phát hiện của nhà khoa học tên là Paul Ehrlich. Ông đã phát hiện ra rằng khi ông đặt một số loại thuốc nhuộm vào một đĩa vi khuẩn, chỉ có một số vi khuẩn bị nhuộm, tức là chúng hấp thụ thuốc nhuộm. Điều này khiến ông nghĩ rằng nếu ông có thể tạo ra một hợp chất hoạt động giống như thuốc nhuộm, nhưng cũng tiêu diệt vi khuẩn, nó có thể rất hữu ích trong việc điều trị các bệnh. Ông bắt đầu tìm kiếm của mình bằng cách biến đổi một loại thuốc đã được sử dụng để điều trị một số chứng bệnh khác.

Trong phòng thí nghiệm của ông, ông đã biến đổi phân tử theo nhiều cách khác nhau, sau đó ông thử nghiệm trên thỏ để xem phân tử mới này tiêu diệt vi khuẩn tốt đến đâu. Ông đã thử nghiệm 605 sự kết hợp hóa học khác nhau trước khi phát hiện ra rằng một loại thuốc có thể tiêu diệt các vi khuẩn gây ra bệnh giang mai phổ biến thời điểm đó. Loại thuốc này được xem như là một loại kháng sinh vì nó hoạt động để tiêu diệt hoặc ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn. Liệu có thể nấm men bánh mì và bùn mà các nền văn minh cổ đại sử dụng cũng chứa các loại kháng sinh?

Điều ấy nghe có vẻ khá điên rồ, nhưng sự ô nhiễm tình cờ trong phòng thí nghiệm của nhà khoa học khác, Alexander Fleming, không chỉ cho thấy những bác sĩ cổ đại kia đã có điều gì đó đúng, mà còn thay đổi cách mà các nhà khoa học và bác sĩ tiếp cận việc điều trị bệnh.

Nước Nấm Hài Hước

Alexander Fleming là một nhà sinh vật học người Scotland rất quan tâm đến vi khuẩn lây nghiễm Ông phục vụ trong quân đội trong Thế chiến I, trong thời gian đó ông thấy nhiều người lính chết vì những viết thương của họ bị nhiễm trùng hơn là do tổn thương của vết thương gấy ra. Sau nhiều năm không ngừng nghiên cứu và thử nghiệm để tìm một chất có thể tiêu diệt vi khuẩn gây hại, ông quyết định lấy vài ngày nghỉ cho bản thân. Tuy nhiên, trước khi ông rời đi, ông vô tình để một đĩa Petri chứa vi khuẩn hở trên trên bàn thí nghiệm của mình.

Khi ông trở về từ kỳ nghỉ của mình, ông nhận ra có một mảng nấm màu xanh lam (giống như nấm trên bánh mì) đang phát triển trong một trong những đĩa Petri. Ông cũng nhận thấy rằng vi khuẩn đã phát triển trong đĩa Petri không phát triển gần nấm. Khi nhận thấy điều này, có người nói rằng ông thốt lên "Thật kì lạ," trước khi lấy mẫu của nấm để tìm hiểu tại sao vi khuẩn không phát triển gần nó. Fleming đã phát hiện ra rằng loại nấm thuộc loài Penicillium notatum và nó sản xuất một hợp chất để tiêu diệt nhiều loại vi khuẩn gây hại. Chính vì hợp chất này mà ông đã đặt tên cho loại kháng sinh đầu tiên được tạo ra là penicillin. Loại kháng sinh này được tạo ra từ một sinh vật sống được trích xuất và miêu tả bởi một nhà khoa học.

Alexander Fleming đã khám phá ra một loại kháng sinh sẽ thay đổi nền văn minh y học. Tuy nhiên, phải hơn vài thập kỉ sau, một vài nhà hóa học. khác mới có thể trích xuất đủ penicillin để sử dụng trong việc điều trị nhiễm trùng. May mắn thay, penicillin có thể sản xuất trên quy mô lớn vào khoảng thời gian mà Hoa Kỳ tham gia Thế chiến II vad đã cứu sống hơn hàng ngàn mạng người.

Sự Truy Đuổi Liên Tục

Mặc dù penicillin vẫn được sử dụng cho một số liệu trình điều trị ngày nay, nhưng hiệu quả của nó chống lại vi khuẩn ngày nay không còn như trong những năm giữa thế kỷ 20. Lý do cho điều này là nhiều loài vi khuẩn đã phát triển kháng thuốc penicillin. Trên thực tế, nhiều loài vi khuẩn đã kháng thuốc đối với nhiều loại kháng sinh khác nhau, điều này là một vấn đề lớn đối với cả bệnh nhân và các bác sĩ đang cố gắng điều trị cho họ.

Để giúp hiểu về kháng kháng sinh, hãy tưởng tượng tình huống sau: Giả sử bạn bị vết xước ở đầu gối, và vài ngày sau nó bị sưng to hơn, đỏ và ngứa nhưng đau đớn. Bạn thân của bạn đề xuất bạn nên đi thăm bác sĩ, vậy bạn cũng làm như vậy. Bác sĩ xem xét vết xước của bạn và đưa cho bạn một chai thuốc kháng sinh màu cam nhỏ để ngăn chặn sự nhiễm trùng.

Bây giờ hãy tưởng tượng bạn là một vi khuẩn. Một ngày nọ, bạn đang ngồi trên một ghế công viên với một số người bạn vi khuẩn khác, khi một người đặt tay lên trên bạn. Họ không biết mình đang chạm vào bạn và sau đó gãi ngứa ở đầu gối, ngay bên cạnh vết cắt tươi. Thức ăn!! Tất cả bạn bắt đầu xâm nhập vào vết cắt và bắt đầu tăng số lượng. Chẳng bao lâu sau đó, một loại kháng sinh mạnh bắt đầu tiêu diệt từng bạn một. May mắn thay, bạn có một gen có khả năng phá hủy loại kháng sinh này. Các vi khuẩn khác đang chết, nhưng bạn sống sót. Bạn đã thắng! Bởi vì bạn là vi khuẩn duy nhất còn lại, bạn cũng là người duy nhất sẽ tăng số lượng. Tất cả người thân của bạn cũng sẽ có gen có khả năng phá hủy loại kháng sinh này, và bây giờ vết cắt bị nhiễm khuẩn bởi một chủng vi khuẩn kháng kháng sinh.

Điều này có nghĩa là chai kháng sinh màu cam cùng loại đó sẽ không còn hiệu quả lần này. Bác sĩ sẽ phải nghĩ ra một kế hoạch tốt hơn để đánh bại nhiễm trùng mới.

Tóm lại, kháng kháng sinh xảy ra khi một số vi khuẩn có một gen cho phép chúng tồn tại dưới tác động của một loại kháng sinh nhằm tiêu diệt chúng. Gen mới có thể phát triển trong vi khuẩn thông qua đột biến, hoặc một gen có thể được chuyển từ một vi khuẩn này sang một vi khuẩn khác trong quá trình gọi là truyền gen ngang. Khi những vi khuẩn này tăng số lượng và lan truyền, nó gây ra một vấn đề lớn, vì nhiều người bị ốm. Khi điều trị một nhiễm trùng kháng kháng sinh, bác sĩ phải sử dụng các loại kháng sinh khác. Đôi khi các lựa chọn khác này có thể không hiệu quả bằng, hoặc có thể gây ra tác dụng phụ xấu.

Trận chiến Tiến hóa giữa Kháng sinh và Vi khuẩn được tài trợ bởi Trung tâm Tiến hóa và Y học của Đại học Tiểu bang Arizona. Tìm hiểu thêm về y học tiến hóa tại isemph.org/EvMedEd.