Wie ein Zufall die Medizin revolutionierte

Dank eines chaotischen Labors und eines längeren Urlaubs entdeckte er das Antibiotikum Penicillin, das bis heute wertvolle Dienste in der Bekämpfung bakterieller Infektionskrankheiten leistet. Er zählt zu den hundert bedeutendsten Briten, ziert die schottische Fünf-Pfund-Note und ist Träger des Nobelpreises für Medizin: Sir Alexander Fleming.

Geboren am 6. August 1881 auf einer Farm in der Nähe des schottischen Darvel, begann Alexander Fleming, trotz der ärmlichen Verhältnisse, in denen er aufwuchs, 1903 nach einigen Umwegen und dank einer Erbschaft seines Onkels ein Medizinstudium an der St. Mary´s Hospital Medical School in London. Nachdem er das Studium 1908 mit dem Bachelorgrad abschloss, folgte eine Ausbildung zum Chirurgen. Aber sein Interesse galt mehr der Bakteriologie, so begann er gleich nach seinem Studienabschluss eine Anstellung als Assistent bei Sir Almoth Wright, der im Bereich der Impfstoffentwicklung Berühmtheit erlangt hatte. Fleming schloss einen Aufbaulehrgang in Bakteriologie ab und wurde Dozent an der St. Mary´s Medical School. Er lehrte dort bis 1914 und leistete während des Ersten Weltkriegs seinen Militärdienst als Arzt in Frankreich.

Die erste Entdeckung was das Lysozym

Während des Krieges starben viele Männer an Blutvergiftungen nach Verwundungen. Fleming begann nach Alternativen zu den bisher verwendeten antibakteriellen Wirkstoffen zu suchen, die das Immunsystem stark schwächten, wodurch sich die Genesung der Patienten verzögerte. Er erforschte das Verhalten und die Struktur von Bakterienstämmen und hatte seinen ersten Erfolg mit der Entdeckung des Enzyms Lysozym als er das Nasensekret eines Patienten untersuchte, der an einem Atemwegsinfekt litt. Fleming stellte fest, dass in dem Sekret etwas enthalten war, das das Wachstum gram-positiver Bakterien hemmte (gram-positive und gram-negative Bakterien unterscheiden sich im Aufbau ihrer Zellwand; Der Begriff „gram“ beruht auf einer Färbemethode, die sogenannte Gram-Färbung, benannt nach dem dänischen Bakteriologen Hans Christian Gram. Mit Hilfe dieser Färbung werden die Bakterien in gram-positiv und gram-negativ klassifiziert).

Heute ist bekannt, dass das Lysozym für das Auflösen der Zellwand verantwortlich ist, wodurch es zur Lyse der Bakterien (Bakterioloyse) kommt. Kurz gesagt, die Bakterien „gehen kaputt“! Zu den gram-positiven Bakterien zählen zum Beispiel die Streptokokken (unter anderem Auslöser von Karies, Lungen- und  Hirnhautentzündung) und Staphylokokken (unter anderem Auslöser von Nasennebenhöhlenentzündungen und Wundinfektionen). Aufgrund des andersartigen Aufbaus der Zellwände gram-negativer Bakterien, bleiben diese vom Lysozym verschont.

Kleiner Exkurs…

Lysozym ist nicht nur im Nasensekret, sondern unter anderem auch in Schweiß, Speichel, Ohrenschmalz und Tränenflüssigkeit zu finden.

Aufgrund seiner bakteriolytischen Wirkung wird es auch in der Lebensmittelindustrie zur Lebensmittelkonservierung eingesetzt – Zusatzstoff E 1105!

Die Geburtsstunde des Penicillins!

Da das Lysozym für den therapeutischen Einsatz leider ungeeignet war, forschte Fleming weiter und übernahm einen Lehrstuhl an der University of London.

In seinem Labor herrschte zumeist das Chaos und so kam es, dass er im September 1928 nach einem längeren Urlaub feststellte, dass eine seiner Staphylokokken-Kulturen verunreinigt war. Ein Schimmelpilz (Penicillium notatum) war gewachsen. Verblüffend war, dass die Bakterien abgestorben waren, die sich in direktem Kontakt mit dem Schimmelpilz befanden.

Schematisch dargestellt ist ein Nährboden (Agarplatte) von oben. Der Nährboden ist dicht mit Bakterien bewachsen (Bakterienrasen) und eine Verunreinigung mit einem Schimmelpilz (Penicillium notatum) ist vorhanden. Der Schimmelpilz gibt das Penicillin in den Nährboden ab. Das Penicillin breitet sich aus. An den Stellen, an denen das Penicillin mit den Bakterien in Kontakt kommt, sterben diese ab (Bakteriolyse); der Nährboden klart auf und ein sogenannter „Lysehof“ entsteht.

Weitere Studien folgten und es zeigte sich, dass die Substanz gram-positive Bakterien abtötete. Im März 1929 gab Fleming dem Antibiotikum schließlich seinen Namen – Penicillin. Jedoch gelang es ihm nicht, einen Extrakt aus dem Schimmelpilz herzustellen, den man als Arzneistoff verwenden konnte.

Die Aufreinigung und Herstellung eines Präparates gelang erst dem Biochemiker Ernst Boris Chain im Jahr 1939, der dessen Wirksamkeit zusammen mit Howard Walter Florey in Rattenversuchen bestätigte.

1941 wurde der erste Patient erfolgreich mit Penicillin behandelt und das Antibiotikum im Zweiten Weltkrieg im großen Maßstab zur Behandlung eitriger Wunden bei Soldaten eingesetzt.  

Der Nobelpreis

1945 erhielten Fleming, Chain und Florey für ihre Forschung den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin „für die Entdeckung des Penizillins und seiner Heilwirkung bei verschiedenen Infektionskrankheiten“.

Zuletzt leitete Fleming die Bakteriologische Abteilung des St. Mary´s Hospitals bis er am 11. März 1955 an einem Herzinfarkt starb. Beigesetzt wurde er in der St. Paul´s Cathedral in London.

Auch interessant für den Schulunterricht! Mehr zur Entdeckung des Penicillins und der Wirkungsweise verschiedener Antibiotikagruppen finden Sie auch bei uns:
https://www.phywe.de/de/bio-4676773.html

Das erste Antibiotikum der Welt

Entdecker des ersten Antibiotikums der Welt war übrigens Paul Ehrlich, der die Substanz 606, Arsphenamin (Dioxydiamidoarsenobenzol), etwa 20 Jahre vor Alexander Flemings Penicillin entdeckte. Unter dem Namen Salvarsan („heilendes Arsen“) kam es ab Dezember 1910 in den Handel.

Weiterführende Informationen finden Sie hier:

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