De unieke ontdekking van penicilline

TELKENS wanneer u inademt, eet, drinkt, ruikt of iets aanraakt, treedt het verdedigingsmechanisme van uw lichaam in werking om u te beschermen tegen de mogelijkheid dat schadelijke bacteriën in uw bloedbaan komen. Elke schadelijke binnendringer wordt door de miljoenen witte bloedlichaampjes die in de bloedbaan circuleren, letterlijk aangevallen, verslonden en verteerd. Maar pas in recente generaties heeft men een duidelijk begrip gekregen van de wijze waarop deze wonderbaarlijke gezondheidsbewakingsdienst van het menselijke lichaam werkt.

Vóór onze 20ste eeuw waren infecties bij operatiewonden er de oorzaak van dat veel ziekenhuispatiënten stierven. Men begon te beseffen dat bacteriën die binnendrongen bij de door operaties teweeggebrachte insnijdingen, de bloedbaan vergiftigden. Besmette chirurgische instrumenten, kleding en ongewassen handen kwamen onder verdenking te staan. Meer patiënten bleven in leven toen het een vaste gewoonte werd om bij operaties gesteriliseerde instrumenten en antiseptica te gebruiken en zich van hygiënische methoden te bedienen. Chemicaliën zoals carbolzuur (fenol), lysol en jodium werden aangewend om de groei van bacteriën tegen te gaan. Maar dergelijke ontdekkingen hadden slechts gedeeltelijk succes, aangezien de antiseptica alleen remmend werkten op de groei van bacteriën buiten het lichaam.

Waar artsen het meest behoefte aan hadden, was echter de ontdekking van een inwendig antisepticum dat, zonder de patiënt te schaden, de bacteriën kon vernietigen nadat ze zich in het lichaam hadden genesteld. Zou er ooit zo’n inwendig antisepticum kunnen worden ontdekt?

De wereld van de micro-organismen

Een lepel vruchtbare grond bevat miljoenen bacteriën en schimmels die zich voortdurend vermenigvuldigen. Ze voeren een nimmer-eindigende onderlinge strijd om het bestaan. Ten einde hun mededingers te doden, verspreiden enkele bijzonder agressieve bacteriën minieme hoeveelheden van een dodelijk vergif. Dit vergif wordt een antibioticum genoemd. Wanneer er dus vergiften van verschillende soorten bacteriën worden geïsoleerd, verkrijgt men een verscheidenheid aan antibiotica.

Veronderstel nu eens dat bepaalde bacteriën uw lichaam zouden binnendringen. Tegenwoordig kunt u vrij gemakkelijk een speciaal antibioticum voor uw ziekte krijgen. Maar nog in de jaren ’20 van deze eeuw werd het denkbeeld om een speciaal antibioticum van bacteriën te isoleren en dit als een veilig antisepticum in de bloedbaan te brengen, in Britse medische kringen verworpen. Algemeen was men van mening dat er geen substantie bestond die bacteriecellen zou aanvallen zonder terzelfder tijd menselijke cellen te beschadigen. Eén arts bleef echter hardnekkig een andere mening koesteren.

Alexander Fleming, een Schot van geboorte, woonde bijna zijn hele leven als arts in Londen waar hij de problemen van infectie en het gebruik van antiseptica bestudeerde. In 1922 deed hij een opmerkelijke waarneming. Hij nam een reageerbuisje met water waarin zich onschadelijke bacteriën bevonden die het water melkachtig wit maakten. Hieraan voegde hij slechts één menselijke traan toe. Binnen enkele seconden werd de melkachtige vloeistof helder! Het was duidelijk dat er zich in menselijke tranen een scheikundige substantie bevindt die in staat is met een verbazingwekkende snelheid bacteriën te vernietigen. Hij noemde deze scheikundige stof „lysozyme”, naar het Griekse woord „lusis”, aangezien ze bacteriën kon oplossen.

Lysozyme bleek echter een teleurstelling te zijn: het had wel een krachtige uitwerking op onschadelijke microben maar vermocht niets tegen ziekteverwekkende microben. De ontdekking was echter van zeer groot nut daar ze Fleming op een compleet nieuw beginsel in ’s mensen strijd tegen ziekte opmerkzaam maakte — de vernietiging van bacteriën door de aanwending van een onschuldige scheikundige substantie. Dit bereidde hem voor op een soortgelijke gebeurtenis die zich zes jaar later voordeed.

Een historische ontdekking

In 1928 was Fleming in zijn laboratorium bezig met het kweken van stafylokokken, de bacterie die steenpuisten veroorzaakt. Een oude vriend, Pryce genaamd, kwam even langs om hem te spreken. Tijdens dit bezoek gebeurde er iets dat voor onnoemelijk veel mensen het verschil tussen leven en dood zou betekenen. Terwijl Fleming met Pryce in gesprek was, lichtte hij de deksels van verschillende van zijn bacterieculturen af. Plotseling zweeg hij. Na één cultuur een moment te hebben geobserveerd, zei hij op zijn gebruikelijke kalme toon: „Dat is vreemd . . . „Zoals gewoonlijk was er op de kweek schimmel gegroeid. Maar rondom de schimmel waren de kolonies stafylokokken helemaal opgelost. In plaats van ondoorzichtige gele massa’s te vormen, leken ze op dauwdruppels.

Fleming maakte de gevolgtrekking dat de schimmel iets produceerde dat de bacteriën binnendrong en ze oploste. Thans weten wij dat dit „iets” penicilline was, een geneesmiddel dat een totale ommekeer in de geneeskunde zou brengen. Dat de juiste kiem uit de lucht in het juiste kweekschaaltje viel, mag werkelijk wel het toppunt van toeval genoemd worden.

Vervolgens kweekte Fleming een blauwgroene schimmel (dezelfde die op sinaasappelen, oud brood, belegen kaas en rottend fruit voorkomt) aan de oppervlakte van een waterig vleesextract. De schimmel nam voedsel in zich op en verspreidde zijn antibioticum. Een paar dagen later verkreeg Fleming door filtreren een ongezuiverde vloeistof die hij toen penicilline noemde.

In een reageerbuisje vernietigde dit schimmelextract bacteriën die gonorrhoea, hersenvliesontsteking, difterie en longontsteking veroorzaakten. Het belangrijkste was echter dat dit extract niet giftig was voor de mens! Fleming wees de medische wereld erop dat men hier wel eens het ideale antisepticum kon hebben. Zijn toehoorders reageerden met ijzige onverschilligheid. Zij waren er vast van overtuigd dat wanneer bacteriën zich eenmaal in het lichaam hadden genesteld, ze buiten het bereik van alle chemicaliën waren.

Aangezien Fleming en zijn assistenten niet beschikten over de technische kennis hoe zij de scheikundige problemen van het isoleren en zuiveren van penicilline moesten aanpakken, werd er op dit gebied meer dan acht jaar praktisch niets meer ondernomen. Het leek erop dat penicilline in het vergeetboek zou raken.

Penicilline geïsoleerd

In 1939 begonnen in Engeland twee geleerden met een opleiding in geneeskunde en scheikunde, Howard Walter Florey en Ernst Boris Chain, gezamenlijk aan een opdracht om te onderzoeken welke organismen een ongunstige invloed op bacteriën hebben. De reden voor hun onderzoek lag voornamelijk in de ziekten die de soldaten op de slagvelden opliepen. Hun research leidde hen naar Flemings geschriften over lysozyme en penicilline. Al spoedig experimenteerden zij met zijn schimmelextract en na herhaalde mislukkingen werd de ongrijpbare chemische substantie uiteindelijk in stabiele poedervorm geproduceerd.

Er heerste grote opwinding toen vier geïnfecteerde muizen werden genezen. Toen werd in 1941 voor het eerst een mens met succes behandeld. Zoals een geleerde berichtte, „werd de reactie op penicilline bijna als een wonder beschouwd”. Er werd aangetoond dat penicilline 120 miljoen maal verdund kon worden en nog steeds haar uitwerking op bacteriën behield. Dit was haast niet te geloven!

Vanwege de problemen van die oorlogsjaren verhuisde Florey met zijn kostbare schimmel naar Peoria in de Amerikaanse staat Illinois. Flemings schimmel was ongeschikt om op grote schaal penicilline te produceren. Na een bijzonder veelomvattend onderzoek ontdekte Mary Hunt uit Peoria, die Dr. Kenneth B. Raper assisteerde en die de bijnaam „Mouldy Mary”, („Beschimmelde Marie”) kreeg, een geschikte schimmel uit een bedorven wratmeloen. De afstammelingen van deze schimmel zijn sindsdien de voornaamste bron van penicilline geworden. Al gauw produceerden vele landen volop penicilline en in 1945 werd aan Fleming, Florey en Chain de Nobelprijs voor geneeskunde toegekend.

Een onopgelost mysterie

„Dat is vreemd!” was het commentaar waarmee Fleming in 1928 te kennen gaf dat de waarneming op zijn kweekplaat moeilijk te verklaren was. Het is haast ongelooflijk dat de vele pogingen die talloze geleerden, met inbegrip van Fleming zelf, sindsdien hebben ondernomen om hetzelfde opnieuw te laten gebeuren, op niets zijn uitgelopen! „Eén van de gelukkigste toevalligheden in de geschiedenis van de geneeskunde”, merkte Lord Florey op. In een poging het mysterie op te lossen, leidde professor Ronald Hare zesendertig jaar later een uitgebreide serie experimenten en bevestigde dat de gebeurtenis die zich in Flemings laboratorium heeft voorgedaan, zeer uitzonderlijk geweest moet zijn.

In 1971 gaf Sir Ernst Boris Chain een resumé van de toenmalige wetenschappelijke zienswijze:

„Het verschijnsel dat Fleming observeerde, lijkt zo simpel en ongecompliceerd, maar in werkelijkheid is het dat helemaal niet en maar weinig mensen beseffen en begrijpen de ingewikkeldheid ervan en het feit dat er een samenloop van verscheidene bijzonder ongewone omstandigheden nodig was om de waarneming mogelijk te maken.”

Anderen hebben de mening naar voren gebracht dat Fleming zijn waarneming verkeerd heeft uitgelegd en begrepen en dat de gebeurtenis zich niet zo kan hebben voorgedaan als Fleming heeft gedacht. Ook al zouden er twijfels bestaan over wie nu eigenlijk penicilline heeft ontdekt, en waar en hoe dat is gebeurd, het eindresultaat blijft hetzelfde — een waarlijk opmerkelijk, levenreddend geneesmiddel dat de geneeskunde ter beschikking staat.

Risico’s bij penicillinegebruik

Penicilline heeft bij personen die niet overgevoelig zijn, een voortreffelijk bericht opgebouwd als een geneesmiddel zonder bijwerkingen. Bepaalde personen echter die er wèl gevoelig voor zijn, krijgen last van huiduitslag of ademhalingsmoeilijkheden. Sommigen krijgen een soort shock en enkelen zijn gestorven. Penicilline is geen panacee, geen middel dat elke kwaal geneest. Er bestaan vele algemeen voorkomende ziekten, met inbegrip van de gewone verkoudheid, waartegen penicilline niet baat, omdat antibiotica geen vat hebben op door virussen veroorzaakte infecties. Ze hebben alleen het gewenste effect bij bacteriële infecties. Maar Science World van 10 januari 1980 merkte op dat veel artsen antibiotica toedienen enkel om „geen risico te lopen en te voorkomen dat bacteriële infectie optreedt”.

Vanwege de reputatie die penicilline geniet, vragen veel patiënten naar dit geneesmiddel daar zij menen dat het hun onmiddellijk verlichting zal schenken, en het is te betreuren dat artsen te gemakkelijk penicilline voorschrijven. „Ik zou geen penicilline toedienen zonder een bacteriecultuur” adviseert Dr. James Smith, lector in de inwendige geneeskunde aan de University of Texas Southwestern Medical School en hoofd van de afdeling besmettelijke ziekten in het Veterans Administration Hospital te Dallas. Autoriteiten op het gebied van de gezondheidsleer uiten de waarschuwing dat wanneer men het belang van de bevolking in het algemeen beziet, het wijdverbreide en onnodige gebruik van penicilline hoogst onwenselijk is omdat hierdoor bacteriën ontstaan en zich verbreiden die niet meer door penicilline vernietigd worden maar er nu resistent tegen zijn. „Wanneer het misbruik van antibiotica zal worden voortgezet, zullen wij daar een prijs voor moeten betalen”, verklaart Dr. Stanley Falkow, hoogleraar in de microbiologie en de geneeskunde aan de universiteit van Washington. „Wij kunnen er niet op rekenen dat wij altijd het geschikte alternatieve geneesmiddel voorhanden zullen hebben”, zei hij toen hij commentaar gaf op een aantal superbacillen die nu resistent zijn tegen antibiotica. Sommige artsen schrijven alleen penicilline voor als het nodig is — en dat komt niet vaak voor. In enkele landen wordt penicilline thans als een laatste redmiddel beschouwd. Men dient dit geneesmiddel uitsluitend op medisch advies te gebruiken.

De enorm krachtige werking waarmee penicilline bacteriën vernietigt die verantwoordelijk zijn voor talloze levensgevaarlijke infecties, gecombineerd met het feit dat hierbij het verdedigingsmechanisme van het lichaam niet verstoord wordt, maakt haar tot een van de hedendaagse wondermiddelen. Hoe de mensheid bij toeval de penicilline ontdekt heeft, was werkelijk uniek. Tot de dag van vandaag kent niemand de feitelijke toedracht!