بحث شامل حول صناعة البنسيلين

باسم الله الرحمن الرحيم
الإسم و اللقب : شريك صبرينة
المؤسسة : ثانوية عبد الحميد بن باديس
أود أن أقدم الشكر الجزيل للأستاذ الكريم روبة الذي أقدم على وضع هذا الموقع بين أيدي التلاميذ

البنسيلين
البنسلينات (بالإنجليزية: Penicillin‏) هي من أهم وأقدم المضادّات الحيويّة ودورها هو إيقاف تصنيع الجدار الخلويّ البكتيريّ.

أوّل موادّها اكتشافًا هو البنسلين جي (بالإنجليزية: Penicillin G‏) أو (بالإنجليزية: Benzylpenicillin‏)، الذي يشتقّ من فطر المكنسية المعيّنة Penicillium notatum وهو تركيبيّا من البيتالاكتامات (بالإنجليزية: Betalactams‏). لا يكون فعّالاً بالطريق الفموي بسبب حساسيته لإفرازات واحماض المعدة. أثره محدود (في الغالب على البكتيريات الموجبة لصبغة جرام)؛ يتعطل من قبل الإنزيم البكتيريّ البينيسيلّيناز (بالإنجليزية: penicillinase‏) (بيتالاكتاماز) (بالإنجليزية: Betalactamase‏).

التركيب الكيميائي

الصيغة المجملة للبنسلين هي: R-C9H11N2O4S حيث يمثل R سلسلة جانبية متغيرة كأنْ تكون مجموعة بنزيل في بنسلين (جي) أو مجموعة فينأوكسي ميثيل (بالإنجليزية: Phenoxymethyl‏) في بنسلين في (بالإنجليزية: Penicillin V‏).

آلية العمل

عامةً، بعض المضادات البكتيرية تأثيرها كابح للجراثيم (بالإنجليزية: bacteriostatic‏)، بينما يقضي البعض الآخر على البكتيريات أو يُمِيتها bactericidal قتل البكتيريا. والبينيسيلّين يعتبر من المضادات البكتيرية القاتلة (بالإنجليزية: bactericidal‏) للبكتريا، حيث يتداخل البينيسيلّين في عملية بناء الجِدَار الخَلَويّ البِكْتِيري (بالإنجليزية: bacterial cell wall‏) ويحصل ذلك عند آخر مرحلة في بناء الجدار المتمثّلة بإلصاق (بالإنجليزية: Glycopeptide‏) (البِبْتَيدَات السكريّة أو الجليكوبيبتيد) تحديدًا ربط حامضين أمينيين اثنين هما الألانين والجليسين، كلٍ مرتبط بسلسلة مختلفة عديدة الببتيد مكونة للجدار، بعد فصل الألانين الطرفية (بالإنجليزية: Terminal D-Alanine‏) بتحفيذ من أنزيم الترانسبيبتيداز(ناقل الببتيد) Transpeptidase. ذلك يعود إلى شَّبَه كيميائيّ للبينيسيلّين بمركب (الألانين - الألانين المتطرف) D-Alanyl-D-Alanin فيتفاعل مع الترانسبيبتيداز بحيث يمنع ربط الحامضين الأمنيين السابق ذكرهم (الألانين والجليسين) ببعضهما. وبذلك يصبح الجدار الخلوي البكتيري فاقد للروابط الداخلية cross-linkages بين بِبْتَيدَاته السكريّة مما يُحدِث خلل مورفولوجيّ (بالنسبة للشكل وبالتالي للوظيفة) بالجدران الخلويّة للبكتريا المعرضة للبينيسيلّين. هذه الظاهرة ترتبط بالتركيزات الارتشاحيّة العالية لبعض الموادّ؛ وتصبح الظاهرة ذات تاثير واضح عندما يوجد خلل في الجدار الخلويّ. فطالما أنّ دخول الماء محدود بصلابة الجدار فإنّ الخليّة تبقى حيّة، لكن ما إن يصبح ضغط الماء الداخليّ عاليًا لدرجةٍ مرتفعةٍ كافيةٍ لإفساد الغشاء الخلويّ حتّى تموت الخليّة البكتيريّة Cell Lysis.

الخلايا المحميّة من هذه الظاهرة هي الخلايا الحيوانيّة (من ذوات الدم الدافئ) وبعض أنواع البكتيريا مثل Mycoplasma مثلًا، نظرًا لكونها خاليةً من الجدار الخلويّ ولذلك بالتالي مقاومة لأضرار البينيسيلّين المذكورة.

إلى جانب الترانسبيبتيداز، توجد بروتيينات أخرى رابطة للبينيسيلّين (بروتيينات رابطة للبينيسيلّين) Penicillin-binding-proteins، وممكن أن يؤدّي شَغلُها من قبل البينيسيلّين إلى نتيجة علاجيّة. والمسؤول الأول عن زوال الخليّة البكتيريّة هي الإنزيمات الخاصّة بالبكتيريا ذاتها: الأوتوليزين Autolysin، والتي هي قادرة على تهديم الجدار الخلويّ، بينما هذه الإنزيمات تشارك في تغيير شكل بناء الجدار الخلويّ أثناء الأحوال الوظائفيّة الطبيعيّة (أي الفيزيولوجيّة).

طريقة تأثير البينيسيلّين على نشاط هذه الأوتوليزينات غير معلومة بشكل أكثر وضوحًا.

البكتيريات السالبة حسب تفاعل غرام Gram، تضمّ كميّات قليلةً من الموكوبيبتيدات (بالإنجليزية: Mucopeptide‏) المحتوية على حمض المورامين (بالإنجليزية: Muramin‏). هذه الطبقة من المورِيِين (بالإنجليزية: Murein‏) محاطةٌ بدورها بطبقة مزدوجة متألّفة من الفوسفوليبيدات Phospholipid (أو "دهون الفوسفات"). هذه الطبقة تفسّر مقاومة البكتيريات السالبة حسب غرام، نظرًا لكونها تمثّل حاجز مرور للبينيسيلّين. كذلك الأمر بالنسبة لتفسير قدرة البكتيريات المتواجدة داخل خلايا الجسم -التي بطبيعة الحال لديها طبقة مزدوجة من الفوسفوليبيدات-، مثل البروسيلّات Brucella، الكلاميديات Chlamydia والريكتسيات (بالإنجليزية: Rickettsia‏) المقاومة للبينيسيلّين -باستثناء بعض خلايا الجسم التي يتوفّر لديها نظام نقل خاصّ للبينيسيلّين-.

مقاومة بعض البكتيريات

بعض البكتيريات لديها القدرة على تصنيع إنزيمات تعطّل دور البينيسيلّين عن طريق فتحها لحلقة البيتالاكتام β-Lactam الموجودة لدى البينيسيلّين، هي البيتالاكتاماز (بالإنجليزية: β-Lactamase‏) (أو البينيسيلّيناز Penicillinase). لتجاوز هذه المشكلة يجب إعطاء الأدوية المعيقة للبيتالاكتاماز β-Lactamase-inhibitors في نفس الوقت عند وصف البينيسيلّينات البسيطة، ذلك لحماية حلقة البيتالاكتام وبالتالي دور البينيسيلّين من التعطيل؛ أمثلة لهذه الرادعات للبيتالاكتاماز هي: حمض الكلافولان (بالإنجليزية: Clavulanic acid‏)، سلباكتام (بالإنجليزية: Sulbactam‏)، سلتاميسيلّين (بالإنجليزية: Sultamicillin‏).

البينيسيلّين ف (بالإنجليزية: Penicillin V‏)، يشابه إلى حدّ ما البينيسيلّين ج، إلّا أنّه أقلّ تأثيرًا وصامد أمام أحماض المعدة.

توجد أيضًا إيزوكسازوليل-بينيسيلّينات (بالإنجليزية: Isoxazolyl-Penicillin‏) (مثل أوكساسيلّين (بالإنجليزية: Oxacillin‏) وفلوكلوكساسيلّين (بالإنجليزية: Flucloxacillin‏)، آمينوبينيسيلّين (بالإنجليزية: Aminopenicillin‏) (أمبيسيلّين المشهور (بالإنجليزية: Ampicillin‏)) وآسيل-أمينوبينيسيلّين Acyl-Aminopenicillin (مثل بيبيراسيلّين (بالإنجليزية: Piperacillin‏)).

نظرة تاريخيّة

انتبه الباحث البكتيريوليجيّ السكوتلنديّ ألكسندر فلمنج لأوّل مرّة سنة 1928 لتأثير البينيسيلّين. بعد عشر سنوات تمّ عزل جزيء البينيسيلّين وتركيزه ودراسته على يد الباحثين إرنست تشين و هوارد فلوري. وتقاسم الباحثون الثلاثة سنة 1945 جائزتي نوبل -جائزة نوبل- للطب وعلم الوظائف (الفيزيولوجيا).

العلاج

البنسلين فعّال ضدّ الكثير من البكتيريا الممرِضة. مثل المكورات الرئوية والعقديات والمكورات البنية والمكورات السحائية والمطثيات الكزازية المسببة للكزاز واللولبيات الشاحبة التي تسبب السفلس.

يجدر الإشارة هنا إلى تطوّر المقاومة الدوائية لدى بعض البكتيريات (خاصّة العنقودية)، مما استدعى تطوير الموادّ الفعّآلة المشتقّة طبعًا من البينيسيلّين والمذكورة سالفًا.

الحساسية تجاه البنسلين

لم يتضح بعد السبب الذي يجعل بعض الأشخاص حساسين تجاه البنسلين دونا عن بعض، ويعتقد في أن الوراثة تعلب دورا في ذلك، بيد أننا نعرف بأننا لا نولد بحساسية تجاه البنسلين، فهي لا تظهر إلا عندما تعطى هذا الدواء. بعد ذلك، يثير التعرض مرة أخرى للبنسلين أو أي أدوية أخرى ذات صله به ردة فعل تحسسية. حيث يعتبر نظامك المناعي الدواء عنصرا ضارا بدلا من أن يكون دواء مفيدا فيشكل جسدك أجساما مضادة تهاجم الدواء تدعى الجلوبينات المناعية التي تكون من نوع E في معظم الإصابات التحسسية من البنسلين. ولمعرفة ما إذا كان الشخص حساسا تجاه البنسلين يحقن جلد المريض بكميات قليلة من البنسلين في مناطق الظهر أو اليد، فيحمر الجلد عند الأشخاص الحساسين. تتفاوت ردود الفعل الناتجة عن الحساسية للبنسلين من الطفح الجلدي إلى ردود فعل تشكل خطرا على حياة المصاب. تظهر الحساسية للبنسلين غالبا بالأشكال الآتية:

الحكة
الطفح الجلدي
الحكة في العيون
انتفاخ الشفاه، أو اللسان، أو الوجه

في مثل هذه الحالة، يأخذ المريض مضادات تحسس إن ثبت أن الأعراض هذه ناتجة عن البنسلين. وفي بعض الحالات، فقد يتم إعطاء المريض ستيرويدات قشرية. وقد تكون ردة فعل أشخاص آخرين للبنسلين أشد، فتأتي بشكل تأق يهدد حياة المصاب إذ تتقلص المجاري التنفسيه، ويصعب التنفس على المرضى، وقد ينخفض الضغط، فيشعر المرء بالدوار، وقد يفقد وعيه. ومن الأعراض الخطرة التي قد تظهر أيضا ما يلي:

الصفير أثناء التنفس
الدوار
صعوبة النطق
النبض السريع، أو الضعيف
ازرقاق الجلد، والأظافر، والشفاه
الإسهال
الغثيان والقيء

عندها يتوجب نقل المريض إلى المستشفى حيث يحقن بالإبفرين (أردينالين) فورا، في حين تتم مراقبة ضغطه، ومساعدته على التنفس.

الوقاية

تجنب البنسلين إن ظننت أنك قد تتحسس منه. إلا أنه وفي بعض الأحيان يكون إعطاء البنسلين أمرا لا بد منه. عندها، يتوجب القيام بالاختبار الجلدي، فإن ثبتت حساسيتك تجاهه، يخضع المريض لما يسمى بإبطال الحساسية حيث يتم إعطاء المريض جرعات من البنسلين تزاد تدريجيا. تستمر هذه العملية إلى أن تتوقف عن تناول الدواء. فإن احتجت له مرة أخرى، فإنك ستخضع للعملية نفسها مجددا. تستغرق هذه العملية يوما أو يومين، لكنها لا تنفع مع كل الحالات والسبب في ذلك مجهول.

شكرا على البحث بالتوفيق