As penicilinas son antibióticos do grupo dos betalactámicos empregados profusamente no tratamento de infeccións provocadas por bacterias sensibles. A maioría das penicilinas son derivados do ácido 6-aminopenicilánico, diferindo entre si segundo a substitución na cadea lateral do seu grupo amino. A bencilpenicilina ou penicilina G foi o primeiro antibiótico empregado amplamente en medicina; o seu descubrimento foi atribuído a Alexander Fleming en 1928, quen xunto cos científicos Ernst Boris Chain e Howard Walter Florey —que crearon un método para producir en masa o fármaco— obtivo o Premio Nobel de Medicina en 1945.
Non se coñece por completo o mecanismo de acción das penicilinas, aínda que a súa analoxía á D-alanil-D-alanina terminal, situada na cadea lateral peptídica da subunidade do peptidoglicano (constituínte principal da parede bacteriana), suxire que o seu carácter bactericida deriva da súa intervención como inhibidor do proceso de transpeptidación durante a síntese daquel. Deste xeito, a penicilina actúa debilitando a parede bacteriana e favorecendo a lise osmótica da bacteria durante o proceso de multiplicación.
Existe unha gran diversidade de penicilinas. Algunhas especies de fungos do xénero Penicillium sintetizan de forma natural penicilinas, como o primeiro tipo illado, a penicilina G. Porén, debido á aparición de resistencias, desenvolvéronse outras familias seguindo basicamente dúas estratexias: a adición de precursores para a cadea lateral no medio de cultivo do fungo produtor, o que se traduce na produción de penicilinas biosintéticas; e a modificación química da penicilina obtida pola fermentación biotecnolóxica, o que dá lugar ás penicilinas semisintéticas.
As penicilinas difiren entre si segundo o seu espectro de acción. Por exemplo, a bencilpenicilina é eficaz contra bacterias grampositivas como estreptococos e estafilococos, así como gonococos e meningococos, pero debe administrarse por vía parenteral (por inxección) debido á súa sensibilidade ao pH ácido do estómago. A fenoximetil penicilina é, en cambio, resistente a este pH e pode administrarse por vía oral. A ampicilina, ademais de manter esta resistencia, é eficaz contra bacterias gramnegativas como Haemophilus, Salmonella e Shigella.
Aínda que as penicilinas son os antibióticos menos tóxicos, é común que produzan alerxias. Ata o 10% dos pacientes que reciben tratamentos de betalactámicos desenvólvenas. Posto que un choque anafiláctico pode conducir á morte do paciente, é necesario interrogalo antes de iniciar o tratamento.
Ademais das súas propiedades antibacterianas, a penicilina é un efectivo antídoto contra os efectos do envelenamento por α-amanitina, un dos péptidos tóxicos dos fungos do xénero Amanita.
Historia das penicilinas
Aínda que xeralmente se lle atribúe o científico británico Alexander Fleming o descubrimento da penicilina, moitas épocas e culturas diferentes chegaron mediante a observación e a experiencia a coñecer e empregar as propiedades bactericidas dos mofos. Descubríronse precedentes na Grecia e India antigas, e nos exércitos de Ceilán do século II, estivo tamén presente nas culturas tradicionais de rexións tan distintas e distantes como Serbia, Rusia ou China, así como nos nativos de Norteamérica. Adoitábase aplicar alimentos embalorecidos ou terra do chan que contivese fungos ás feridas de guerra. Desde o século VIII polo menos, os médicos árabes curaban infeccións untando as feridas cunha pasta branca que se formaba nos arneses de coiro que se utilizaban nos burros de carga. Ao longo do século XVII algúns farmacólogos e herboristas ingleses, como John Parkington, incluíron o tratamento con fungos nos rexistros de farmacia.
dereita|miniatura|Hospital St. Mary de Londres, en cuxa famosa á Clarence estaba situada o departamento de inoculación de Almroth Wright e Alexander Fleming onde tivo lugar o descubrimento da penicilina.
A finais do século XIX, Henle (un dos grandes científicos da chamada "xeración intermedia") suscita no seu discípulo Robert Koch, na Universidade de Gotinga, o interese polos traballos de Agostino Bassi e Casimir Davaine, que o levaría a investigar os microorganismos como axentes causais das enfermidades. Isto conduciríao en 1876 a descubrir que Bacillus anthracis era o axente causal específico do carbuncho, na liña da teoría microbiana da enfermidade, e a enunciar os seus soados postulados. Máis tarde, Paul Ehrlich, que traballou con Koch en Berlín, desenvolveu o concepto de "Magischen Kuger" ou balas máxicas, denominando así aqueles compoñentes químicos que puidesen eliminar selectivamente os xermes. Finalmente, en 1909 conseguiu sintetizar un composto, o Nº 606, máis tarde coñecido como salvarsán, que se mostrou eficaz contra a sífilis. Este descubrimento influíu posteriormente en Alexander Fleming, ata o punto de que existen caricaturas do novo Fleming caracterizado e alcumado como "recruta 606".
Ao mesmo tempo ou pouco despois, coñecido o feito de que as bacterias podían provocar enfermidades, sucedéronse multitude de observacións, tanto in vivo coma in vitro, de que os mofos exercían unha acción bactericida. Por só citar algúns nomes, sirvan de exemplo os traballos de John Scott Burdon-Sanderson, Joseph Lister, William Roberts, John Tyndall, Louis Pasteur e Jules Francois Joubert, Carl Garré, Vincenzo Tiberio, Ernest Duchesne, Andre Gratia e Sara Dath.Sherry F. Queener et al., Beta-lactam Antibiotics for Clinical Use, Informa Health Care, 1986, ISBN 0-8247-7386-1, 9780824773861, p. 4. Consultar: J. B. Sanderson. Appendix No 5. "Further report of researches concerning the intimate pathology of contagion. The origin and distribution of microzymes (bacteria) in water, and the circumstances which determine their existence in the tissue and liquids of the living body". 13th Report of the Medical Officer of the Privy Council [John Simon], with Appendix, 1870. Her Majesty's Stationary Office, Londre, 1871, pp. 56-66; reimpreso en Quarterly Journal of Microscopical Science, n. ser., XI, 1871, pp. 323-352, dispoñible na web do Journal of Cell Science.Gli antibiotici? Una scoperta italiana
En marzo de 2000, médicos do hospital San Xoán de Deus de San Xosé (Costa Rica) publicaron os escritos do científico e médico costarriqueño Clodomiro Clorito Picado Twight (1887-1944). Na reportaxe explican as experiencias que adquiriu Picado entre 1915 e 1927 sobre a acción inhibitoria dos fungos do xénero Penicillium sobre o crecemento de estafilococos e estreptococos. Aparentemente, Clodomiro Picado informou do seu descubrimento á Academia das Ciencias de París, pero non o patentou, a pesar de que a súa investigación fora iniciada uns poucos anos antes que a de Fleming.
Alexander Fleming
esquerda|miniatura|Selo das Illas Feroe en honra de Alexander Fleming.
O descubrimento da penicilina foi presentado como un exemplo "icónico" de como procede o método científico a través da observación, e da habilidade singular de Alexander Fleming de interpretar un fenómeno casual. O propio Fleming abona esta versión na súa conferencia de recepción do premio Nobel. Con todo, algúns autores revisan esta historia oficial, e opinan que, sen restar méritos, está distorsionada por mitos, a necesidade de propaganda na segunda guerra mundial e tamén unha certa loita polo prestixio de institucións con influencias sobre áreas do poder e nos medios de comunicación.George Wong, ao considerar a versión dun descubrimento casual, fai notar os seguintes antecedentes: Coñecía a case todos os autores mencionados no apartado anterior. O seu gran número é xa por si só indicador de que existía toda unha corrente que investigaba no campo con mutuo coñecemento de traballos. O propio Fleming admíteo na súa conferencia do Nobel. Buscaba activamente unha substancia bactericida: Impresionado polos campos de guerra europeos na primeira guerra mundial e as baixas por infección nas feridas, ensaiou con salvarsán, descubriu a lisozima constatando que non afectaba a ningún dos organismos problemáticos da penicilina, e iso aínda en contra da liña marcada polo seu xefe, Almroth Wright, máis interesado na inmunización.Alexander Fleming (1881–1955): Discoverer of penicillin
O descubrimento da penicilina segundo Fleming ocorreu a mañá do venres 28 de setembro de 1928, cando estaba estudando cultivos bacterianos de Staphylococcus aureus no soto do laboratorio do Hospital St. Mary en Londres, situado na Á Clarence, agora parte do Imperial College.Kendall F. Haven, Marvels of Science (Libraries Unlimited, 1994) p182 Tras regresar dun mes de vacacións, observou que moitos cultivos estaban contaminados, e tirounos a unha bandexa do desinfectante lysol. Afortunadamente recibiu unha visita dun antigo compañeiro, e ao ensinarlle o que estaba facendo con algunha das placas que aínda non foran lavadas, deuse conta de que nunha delas, ao redor do fungo contaminante, creouse un halo de transparencia, o que indicaba destrución celular. A observación inmediata é que se trataba dunha substancia difusible procedente do contaminante. Posteriormente illou e cultivou o fungo nunha placa na que dispuña radialmente varios microorganismos comprobando cales eran sensibles. A identificación do espécime como Penicillium notatum realizouna Charles Thom. Publicou o seu descubrimento sen que recibise demasiada atención e, segundo os compañeiros de Fleming, tampouco el mesmo se deu de conta inicialmente do potencial da substancia, senón progresivamente, en especial pola súa baixa estabilidade. No seu traballo obtén un filtrado libre de células que inxectou a coellos comprobando así que carecía de toxicidade. Tamén apreciou a súa utilidade para illar a bacteria Haemophilus influenzae a partir de esputos.Fleming, A. (1929). On the antibacterial action of cultures of a Penicillium, with special reference to their use in the isolation of B. influenzae . British Journal of Experimental Pathology. 10: 226-236.
Primeiras aplicacións en medicina e illamento miniatura|Aspecto ao microscopio óptico das hifas e conidióforos de Penicillium, fungo do cal se illou a penicilina.
esquerda|miniatura|Howard Walter Florey en 1945.
Fleming, debido ao seu carácter tímido, non conseguía transmitir entusiasmo sobre o seu descubrimento, aínda que continuou durante moito tempo traballando nel, ata 1934 en que o abandonou para dedicarse ás sulfamidas. A primeira demostración de que a penicilina era útil para a medicina levouna a cabo en 1930 o patólogo inglés Cecil George Paine, antigo alumno de Fleming, que intentou tratar a sicose, pero sen éxito, probablemente porque o medicamento non era administrado con suficiente profundidade. Con todo, logrou ter éxito aplicando o filtrado en neonatos para o tratamento da oftalmía neonatal, logrando a súa primeira cura o 25 de novembro de 1930, nun adulto e tres bebés. Aínda que estes resultados non foron publicados, influíron en Howard Walter Florey, que foi compañeiro de Paine na Universidade de Sheffield.
Entre 1928 e 1938 Florey interesouse en primeiro lugar pola lisozima, e posteriormente polo segundo descubrimento de Fleming. A diferenza deste último, que case non contaba con persoal, formou un grande equipo con personalidades do talle de Chain, Leslie Falk, Norman Heatley e ata outros 22 colaboradores entre investigadores e técnicos con gran cantidade de medios na escola de patoloxía Sir William Dunn de Oxford, aínda que curiosamente, segundo Florey, non polo seu potencial farmacéutico, senón por un puro interese científico. A súa capacidade de procesado superaba os 500 litros de cultivo semanais.
esquerda|miniatura|Ernst Boris Chain en 1945, ano no que recibiu o Premio Nobel xunto con Florey e Fleming.