Alexander Fleming

- opdageren af lysozym og penicillin


Af Louis Nielsen, lektor ved Herlufsholm.    LNi@Herlufsholm.dk

I år, 2003, er det 75 år siden at lægen og bakteriologen Alexander Fleming opdagede penicillin. Opdagelsen, den industrielle fremstilling og anvendelsen til behandling af infektioner og infektionssygdomme, har været et af de største gennembrud i den praktiske lægegerning og lægevidenskab. Endnu i dag er penicillin et af de mest anvendte antibiotikum. I 1959 fremstillede man den centrale del af molekylet i penicillin. Ved kemisk at binde forskellige atomkæder hertil, har man udviklet såkaldte halvsyntetiske penicilliner. Disse er virksomme overfor bakterietyper, som det naturlige penicillin ikke kan bekæmpe.
Anvendelsen af penicillin, i snart en menneskealder, er også et historisk eksempel på, at der kan være negative sider af menneskets tekniske kunnen. Flere typer af bakterier har nemlig udviklet beskyttende mekanismer overfor penicillin. Åbenbart en overlevelses- mekanisme der gælder for alt levende. Denne evne til overlevelse er meget rammende udtrykt i Alexander Flemings motto: 'Alt hvad der lever, må være beskyttet'. I det følgende lidt om Alexander Fleming og hans opdagelser.

Alexander Fleming
Alexander Fleming
(1881-1955)
1881: Alexander Fleming fødes den 6.august i Skotland i Lochfield nær Darvel i Ayrshire.

Familie, skolegang og 'bokser-næse'.
Alexander Flemings far Hugh Fleming var gift to gange. Med sin første hustru fik han fem børn, hvoraf den ene døde som lille. De fire andre var: Jane, Hugh, Thomas (kaldet Tom) og Mary.
I en alder af tres år giftede faderen sig med Grace Morton, der var datter af en bonde på egnen. Med sin anden kone fik Hugh fire børn: Grace, John, Alexander (kaldet Alec) og Robert.
Alexander gik på skolerne Louden Moor School, Darvel School og Kilmarnock Academy inden han rejste til London, hvor storebroderen Thomas var praktiserende læge med speciale i øjensygdomme.
Som dreng kom Alexander til skade med sin næse, således at han kom til at ligne en med 'bokser-næse'. Uheldet skete en dag, hvor Alexander kom løbende omkring et hjørne. Uheldigvis kom en lille dreng, Jackson, løbende i modsat retning således, at de to drenge løb ind i hinanden. Alexander fik knust brusken i sin næse, der voksede skævt sammen.
Inden Alexander Fleming begyndte at studere medicin, var han ansat på et shippingkontor.

1901: Fleming begynder at studere til læge på St. Mary's Medical School ved Londons Universitet. St. Mary Hospital blev grundlagt i 1854.

Fleming afslutter sin lægeeksamen i 1906 og bliver ansat som assistent i bakteriologi hos sin tidligere lærer professor Almroth Edward Wright (1861-1947). Wrights laboratorium befandt sig på St. Mary's Hospital i London. Wrights fader var irlænder og presbyteriansk præst, og hans mor var svensker og datter af Nils Almroth, der havde været professor i organisk kemi ved Stockholms Universitet.
Wright udviklede bl.a. en tyfus-vaccine, der med stor succes blev anvendt under 1.Verdenskrig.

1915: Fleming gifter sig med Sarah Marion McElroy (død 1949). Sarah Marion var født i Irland, hvor hendes far, Bernard McElroy, ejede en af de største gårde på egnen i grevskabet Mayo.

1921: Fleming opdager, at et stof i næsesekretet fra en 'forkølet næse' er i stand til at dræbe forskellige stammer af bakterier.

Forkølelse førte til opdagelsen af Lysozym
En dag, i året 1921, hvor Fleming var forkølet løb noget næsesekret ned i en af skålene, hvori der voksede forskellige bakteriestammer, som skulle studeres. Da Fleming senere undersøgte en af skålene opdagede han, at nogle af bakterierne var gået til grunde. I et bestemt område var bakterierne døde. Som den analyserende natur han var, kom han hurtigt på den tanke, at det kunne være et bakteriedræbende stof fra hans forkølede næse. Han gik straks i gang med at undersøge den bakteriedræbende og bakteriehæmmende virkning af nogle sekreter fra forskellige organer, bl.a. øjets tårevæske. Han opdagede, at tårevæsken især var i stand til at opløse bakterier, der ikke fremkaldte sygdomme. Specielt var de gule coccus bakterier lette at tilintetgøre.

Det bakterieopløsende stof, der havde et enzyms egenskaber, kaldte Fleming lysozym (af græsk: lysis; opløsning). Ordet dannede han sammen med Wright, der var meget interesseret i at lave nye ord ud fra græsk og latin. Den bakterie, den gule coccus, der lod sig lettest opløse af lysozym, fik af Wright navnet 'micrococcus lysodeicticus'.

Ved nærmere undersøgelser opdagede Fleming, at lysozym findes i f.eks. spyt, hud, neglevæv og hår. Også planter indeholder lysozym. Ja, alt levende indeholder tilsyneladende dette stof, der hæmmer eller dræber visse bakterier. At levende væsner indeholder stoffer, der kan bekæmpe bakterier, virus og andre mikroorganismer synes at være ganske forståeligt. Thi, hvordan kunne f.eks. mennesket overhovedet eksistere, hvis ikke kroppen har forskellige forsvars-mekanismer mod invasion af fremmedlegemer.
Et motto, der inspirerede Alexander Fleming til sin forskning, var: 'Alt hvad der lever, må være beskyttet'.

I begyndelsen af 1922 sendte Fleming en artikel til Proceedings of The Royal Society of Medicine. Artiklen havde titlen: 'On a remarkable bacteriolytic element found in tissues and secretions' ('Om et betydningsfuldt bakteriedræbende element, fundet i væv og udsondringer'). I februar 1922 fremlagde Wright artiklen for medlemmerne af Royal Society of Medicine. Flemings opdagelse vakte dog kun lidt opmærksomhed.

Mest lysozym fandt Fleming i æggehvide, hvilket nok synes klart, eftersom et æg indeholder et nyt foster, der skal beskyttes mod bakterieangreb. Fleming påviste, at æggehvide der var fortyndet med vand tres millioner gange, endnu var i stand til at opløse visse bakterier. Undersøgelserne beskrev han i artiklen: 'On the antibacterial action of egg- white', offentliggjort i The Lancet 28/6-1924. Mellem 1922 og 1927 offentliggjorde Fleming endnu fem artikler om lysozym. Det rene stof lysozym blev først fremstillet i 1937 af dr. Roberts, som var videnskabelig medarbejder hos Howard Walter Florey (1898-1968), professor i patologi ved Sir William Dunn School i Oxford.

1924: Den 18. marts føder hustruen Sarah Fleming en søn. Han får navnet Robert.

1928: Fleming udnævnes til professor i bakteriologi ved Londons Universitet.

Opdagelsen af penicillin – det første antibiotikum
1928 er året, hvor Alexander Fleming opdagede, at skimmelsvampen penicillium notatum udskiller et stof, der kan dræbe stafylokokker, streptokokker, meningokokker og gonokokker, altså sygdomsfremkaldende bakterier. Derimod har det ingen virkning på f.eks. tuberkulose, kolera og pest. Ej heller kan det kurerer sygdomme forårsaget af virus. Det opdagede stof, som Fleming gav navnet penicillin, viste sig at kunne indsprøjtes i den menneskelige organisme uden synderlige bivirkninger. Ordet penicillin er afledt af det latinske ord penicillus, der betyder pensel eller svamp. Opdagelsen af penicillin og dens anvendelse mod bakterieinfektioner er en af lægevidenskabens største triumfer.
Opdagelsen af penicillin minder lidt om opdagelsen af lysozym.

Alexander Fleming
Alexander Fleming i laboratoriet

Fleming opdager skimmelsvampes krig mod bakterier
Alexander Flemings lille og overfyldte laboratorium gav ikke indtryk af Fleming som et ordensmenneske. I laboratoriet var der forskellige instrumenter og stabler af petriskåle med næringssubstrat, hvori der blev dyrket forskellige stammer af bakterier. Tilsyneladende var laboratoriet et stort rod, alligevel vidste Fleming altid, hvor et bestemt instrument eller en bestemt bakteriekoloni befandt sig. Mange af skålene med bakterier stod i ugevis og på de halvstivnede næringssubstrater voksede derfor forskellige skimmelsvampe. Og godt for det! Godt at Fleming altid studerede ukendte og uventede fænomener med stor grundighed. Han sagde ofte til sine medarbejdere, at man kunne lære mere af uheld og fejlslagne forsøg.

En dag bemærkede Fleming, at der i en skål med stafylokokbakterier groede en skimmelsvamp. Dette var der dog ikke mærkeligt. Det overraskende var, at stafylokokkerne omkring skimlen var blevet opløst! De var slået ihjel. Skimmelsvampene havde åbenbart et 'våben', der var i stand til at dræbe bakterier! Skimmelsvampene udsondrede åbenbart et bakteriedræbende stof. Fleming satte sig for, at få dette stof identificeret og studeret nærmere. Flere spørgsmål opstod: Er stoffet farligt for dyr og mennesker? Hvis ikke, kunne det da benyttes mod infektioner forårsaget af bakterier?

Da Fleming ikke havde kemisk viden og erfaring nok, kunne han ikke udvinde det aktive stof i ren form. Flere forsøgte at isolere det aktive bakteriedræbende stof fra penicillium notatum, men uden held. Opdagelsen var derfor næsten ved at gå i glemmebogen, ikke mindst fordi Flemings opdagelse i begyndelsen blev modtaget med meget lidt interesse af andre forskere. Fleming selv var dog overbevist om, at han havde gjort en stor lægevidenskabelig opdagelse, der ville være afgørende i kampen mod infektionssygdomme – i kampen mod de bakterier der forårsagede sygdomme hos dyr og mennesker. Opdagelsen af penicillin blev offentliggjort i juni 1929 i en artikel i fagtidsskriftet 'British Journal of Experimental Pathology'.

Historisk bør det bemærkes, at Louis Pasteur (1822-95) interesserede sig for skimmelsvampes stofskifteprodukter. Det kunne have været Pasteur, der først havde opdaget det bakteriedræbende stof fra mugsvampe!

1938: 10 år efter opdagelsen, lykkedes det, at fremstille en lille portion rent penicillin. Fremstillingen blev foretaget af professor i patologi ved Oxford Universitet Howard Walter Florey og kemikeren Ernst Boris Chain (1906-79).

1940: Dette år prøvede man første gang at benytte penicillin på et menneske. Patienten var en politibetjent der lå på Radcliffe Hospital i Oxford med en svær blodforgiftning, som stammede fra et lille sår. Efter fem døgns behandling med penicillin blev han feberfri og tilsyneladende i bedring, men desværre måtte man afbryde behandlingen, fordi man ikke havde mere penicillin, og manden døde!

I 1941 rejste Florey til USA, der endnu ikke var inddraget i 2.Verdenskrig. I USA lykkedes det, at få en større produktion af penicillin i gang. Medikamentet blev i første omgang benyttet til syge og sårede soldater.

1944: Penicillin bliver frigivet til den civile befolkning. Det første rent fremstillede antibiotikum var en realitet! Mange bakterieinfektioner kunne nu bekæmpes. Fleming blev adlet, og kunne nu kalde sig Sir Alexander Fleming.

1945: Fleming, Florey og Chain deler årets medicinsk-fysiologiske Nobelpris.

1947: Fleming bliver direktør for Wrigth-Fleming Instituttet på St. Mary's Hospital.

I 1949 dør Flemings hustru. I 1951 bliver han rektor for Edinburgh University. En stilling han har indtil 1954. I 1953 gifter Flemning sig med sin 40-årige græske kollega Amalia Koutsouri-Voureka.

1955: Alexander Fleming dør i sit hjem 11.marts, 74 år gammel. Han begraves i St. Paul's Cathedral.

H.W. Florey - hvem var han?
Howard Walter Florey blev født i Adelaïde i Australien i 1898. Han havde tidligt vist den største interesse for naturvidenskab, specielt kemi. Mens han studerede medicin giftede han sig med Ethel Reed, der også studerede medicin. Florey fik et Rhodes Scholarship, så han kunne rejse til England, hvor han først studerede fysiologi i Oxford, og senere patologi i Cambridge. Gennem Rockefeller Foundation kom han i 1925 til USA, hvor han arbejdede på forskellige laboratorier.
Da han i 1929 igen kom til England, fik han kendskab til Alexander Flemings artikler om lysozym, et anti-bakterielt stof som han ønskede at fremstille i ren form. I 1935 blev Florey udnævnt til professor i patologi ved Sir William Dunn School i Oxford. Instituttet havde laboratorier, der beskæftigede sig med eksperimentel patologi, biokemi og bakteriologi. Efter ønske fra Florey lykkedes det i 1937 medarbejderen dr. Roberts, at fremstille rent lysozym.
Kort tid efter, at Florey var blevet professor, opfordrede han Ernst Boris Chain til at lede afdelingen for biokemi.
Florey døde i 1968.

E. B. Chain - hvem var han?
Ernst Boris Chain blev født i Berlin i 1906. Hans far var russer og moderen tysker. Faderen havde en kemisk fabrik. Tidligt besluttede Chain, at han ville være kemiker. På Berlins Universitet studerede han bl.a. biokemi og fysiologi. Da nazisterne kom til magten i 1933, havde han fået sin doktorgrad. Da Chain var af jødisk afstamning, rejste han til England, hvor han arbejdede først i London og siden i Cambridge.
En dag spurgte biokemikeren og vitaminforskeren Sir Frederick Gowland Hopkins (1861-1947), der var direktør for Institute of Biochemistry i Cambridge, Chain, om han havde lyst til at blive ansat hos Florey, der søgte en biokemiker til laboratoriet i Oxford. Hopkins havde anbefalet Chain til Florey. Hopkins selv havde i 1929 delt den medicinsk-fysiologiske Nobelpris med den hollandske læge Christiaan Eijkman (1858- 1930). De fik den for deres forskning i vitaminernes betydning.
Chain tog imod tilbudet og blev ansat hos Florey, der gjorde ham opmærksom på det interessante bakterie-opløsende stof lysozym. Chain blev sat til at undersøge om lysozym virkelig var et enzym, som Alexander Fleming hævdede. Undersøgelserne viste, at lysozym havde et enzyms egenskaber, nemlig at det er i stand til at forøge reaktionshastigheden af visse biokemiske processer.
Efter undersøgelserne af lysozym gik Chain og Florey i gang med næste store opgave, at fremstille penicillin i ren form og i portioner, der var store nok til bekæmpelsen af infektioner fremkaldt af bakterier.
For sin forskning modtog Chain sammen med Florey og Fleming den medicinsk-fysiologiske Nobelpris i 1945.
Chain døde i 1979.

Danmark tidlig med fremstilling af penicillin
I Danmark var det patologen dr.med. Kai Adolf Jensen (1894-1971), der var pioner i fremstillingen af penicillin. K.A. Jensen var i perioden 1940-65 professor i almindelig patologi ved Københavns Universitet. Han er især kendt for sin udforskning af tuberkulose. Under 2. Verdenskrig fremstillede han det første danske penicillin, uafhængigt af udlandet.

Louis Nielsen  August 2003