Microbiologist Z.V. Ermolyeva - a pioneer in the study of the antibacterial agent lysozyme in the USSR in the 1930s

Full Text

Имя замечательного ученого-микробиолога, академика медицины Зинаиды Виссарионовны Ермольевой известно в основном по ее научной и организаторской деятельности в период Великой Отечественной войны. В эти суровые годы ею был внесен крупный вклад в медицинскую науку страны: получен советский пенициллин – крустозин, проведены его клинические испытания и началось налаживание его производства. Также благодаря участию З.В. Ермольевой удалось не допустить начала эпидемии холеры в прифронтовом Сталинграде накануне легендарной битвы. В период войны Зинаида Виссарионовна уже была известным ученым – доктором медицинских наук, профессором и руководителем отдела биохимии микробов Всесоюзного института экспериментальной медицины. При этом она имела свыше полусотни научных публикаций в отечественных и зарубежных журналах. Весьма интересно рассмотреть историю научной деятельности З.В. Ермольевой, предшествующую ее открытиям и свершениям периода Великой Отечественной войны. Ведь именно опыт изучения антибактериальных агентов лизоцима и бактериофага в 1930-е гг. позволил позднее приблизиться к получению отечественного пенициллина, а затем и других антибиотиков.

В исторической литературе не так много исследований по научной деятельности З.В. Ермольевой. Значительная часть публикаций носит характер краткого биографического описания [1]. Из работ, рассматривающих отдельные аспекты истории исследовательской деятельности ученой, большая часть освещает преимущественно военный период [2; 3]. В наших публикациях мы рассматривали степень изученности деятельности З.В. Ермольевой в постсоветской историографии [4], а также ее изобретательскую деятельность [5].

В этой связи представляется актуальным, опираясь на неопубликованные источники и научные работы ученой, попытаться воссоздать ее вклад в изучение антибактериального агента лизоцима. В истории изучения данного вещества З.В. Ермольевой можно выделить два периода – в 1930-е и 1960–1970-е гг. Объясняется перерыв довольно логично. В 1940–1950-е гг. в мире и в СССР произошел всплеск и расцвет антибиотикотерапии. И ведущие ученые направили все свои силы на исследование действия антибиотиков, их получение и совершенствование. К числу этих ученых относилась и Зинаида Виссарионовна, ставшая одним из крупнейших отечественных специалистов в данной научной области. Когда же стали выявляться определенные недостатки в «чудодейственных» антибиотиках, З.В. Ермольева, наряду с изучением антибиотиков, вновь возобновила изучение лизоцима.

Лизоцим является ферментом, разрушающим клеточные стенки бактерий, тем самым приводя к их гибели. Раньше всех обнаружили лизоцим в яичном белке куриц. Еще в XIX в. некоторые ученые обратили внимание на способность яичного белка подавлять рост микроорганизмов. В 1909 г. российский ученый П.Н. Лащенков впервые выдвинул предположение, что способность разрушать некоторые бактерии белком вызвана содержанием в нем особого фермента [6].

А уже в 1922 г. английский ученый А. Флеминг опубликовал работу «Замечательный бактериологический агент, находящийся в тканях и секретах». Вещество, обнаруженное автором в слизи носа больного насморком, было названо им лизоцимом. Также Флеминг обнаружил содержание лизоцима в слезах и ряде других физиологических жидкостях человека [7, с. 109]. Вскоре после этой статьи в ряде стран появились научные публикации, посвященные свойствам, распространению и природе лизоцима. Несмотря на упорные работы, Флемингу не удалось выделить это вещество в чистом виде. Неудачным оказался его опыт использования лизоцима при лечении больных [8]. А. Флеминг стал первым ученым, обнаружившим лизоцим у животных, человека и растений. В 1940 г. советский микробиолог А.С. Крисс выделил из грибов-актиномицетов лизоцимоподобный фермент, схожий с лизоцимом яичного белка. В дальнейшем, в 1950–1970-е гг., зарубежные и советские специалисты довольно подробно изучали лизоцим, вырабатываемый бактериями и вирусами [9, с. 8–10].

Первыми советскими учёными, занявшимися изучением лизоцима, стали З.В. Ермольева и И.С. Буяновская, опубликовавшие статью в немецком научном журнале в 1931 г. [10, л. 9–10]. В дальнейшем, на протяжении 1930-х гг., их статьи, посвященные этому антибактериальному агенту, появятся и в отечественных научных изданиях [11].

Поясним, почему именно этими женщинами-учеными было начато изучение данной проблематики. Начиная с 1925 г. Зинаида Виссарионовна возглавляла отдел биохимии микробов Биохимического института им. А.Н. Баха, находившегося в ведении Наркомата здравоохранения РСФСР, а И.С. Буяновская была научным сотрудником этого отдела. В 1935 г. этот НИИ вольется в состав Всесоюзного института экспериментальной медицины им. А.М. Горького. Отдел биохимии также продолжит возглавлять З.В. Ермольева [12, л. 2]. На рубеже 1920–1930-х гг. этот отдел будет единственной подобной структурой в стране. Отдел З.В. Ермольевой занимался изучением микробов: выяснением их строения, состава, качественного изменения под воздействием различных процессов и т.д. [13, с. 98].

Так как постоянное нахождение лизоцима в органах внутренней секреции давали основание предполагать, что лизоцим участвует в защите организма от микробов, то и логично, что З.В. Ермольева сразу же начала тщательное изучение этого антибактериального агента вместе с И.С. Буяновской.

О первых результатах исследования лизоцима З.В. Ермольева сообщала на научных площадках общегосударственного масштаба. В 1932 г. в Харькове состоялся VI Всесоюзный Менделеевский съезд. Его проведение курировало Русское физико-химическое общество и Секция химизации народного хозяйство при Госплане СССР. В нем участвовало свыше 3,2 тыс. человек [14, с. 578]. В работе съезда деятельное участие приняла и З.В. Ермольева, которая в своем выступлении рассказала об успехах ее отдела и лаборатории в изучении лизоцима. Она сообщала участникам съезда, что лизоцим растворяет в основном сапрофитные бактерии. Довольно успешно ею были применены данные свойства лизоцима при сохранении рыбьей икры. Также ученая отметила, что они наметили более детальное изучение возможности применения лизоцима в санитарно-профилактической и лечебной медицине [15, с. 63].

После возвращения с Менделеевского съезда З.В. Ермольева и сотрудники ее отдела приступили к изучению действия лизоцима на микробы, вызывающие разнообразные заболевания. Таким образом, в работе ученой по изучению данного антибактериального агента можно выделить две части: теоретическую и практическую. Отличительной особенностью научного мышления Зинаиды Виссарионовны было ее постоянное стремление сразу же применить успешные результаты теоретических изысканий на практике. Исключением не стал и лизоцим. Для начала лабораторией З.В. Ермольевой была изучена природа фермента и механизм действия. Затем рассмотрен ряд вопросов, связанных с улучшением качества препарата, условиями проявления наибольшей активности, разработки способов очищения и оценки воздействия на него различных неблагоприятных факторов [16, л. 1].

Сотрудниками отдела биохимии микробов Всесоюзного института экспериментальной медицины было подтверждено, что лизоцим, полученный из разных тканей, оказывает воздействие только на определенные виды микробов. Также было установлено, что лизоцим растворим в воде, в растворе соли, в жирах и липоидах. Он не изменяется в силе от действия эфира, хлороформа, толуола и осаждается с белками с осаждением последних спиртом, ацетоном и пикриновой кислоты [14, с. 70].

З.В. Ермольева вместе с сотрудниками своей лаборатории получала лизоцим из яичного белка, человеческих слез и из различных органов животных – сердца, селезенки, печени, легких и почек. Отдел биохимии микробов установил, что лизоцим из сердца животных убивает группу тифозных микробов. Определенные лизоцимы удалось использовать для сохранения свежести и чистоты оспенного детрита для дальнейшего применения его при вакцинации [13, с. 99].

Отдельным вопросом стало выделение лизоцима в чистом виде. В конце 1920-х гг. бельгийским бактериологом Ж. Борде был разработан довольно успешный метод, заключавшийся в температурной коагуляции белка куриного яйца в кислой среде. Для получения лизоцима в больших объёмах З.В. Ермольева и И.С. Буяновская модифицировали метод Борде. Яичный белок ими разводился равным объемом, а затем еще в 15 раз полупроцентным раствором хлористого натрия. Затем раствор подкислялся лимонной кислотой до pH 4,5, после чего кипятился в течение 5–7 минут. Белки коагулировались и оседали, а лизоцим оставался в растворе. Далее смесь нейтрализовалась углекислым кальцием и центрифугировалась. Прозрачная надосадочная жидкость, содержащая лизоцим, пропускалась через фильтр Зейтца [18, с. 169–170].

Отдел Ермольевой установил различное содержание лизоцима в организме разных животных. У кошки, за исключением слюнных желез, лизоцима очень мало. В организме кролика, морской свинки и собаки лизоцима меньше, чем у человека, и он менее активен. Также они определили, что количество лизоцима в различных органах также неодинаково. Например, в хряще его намного больше, чем в печени [18, с. 168–169].

Довольно важным в проведении научных исследований и особенно внедрении в практику являлось одобрение их результатов государственными структурами здравоохранения. Поэтому в марте 1936 г. состоялось заседание научно-наблюдательного совета при Ученом медицинском совете Наркомата здравоохранения РСФСР, на котором был заслушан доклад З.В. Ермольевой о результатах работы ее отдела по изучению лизоцима. Председательствовал на этом заседании начальник управления Наркомздрава РСФСР Х.Г. Раковский.

Зинаида Виссарионовна начала свое выступление с характеристики лизоцима. Она отметила, что он обладает рядом свойств ферментов, прекрасно адсорбируется, не изменяет своего эффекта при распаде, а также ускоряет действие при повышении температуры. Было установлено, что лучше всего свой эффект лизоцим проявляет при +37°C [19, л. 1].

Председатель заседания Х.Г. Раковский тут же остановил выступавшую Ермольеву. Он задал ей вполне логичный вопрос: при какой температуре лизоцим начинает распадаться и терять свою силу? Зинаида Виссарионовна дала обстоятельный ответ, показав достаточно всестороннюю изученность всех сторон в исследовании. Она ответила, что это зависит от способа его получения. Если лизоцим выделялся в очищенном виде, то он выдерживал слабое нагревание при температуре +75°C на протяжении получаса. Если же он был неочищенным, т.е. защищенным белками, то лизоцим выдерживал кипячение в течение 15 минут при температуре в +100°C. Ученая отмечала, что эти данные были установлены в ее лаборатории экспериментально: спустя определенное время после нагревания лизоцим остужался, к нему добавлялись партии новых микробов и определялось, насколько успешно они растворялись от его воздействия [19, л. 2].

Большое значение приобрело исследование возможности использования лизоцима в борьбе с брюшнотифозной палочкой. В результате З.В. Ермольева и А.М. Калюжная установили, что полученные ими из тифозных микробов при воздействии лизоцима лизо-энзимы обладают высокими антигенными свойствами [20, с. 606].

Изучение действия лизоцима на патогенные микробы впервые было проведено лабораторией З.В. Ермольевой в опытах лечения кератомаляции (тяжелое поражение роговицы глаза, вызванное дефицитом витамина А) у авитаминозных крыс. Дальнейшие опыты на кроликах установили чрезвычайно благоприятное действие лизоцима на течение разнообразных травматических и бактериальных процессов, экспериментально воспроизводимых на роговице и конъюнктивите кролика. При этом удалось установить, что лизоцим обладает не только сильным бактерицидным эффектом, но еще и стимулирует рост тканей глаза, ускоряющих процессы заживления и рассасывания [11, с. 374].

После успешного опыта на животных лизоцим начал проходить клинические испытания при лечении людей. Они проводились в глазной клинике 2-го Московского медицинского института. Научно-организаторская деятельность З.В. Ермольевой позволила осуществить внедрение лизоцима в медицинскую практику. Фермент широко использовался в офтальмологии и оториноларингологии, нашел применение в хирургии, стоматологии, гинекологии и при лечении детских болезней [19, л. 4].

В начале 1940 г. на заседании Ученого научного совета Наркомата здравоохранения СССР рассматривался результат десятилетней работы З.В. Ермольевой и сотрудников ее отдела и лаборатории по изучению лизоцима и применению в медицинской практике. В результате экспертного заключения было вынесено положительное решение о массовом применении лизоцима в практике здравоохранения [16, л. 51].

Хотя медицина не стоит на месте и с первого этапа научно-исследовательской деятельности З.В. Ермольевой по лизоциму прошло уже более 90 лет, основополагающие принципы все же остаются актуальными. Несмотря на появление широкого круга различных антибактериальных средств, препараты на основе лизоцима до сих пор выпускаются фармацевтической промышленностью и их можно найти на аптечных полках. Сейчас эти лекарства используются при лечении инфекционно-воспалительных заболеваний полости рта и глотки [21]. То, что лизоцим продолжает исследоваться учеными-медиками [22] и применяться в медицинской практике [23], говорит о бесспорной актуальности исторического анализа по изучению этого фермента З.В. Ермольевой в 1930-е гг.

Резюмируя, отметим, что З.В. Ермольева вместе со своими коллегами стала первой ученой в Советском Союзе, которая начала заниматься изучением лизоцима. Зинаидой Виссарионовной и сотрудниками ее отдела биохимии микробов были найдены новые источники лизоцима, изучен процесс его действия, модифицирован метод получения. Успехи в теоретическом исследовании этого антибактериального агента, признанные структурами Наркомата здравоохранения РСФСР, позволили ей сразу же попытаться ввести его использование в медицинскую практику. Десятилетние исследования З.В. Ермольевой данного антибактериального средства стало мощной базой, на основе которой она и сотрудники ее лаборатории начнут в годы Великой Отечественной войны работы по получению первых антибиотиков.

About the authors

Aleksandr Vladimirovich Gorshenin

Author for correspondence.
Email: aleksandr_gorshenin@rambler.ru

candidate of historical sciences, master student of Biology, Ecology and Methods of Teaching Department

References

Supplementary files