สเตรปโตมัยซิน

สารกำจัดศัตรูพืชและสัตว์

สเตรปโตมัยซินเป็นยาปฏิชีวนะอีกชนิดหนึ่งที่ถูกนำมาใช้ในการเกษตรเพื่อเป็นสารกำจัดศัตรูพืชและสัตว์ ทั้งนี้ เพื่อฆ่าเชื้อแบคทีเรียที่เป็นอันตรายในวัตถุดิบเหล่านั้นก่อนนำมาใช้เพื่อการบริโภคในมนุษย์ โดยมีการใช้สเตรปโตมัยซินในการควบคุมโรคที่อาจเกิดขึ้นกับผลไม้, ผัก, เมล็ดพันธุ์, และไม้ประดับ แต่ที่พบเห็นการใช้ได้บ่อยที่สุดคือ การใช้สเตรปโตมัยซินเพื่อควบคุมโรคไหม้ไฟในต้นแอปเปิลและไม้ผลสกุลไพรัส (เช่น สาลี่, ลูกแพร์) อย่างไรก็ตาม สำหรับในทางการแพทย์แล้ว การใช้ยาปฏิชีวนะในกรณีดังกล่าวที่มากเกินจำเป็นมีความสัมพันธ์กับการเกิดการดื้อต่อยาปฏิชีวนะของแบคทีเรียหลายสายพันธุ์ได้ นอกจากนี้ยังมีการนำสเตรปโตมัยซินมาใช้ในการควบคุมการเจริญเติบโตของสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินในสระที่ปลูกไม้ประดับและพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเป็นที่ทราบกันดีว่ายาปฏิชีวนะบางขนานสามารถออกฤทธิ์ยับยั้งการเจริญเติบโตหรือฆ่าเซลล์ยูแคริโอตบางชนิดได้ แต่ในกรณีของสเตรปโตมัยซิยกลับไม่ได้เป็นเช่นนั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งฤทธิ์ในการต้านเชื้อราของยานี้ ซึ่งพบว่ามีผลต่อการเจริญเติบโตของเชื้อราน้อยมาก

การเพาะเลี้ยงเซลล์

ในการการเพาะเลี้ยงเซลล์นั้น จะมีการนำสเตรปโตมัยซินร่วมกับเพนิซิลลินมาใช้เป็นสารละลายยาปฏิชีวนะมาตรฐานเพื่อป้องกันการติดเชื้อแบคทีเรียของเซลล์ที่ถูกเพาะเลี้ยง

การแยกโปรตีนให้บริสุทธิ์

เมื่อมีการสกัดแยกโปรตีนออกจากสารสกัดชีวภาพ อาจมีการเติมสเตรปโตมัยซินลงไปในสารละลายเพื่อกำจัดกรดนิวคลีอิกออกไป โดยสเตรปโตไมซินจะเข้าจับกับไรโบโซมและเกิดการตกตะกอนออกจากสารละลาย โดยวิธีการนี้ถูกนำมาใช้ในการกำจัดอาร์อาร์เอ็นเอ, เอ็มอาร์เอ็นเอ, หรือแม้กระทั่งดีเอ็นเอ ออกจากเซลล์โพรแคริโอต

อาการไม่พึงประสงค์

อาการไม่พึงประสงค์จากการได้รับสเตรปโตมัยซินที่ต้องเฝ้าระวังและติดตามอย่างใกล้ชิดนั้นมีความคล้ายคลึงกับที่พบในยากลุ่มอะมิโนไกลโคไซด์ชนิดอื่นๆ ได้แก่ การเกิดพิษต่อไต และความเป็นพิษต่อหู ซึ่งอาจทำให้เกิดการสูญเสียการได้ยินชั่วคราวหรือถาวรได้ นอกจากนี้ การที่ยาส่งผลกระทบต่อระบบประสาท อาจทำให้ผู้ป่วยสูญเสียการทรงตัว จากความผิดปกติของการทำงานของระบบเวสติบูลาร์ ซึ่งเป็นผลมาจากการเกิดพยาธิสภาพที่เส้นประสาทสมองคู่ที่ 8 (vestibulocochlear nerve) ซึ่งผู้ป่วยจะมีอาการได้ยินเสียงผิดปกติในหู, อาการรู้สึกหมุน, และอาการเซ หรือภาวะกล้ามเนื้อเสียสหการ นอกจากนี้การเป็นพิษต่อไตของยานี้อาจส่งผลรบกวนการวินิจฉัยโรคไตวายได้ ส่วนอาการไม่พึงประสงค์อื่นที่พบได้ทั่วไป แต่ไม่มีความรุนแรงมาก ได้แก่ อาการรู้สึกหมุน, อาเจียน, ชาบริเวณใบหน้า, ไข้, และผื่น ทั้งนี้การเกิดไข้และผื่นจากยาอาจเกิดจากการได้รับยาบ่อยเกินไป
ทั้งนี้ ไม่แนะนำให้ใช้ยานี้ในหญิงตั้งครรภ์ เนื่องจากยาอาจก่อให้เกิดพิษแก่ตัวอ่อนได้ แต่ในหญิงให้นมบุตรนั้น สามารถใช้ยานี้ได้ เนื่องจากสเตรปโตมัยซินสามารถถูกขับออกทางน้ำนมได้น้อยมาก นอกจากนี้ ผู้ป่วยที่มีโรคกล้ามเนื้ออ่อนแรงชนิดร้ายเป็นโรคร่วมไม่ควรได้รับการรักษาด้วยสเตรปโตมัยซิน เนื่องจากจะทำให้อาการทางกล้ามเนื้อของผู้ป่วยแย่ลงได้

กลไกการออกฤทธิ์

สเตรปโตมัยซินเป็นยาปฏิชีวนะที่ออกฤทธิ์ยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีนของเซลล์แบคทีเรีย โดยยานี้จะเข้าจับกับหน่วยย่อย 30 เอสของไรโบโซมแบคทีเรีย ซึ่งจะส่งผลรบกวนการเข้าจับกันระหว่างฟอร์มิล–เมไธโอนิล–ทีอาร์เอ็นเอ กับหน่วยย่อย 30 เอสดังกล่าว ทำให้การอ่านข้อมูลจากโคดอนผิดพลาด จนนำไปสู่การยับยั้งการสร้างโปรตีนที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตและการเพิ่มจำนวนของเซลล์ ส่งผลให้เซลล์แบคทีเรียนั้นๆตายไปในที่สุด อย่างไรก็ตาม กลไกการออกฤทธิ์โดยละเอียดของสเตรปโตมัยซินนั้นยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด แต่คาดว่ายานี้จะป้องกันการจับตัวกันเป็น 70 เอสไรโบโซมของหน่วยย่อย 30 เอสและหน่วยย่อย 50 เอส และทำให้การแปลรหัสพันธุกรรมจากเอ็มอาร์เอ็นเอนั้นเกิดการผิดพลาด จนทำให้โปรตีนที่สร้างขึ้นมาเกิดการกลายพันธุ์แบบเฟรมชิฟท์ (frameshift mutation) และเป็นโปรตีนที่ไม่สามารถทำงานได้ ส่งผลให้เซลล์นั้นๆตายไป โดยไรโบโซมในเซลล์ของมนุษย์นั้นมีโครงสร้างที่แตกต่างไปจากไรโบโซมที่พบในแบคทีเรีย ทำให้สเตรปโตมัยซินไม่มีผลต่อเซลล์มนุษย์ หากใช้ยาในขนาดและระยะเวลาที่เหมาะสม ทั้งนี้ ณ ความเข้นข้นต่ำๆ สเตรปโตมัยซินจะออกฤทธิ์เพียงแค่ยับยั้งการจเริญเติบโตของแบคทีเรียเท่านั้น โดยเหนี่ยวนำให้ไรโบโซมแปรรหัสพันธุกรรมจากเอ็มอาร์เอ็นเอผิดพลาด สเตรปโตมัยซินเป็นยาปฏิชีวนะที่ออกฤทธิ์ครอบคลุมทั้งเชื้อแบคทีเรียแกรมบวกและแกรมลบ จึงจัดได้ว่ายานี้เป็นยาปฏิชีวนะที่ออกฤทธิ์กว้างอีกชนิดหนึ่งที่มีประโยชน์อย่างมากในการรักษาโรคติดเชื้อแบคทีเรียชนิดต่างๆ

ประวัติการค้นพบ

สเตรปโตมัยซินถูกค้นพบครั้งแรกเมื่อวันที่ 19 ตุลาคม ค.ศ. 1943 ในห้องปฏิบัติการของมหาวิทยาลัยรัทเกอร์ส โดยอัลเบิร์ต ชาตซ์ (Albert Schatz) นักศึกษาปริญญาเอกชาวอเมริกัน ซึ่งเป็นศิษย์ของเซลมัน แวกส์มัน ในโครงการวิจัยที่ได้รับงบประมาณสนับสนุนจากบริษัทเมอร์ค ในการศึกษาวิจัยครั้งนี้ แวกส์มันและเจ้าหน้าที่ประจำห้องปฏิบัติการของเขาได้ค้นพบยาปฏิชีวนะหลายนิด ได้แก่ แอคติโนมัยซิน , คลาวาซิน, สเตรปโตธริซิน, กริซีอิน, ฟราดิซิน, นีโอมัยซิน, แคนดิซิดิน, และแคนดิดิน ในจำนวนนี้มีเพียงสเตรปโตมัยซินและนีโอมัยซินเท่านั้นที่พบว่ามีประสิทธิภาพในการรักษาโรคที่เกิดจากการติดเชื้อแบคทีเรียได้หลายชนิด โดยสเตรปโตมัยซินถือเป็นยาปฏิชีวนะชนิดแรกที่สามารถใช้รักษาวัณโรคให้หายขาดได้ และทำให้แวกส์มันได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ ในปี ค.ศ. 1952 ในฐานะที่เป็นผู้ค้นพบสเตรปโตมัยซิน ซึ่งถือเป็นยาปฏิชีวนะชนิดแรกที่ใช้ในการรักษาวัณโรคระยะแสดงอาการ ต่อมาแวกส์มันได้รับการกล่าวโทษจาก อัลเบิร์ต ชาตซ์ ซึ่งเป็นนักศึกษาที่ทำโครงการดังกล่าวภายใต้การควบคุมดูแลของเขา ว่าตนควรมีส่วนร่วมกับสิ่งที่แวกส์มันได้จากการค้นพบสเตรปโตมัยซินในครั้งนี้
ในช่วงหลังสิ้นสุดสงครามโลกครั้งที่ 2 กองทัพบกสหรัฐได้ทำการทดลองเกี่ยวกับการใช้สเตรปโตมัยซินในการรักษาโรคติดเชื้อแบคทีเรียที่รุนแรงจนเสี่ยงอันตรายแก่ชีวิตในโรงพยาบาลทหารที่เมืองแบตเทิลครีก, รัฐมิชิแกน ผู้ป่วยรายแรกที่ได้รับการรักษาด้วยสเตรปโตมัยซินนั้นได้เสียชีวิตลง ส่วนผู้ป่วยรายที่สองรอดชีวิตแต่ตาบอดจากอาการไม่พึงประสงค์ของสเตรปโตมัยซิน ในเดือนมีนาคม ค.ศ. 1946 ผู้ป่วยรายที่ 3 —โรเบิร์ต เจ. โดล ซึ่งได้รับบาดเจ็บอย่างสาหัสจากการสู้รบในสงครามโลกครั้งที่ 2 ที่เมืองคาสเติลดายาโน หลังจากล้มเหลวจากการรักษาภาวะติดเชื้อด้วยเพนิซิลลิน เขาได้รับการรักษาต่อด้วยสเตรปโตมัยซิน และสามารถหายเป็นปกติได้ภายในระยะเวลาอันรวดเร็ว ซึ่งต่อมาเขาได้เป็นผู้ดำรงตำแหน่งประธานวุฒิสภาสหรัฐ และเป็นหนึ่งในผู้ท้าชิงตำแหน่งประธานาธิบดีสหรัฐปี ค.ศ. 1996 
จากนั้นได้มีการทำการศึกษาแบบสุ่มแรกของสเตรปโตมัยซินซึ่งใช้ในการรักษาวัณโรคปอด ซึ่งดำเนินการศึกษาในช่วง ค.ศ. 1946 ถึง 1948 โดยสภาวิจัยทางการแพทย์ (Medical Research Council) ของสหราชอาณาจักร ภายใต้การควบคุมของ Geoffrey Marshall (1887–1982) โดยการศึกษานี้เป็นแบบการทดลองแบบสุ่มและมีกลุ่มควบคุมและมีการปกปิดทั้งสองด้าน โดยผลการศึกษาพบว่า สเตรปโตมัยซินมีประสิทธิภาพในการต้านวัณโรค แม้ว่าจะมีอาการไม่พึงประสงค์เกิดขึ้นแต่ก็มีเพียงเล็กน้อย และพบปัญหาการดื้อต่อสเตรปโตมัยซินบ้างในสัดส่วนที่น้อย
เนื่องจากสเตรปโตมัยซินนั้นแยกได้จากเชื้อจุลินทรีย์ในตัวอย่างดินที่ได้มาจากรัฐนิวเจอร์ซีย์ ทำให้ S. griseus ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่มาของสเตรปโตมัยซิน ได้รับการเสนอให้เป็นเชื้อจุลินทรีย์สัญลักษณ์ของรัฐนิวเจอร์ซีย์อย่างเป็นทางการ โดยร่างกฎหมายนี้ได้รับการส่งเข้าวาระการประชุมโดยวุฒิสภา แซม ธอมพ์สัน (Senator Sam Thompson) (R-12) ในเดือนพฤษภาคม ค.ศ. 2017 ในวาระการประชุมที่ S3190 และสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร แอนเนตต์ ควิจาโน (Annette Quijano) (D-20) ในเดือนมิถุนายน ค.ศ. 2017 ในวาระการประชุมที่ A31900.