ХИМИЯ НА ЛЕКАРСТВАТА, Енциклопедия по света
ХИМИЯ НА ЛЕКАРСТВАТА. Едно от най-забележителните постижения на синтетичната органична химия на 20 век. - получаване на нови лекарства. В резултат на това стана възможно да се излекуват много заболявания, които преди това се смятаха за фатални. А широкото използване на антисептици направи възможно предотвратяването на инфекциозни усложнения в резултат на хирургични операции и бойни рани. Историците знаят, че въпреки огромните загуби на живот по време на многобройни битки от минали векове (например в битката при Исус през 333 г. пр. н. е. между персите и армията на Александър Велики, победената армия на Дарий загуби 100 хиляди души от 400 хиляди), основният дял от смъртността все още пада върху болестите на войниците. От огромната армия на персийския цар Ксеркс, която води през 5 век. пр.н.е. кампания срещу Гърция, след тежки епидемии само мизерни остатъци се върнаха в родината си. Стотици хиляди кръстоносци умряха от болести.
Нещата не бяха по-добри в съвременните времена. И така, от 4,5 милиона войници, които Наполеон извлече от редиците на цивилните, 150 хиляди загинаха на бойните полета, а 2,5 милиона умряха в болниците. Измина половин век, но ситуацията не се е променила. В Кримската война (1853-1856) участват четири държави. В английската армия (98 100 души) са убити 2700 войници (2,8%), 1800 (1,8%) умират от рани и 17 500 (17,8%) умират от болести. Във френската армия (309 400 души) са убити 8 500 (2,7%), 11 700 (3,8%) умират от рани, 24 500 (7,9%) умират от болести. В турската армия (165 000 души) са убити 10 100 (6,1%), 10 800 (6,5%) умират от рани, 24 500 (14,8%) умират от болести. И накрая, в българската армия (888 000 души) са убити 30 600 (3,4%), 42 000 (4,7%) умират от рани, 374 000 (42%) от болести! Общата статистика е следната: само за 72 години - от 1793 г. (когато Франция обявява войнаАнглия, Холандия и Испания) до 1865 г. (когато английският хирург Джоузеф Листър използва воден разтвор на фенол - карболова киселина за лечение на гнойни рани, поставяйки началото на използването на антисептици в хирургическата практика) - човечеството губи 8 милиона души във войни, от които 1,5 милиона умират от вражески оръжия и 6,5 милиона от болести.
Болестите и епидемиите покосиха мирното население. През 6в. половината от населението на Византийската империя умира от чума, а през 14в. само за три години - от 1347 г. до 1350 г. - в Европа от чума умират 25 милиона души. Има милиони жертви на грипа от 1918 г. („Испански грип“) по целия свят.
Синтезът в лаборатории на нови лекарства и последващото им въвеждане в медицинската практика направи възможно през 20 век. спаси от сигурна смърт, вероятно стотици милиони човешки животи.
Трудно е да се каже дали съвременната медицина би спасила Пушкин след дуела (много лекари са склонни да вярват, че раната му все пак би била фатална). Но в книгата Световни рекорди в химията, публикувана в Германия, има интересен списък на художници, починали в миналото от болести, които съвременната медицина може успешно да излекува:
Мазачо, художник (1401–1428): чума
Джорджоне, художник (1477–1510): чума
Рафаел, художник (1483-1520): треска (тогава треска се нарича различни заболявания, придружени от подобни симптоми)
Моцарт, композитор (1756–1791): треска
Джон Кийтс, поет (1795–1821): туберкулоза
Хайнрих Хайне, поет (1797–1856): туберкулоза
Франц Шуберт, композитор (1797–1828): тиф
Роберт Шуман, композитор (1810–1856): сифилис
Фредерик Шопен, композитор (1810–1849): туберкулоза
Емилия Бронте, писателка (1818–1840): туберкулоза
Анна Бронте,писател (1820–1849): туберкулоза
Шарл Бодлер, писател (1821–1867): сифилис
Фридрих Ницше, поет и философ (1844–1900): сифилис
Пол Гоген, художник (1848–1903): сифилис
Хуго Волф, композитор (1860–1903): сифилис
Джордж Оруел, писател (1903–1950): туберкулоза
През втората половина на 19в започва да се развива бързо синтетичната органична химия. Даваше на хората бои, аромати, лекарства. Въпреки това още в началото на 20в. броят на отделните химични съединения, използвани като лекарства, се изчислява в единици. Началото на химиотерапията - лечението на заболявания с помощта на химикали - е положено от немския лекар, бактериолог и биохимик Паул Ерлих. През 1891 г. той предлага използването на метиленово синьо багрило за лечение на малария. Това съединение обаче не може да се конкурира с естествения хинин. (Сега това багрило се използва в ограничена степен при определени отравяния и външно като антисептик.) За да получи лекарства, Ерлих реши да използва нови методи на синтетичната органична химия. Той мечтаеше за "магически куршум", който избирателно да повлияе на патогените на определено заболяване и в същото време да бъде безвреден за тялото. През 1909 г. Ерлих открива лекарство срещу spirochete pallidum, причинителя на сифилис; той нарече това съдържащо арсен органично съединение салварсан („спестяващ арсен“). Една инжекция салварсан беше достатъчна, за да излекува човек от тропическа кожна болест, подобна на сифилис.
Понякога минават десетилетия между синтеза на ново съединение и използването му в медицината. От 19 век сулфанилова (р-инобензенсулфонова) киселина H2N–C6H4–SO3H е известна. През 1908 г. е получен неговият амидH2N–C6H4–SO2–NH2 и след това неговият N-заместен (според амидната група) H2N–C6H4–SO2–NH–R, които се наричат сулфонамиди. Но само 27 години по-късно немският химик Герхард Домагк установи, че съединенията от тази група убиват много микроорганизми и могат да се използват за лечение на редица инфекциозни заболявания. Първото лекарство беше азобагрилото пронтозил (червен стрептоцид) H2N–C6H4–N=N–C6H4–SO2–NH2. Dogmagk изследва ефекта на това лекарство върху мишки, които преди това са получили 10-кратно смъртоносна доза от култура на хемолитичен стрептокок. Ефектът беше поразителен: всички мишки оцеляха, докато всички мишки от контролната група също умряха. През 1939 г. Domagk е удостоен с Нобелова награда за физиология или медицина за откриването на първото антибактериално лекарство. В края на 1935 г. беше доказано, че пронтозилът не действа сам по себе си: продуктът на неговото разпадане в тялото, същият сулфаниламид, който е известен от 1908 г., има терапевтичен ефект, наречен бял стрептоцид. Оттогава са синтезирани повече от 20 000 сулфаниламидни производни, от които само няколко десетки се използват в медицината. Най-известните от тях са стрептоцид, норсулфазол, сулфадимезин, етазол, сулфадиметоксин, фталазол, сулгин, бисептол и др. В момента много от тях са отстъпили място на по-ефективни средства.
Изключителна роля в лечението на много инфекции играят антибиотиците, първият от които е случайно открит през 1928 г. (виж АНТИБИОТИК). Синтетичните лекарства ви позволяват да се борите не само с бактериални инфекции. След откриването на транквилизиращото (невролептично) действие на Елениум се появяват десетки подобни по структура съединения, които образуват голяма група съвременни транквиланти (нозепам, лоразепам, феназепам, тетразепам и др.).
По много начиниблагодарение на наркотиците продължителността на живота в индустриализираните страни се е удвоила през последния век. Така в Германия смъртността от пневмония, която през 1936 г. е била 165 на 100 хиляди от населението, е намаляла до 1985 г. в резултат на употребата на сулфаниламидни лекарства до 17; смъртността от туберкулоза през 1930-1985 г. намалява в резултат на употребата на противотуберкулозни лекарства още по-фрапиращо - от 158 на 1,9. В САЩ само за периода 1965-1996 г. е възможно да се намали смъртността от ревматизъм с 83%, от атеросклероза - със 74%, от язви на стомаха и дванадесетопръстника - със 72% и др.
Най-големи приходи идват от продажбата на лекарства, предназначени за лечение на т. нар. "болести на цивилизацията", както и дегенеративни процеси (основно за хора над 50 години). Това е основно заболяване на сърдечно-съдовата система. На второ място са лекарствата за лечение на храносмилателната система и метаболитни нарушения. Следват (в низходящ ред на продажбите): лекарства за лечение на централната нервна система, дихателни органи, бактериални инфекции, пикочно-половата система (включително полови хормони), кожни заболявания, опорно-двигателния апарат, кръвни заболявания, имунна система, различни хормонални лекарства (с изключение на сексуалните), диагностични средства. Приблизително 22% от хората на възраст от 30 до 49 години приемат хапчето всеки ден (или почти всеки ден); за възрастовата група от 50 до 59 години тази цифра нараства до 43%, а за хората над 60 години - до 66%. В същото време 40% от населението в индустриализираните страни рядко приема наркотици, а 10% дори казват, че никога не го правят!
Съотношението между общия брой синтезирани лекарства и тези, които проявяват терапевтичен ефект, винаги е много голямо. ТрудностиЦеленасоченият синтез на нови лекарства до голяма степен се дължи на факта, че няма недвусмислена връзка между химичната структура на лекарството и неговото биологично действие. Понякога най-малките промени в структурата на една молекула водят до пълно изчезване или силна промяна в биологичната активност. Обратно, често почти същата активност се наблюдава при вещества с напълно различен химичен характер. Например, ако един от водородните атоми в молекулата на морфина, силното лекарство, бъде заменен с метилова група, тогава ще се получи относително безвредното вещество кодеин. Ето още един пример. Естественият алкалоид кокаин преди е бил използван за локална анестезия. Кокаинът обаче има вредни странични ефекти, така че в медицинската практика той беше заменен от синтетичен аналог, наречен новокаин (т.е. "нов кокаин"). Молекулите на тези вещества обаче са напълно различни по своята структура. Един от най-мощните канцерогени е 3,4-бензпиренът и имайки същия състав, 1,2-бензпиренът (има малко по-различни бензенови пръстени) изобщо не показва канцерогенни свойства. Същото се отнася и за два изомерни нафтиламина: относително безвредният а-изомер е междинен продукт в синтеза на багрила, хербициди и пигменти; b-изомерът е канцероген и когато беше установено, използването му за синтез на багрила беше забранено.
Такива факти са известни отдавна. Затова в началото на 20в. П. Ерлих предложи да се търсят нови биологично активни вещества чрез скрининг (от англ. screening - пресяване). Същността на метода се крие във факта, че много различни химични съединения, включително новосинтезирани, се тестват за биологична активност с помощта на стандартни методи с надеждата, че рано или късно на "ситото" ще мигне самородно хапче - вещество с необходиматаИмоти. Учените не без злоба наричат този метод „метод на научното мушкане“. Самият Ерлих, в търсене на ефективно лекарство за сифилис, синтезира 605 вещества - и всичките безуспешно. И едва следващото "лекарство 606" (вече споменатия салварсан) имаше желаните свойства. Въпреки това те вярват, че Ерлих е имал късмет: той е можел да намери това, което търси след синтеза на „препарата 6666“!
Сега броят на синтетичните лекарства, използвани в медицината, възлиза на хиляди. Не е изненадващо, че ако първото издание на справочника на М. Д. Машковски „Лекарства“ (1954 г.) съдържа информация за 555 основни лекарства, то последното 14-то издание (2000 г.) съдържа повече от две хиляди. Търсенето на нови лекарства се извършва в най-големите изследователски центрове по света.
Но има и друг принцип, който води до целта много по-бързо. Това е целенасочен синтез, който включва знания, натрупани в продължение на много десетилетия, личен опит и интуиция на изследователя. Опитен специалист, разглеждайки структурната формула, ще каже с голяма сигурност какво действие трябва да се очаква от това съединение - вазодилататор или анестетик. Знае се и кои групи и радикали усилват ефекта, кои го отслабват. Въпреки това, въвеждането в практиката на всяко ново фармакологично лекарство изисква огромни усилия на много изследователи, химици, биолози, лекари и фармаколози. Ето защо лекарствата често са толкова скъпи.