Убить зверя. Часть 6а. Arbeit macht frei

   Предыдущая часть размещена здесь.
   Хинин был антималярийным хитом на протяжении почти 350 лет и возглавлял чарты как ведущих клиник мира, так и полевых госпиталей. Можно сказать, что это лекарство определяло границы империй!
   Но такое положение не могло продолжаться вечно. Во-первых, владельцы плантаций хинных деревьев (голландцы и британцы) фактически стали монополистами на рынке хинина, что жутко огорчало и злило остальных, главным образом Германию, солдаты которой во время Первой мировой войны испытывали недостаток в противомалярийных средствах. Во-вторых, хинин излечивал малярию, но не предотвращал заболевание, т.е. не мог приниматься профилактически. Поэтому уже фактически в начале 20 века на повестке дня весьма остро встал вопрос замены природного хинина. С одной стороны это мог быть хинин синтетический, и об этом у меня есть отдельная многосерийная история (читайте в верхнем прикреплённом посте в подрубрике "О хинине"). С другой стороны, это могли быть синтетические аналоги растительного алкалоида. И именно об их получении я сегодня хочу рассказать.
   Конечно, начинать надо с отца современной химиотерапии, человека, чьё имя, без сомнения, навеки вписано в учебники. Знакомьтесь, Нобелевский лауреат 1908 года, Пауль Эрлих.

Пауль Эрлих - основоположник химиотерапии. Источник: кликнуть.

   Свою премию он получил за работы в области иммунологии, хотя премий у него могло быть несколько, так как круг его интересов был необычайно широк для современного учёного.
   Химиотерапевтическая гипотеза Эрлиха, который очень много экспериментировал с красителями с целью дифференциальной (избирательной) окраски клеток и тканей, заключалась в следующем. Поскольку многие красители питают сродство к животным и бактериальным клеткам, наверняка найдутся такие, чьё сродство к бактериальным клеткам превышает сродство к человеческим. Среди них, в свою очередь, надо отыскать не просто вещества, прилипающие к бактериям, но и вызывающие в последних такие изменения, которые приводят к их гибели.
   В конце 19 века в руки Эрлиха попадает метиленовый синий (а гадость, я вам скажу, это ещё та - отмыть её очень тяжело). Этот краситель оказался губительным для малярийного плазмодия, и Эрлих сумел вылечить им несколько человек. Этот краситель - первый синтетический препарат, применённый в медицинской практике.

   

Метиленовый синий. Структурная формула, порошок (в центре) и раствор (справа). Источники: кликнуть, кликнуть.

   Метиленовый синий применялся для лечения малярии в начале 20 века, но во время Тихоокеанских военных действий 1937-1945 гг был забракован войсками союзников: видите ли, писять синей струёй оказалось некомильфо. Кроме того, метиленовый синий, как превосходный краситель (правда, несветостойкий), окрашивал белки глаз в великолепный, насыщенный синий цвет.
       Как ни странно, метиленовый синий обладает in vitro довольно-таки внушительной активностью по отношению к Pl. falciparum. Я нагуглил, что концентрация, при которой гибнет 50 % паразитов (IC₅₀), составляет 3,3 нМ, т.е. 0,000 000 0033 моль/л, что очень и очень неплохо. Несмотря на это, метиленовый синий со времён 30-40-х гг до самого последнего времени никогда не применялся для лечения малярии, так как был вытеснен лекарствами, о которых я и хочу рассказать.
   Тем не менее, в начале века 21-ого о забытом лекарстве вспомнили, главным образом в Африке, конечно, так как оно очень дешёвое. Фактически оказалось, что толком его эффективность при малярии в режиме монотерапии никто и не изучал. И лишь недавно было показано, что он неплохо работает у африканских аборигенов, хотя и медленно (клинико-лабораторное излечение у 70-80 % пациентов спустя 28 дней после 5-7 дневного курса). Кроме того, метиленовый синий предотвращает такое неблагоприятное и потенциально фатальное следствие малярии как метгемоглобинемия - накопление в организме метгемоглобина, т.е. гемоглобина, в котором железо находится не в степени окисления (+2), а в степени окисления (+3). Метгемоглобин не способен переносить кислород, и поэтому организм при метгемоглобинемии испытывает кислородное голодание.
   Лейкооснование красителя (от греч. лейкос - белый), т.е. его бесцветная восстановленная форма, которая образуется в организме, отдаёт электроны метгемоглобину и переводит его в гемоглобин.

Механизм действия метиленового синего при метгемоглобинемии.

   Правда, у лекарства есть побочные эффекты. Оно противопоказано тем пациентам, у которых существует дефицит глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы.
   Механизм антипротозойного действия фенотиазинового красителя, этого библейского Адама, как говорят блоггеры, видавшие топы, до конца не изучен.
   
   Метиленовый синий был впервые синтезирован немецким химиком Генрихом Каро в 1876 году, который также первым (совместно с Байером) получил синтетический индиго, а также открыл пероксомоносерную кислоту, названную в честь известного химика кислотой Каро.

Генрих Каро. Источник: кликнуть.

   Что же было потом?
   К сожалению, я могу сильно углубляться в историю вопроса, так как он а) тщательно разжёван другими; б) отнимает много времени. Суть сводится к следующему. Германия оказалась в центре событий не только потому, что не могла воевать без антималярийного лекарства, но и потому что стала родиной стремительно набиравшей обороты химической индустрии, начало которой, как это ни странно, было положено неудачной попыткой синтеза хинина (вместо хинина был получен краситель для хлопка мовеин).
   Время поговорить о последователях Эрлиха, так как на дворе уже 20-ые годы 20 века, до которых великий учёный, увы, не дожил, скончавшись в 1915 от инсульта.
   Один из них, Вильгельм Рёль, который некоторое время работал в институте Эрлиха во Франфуркте, переезжает в Эльберфельд, в институт химиотерапии, открытый фирмой Bayer, которая к тому времени сумела запустить в продажу два таких жаропонижающих и болеутоляющих средства как фенацетин (прародитель парацетамола) и антипирин (прародитель анальгина). Ни первый, ни второй не помогали при лихорадке, вызванной малярийным плазмодием, поэтому все попытки найти замену хинину со стороны Bayer только поощрялись.
   Заслуга Рёля в том, что он ввёл в практику модель человеческой малярии - малярию птиц, вызываемую Pl. relictum. Пришлось птичкам служить человечеству... До этого эффективность препаратов проверяли либо на мышах, заражённых трипаносомами, либо на полудохлых плазмодиях, за которыми можно было наблюдать в микроскоп не более 2 часов.

Вильгельм Рёль. Источник: D. Greenwood//J. Antimicrob. Chemother. 1995, vol. 36, pp. 857-872.

   Глава исследовательской группы в Bayer, Вильям Шулеман, направлял своих сотрудников следующим образом. В качестве прототипа создаваемого лекарства, эффективного, но по многим причинам недоступного, был взят хинин, структура которого к этому времени уже была расшифрована. По мнению Шулемана, искомый фармакофор состоял из хинолинового ядра, которое содержит проявляющий оснОвные (щелочные) свойства алифатический заместитель в положении 4, и метоксигруппы в положении 6.

 

Вильям Шулеман (слева) и предложенный им путь модификации хинолина. Источник: D. Greenwood//J. Antimicrob. Chemother. 1995, vol. 36, pp. 857-872.

   Была синтезирвана целая куча соединений с различными заместителями, но все эти вещества оказались неактивными...
   Тогда Шулеман, видимо, по наводке ранее работавшего с Эрлихом Рёля, решил основательно взяться за метиленовый синий. Фактически, его группа начала проделывать с молекулами красителя всё то, что она до этого проделывали с хинолином, т.е. подвешивала к ней различные заместители. Активность препаратов по сравнению с "лидером", т.е. самим метиленовым синим, росла, но терапевтические дозы были ненамного выше токсических (в данном случае говорят, что лекарство имеет низкий терапевтический индекс).

Один из аналогов метиленового синего, полученный группой Шулемана.

   После неуспешного жонглирования с другими красителями, было решено снова вернуться к хинолину, но на сей раз приделывать заместители не в положение 4, а в другое место, например, в положение 8 (точнее сказать, тыркать эти заместители в другие места не сильно-то и получалось). Одно из веществ, синтезированных Фрицем Шонхофером, оказалось весьма активным в птичьей модели, и Шулеман снова завёл свою шарманку с перебором заместителей. Кроме того, он решил, что метоксильная группа в положении 6 всё же не помешает. Так в 1924 году получился плазмохин, таблетки которого были запущены в серийное производство.

   

Плазмохин (слева и в центре) и его создатель Фриц Шонхофер (справа). Источники: кликнуть, D. Greenwood//J. Antimicrob. Chemother. 1995, vol. 36, pp. 857-872.

   Голландия, между прочим, узнав об успехах немцев, наложила эмбарго на поставку в Европу птиц рисовок, родиной который был остров Ява. Именно эти одомашненные пернатые использовались Рёлем для опытов in vivo.

Серые рисовки. Источник: кликнуть.

   Некоторые исследователи полагают, что полноценной заменой хинину плазмохин не стал. Несмотря на то, что он, в отличие от хинина, предотвращал рецидивы Pl. vivax (который, как вы помните, долгое время может находиться в печени в виде экзоэритроцитарных гипнозоитов) и убивал половые формы паразита, тем самым потенциально мог предотвращать передачу малярии от одного человека к другому, его токсичность была достаточно высока для того, чтобы плазмохин мог считаться безопасным препаратом.
   В отличие от усердных и практичных немцев, британцы никак не могли наладить исследовательскую программу в области антималярийных препаратов. Во-первых, из десятка фармацевтических компаний лишь 2 могли реально создать что-либо действенное, но и у них, как назло, вплоть до 50-х был затык с новыми идеями. Во-вторых, правительство и частные фирмы погрязли в делёжке виртуальных денег. Фирмы могли освоить промышленный выпуск продукции и синтезировать вещества для скрининга, но не имели возможности провести доклинические и клинические испытания, т.е. протестировать вещества на животных и людях. Мощности и ресурсы для испытаний могло предоставить правительство, но оно не хотело отдавать бюджетные деньги частным структурам. Долбаны, короче, в этом правительстве были, я так думаю. Препараты всё равно шли бы на пользу людям, а государство бы с лихвой вернуло бы в виде налогов потраченные на исследования деньги. Словом, британская довоенная антималярийная программа потерпела фиаско, равно как и американская. Последней, правда, фактически и не было. Америкосы стали выделять бабло на малярию лишь только после того, как япошки в 1941 ударили по Перл Харбору.
   Продолжение следует.