Paul Ehrlich və metilen mavisi: bir boya dərmanların kəşfini necə formalaşdırdı

Paul Ehrlich-in təbabətə töhfəsi bir dərman deyildi. Bu, dərmana necə yanaşmaq barədə bir fikir idi.

1878-ci ildə o, giriş bölməsi "Boyamanın kimyəvi izahı" adlanan doktorluq dissertasiyasını təqdim etdi. Əsas fikir bu idi ki, toxuma kəsiyinin boyanması ilə parça tikəsinin boyanması eyni məntiqə əsaslanır. Hər iki halda rəngin materiala bağlanmasının səbəbi boya ilə material arasındakı kimyəvi uyğunluqdur; toxumanın hopdurucu və ya yağlı olması, yaxud quruluşunun piqmenti tutub saxlaması deyil. Ehrlich uşaqlıqdan əmisi oğlu, patoloq Karl Weigert-in boyanmış kəsiklər hazırlamasını izləyirdi. Onun diqqətini çəkən görüntülər yox, boyanın hara gedəcəyini seçməsi idi.

Bu fikir sadə səslənir. Əslində isə belə deyil. Boya toxumaya kimyəvi səbəblərdən bağlanırsa, boyanmanın mənzərəsi həmin toxumanın kimyası barədə məlumat verir. Boyanmış preparat sadəcə təsvir olmaqdan çıxıb ölçməyə çevrilir.

O, bu fikri dərhal inkişaf etdirdi. 1880-ci ildə metilen mavisini turş fuksinlə birləşdirərək qarışığı neytral boya, neytral rəngləndirici maddə adlandırdı. Bu qarışıq həmin vaxt istifadə olunan ayrı-ayrı boyaların fərqləndirə bilmədiyi ağ qan hüceyrəsi növlərini bir-birindən ayırırdı. İki il sonra o, vərəm basillərini boyamaq üçün metil bənövşəyindən istifadə üsulunu təqdim etdi və Koch bu üsulu öz işində tətbiq etdi.

Sonradan bu təcrübələrə ümumi əsas verən nəzəriyyə ayrıca məsələdir və onun tarixi çox vaxt yanlış şəkildə əvvəlki dövrə aid edilir. Ehrlich-in yan zəncir nəzəriyyəsi — maddənin hüceyrəyə təsir etməsinin səbəbinin onların kimyəvi uyğunluğu olması fikri — boya təcrübələri illərinə deyil, 1890-cı illərə aiddir. Əvvəlki işlərin verdiyi isə bu nəzəriyyədən öncə yaranmış inam idi: seçicilik kimyəvi xarakter daşıyır və buna görə də onu təsadüfən tapmaq əvəzinə məqsədli şəkildə axtarmaq olar.

Boyanı xəritəyə çevirən təcrübə

1885-ci ildə Ehrlich orqanizmin oksigen tələbatı haqqında, alt başlığı rəng-analitik tədqiqat olan monoqrafiya nəşr etdirdi. Onun metodu rəngi oksidləşmə dərəcəsindən asılı olan boyaları yeritmək, sonra isə müxtəlif orqanların onları necə reduksiya etdiyini və ya dəyişmədən saxladığını müqayisə etmək idi. Boya termometr kimi bir alət rolunu oynayırdı: toxumanın daxilində birbaşa müşahidə edilə bilməyən şərait barədə məlumat verirdi. Ehrlich məqsədini müəyyən boyaların köməyi ilə canlı orqanların reduksiyaetmə qabiliyyətini təyin etmək kimi ifadə edirdi.

Metilen mavisi ilə bağlı nəticə 1886-cı ildə, əvvəlki ilin dekabrında bir tibb cəmiyyətində təqdim edilmiş boyanın canlı sinir maddəsi ilə reaksiyası haqqında məqalədə dərc olundu. Metilen mavisi canlı heyvanın qan dövranına yeridilir, sonra nazik toxuma kəsikləri götürülərək havaya məruz qoyulurdu. Beləliklə, toplanmış rəngsiz boya yenidən oksidləşib mavi rəng alır və harada yığıldığını göstərirdi. Sinir hüceyrələri və sinir lifləri boyanırdı; bu seçicilik o qədər aydın idi ki, texnika sinir toxumasını göstərmək üçün standart üsula çevrildi. Birləşmə artıq yalnız laboratoriya masasında ölü toxuma kəsiyinə tətbiq edilən rəngləndirici maddə deyildi. O, canlı orqanizmin daxilində yayılan bir marker idi və bu yayılmanı oxumaq mümkün idi.

Hər iki təcrübənin əsasında duran xüsusiyyəti açıq şəkildə ifadə etmək lazımdır, çünki bu hekayədə qalan hər şey ondan asılıdır. Metilen mavisinin çevrilməsi geri dönəndir. Onun reduksiya olunmuş forması, leykometilen mavisi, rəngsizdir və oksigenlə təmasda yenidən mavi kationa çevrilir. Boyanın qlükoza ilə məhlulu bağlı qabda rəngsiz olur; qabı açdıqda isə maviləşir. Ehrlich-in boyanmış kəsiklərə həm dəmir xloridlə, həm də hava ilə təsir edərək rəngin qayıtmasını müşahidə etdiyi və bununla bu xüsusiyyəti birbaşa göstərdiyi bildirilir. Ətraf mühitin oksidləşmə-reduksiya vəziyyətindən asılı olaraq rəngini dəyişən boya həmin mühiti araşdıran bir zonddur.

Beləliklə, iki xüsusiyyət yanaşı mövcud idi. Boya bir toxumanı digərindən fərqləndirə bilirdi. Həm də oksidləşmə dərəcəsinin dəyişməsi ilə onun rəngi üzə çıxa və itə bilirdi.

Sonrakı inkişaflardan geriyə baxdıqda, ikinci xüsusiyyət kimyaterapiyanın başlanğıcıdır. Birləşmə bir toxuma növünə bağlanıb digərinə bağlanmırsa, eyni birləşmə bir orqanizm növünə çatıb digərinə çatmaya bilər. Ehrlich bu nəticəni birbaşa ifadə edirdi: patogeni seçici şəkildə boyamaq mümkündürsə, həmin boyanma bu patogenə spesifik zərərin göstəricisi ola bilər. Buna görə də boya xəstənin özünü deyil, orqanizmə daxil olan yad törədicini hədəfləyən dərman kimi istifadə oluna bilərdi.

Xəstə üzərində ilk sınaq malyariya ilə bağlı deyildi. 1890-cı ildə Ehrlich psixiatr Arthur Leppmann ilə birlikdə metilen mavisinin əzələ, oynaq və vətərlərin nevralgik və revmatik vəziyyətlərində ağrını azaltdığını bildirdi. Onlar dərmanın psixi xəstəliklərə təsir edib-etməyəcəyini müzakirə etdilər və bunu sınamamaq qərarına gəldilər. Genuyalı italyan həkim Pietro Bodoni isə bunu yenə də sınaqdan keçirdi. Onun 1899-cu il məqaləsinin başlığı psixozun müxtəlif formalarında sakitləşdirici təsirə aid idi: o, təşvişli on dörd xəstənin sakitləşməsini təsvir edir və Genuyadakı digər həkimlərin də artıq boyadan eyni məqsədlə istifadə etdiyini qeyd edirdi. Sedasiya xəstəliyin özünə təsir demək deyil və bu tarixçə həmin fərqi dəfələrlə üzə çıxarır.

Malyariya üzrə iş 1891-ci ildə patoloq Paul Guttmann ilə birlikdə Berlindəki Moabit xəstəxanasında aparıldı. İki xəstəyə metilen mavisi verildi və hesabat Berliner klinische Wochenschrift jurnalının 28 sentyabr 1891-ci il sayında dərc olundu. Birinci halda xəstə 29 iyun axşamı bir dəfəyə 0.5 g boya qəbul etdi; gözlənilən tutma tam baş vermədi və sonradan qeydə alınan yeganə şikayət mavi sidiklə müşayiət olunan yüngül stranguriya idi. Qızdırma tutmaları ilk günlər ərzində yox oldu, parazitlər isə ən geci səkkizinci günədək qandan itdi. Müəlliflərin öz yekununa görə, gözləntiləri tam doğrulmuşdu. Nəzarət qrupu olmayan iki hal sübut sayılmır. Müasir sınaqlar da daxil olmaqla, metilen mavisi və malyariya haqqında daha geniş məlumat ayrıca səhifənin mövzusudur. Buradakı maraqlı sual isə daha dardır: Ehrlich-in məntiqinin nə qədəri parazitlə qarşılaşdıqdan sonra qüvvədə qaldı?

Məntiqin doğru çıxdığı və uğursuz olduğu məqamlar

Mexanizm haqqında təsəvvürün çox az hissəsi qüvvədə qaldı, ən azı Ehrlich-in təklif etdiyi formada. Yastı trisiklik kationun parazit DNT-sinin əsas cütləri arasına yerləşdiyi səliqəli izah Plasmodium üçün keçərli deyil. Metilen mavisi yoluxmuş eritrosit tərəfindən o qədər asanlıqla reduksiya olunur ki, parazitə ümumiyyətlə planar kation kimi çatmır. Akridin boyalarına uyğun gələn interkalasiya izahı bu boyaya uyğun gəlmir.

Dəlillərin dəstəklədiyi mənzərə daha mürəkkəbdir. Metilen mavisi xəstədə əldə edilə bilən konsentrasiyalarda parazitin qlutation reduktazasını inhibə edir. O, hemin hemozoinə çevrilməsini xloroquinlə təxminən eyni, xininlə isə müqayisədə xeyli daha yüksək effektivliklə bloklayır. Hemozoin parazitin hemoqlobini həzm edərkən özünü zəhərləməmək üçün yaratdığı inert piqmentdir. Metilen mavisinin oksidləşmə-reduksiya dövrləri artıq reaktiv oksigen növləri əmələ gətirən hüceyrədə əlavə belə növlər də yaradır. Bunlardan hansının əsas mexanizm olduğu, yaxud hamısının təsirə töhfə verib-vermədiyi hələ müəyyən edilməyib.

Daha bir mürəkkəblik var və bu birləşmə haqqında hər hansı tarixi iddianın necə oxunmasına təsir etməlidir. Həmin dövrün kommersiya metilen mavisi tək bir maddədən ibarət deyildi. Nümunələrdə mono-demetilləşmiş analoq olan Azure B var idi və köhnə məhlullarda onun miqdarı artırdı. Azure B fərqli hədəflərə malik metaxromatik boyadır: ikizəncirli DNT-ni tünd mavi, RNT-ni isə yaşıl rəngə boyayır. Fərqli yerlərə yönələn iki boyanın heç kimin qeydə almadığı nisbətlərdə qarışığı, tərkibindəki metilen mavisinin nə etdiyi barədə dəqiq nəticə çıxarmağa əsas vermir.

Boyanın özü heç vaxt xinini əvəz etmədi. Metod isə daha uğurlu oldu. Ehrlich-in tələbəsi Wilhelm Roehl boya və dərman istehsalı birliyi IG Farben-də işləyərkən boya törəmələrinin tropik xəstəliklər üçün dərman kimi istifadəsini inkişaf etdirməyə davam etdi və çatışmayan aləti təqdim etdi: quş malyariyasına yoluxdurulmuş kanareykadan namizəd birləşmələrin müntəzəm ilkin sınağı üçün istifadə. Werner Schulemann daha sonra yan zənciri dəyişdirdi və yaranan fenotiazinium duzu eksperimental infeksiyanı sağaltdı. O, yenə də xəstələri mavi rəngə boyayırdı.

Uzunömürlü nəticə nə boya, nə də halqa sistemi oldu; bu, yan zəncir idi. Dialkilaminoalkilamino qrupunun əlavə edilməsi molekulun davranışını dəyişdirdi və bu fraqment bütün sonrakı quruluş dəyişikliklərində saxlanıldı. Həmin qrupu saxlayıb fenotiazinium halqasını akridinlə əvəz etdikdə nəticə xinakrin olur. Xinolinlə əvəz etdikdə isə xloroquin alınır. Hələ də malyariya əleyhinə dərmanlar sırasına daxil olan pamaxin, primaxin və amodiaxin də eyni qrupu daşıyır. Müalicə vasitəsi kimi uğursuz olan birləşmə uğur qazanan hissəni verdi.

Antipsixotiklərlə əlaqə dərmandan deyil, halqadan keçir. Metilen mavisinin quruluşunun aydınlaşdırılması Heinrich August Bernthsen-i 1883-cü ildə əsas fenotiazin nüvəsinə gətirib çıxardı. 1940-cı illərdə Rhône-Poulenc şirkətinin kimyaçıları antihistaminlər axtararkən məhz bu skelet üzərində müxtəlif əvəzedicilərlə işləyirdilər. Həmin birləşmələrdən biri 1950-ci ilin sonlarına yaxın sintez olundu və cərrah Henri Laborit tərəfindən sınaqdan keçirildi. O, birləşmənin xəstələri sakit və laqeyd vəziyyətə gətirdiyini müşahidə etdi. Onun maniyalı bir xəstədə ilk dərc olunmuş psixiatrik istifadəsi 1952-ci ilin yanvarına təsadüf edir. İlk antipsixotik Ehrlich-in malyariya əleyhinə vasitəsinin davamçısından daha çox, onun başladığı boyanın uzaq qohumudur.

Bu epizoddan götürməyə dəyən üç vərdiş

1. "Təbabətdə istifadə edilən ilk sintetik dərman" bir kateqoriyanı təsvir edir və zəruri qeydlər bu ifadənin düşündürdüyündən daha çoxdur. Bu ifadə geniş yayılıb; Schirmer və həmkarlarının Neurobiology of Aging jurnalında dərc olunmuş çox istinad edilən icmalı metilen mavisini təbabətdə istifadə edilmiş ilk tam sintetik dərman adlandırır. Xloral hidrat sintetik sakitləşdirici kimi 1869-cu ildə, iyirmi ildən də çox əvvəl istifadəyə verilmişdi. Cavabın bir hissəsini 1891-ci il məqaləsinin özü verir: müəlliflər malyariyaya qarşı artıq uğursuz olmuş sintetik qızdırmasalıcıların adlarını çəkirlər; bunların arasında xinolin, antipirin və antifebrin var. Ehrlich-in sifilis üçün hazırladığı arsen tərkibli vasitə isə daha sonra ortaya çıxdı. İddianın əsaslandırıla bilən forması birincilikdən çox metoda aiddir: metilen mavisi kimyəvi seçicilik nəzəriyyəsi əsasında konkret orqanizmə qarşı təsir göstərmək üçün seçilmiş ən erkən sintetik birləşmələr arasındadır.
2. Seçici paylanma seçici fayda demək deyil. Ehrlich-in 1886-cı il nəticəsi boyanın sinir toxumasına getməsi idi. Birləşmənin hara getməsi və oraya çatdıqda nə etməsi iki fərqli ölçmədir; birincini həyata keçirmək isə xeyli asandır. O vaxtdan bəri metilen mavisi və beyin haqqında iddiaların çoxu məhz bu boşluqda yer alıb.
3. Saflıq marketinqin deyil, dəlilin bir hissəsidir. Tarixi qeydlər məhz bu səbəbdən birmənalı deyil. Kiçik struktur fərqləri bu birləşmənin hara getdiyini dəyişir. Buna görə də analiz sertifikatı sadəcə məhsulun sınaqdan keçirildiyini bildirən sənəd kimi təqdim olunmamalı, konkret partiyaya bağlı olmalıdır. Yalnız ağır metalları yoxladığı halda farmakopeya monoqrafiyasına uyğunluq iddiası irəli sürən satıcı hesabatın əsaslandırdığından daha çoxunu iddia edir. Blupreme metilen mavisini əczaçılıq istehsalçısından alır və monoqrafiyada göstərilən tam spesifikasiya üzrə sınaqlar aparır: identiklik, saflıq, üzvi qarışıqlar, qalıq həlledicilər, element qarışıqları, közərtmədən sonrakı qalıq, mikrobioloji hədlər və bakterial endotoksinlər. Hesabat məhsulla yanaşı dərc olunur; USP dərəcəli metilen mavisi səhifəsi isə bu hədləri və ilk növbədə niyə Azure B nəticəsinə baxmaq lazım olduğunu izah edir.

Tarixlər üzrə mənbə izi

Ehrlich-dən əvvəlki boya kimyası və ondan sonrakı keyfiyyət dərəcələri və spesifikasiyalar da daxil olmaqla, əsas mərhələlərin tarixlər üzrə ardıcıllığı ayrıca metilen mavisinin tarixi səhifəsində təqdim edilir. Birləşmənin özünün nə olduğu isə metilen mavisi nədir səhifəsində izah olunur.

Bu təsvirin əsaslandığı və Krafts, Hempelmann və Skórska-Stania-nın 2012-ci il icmalında yenidən verilən illüstrasiyalar eyni dəlil dəyərinə malik deyil; bir nümunə bunun səbəbini göstərir. 1891-ci il illüstrasiyası sınağın ilkin qeydidir; yanındakı 1910-cu il portreti isə yalnız formalaşmış nüfuzun tarixini göstərir. Andersag-ın 1934-cü il dəftərinin səhifələri xinolinlə əvəzləmənin kimyaçının öz xətti ilə yazılmış birbaşa izidir.

Ehrlich-in boya təcrübələrinin dürüst yekunu budur: o, seçiciliyi və hədəfi düzgün müəyyən etmiş, mexanizmdə isə yanılmışdı. Metilen mavisi həqiqətən sinir toxumasında toplanır və malyariya parazitinə zərər verir. İkinci təsir birincinin nəticəsi deyil və onun hər ikisi üçün təklif etdiyi kimyəvi izah yanlış idi. Mübahisəsiz şəkildə nümayiş etdirdiyi isə düzgün mexanizmdən daha uzunömürlü oldu: birləşməni sadəcə tapmaq deyil, seçmək mümkündür və bu seçim onu hər hansı xəstəyə verməzdən əvvəl toplanmış dəlillərə əsaslana bilər.