Paul Ehrlich lan metilena biru: kepiye zat pewarna mbantu mbentuk panemuan obat

Sumbangsih Paul Ehrlich marang kedhokteran dudu sawijining obat. Sumbangsih kasebut yaiku panemu babagan cara nyinaoni obat.

Ing 1878 dheweke ngajokake disertasi doktoral sing bagean pambukane diwenehi irah-irahan "Konsep Kimia babagan Pewarnaan." Panemune yaiku manawa pewarnaan irisan jaringan lan pewarnaan kain ngetutake logika sing padha. Ing loro-lorone, warna nempel amarga afinitas kimia antarane zat pewarna lan bahan, dudu amarga jaringan kasebut nyerep, ngandhut lemak, utawa duwe wangun sing bisa njebak pigmen. Ehrlich wiwit cilik kerep ndeleng sedulure, ahli patologi Karl Weigert, nyiapake irisan jaringan sing diwarnani. Sing narik kawigatene dudu gambare, nanging kasunyatan manawa zat pewarna milih menyang ngendi bakal nempel.

Pratelan iki katon prasaja. Nanging sejatine ora. Yen zat pewarna ngiket jaringan amarga alasan kimia, pola pewarnaan dadi laporan babagan kimia jaringan kasebut. Preparat sing diwarnani ora mung dadi ilustrasi maneh, nanging dadi pangukuran.

Dheweke langsung ngembangake gagasan kasebut. Ing 1880 dheweke nyampur metilena biru karo fuksin asam lan ngarani campuran kasebut pewarna netral, sawijining neutralen Farbkörper. Campuran iki bisa mbedakake jinise sel getih putih sing ora bisa dibedakake nganggo zat pewarna tunggal sing digunakake wektu iku. Rong taun sabanjure dheweke ngenalake metode metil violet kanggo menehi warna marang basil tuberkel, lan Koch nggunakake prosedur kasebut ing panalitene dhewe.

Teori sing mengko menehi dhasar bebarengan kanggo praktik-praktik iki minangka perkara sing beda, lan wektu pangembangane kerep disamaratakaké. Teori rantai sisih Ehrlich, yaiku gagasan manawa sawijining zat tumindak marang sel amarga loro-lorone cocog sacara kimia, asale saka taun-taun 1890-an, dudu saka jaman eksperimen pewarnaan. Pakaryan sadurunge menehi kapercayan dhasar: selektivitas iku prakara kimia, mula selektivitas bisa digoleki, ora kudu mung ditemokake kanthi ora sengaja.

Eksperimen sing ngowahi zat pewarna dadi peta

Ing 1885 Ehrlich nerbitake monograf babagan kabutuhan oksigen organisme, kanthi subjudul panaliten analisis warna. Metodené yaiku nyuntikake zat pewarna sing warnane gumantung marang kahanan oksidasi, banjur mbandhingake kepiye organ sing beda-beda ngreduksi utawa njaga zat pewarna kasebut. Zat pewarna digunakake minangka piranti ukur, kaya termometer: zat kasebut nuduhake kahanan ing njero jaringan sing ora bisa diamati langsung. Miturut pratelane Ehrlich dhewe, tujuwane yaiku nemtokake daya reduksi organ urip kanthi bantuan zat pewarna tartamtu.

Asil babagan metilena biru metu ing 1886, ing makalah babagan reaksi zat pewarna kasebut karo jaringan saraf urip, sing diwacakake ing sawijining pakumpulan kedhokteran ing Desember taun sadurunge. Metilena biru dilebokake menyang sirkulasi getih kewan urip, banjur irisan jaringan tipis dijupuk lan dipaparake marang hawa supaya zat pewarna tanpa warna sing wis nglumpuk kaoksidasi maneh dadi biru lan nuduhake papan panglumpukane. Sel saraf lan serat saraf njupuk warna kasebut kanthi cukup selektif, saengga teknik iki dadi metode baku kanggo nuduhake jaringan saraf. Senyawa kasebut ora mung dadi bahan pewarna sing ditrapake marang irisan jaringan mati ing meja laboratorium maneh. Senyawa kasebut dadi panandha sing nyebar ing njero awak urip, lan panyebarane bisa diwaca.

Sipat sing ndhasari loro eksperimen kasebut kudu dijlentrehake kanthi cetha, amarga kabeh perkara liyane ing crita iki gumantung marang sipat kasebut. Metilena biru bisa owah bali. Wangun sing wis direduksi, leukometilena biru, ora duwe warna, lan nalika kena oksigen bali dadi kation biru. Larutan zat pewarna iki ing glukosa ing wadhah sing ditutup rapet ora duwe warna; yen wadhahe dibukak, larutane dadi biru. Ehrlich dikabarake nuduhake perkara iki kanthi langsung kanthi menehi wesi klorida uga hawa marang irisan jaringan sing wis diwarnani, banjur ndeleng warnane bali. Zat pewarna sing owah warna manut kahanan redoks ing sakupenge bisa dadi piranti panyelidik kanggo lingkungan kasebut.

Dadi ana rong sipat sing jejeg bebarengan. Zat pewarna bisa mbedakake jaringan siji saka liyane. Lan zat pewarna bisa diuripake lan dipateni warnane kanthi owah-owahan kahanan oksidasi.

Yen dideleng maneh saka perkembangan sabanjure, sipat kapindho dadi wiwitan kemoterapi. Yen sawijining senyawa ngiket siji jinis jaringan nanging ora ngiket liyane, senyawa sing padha bisa uga tekan siji jinis organisme nanging ora tekan liyane. Ehrlich mratelakake dudutane kanthi langsung: yen patogen bisa diwarnani kanthi selektif, pewarnaan kasebut bisa nuduhake efek ngrusak sing mligi marang patogen kasebut. Mula zat pewarna bisa uga digunakake minangka obat, kanthi ngarah marang organisme panyerang tinimbang marang pasien.

Uji coba kapisan marang pasien dudu kanggo malaria. Ing 1890, bebarengan karo psikiater Arthur Leppmann, Ehrlich nglaporake manawa metilena biru ngenthengake rasa lara ing kahanan neuralgia lan rematik ing otot, sendhi, lan tendon. Wong loro kasebut ngrembug apa obat iki bisa tumindak marang penyakit jiwa, nanging mutusake ora nyoba. Nanging dhokter Italia, Pietro Bodoni saka Genoa, tetep nindakake. Makalahe ing 1899 duwe irah-irahan babagan efek sedatif ing maneka wangun psikosis: dheweke njlentrehake efek nenangake ing patbelas pasien sing gelisah banget, lan nyathet manawa dhokter liyane ing Genoa wis nggunakake zat pewarna kasebut kanggo tujuan sing padha. Sedasi dudu efek marang penyakite, lan bedane iki bola-bali katon ing sejarah iki.

Pakaryan babagan malaria ditindakake ing 1891, bebarengan karo ahli patologi Paul Guttmann, ing rumah sakit Moabit ing Berlin. Metilena biru diwenehake marang rong pasien, lan laporane diterbitake ing Berliner klinische Wochenschrift tanggal 28 September 1891. Ing kasus kapisan, pasien ngombe 0.5 g zat pewarna kasebut sekaligus ing wayah sore tanggal 29 Juni; serangan sing wis dikira bakal teka ora kedadeyan kanthi kebak, lan siji-sijine keluhan sing dicathet sawisé yaiku rada angel lan lara nalika nguyuh, kanthi urin biru. Serangan demam ilang sajrone dina-dina wiwitan, lan parasit wis ora ana ing getih paling telat ing dina kaping wolu. Ringkesan saka panulise dhewe yaiku manawa pangarep-arepe wis kawujud sakabehe. Rong kasus tanpa kontrol dudu bukti sing mesthekake. Katrangan luwih jangkep babagan metilena biru lan malaria, kalebu uji coba modern, ana ing kaca dhewe. Pitakon sing narik kawigaten ing kene luwih winates: sepira akehe alesan Ehrlich sing tetep cocog nalika diuji marang parasit.

Ing endi alesane bener lan ing endi gagal

Ora akeh mekanisme sing tetep bisa ditampa, paling ora ing wangun sing diajokake Ehrlich. Versi sing katon rapi, yaiku kation trisiklik sing rata nyelip ing antarane pasangan basa DNA parasit, ora cocog karo Plasmodium. Metilena biru gampang banget direduksi dening sel getih abang sing kena infeksi, nganti ora tau tekan parasit minangka kation planar. Katrangan interkalasi sing cocog kanggo zat pewarna akridin ora cocog kanggo zat iki.

Sing didhukung bukti luwih ruwet. Metilena biru nyandhet glutation reduktase parasit ing konsentrasi sing bisa digayuh ing awak pasien. Zat iki ngalangi pangowahan hem dadi hemozoin, pigmen inert sing digawe parasit supaya ora keracunan amarga pencernaan hemoglobin sing ditindakake dhewe, kanthi efektifitas kira-kira padha karo klorokuin lan luwih gedhe tinimbang kuinin. Siklus redokse uga ngasilake spesies oksigen reaktif ing sel sing wis ngasilake spesies kasebut. Endi sing dadi mekanisme nyata, utawa apa kabeh melu nyumbang, isih durung ditemtokake.

Ana perkara liyane sing ngruwetake, lan iki kudu dadi pertimbangan nalika maca pratelan sejarah apa wae babagan senyawa iki. Metilena biru komersial ing jaman iku dudu zat tunggal. Sampel ngandhut azure B, kongener sing kelangan siji gugus metil, lan larutan sing luwih lawas nglumpukake zat iki luwih akeh. Azure B iku zat pewarna metakromatik kanthi sasaran sing beda: zat iki menehi warna biru tuwa marang DNA untai ganda lan warna ijo marang RNA. Campuran rong zat pewarna kanthi tujuan panyebaran sing beda, ing proporsi sing ora dicathet sapa wae, ora bisa ndhukung pratelan sing cetha babagan apa sing ditindakake metilena biru ing campuran kasebut.

Zat pewarna kasebut ora tau ngganteni kuinin. Metodené luwih kasil. Murid Ehrlich, Wilhelm Roehl, sing makarya kanggo gabungan industri zat pewarna lan obat IG Farben, terus ngembangake turunan zat pewarna minangka obat penyakit tropis lan nyedhiyakake piranti sing sadurunge durung ana: manuk kenari sing diinfeksi malaria manuk, minangka sarana uji saring rutin kanggo calon senyawa. Werner Schulemann banjur ngowahi rantai sisih, lan uyah fenotiazinium sing diasilake nambani infeksi eksperimen kasebut. Nanging zat iki isih nggawe pasien dadi biru.

Asil sing awet jebul dudu zat pewarna utawa sistem cincine, nanging rantai sisihe. Nambahake gugus dialkilaminoalkilamino ngowahi prilaku molekul kasebut, lan fragmen iki tetep ana ing saben rancangan ulang sabanjure. Yen gugus kasebut dijaga lan cincin fenotiazinium diganti nganggo akridin, asile yaiku kuinakrin. Yen diganti nganggo kuinolin, asile yaiku klorokuin. Pamakuin, primakuin, lan amodiakuin, sing kabeh isih ana ing katalog antimalaria, nggawa gugus sing padha. Senyawa sing gagal minangka pangobatan nyedhiyakake bagean sing banjur kasil.

Sesambungane karo antipsikotik lumantar cincine, dudu lumantar obate. Panjlentrehan struktur metilena biru nuntun Heinrich August Bernthsen marang inti induk fenotiazin ing 1883. Kerangka kasebut, kanthi maneka substitusi, dadi bahan sing ditliti para kimiawan ing Rhône-Poulenc ing taun-taun 1940-an nalika nggoleki antihistamin. Salah sawijining senyawa kasebut disintesis watara pungkasan 1950 lan diuji dening ahli bedhah Henri Laborit, sing nggatekake manawa zat iki nggawe pasien tenang lan ora mrihatinake kahanan ing sakupenge. Panggunaan psikiatrine sing kapisan diterbitake, ing pasien kanthi mania, dumadi ing Januari 1952. Antipsikotik kapisan luwih trep diarani sedulur adoh saka zat pewarna sing dadi wiwitane Ehrlich, tinimbang turunan saka antimalariane.

Telung pakulinan saka kedadeyan iki sing pantes dijaga

1. "Obat sintetik kapisan sing digunakake ing kedhokteran" njlentrehake sawijining kategori, lan watesane luwih akeh tinimbang sing katon saka ukara kasebut. Ukara iki wis dadi sebutan sing lumrah; sawijining tinjauan dening Schirmer lan kanca-kancane sing kerep dipethik ing Neurobiology of Aging nyebut metilena biru minangka obat sintetik sakabehe sing paling kapisan digunakake ing kedhokteran. Kloral hidrat wis dikenalake minangka sedatif sintetik ing 1869, luwih saka rong puluh taun sadurunge. Makalah 1891 kasebut dhewe menehi sapérangan wangsulan, amarga para panulise nyebut antipiretik sintetik sing sadurunge wis gagal nglawan malaria, kalebu kuinolin, antipirin, lan antifebrin. Obat arsenik Ehrlich dhewe kanggo sifilis malah teka luwih mengko. Versi pratelan sing bisa dipertanggungjawabake luwih ngenani metode tinimbang sapa sing luwih dhisik: metilena biru kalebu senyawa sintetik paling awal sing dipilih kanggo tumindak marang organisme tartamtu adhedhasar teori kimia babagan selektivitas.
2. Panyebaran selektif ora padha karo manfaat selektif. Asil Ehrlich ing 1886 yaiku zat pewarna kasebut mlebu menyang jaringan saraf. Menyang ngendi sawijining senyawa nyebar lan apa sing ditindakake sawise tekan kana iku rong pangukuran sing beda, lan sing kapisan luwih gampang ditindakake. Celah iki dadi papan dununge akeh pratelan babagan metilena biru lan otak wiwit wektu iku.
3. Kemurnian iku bagean saka bukti, dudu saka pemasaran. Cathetan sejarah ora cetha amarga alasan iki. Beda struktur sing cilik ngowahi menyang ngendi senyawa iki nyebar. Mula sertifikat analisis kudu digandhengake karo lot tartamtu, ora mung ditawakake minangka pratelan manawa sawijining produk wis diuji. Bakul sing ngakoni produke cocog karo monograf farmakope nanging mung nguji logam abot nggawe pratelan sing ngluwihi dhukungan laporane. Blupreme njupuk metilena biru saka produsen farmasi lan nguji kabeh spesifikasi sing ditemtokake monograf: identitas, kemurnian, cemaran organik, sisa pelarut, cemaran unsur, residu sawise pemijaran, wates mikroba, lan endotoksin bakteri. Laporane diterbitake bebarengan karo produk, lan kaca metilena biru kelas USP njlentrehake wates kasebut lan apa sebabe asil azure B dadi asil kapisan sing kudu digoleki.

Jejak sumber kanthi tanggal

Urutan tonggak sejarah kanthi tanggal, kalebu kimia zat pewarna sadurunge Ehrlich lan kelas mutu sarta spesifikasi sawise dheweke, dijlentrehake kanthi kapisah ing sejarah metilena biru, lan identitas senyawa kasebut dirembug ing apa iku metilena biru.

Gambar lan reproduksi dokumen sing dadi dhasar crita iki, sing ditampilake maneh ing tinjauan 2012 dening Krafts, Hempelmann lan Skórska-Stania, ora padha bobot buktine, lan siji conto nuduhake alesane. Reproduksi dokumen 1891 minangka cathetan primer uji coba kasebut; potret 1910 ing jejere mung nuduhake wektu sawijining reputasi, ora luwih saka iku. Kaca-kaca saka buku cathetan Andersag ing 1934 minangka jejak langsung substitusi kuinolin, kanthi tulisan tangan kimiawan kasebut dhewe.

Ringkesan sing jujur babagan eksperimen zat pewarna Ehrlich yaiku dheweke bener ngenani selektivitas lan sasaran, nanging kliru ngenani mekanisme. Metilena biru pancen nglumpuk ing jaringan saraf lan pancen ngrusak parasit malaria. Nanging efek kapindho ora kedadeyan amarga efek kapisan, lan alasan kimia sing diajokake kanggo loro-lorone kliru. Sing dibuktekake tanpa bisa dibantah luwih awet tinimbang mekanisme sing bener: sawijining senyawa bisa dipilih, ora mung ditemokake, lan dipilih adhedhasar bukti sing diklumpukake sadurunge ana wong sing menehi senyawa kasebut marang pasien.