Пауль Эрлих және метилен көгі: бояғыш дәрі іздеу тәсілін қалай қалыптастырды

Пауль Эрлихтің медицинаға қосқан үлесі дәрі емес еді. Ол дәріні қалай зерттеу керектігі туралы пайым ұсынды.

1878 жылы ол алғашқы бөлімі «Бояудың химиялық тұжырымдамасы» деп аталған докторлық диссертациясын тапсырды. Ондағы негізгі тұжырым тін кесіндісін бояу мен мата бөлігін бояудың логикасы бірдей дегенге саяды. Екі жағдайда да түс тіннің сіңіргіштігінен, майлылығынан немесе пигментті ұстап қалатындай пішінінен емес, бояғыш пен материал арасындағы химиялық жақындықтан орнығады. Эрлих бала кезінен немере ағасы, патолог Карл Вейгерттің боялған кесінділерді дайындауын бақылаған. Оның назарын суреттер емес, бояғыштың қайда баруды «таңдайтыны» аударды.

Бұл тұжырым қарапайым болып көрінеді. Бірақ олай емес. Егер бояғыш тінмен химиялық себептерге байланысты байланысса, онда боялу көрінісі сол тіннің химиялық қасиеттері туралы мәлімет береді. Боялған микропрепарат жай көрнекілік болудан қалып, өлшеу құралына айналады.

Ол осы ойды бірден дамытты. 1880 жылы метилен көгін қышқыл фуксинмен араластырып, қоспаны бейтарап бояғыш, яғни neutralen Farbkörper деп атады. Бұл қоспа сол кезде қолданылған жеке бояғыштар ажырата алмаған ақ қан жасушаларының түрлерін ажыратты. Екі жылдан кейін ол туберкулез таяқшаларын метил күлгінмен бояу әдісін ұсынды, ал Кох бұл тәсілді өз жұмысында қолданды.

Кейін осы тәжірибелерге ортақ негіз берген теория — бөлек мәселе, әрі оның пайда болған уақыты жиі тым қарапайым түсіндіріледі. Эрлихтің бүйір тізбек теориясы, яғни зат жасушаға екеуі химиялық тұрғыдан үйлескендіктен әсер етеді деген идея, бояғыштармен жұмыс істеген кезеңге емес, 1890-жылдарға жатады. Ал ертеректегі жұмыстары оған бастапқы сенімді берді: таңдамалылықтың негізі химиялық, демек оны кездейсоқ табуды күтпей, мақсатты түрде іздеуге болады.

Бояғышты картаға айналдырған тәжірибе

1885 жылы Эрлих ағзаның оттегіге қажеттілігі туралы монография жариялады, оның қосымша атауы түстік-аналитикалық зерттеу болды. Әдісі түсі тотығу дәрежесіне тәуелді бояғыштарды енгізіп, кейін әртүрлі мүшелердің оларды қалай тотықсыздандыратынын немесе өзгеріссіз сақтайтынын салыстыру еді. Бояғыш термометр сияқты құрал ретінде қолданылды: ол тін ішіндегі тікелей зерттеу мүмкін емес жағдайлар туралы мәлімет берді. Эрлихтің өзі мақсатты белгілі бояғыштардың көмегімен тірі мүшелердің тотықсыздандыру қабілетін анықтау деп тұжырымдады.

Метилен көгіне қатысты нәтиже 1886 жылы бояғыштың тірі жүйке затымен реакциясы туралы мақалада жарияланды; бұл жұмыс алдыңғы желтоқсанда медициналық қоғамда баяндалған еді. Метилен көгі тірі жануардың қан айналымына енгізілді, содан кейін тіннің жұқа кесінділері алынып, ауаға шығарылды. Осылайша жиналған түссіз бояғыш қайта тотығып, көк түске айналды да, қайда шоғырланғанын көрсетті. Жүйке жасушалары мен жүйке талшықтары боялды, әрі бұл таңдамалылық жеткілікті айқын болғандықтан, тәсіл жүйке тінін көрсетуге арналған стандартты әдіске айналды. Қосылыс енді зертханалық үстелдегі өлі тін кесіндісіне жағылатын бояғыш қана емес еді. Ол тірі дененің ішінде таралатын маркерге айналды, ал сол таралуды бақылап, түсіндіруге болатын.

Екі тәжірибенің де негізінде жатқан қасиетті анық айту керек, өйткені осы оқиғадағы қалғанының бәрі соған байланысты. Метилен көгінің өзгерісі қайтымды. Оның тотықсызданған түрі — лейкометилен көгі — түссіз, ал оттегімен жанасқанда қайтадан көк катионға айналады. Жабық құтыдағы бояғыштың глюкоза қосылған ерітіндісі түссіз болады; құтыны ашсаңыз, ол көгереді. Эрлих боялған кесінділерге ауа ғана емес, темір хлоридімен де әсер етіп, түстің қайта пайда болуын бақылау арқылы мұны тікелей көрсеткені айтылады. Қоршаған ортасының тотығу-тотықсыздану күйіне қарай түсін өзгертетін бояғыш сол ортаны зерттейтін зонд қызметін атқарады.

Сонымен, қатар тұрған екі қасиет болды. Бояғыш бір тінді екіншісінен ажырата алды. Сондай-ақ тотығу дәрежесінің өзгеруі арқылы бояғыштың түсін пайда қылуға да, жоғалтуға да болатын.

Кейінгі нәтижелер тұрғысынан қарасақ, екінші қасиет — химиотерапияның бастау нүктесі. Егер қосылыс тіннің бір түрімен байланысып, екіншісімен байланыспаса, сол қосылыс ағзалардың бір түріне жетіп, екіншісіне жетпеуі мүмкін. Эрлих бұл қорытындыны тікелей айтты: егер қоздырғышты таңдамалы түрде бояуға болса, мұндай боялу сол қоздырғышқа тән зиянды әсерді көрсетуі мүмкін. Демек, бояғыш науқасқа емес, оның ағзасына енген қоздырғышқа бағытталған дәрі ретінде қолданылуы ықтимал.

Науқастағы алғашқы сынақ безгекке арналмаған еді. 1890 жылы Эрлих психиатр Артур Леппманмен бірге метилен көгі бұлшықеттердің, буындар мен сіңірлердің невралгиялық және ревматикалық жағдайларындағы ауырсынуды жеңілдеткенін хабарлады. Екеуі дәрінің психикалық ауруларға әсер ету мүмкіндігін талқылап, оны сынамауға шешім қабылдады. Бірақ Генуядағы италиялық дәрігер Пьетро Бодони мұны бәрібір сынап көрді. Оның 1899 жылғы мақаласының атауы психоздың әртүрлі түрлеріндегі тыныштандырғыш әсерге арналған: ол қозу күйіндегі он төрт науқастың тынышталғанын сипаттап, Генуяның басқа дәрігерлері де бояғышты осы мақсатта қолданып жүргенін атап өтті. Тыныштандыру аурудың өзіне әсер ету деген сөз емес, ал бұл айырмашылық осы тарихта қайта-қайта көрінеді.

Безгекке қатысты жұмыс 1891 жылы патолог Пауль Гуттманмен бірге Берлиндегі Моабит ауруханасында жүргізілді. Метилен көгі екі науқасқа берілді, ал есеп 1891 жылғы 28 қыркүйектегі Berliner klinische Wochenschrift журналында жарияланды. Бірінші жағдайда науқас 29 маусым күні кешке бояғыштың 0.5 g мөлшерін бірден қабылдады; күтілген ұстама толық дамымады, ал кейін тіркелген жалғыз шағым көк түсті несеппен бірге байқалған жеңіл странгурия болды. Қызба ұстамалары алғашқы күндерде жоғалып, паразиттер ең кеш дегенде сегізінші күні қаннан жойылды. Авторлар өз қорытындысында күткен нәтижелері толық орындалғанын жазды. Бақылау тобы жоқ екі жағдай дәлел бола алмайды. Қазіргі сынақтарды қоса қамтитын метилен көгі мен безгек туралы толық баяндама бөлек бетке лайық. Ал мұндағы қызықты сұрақ әлдеқайда тар: Эрлихтің пайымының қанша бөлігі паразитпен бетпе-бет келгенде өз күшін сақтады?

Пайым қай тұста дұрыс болып, қай тұста қателесті

Механизм туралы тұжырымның көп бөлігі сақталмады, кем дегенде Эрлих ұсынған түрінде. Жазық үшциклді катион паразит ДНҚ-сының негіз жұптарының арасына енеді деген қарапайым түсіндірме Plasmodium жағдайында расталмайды. Жұқтырылған эритроцит метилен көгін соншалықты оңай тотықсыздандырады, ол паразитке жазық катион түрінде мүлде жетпейді. Сондықтан акридин бояғыштарына сәйкес келетін интеркаляция түсіндірмесі бұған сәйкес келмейді.

Дәлелдер қолдайтын көрініс күрделірек. Метилен көгі науқас ағзасында қол жеткізуге болатын концентрацияларда паразиттің глутатионредуктазасын тежейді. Ол гемнің гемозоинге айналуын бөгейді. Гемозоин — паразит гемоглобинді қорыту барысында өзі түзетін өнімдерден уланбау үшін жасайтын инертті пигмент. Бұл үдерісті метилен көгі шамамен хлорохиндей тиімді, ал хининнен әлдеқайда тиімді бөгейді. Оның тотығу-тотықсыздану циклі онсыз да оттегінің белсенді түрлерін түзіп жатқан жасушада олардың қосымша түзілуіне әкеледі. Осылардың қайсысы негізгі механизм екені немесе бәрінің де үлесі бар-жоғы әлі анықталған жоқ.

Тағы бір күрделі жайт бар, ол осы қосылыс туралы кез келген тарихи тұжырымды қалай түсіну керектігіне әсер етуі тиіс. Сол кезеңдегі сатылымдағы метилен көгі бір ғана заттан тұрмаған. Үлгілерде бір метил тобы ажыратылған туыстас қосылыс — azure B болған, ал ұзақ сақталған ерітінділерде оның мөлшері көбейген. Azure B — нысаналары басқа метахроматикалық бояғыш: ол қос тізбекті ДНҚ-ны қою көк, ал РНҚ-ны жасыл түске бояйды. Екі түрлі нысанаға бағытталатын бояғыштардың ешкім тіркемеген арақатынастағы қоспасы құрамындағы метилен көгінің нақты не істегені туралы бірмәнді тұжырым жасауға негіз бола алмайды.

Бояғыштың өзі хининді ешқашан алмастыра алмады. Ал әдістің нәтижесі жақсырақ болды. Бояғыштар мен дәрілер өндіретін IG Farben бірлестігінде жұмыс істеген Эрлихтің шәкірті Вильгельм Рёль бояғыш туындыларын тропикалық ауруларға арналған дәрілер ретінде зерттеуді жалғастырып, жетіспеген құралды ұсынды: құс безгегі жұқтырылған канарейканы үміткер қосылыстарды жүйелі іріктеуге пайдалану. Кейін Вернер Шулеман бүйір тізбекті өзгертті, ал алынған фенотиазиний тұзы тәжірибелік инфекцияны емдеді. Бірақ ол науқастарды әлі де көк түске бояйтын.

Ұзаққа сақталған нәтиже бояғыш та, сақина жүйесі де емес, бүйір тізбек болып шықты. Диалкиламиноалкиламино тобын қосу молекуланың қасиеттерін өзгертті, ал бұл фрагмент кейінгі барлық қайта құрастыруларда сақталды. Осы топты сақтап, фенотиазиний сақинасын акридинге алмастырса, хинакрин шығады. Оның орнына хинолин енгізілсе, хлорохин алынады. Безгекке қарсы дәрілер тізімінде әлі бар памахин, примахин және амодиахиннің бәрінде де осы топ бар. Ем ретінде сәтсіз болған қосылыс табысқа жеткен құрылымдық бөлікті берді.

Антипсихотиктермен байланыс дәрінің өзі арқылы емес, сақинасы арқылы өтеді. Метилен көгінің құрылымын анықтау Генрих Август Бернтсенді 1883 жылы бастапқы фенотиазин ядросына алып келді. 1940-жылдары Rhône-Poulenc химиктері антигистаминдер іздегенде осы қаңқаға әртүрлі орынбасарлар енгізіп жұмыс істеді. Осындай қосылыстардың бірі шамамен 1950 жылдың соңында синтезделіп, хирург Анри Лабори тарапынан сыналды. Ол қосылыстың науқастарды тыныш әрі немқұрайды күйге түсіретінін байқады. Оның психиатрияда алғаш қолданылғаны туралы жарияланым 1952 жылғы қаңтарда маниясы бар науқасқа қатысты шықты. Алғашқы антипсихотикті Эрлихтің безгекке қарсы дәрісінің ұрпағы деуден гөрі, ол бастаған бояғыштың алыс туысы деген дұрысырақ.

Осы оқиғадан сақтап қалуға тұрарлық үш ұстаным

1. «Медицинада қолданылған алғашқы синтетикалық дәрі» белгілі бір санатты сипаттайды, ал қажетті нақтылаулар бұл тіркестен көрінгеннен әлдеқайда ауқымды. Бұл тіркес орныққан сипаттамаға айналды; Neurobiology of Aging журналындағы Ширмер мен әріптестерінің жиі сілтеме жасалатын шолуы метилен көгін медицинада қолданылған ең алғашқы толық синтетикалық дәрі деп атайды. Ал хлоралгидрат синтетикалық тыныштандырғыш ретінде 1869 жылы, яғни жиырма жылдан астам уақыт бұрын енгізілген. Жауаптың бір бөлігін 1891 жылғы мақаланың өзі береді: авторлары безгекке қарсы бұған дейін нәтиже бермеген синтетикалық қызу түсіргіштерді, соның ішінде хинолинді, антипиринді және антифебринді атайды. Эрлихтің мерезге қарсы өз мышьяк қосылысы бұдан да кейін пайда болды. Тұжырымның негізді нұсқасы алғаш болу туралы емес, әдіс туралы: метилен көгі — химиялық таңдамалылық теориясына сүйеніп, белгілі бір ағзаға қарсы әсер ету үшін таңдалған ең ерте синтетикалық қосылыстардың бірі.
2. Таңдамалы таралу таңдамалы пайдаға тең емес. Эрлихтің 1886 жылғы нәтижесі бояғыштың жүйке тініне баратынын көрсетті. Қосылыстың қайда баратыны мен сол жерге жеткенде не істейтіні — екі бөлек өлшем, әрі біріншісін өлшеу әлдеқайда оңай. Содан бері метилен көгі мен ми туралы тұжырымдардың көбі осы алшақтық аясында айтылып келеді.
3. Тазалық маркетингке емес, дәлелге жатады. Тарихи деректер дәл осы себептен бірмәнді емес. Құрылымдағы шағын айырмашылықтар бұл қосылыстың қайда баратынын өзгертеді. Сондықтан талдау сертификаты өнімнің тексерілгені туралы жалпы мәлімдеме ретінде ұсынылмай, нақты партияға байланыстырылуы керек. Тек ауыр металдарды тексеріп, фармакопеялық монографияға сәйкестік туралы мәлімдейтін сатушы есеп растайтыннан артық нәрсе уәде етеді. Blupreme метилен көгін фармацевтикалық өндірушіден алып, монографияда көрсетілген толық спецификация бойынша тексереді: сәйкестендіру, тазалық, органикалық қоспалар, қалдық еріткіштер, элементтік қоспалар, күйдіруден қалған қалдық, микробиологиялық шектер және бактериялық эндотоксиндер. Есеп өніммен бірге жарияланады, ал USP сапа санатындағы метилен көгі туралы бет осы шектерді және неліктен алдымен azure B нәтижесіне қарау керектігін түсіндіреді.

Мерзімі көрсетілген дереккөздер тізбегі

Эрлихке дейінгі бояғыштар химиясын және одан кейінгі сапа санаттары мен спецификацияларды қоса қамтитын, мерзімі көрсетілген негізгі кезеңдер тізбегі метилен көгінің тарихында бөлек баяндалған. Ал қосылыстың өзі туралы мәлімет метилен көгі деген не деген бетте берілген.

Осы баяндауға негіз болған және Крафтс, Хемпельман мен Скурска-Станяның 2012 жылғы шолуында қайта жарияланған иллюстрациялардың дәлелдік мәні бірдей емес. Бір мысал мұның себебін көрсетеді. 1891 жылғы иллюстрация — сынақтың бастапқы құжаты; оның жанындағы 1910 жылғы портрет тек қалыптасқан беделдің сол кездегі көрінісі, басқа ештеңе емес. Андерзагтың 1934 жылғы дәптерінің беттері — хинолинге алмастырудың химиктің өз қолымен жазылған тікелей ізі.

Эрлихтің бояғыштармен жасаған тәжірибелерінің шынайы қорытындысы мынадай: ол таңдамалылықты да, нысананы да дұрыс анықтады, бірақ механизмді қате түсінді. Метилен көгі шынымен жүйке тінінде шоғырланады және безгек паразитіне зиян келтіреді. Алайда екіншісі біріншісінің салдарынан болмайды, әрі ол екеуіне ұсынған химиялық түсіндірме қате еді. Оның даусыз дәлелдегені дұрыс механизмнен де ұзақ сақталды: қосылысты кездейсоқ табудың орнына таңдауға болады, әрі оны науқасқа бермей тұрып жиналған дәлелдерге сүйеніп таңдауға болады.