Paul Ehrlich dhe bluja e metilenit: si një ngjyrues ndihmoi në formësimin e zbulimit të barnave

Kontributi i Paul Ehrlich në mjekësi nuk ishte një bar. Ishte një argument për mënyrën se si duhej studiuar një i tillë.

Në 1878 ai dorëzoi një tezë doktorature, pjesa hyrëse e së cilës titullohej "Konceptimi kimik i ngjyrosjes." Argumenti i saj ishte se ngjyrosja e një prerjeje indi dhe ngjyrosja e një cope pëlhure ndjekin të njëjtën logjikë. Në të dyja rastet, ngjyra lidhet për shkak të një afiniteti kimik mes ngjyruesit dhe materialit, jo sepse indi është përthithës, i yndyrshëm apo ka një formë që kap pigmentin. Ehrlich ishte rritur duke parë kushëririn e tij, patologun Karl Weigert, të përgatiste prerje të ngjyrosura, dhe ajo që i tërhiqte vëmendjen nuk ishin pamjet, por fakti që ngjyruesi zgjidhte ku të shkonte.

Ky pohim tingëllon modest. Nuk është i tillë. Nëse një ngjyrues lidhet me një ind për arsye kimike, atëherë modeli i ngjyrosjes tregon kiminë e atij indi. Një preparat i ngjyrosur pushon së qeni ilustrim dhe bëhet matje.

Ai e zhvilloi menjëherë këtë ide. Në 1880 kombinoi blunë e metilenit me fuksinë acide dhe e quajti përzierjen ngjyrues neutral, një neutralen Farbkörper, që dallonte llojet e ndryshme të qelizave të bardha të gjakut, aty ku ngjyruesit e përdorur veçmas në atë kohë nuk arrinin ta bënin këtë. Dy vjet më vonë paraqiti një metodë me violet metili për ngjyrosjen e bacileve të tuberkulozit, dhe Koch e përvetësoi procedurën në punën e tij.

Teoria që më vonë u dha këtyre praktikave një bazë të përbashkët është një çështje më vete, dhe data e saj shpesh ngatërrohet me periudhën e mëparshme. Teoria e zinxhirëve anësorë e Ehrlich, ideja se një substancë vepron mbi një qelizë sepse të dyja janë kimikisht të përputhshme, i përket viteve 1890, jo viteve të eksperimenteve me ngjyrues. Puna e mëparshme kishte sjellë bindjen paraprake: selektiviteti është kimik dhe, për këtë arsye, mund të kërkohet në mënyrë të qëllimshme, në vend që të zbulohet rastësisht.

Eksperimenti që e shndërroi ngjyruesin në një hartë

Në 1885 Ehrlich botoi një monografi mbi nevojat e organizmit për oksigjen, me nëntitullin studim analitik përmes ngjyrës. Metoda e saj ishte injektimi i ngjyruesve, ngjyra e të cilëve varet nga gjendja e oksidimit, dhe më pas krahasimi i mënyrës se si organe të ndryshme i reduktonin ose i ruanin ata. Ngjyruesi përdorej si instrument, ashtu siç përdoret një termometër: ai tregonte kushtet brenda indit që nuk mund të vëzhgoheshin drejtpërdrejt. Sipas vetë Ehrlich, qëllimi ishte të përcaktonte, me ndihmën e ngjyruesve të caktuar, fuqinë reduktuese të organeve të gjalla.

Rezultati me blunë e metilenit erdhi në 1886, në një artikull mbi reaksionin e ngjyruesit me substancën nervore të gjallë, të paraqitur në një shoqatë mjekësore dhjetorin e mëparshëm. Bluja e metilenit futej në qarkullimin e gjakut të një kafshe të gjallë, pastaj merreshin prerje të holla indi dhe ekspozoheshin në ajër, në mënyrë që ngjyruesi pa ngjyrë i grumbulluar të oksidohej sërish në blu dhe të tregonte ku ishte mbledhur. Qelizat nervore dhe fibrat nervore merrnin ngjyrën, dhe e merrnin me një selektivitet të mjaftueshëm që teknika të bëhej metodë standarde për paraqitjen e indit nervor. Përbërësi nuk ishte më thjesht një lëndë ngjyruese e aplikuar mbi një prerje të vdekur në tavolinën e laboratorit. Ishte një shënues që shpërndahej brenda një trupi të gjallë, dhe kjo shpërndarje mund të lexohej.

Vetia që qëndron në themel të të dy eksperimenteve meriton të thuhet qartë, sepse gjithçka tjetër në këtë histori varet prej saj. Shndërrimi i blusë së metilenit është i kthyeshëm. Forma e saj e reduktuar, leukobluja e metilenit, është pa ngjyrë dhe, në kontakt me oksigjenin, rikthehet në kationin blu. Një tretësirë e ngjyruesit me glukozë në një kavanoz të mbyllur është pa ngjyrë; hapeni kavanozin dhe ajo bëhet blu. Raportohet se Ehrlich e demonstroi drejtpërdrejt këtë dukuri duke trajtuar prerje të ngjyrosura me klorur hekuri, si edhe me ajër, dhe duke vëzhguar rikthimin e ngjyrës. Një ngjyrues që ndryshon ngjyrë sipas gjendjes redoks të mjedisit përreth është një sondë për atë mjedis.

Pra, dy veti qëndronin krah për krah. Një ngjyrues mund të dallonte një ind nga një tjetër. Dhe një ngjyrues mund të aktivizohej ose çaktivizohej nga një ndryshim në gjendjen e oksidimit.

Parë në retrospektivë, vetia e dytë është fillimi i kimioterapisë. Nëse një përbërës lidhet me një lloj indi dhe jo me një tjetër, atëherë i njëjti përbërës mund të arrijë te një lloj organizmi dhe jo te një tjetër. Ehrlich e shprehu drejtpërdrejt këtë përfundim: nëse një patogjen mund të ngjyrosej në mënyrë selektive, ngjyrosja mund të tregonte një dëmtim specifik të atij patogjeni. Prandaj, një ngjyrues mund të përdorej si bar, i drejtuar kundër një organizmi pushtues dhe jo kundër pacientit.

Prova e parë te një pacient nuk ishte për malarien. Në 1890, së bashku me psikiatrin Arthur Leppmann, Ehrlich raportoi se bluja e metilenit lehtësonte dhimbjen në gjendje nevralgjike dhe reumatike të muskujve, kyçeve dhe tendinave. Të dy diskutuan nëse bari mund të vepronte mbi sëmundjet mendore dhe vendosën të mos e provonin. Një mjek italian, Pietro Bodoni nga Genova, vazhdoi gjithsesi. Artikulli i tij i vitit 1899 ka në titull një veprim qetësues në forma të ndryshme të psikozës: ai përshkroi qetësim te katërmbëdhjetë pacientë të agjituar dhe vuri në dukje se mjekë të tjerë në Genova po e përdornin tashmë ngjyruesin për të njëjtin qëllim. Sedacioni nuk është një efekt mbi sëmundjen, dhe ky dallim rishfaqet vazhdimisht në këtë histori.

Puna për malarien erdhi në 1891, së bashku me patologun Paul Guttmann, në spitalin Moabit në Berlin. Bluja e metilenit iu dha dy pacientëve dhe raporti u botua në Berliner klinische Wochenschrift të 28 shtatorit 1891. Në rastin e parë, pacienti mori 0.5 g të ngjyruesit njëherësh në mbrëmjen e 29 qershorit; kriza që pritej nuk u shfaq plotësisht dhe e vetmja ankesë e regjistruar më pas ishte stranguri e lehtë me urinë blu. Krizat e etheve u zhdukën gjatë ditëve të para dhe parazitët nuk gjendeshin më në gjak më së voni në ditën e tetë. Përmbledhja e vetë autorëve ishte se pritshmëritë e tyre ishin përmbushur plotësisht. Dy raste pa kontroll nuk përbëjnë provë përfundimtare. Trajtimi më i plotë i blusë së metilenit dhe malaries, përfshirë provat moderne, ka faqen e vet, ndërsa pyetja me interes këtu është më e ngushtë: sa nga arsyetimi i Ehrlich i qëndroi përballjes me parazitin.

Ku qëndroi arsyetimi dhe ku dështoi

Nga mekanizmi nuk mbeti shumë, të paktën jo në formën që propozoi Ehrlich. Versioni i thjeshtë, ku një kation triciklik planar futet mes çifteve të bazave të ADN-së së parazitit, nuk qëndron për Plasmodium. Bluja e metilenit reduktohet aq lehtë nga një qelizë e kuqe e infektuar e gjakut, sa nuk arrin fare te paraziti si kation planar, dhe shpjegimi me interkalim që u përshtatet ngjyruesve të akridinës nuk i përshtatet këtij.

Ajo që mbështesin provat është më e ndërlikuar. Bluja e metilenit frenon glutation-reduktazën e parazitit në përqendrime që mund të arrihen te një pacient. Ajo bllokon shndërrimin e hemit në hemozoinë, pigmentin inert që paraziti krijon për të shmangur helmimin nga tretja që vetë ai i bën hemoglobinës, afërsisht po aq efektivisht sa klorokina dhe shumë më efektivisht se kinina. Ciklimi i saj redoks gjeneron gjithashtu specie reaktive të oksigjenit në një qelizë që tashmë po i prodhon ato. Se cili prej këtyre është mekanizmi i vërtetë, apo nëse të gjithë kontribuojnë, ende nuk është përcaktuar.

Ka edhe një ndërlikim tjetër, që duhet të ndikojë në mënyrën se si lexohet çdo pohim historik për këtë përbërës. Bluja e metilenit e tregtuar në atë periudhë nuk ishte një substancë e vetme. Mostrat përmbanin azure B, analogun e monodemetiluar, dhe tretësirat më të vjetra grumbullonin më shumë prej tij. Azure B është një ngjyrues metakromatik me objektiva të ndryshëm: e ngjyros ADN-në dyvargore në blu të errët dhe ARN-në në të gjelbër. Një përzierje e dy ngjyruesve me destinacione të ndryshme, në përpjesëtime që askush nuk i regjistroi, nuk mund të mbështesë një pohim të qartë për atë që bëri bluja e metilenit brenda saj.

Vetë ngjyruesi nuk e zëvendësoi kurrë kininën. Metoda pati më shumë sukses. Nxënësi i Ehrlich, Wilhelm Roehl, që punonte për konglomeratin e ngjyruesve dhe barnave IG Farben, vazhdoi të zhvillonte derivate të ngjyruesve si barna për sëmundjet tropikale dhe siguroi mjetin që mungonte: kanarinën, të infektuar me malarie të shpendëve, si provë rutinë për përzgjedhjen e përbërësve kandidatë. Werner Schulemann më pas ndryshoi zinxhirin anësor, dhe kripa e fenotiaziniumit që rezultoi shëroi infeksionin eksperimental. Ajo ende i bënte pacientët blu.

Rezultati jetëgjatë nuk ishte as ngjyruesi, as sistemi i unazave, por zinxhiri anësor. Shtimi i një grupi dialkilaminoalkilamino ndryshoi mënyrën se si sillej molekula, dhe ky fragment i mbijetoi çdo ridizenjimi të mëvonshëm. Nëse ruhet ky grup dhe unaza e fenotiaziniumit zëvendësohet me një unazë akridine, rezultati është kinakrina. Nëse përdoret një unazë kinoline, rezultati është klorokina. Pamakuina, primakuina dhe amodiakuina, të gjitha ende në katalogun e antimalarikëve, mbartin të njëjtin grup. Përbërësi që dështoi si trajtim siguroi pjesën që pati sukses.

Lidhja me antipsikotikët kalon përmes unazës dhe jo përmes barit. Sqarimi i strukturës së blusë së metilenit e çoi Heinrich August Bernthsen te bërthama bazë e fenotiazinës në 1883, dhe mbi atë skelet molekular, me zëvendësime të ndryshme, po punonin kimistët e Rhône-Poulenc në vitet 1940, ndërsa kërkonin antihistaminikë. Njëri prej këtyre përbërësve u sintetizua rreth fundit të 1950 dhe u testua nga kirurgu Henri Laborit, i cili vuri re se i linte pacientët të qetë dhe indiferentë. Përdorimi i tij i parë i botuar në psikiatri, te një pacient me mani, erdhi në janar 1952. Antipsikotiku i parë nuk është aq pasardhës i antimalarikut të Ehrlich, sa një i afërm i largët i ngjyruesit me të cilin ai nisi punën.

Tri praktika nga ky episod që ia vlen të ruhen

1. "Bari i parë sintetik i përdorur në mjekësi" përshkruan një kategori, dhe kufizimet janë më të mëdha se sa sugjeron shprehja. Shprehja është bërë e zakonshme; një rishikim shumë i cituar nga Schirmer dhe kolegët në Neurobiology of Aging e quan blunë e metilenit barin e parë plotësisht sintetik të përdorur në mjekësi. Hidrati i kloralit u fut në përdorim si qetësues sintetik në 1869, më shumë se njëzet vjet më herët. Vetë artikulli i vitit 1891 jep një pjesë të përgjigjes, sepse autorët e tij përmendin antipiretikët sintetikë që tashmë kishin dështuar kundër malaries, mes tyre kinolinën, antipirinën dhe antifebrinën. Përbërësi arsenikal i vetë Ehrlich për sifilizin erdhi edhe më vonë. Versioni i mbrojtshëm i këtij pohimi lidhet me metodën dhe jo me përparësinë kronologjike: bluja e metilenit është ndër përbërësit e parë sintetikë të zgjedhur për të vepruar kundër një organizmi të caktuar, mbi bazën e një teorie kimike të selektivitetit.
2. Shpërndarja selektive nuk është përfitim selektiv. Rezultati i Ehrlich në 1886 ishte se ngjyruesi shkon në indin nervor. Ku shkon një përbërës dhe çfarë bën kur arrin atje janë dy matje të ndryshme, dhe e para është shumë më e lehtë për t'u kryer. Pikërisht në këtë hendek janë mbështetur që atëherë shumica e pohimeve për blunë e metilenit dhe trurin.
3. Pastërtia është pjesë e provave, jo e marketingut. Të dhënat historike janë të paqarta pikërisht për këtë arsye. Ndryshime të vogla strukturore ndryshojnë vendin ku shkon ky përbërës, prandaj një certifikatë analize duhet të lidhet me një lot specifik dhe jo të ofrohet si një deklaratë se produkti është testuar. Një shitës që pretendon përputhje me monografinë farmakopeale, ndërkohë që teston vetëm metalet e rënda, po pretendon më shumë sesa mbështet raporti. Blupreme e siguron blunë e metilenit nga një prodhues farmaceutik dhe teston të gjitha specifikimet që përcakton monografia: identitetin, pastërtinë, papastërtitë organike, tretësit e mbetur, papastërtitë elementare, mbetjen pas kalcinimit, kufijtë mikrobialë dhe endotoksinat bakteriale. Raporti publikohet krahas produktit, dhe faqja për blunë e metilenit të gradës USP shpjegon këta kufij dhe pse rezultati për azure B është i pari që duhet kërkuar.

Burimet sipas datave

Renditja kronologjike e pikave kyçe, përfshirë kiminë e ngjyruesve që i parapriu Ehrlich dhe gradat e specifikimet që erdhën pas tij, paraqitet veçmas në historinë e blusë së metilenit, ndërsa identiteti i vetë përbërësit trajtohet te çfarë është bluja e metilenit.

Ilustrimet dokumentare mbi të cilat mbështetet ky rrëfim, të riprodhuara në rishikimin e vitit 2012 nga Krafts, Hempelmann dhe Skórska-Stania, nuk janë të barasvlershme, dhe një shembull tregon pse. Ilustrimi i vitit 1891 është dokumentimi parësor i provës; portreti i vitit 1910 pranë tij përcakton në kohë një reputacion dhe asgjë tjetër. Faqet nga fletorja e Andersag e vitit 1934 janë gjurma e drejtpërdrejtë e zëvendësimit me kinolinë, të shkruara nga dora e vetë kimistit.

Përmbledhja e ndershme e eksperimenteve të Ehrlich me ngjyrues është se ai e kuptoi drejt selektivitetin dhe identifikoi objektivin, por gaboi te mekanizmi. Bluja e metilenit vërtet përqendrohet në indin nervor dhe vërtet e dëmton parazitin e malaries. Ajo nuk e bën të dytën për shkak të së parës, dhe arsyeja kimike që ai dha për të dyja ishte e gabuar. Ajo që ai demonstroi përtej çdo dyshimi ishte më jetëgjatë se një mekanizëm i saktë: një përbërës mund të zgjidhet në vend që thjesht të gjendet, dhe kjo zgjedhje mund të mbështetet në prova të mbledhura përpara se dikush t'ia japë një pacienti.