Paul Ehrlich jeung metilena biru: kumaha zat warna ngabantu ngawangun panemuan ubar

Sumbangan Paul Ehrlich kana kadokteran lain mangrupa ubar. Éta mangrupa pamadegan ngeunaan kumaha carana niténan ubar.

Dina 1878 anjeunna ngajukeun disertasi doktor anu bagian bubukana dijudulan "Konsép Kimia ngeunaan Ngawarnaan." Pamadeganana nyaéta yén ngawarnaan irisan jaringan jeung ngawarnaan salembar lawon nuturkeun logika anu sarua. Dina duanana, warna napel lantaran aya afinitas kimia antara zat warna jeung bahan, lain lantaran jaringan téh nyerep, miboga gajih, atawa wangunna bisa ngajebak pigmén. Ti leuleutik Ehrlich mindeng ningali dulur misanna, ahli patologi Karl Weigert, nyiapkeun irisan anu diwarnaan, sarta anu narik perhatianna lain gambarna, tapi kanyataan yén zat warna milih tempat anu rék didatangan.

Ieu pamadegan kadéngéna basajan. Padahal henteu. Lamun zat warna ngabeungkeut kana jaringan ku alesan kimia, pola warnana mangrupa laporan ngeunaan kaayaan kimia jaringan éta. Kaca objék anu diwarnaan lain deui saukur ilustrasi, tapi jadi pangukuran.

Anjeunna langsung mekarkeun gagasan éta. Dina 1880 anjeunna ngagabungkeun metilena biru jeung fuksin asam sarta nyebut campuran éta zat warna nétral, neutralen Farbkörper, anu bisa ngabédakeun rupa-rupa sél getih bodas, hal anu teu bisa dilakukeun ku zat warna tunggal anu harita dipaké. Dua taun ti harita anjeunna nepikeun métode métil violét pikeun ngawarnaan basil tuberkel, sarta Koch ngagunakeun prosedur éta dina pagawéanana sorangan.

Téori anu engkéna méré landasan anu sarua pikeun prakték-prakték ieu mangrupa perkara séjén, sarta waktu mecenghulna mindeng disamaratakeun. Téori ranté gigir Ehrlich, nyaéta gagasan yén hiji zat mangaruhan sél lantaran duanana cocog sacara kimia, asalna ti taun 1890-an, lain ti mangsa ékspérimén zat warna. Anu dibikeun ku pagawéan saméméhna nyaéta kayakinan pangheulana: selektivitas téh sipat kimia, ku kituna selektivitas bisa ditéangan, lain ngan kapanggih sacara kabeneran.

Ékspérimén anu ngarobah zat warna jadi peta

Dina 1885 Ehrlich medalkeun monograf ngeunaan kabutuhan oksigén organisme, kalayan subjudul ulikan analisis warna. Métodena nyaéta nyuntikkeun zat warna anu warnana gumantung kana kaayaan oksidasi, tuluy ngabandingkeun kumaha organ anu béda ngaréduksi atawa ngajaga zat éta. Zat warna dipaké minangka alat ukur, saperti térmométer: éta ngalaporkeun kaayaan di jero jaringan anu teu bisa dititénan langsung. Ceuk Ehrlich sorangan, tujuanana nyaéta nangtukeun daya réduksi organ hirup kalayan bantuan zat warna nu tangtu.

Hasil ngeunaan metilena biru muncul dina 1886, dina makalah ngeunaan réaksi zat warna éta jeung zat saraf hirup, anu dibacakeun ka hiji paguyuban médis dina bulan Désémber saméméhna. Metilena biru diasupkeun kana sirkulasi getih sato hirup, tuluy irisan jaringan anu ipis dicokot sarta dipaparkeun kana hawa, sangkan zat warna tanpa warna anu geus ngumpul kaoksidasi deui jadi biru sarta némbongkeun tempat kumpulna. Sél saraf jeung serat saraf nyerep warna éta, sarta selektivitasna cukup luhur nepi ka téhnik ieu jadi métode baku pikeun némbongkeun jaringan saraf. Sanyawa éta lain deui saukur bahan ngawarnaan anu diterapkeun kana irisan paéh dina méja laboratorium. Éta jadi pananda anu nyebarkeun dirina di jero awak hirup, sarta sebaranana bisa dibaca.

Sipat anu jadi dasar duanana ékspérimén perlu diterangkeun kalawan écés, sabab sakabéh bagian séjén dina carita ieu gumantung kana éta. Parobahan metilena biru bisa malik deui. Wangun anu diréduksina, leukometilena biru, teu boga warna, sarta lamun kontak jeung oksigén bakal balik deui jadi kation biru. Larutan glukosa anu ngandung zat warna ieu dina toples anu ditutup rapet teu boga warna; lamun toples dibuka, warnana jadi biru. Ehrlich dilaporkeun kungsi némbongkeun hal éta sacara langsung ku méré beusi klorida ogé hawa kana irisan anu diwarnaan, tuluy niténan warnana balik deui. Zat warna anu robah warna nurutkeun kaayaan rédoks sabudeureunana téh mangrupa alat panyilidikan pikeun lingkungan éta.

Jadi aya dua sipat anu padeukeut. Zat warna bisa ngabédakeun hiji jaringan ti jaringan séjén. Sarta zat warna bisa dihurungkeun jeung dipareuman ku parobahan kaayaan oksidasi.

Lamun ditilik deui ti hasil-hasil anu datang engké, sipat kadua téh mangrupa awal kémoterapi. Lamun hiji sanyawa ngabeungkeut kana hiji jinis jaringan tapi henteu kana jinis séjén, sanyawa anu sarua bisa waé ngahontal hiji jinis organisme tapi henteu ngahontal anu séjén. Ehrlich nepikeun kacindekan ieu sacara langsung: lamun patogén bisa diwarnaan sacara selektif, ngawarnaan éta bisa jadi nunjukkeun pangaruh ngaruksak anu husus kana patogén éta. Ku kituna zat warna bisa waé dipaké minangka ubar, anu ditujukeun ka organisme pangganggu, lain ka pasiénna.

Uji munggaran ka pasién lain pikeun malaria. Dina 1890, babarengan jeung psikiater Arthur Leppmann, Ehrlich ngalaporkeun yén metilena biru ngurangan nyeri dina kaayaan neuralgis jeung réumatik dina otot, sendi, jeung urat. Duanana ngabahas naha ubar éta bisa mangaruhan gangguan jiwa, tuluy mutuskeun henteu nyobaanana. Hiji dokter Italia, Pietro Bodoni ti Genoa, tetep nyobaanana. Makalahna taun 1899 dijudulan ngeunaan pangaruh sedatif dina rupa-rupa wangun psikosis: anjeunna ngajelaskeun pangaruh nenangkeun dina opat belas pasién anu guligah, sarta nyatet yén dokter séjén di Genoa geus ngagunakeun zat warna éta pikeun tujuan anu sarua. Sedasi lain pangaruh kana panyakitna, sarta bédana ieu terus muncul dina sajarah ieu.

Panalungtikan malaria lumangsung dina 1891, babarengan jeung ahli patologi Paul Guttmann, di rumah sakit Moabit di Berlin. Metilena biru dibikeun ka dua pasién, sarta laporanana dimuat dina Berliner klinische Wochenschrift tanggal 28 Séptémber 1891. Dina kasus kahiji, pasién nginum 0.5 g zat warna éta sakaligus dina peuting 29 Juni; serangan anu dipiharep bakal datang henteu lumangsung sapinuhna, sarta hiji-hijina keluhan anu kacatet sanggeusna nyaéta stranguria hampang jeung cikiih biru. Serangan muriang ngaleungit dina poé-poé awal, sarta parasit geus euweuh dina getih panglaunna dina poé kadalapan. Ringkesan ti pangarangna sorangan nyaéta yén harepan maranéhna geus kacumponan sapinuhna. Dua kasus tanpa kelompok kontrol lain bukti anu ngayakinkeun. Pedaran anu leuwih lengkep ngeunaan metilena biru jeung malaria, kaasup uji modéren, aya dina kaca sorangan, sarta patarosan anu matak narik di dieu leuwih heureut: sabaraha tina nalar Ehrlich anu tetep luyu sanggeus diuji kana parasit.

Bagian nalar anu tetep luyu jeung anu gagal

Teu loba katerangan ngeunaan mékanismena anu tetep luyu, sahenteuna henteu dina wangun anu diajukeun ku Ehrlich. Vérsi anu basajan tur rapih, nyaéta kation trisiklik datar nyelap di antara pasangan basa DNA parasit, teu luyu pikeun Plasmodium. Metilena biru gampang pisan diréduksi ku sél getih beureum anu kainféksi, nepi ka teu kungsi nepi ka parasit dina wangun kation datar, sarta katerangan interkalasi anu luyu pikeun zat warna akridin henteu luyu pikeun zat ieu.

Anu dirojong ku bukti leuwih rumit. Metilena biru ngahambat glutation réduktase parasit dina konséntrasi anu bisa kahontal dina awak pasién. Éta ngahambat parobahan hém jadi hémozoin, pigmén inért anu dijieun ku parasit sangkan teu karacunan ku hasil nyerna hémoglobin sorangan, kalayan éféktivitas anu kurang leuwih sarua jeung klorokuin sarta jauh leuwih luhur batan kuinin. Siklus rédoksna ogé ngahasilkeun spésiés oksigén réaktif dina sél anu geus ngahasilkeun éta. Mana di antara ieu anu jadi mékanisme sabenerna, atawa naha kabéhanana nyumbang, masih can dipastikeun.

Aya deui hal anu matak rumit, sarta ieu kudu mangaruhan cara maca sagala klaim sajarah ngeunaan sanyawa ieu. Metilena biru komérsial dina mangsa éta lain hiji zat wungkul. Sampelna ngandung Azure B, kongénér anu hiji gugus métilna geus dicabut, sarta larutan anu leuwih heubeul ngumpulkeun leuwih loba zat éta. Azure B téh zat warna métakromatik kalayan sasaran anu béda: éta ngawarnaan DNA untai ganda jadi biru kolot sarta RNA jadi héjo. Campuran dua zat warna kalayan tujuan anu béda, dina babandingan anu teu kungsi dicatet ku saha waé, teu bisa ngarojong pernyataan anu écés ngeunaan naon anu dilakukeun ku metilena biru di jerona.

Zat warna éta sorangan teu kungsi ngagantikeun kuinin. Métodena leuwih hasil. Murid Ehrlich, Wilhelm Roehl, anu digawé pikeun gabungan pausahaan zat warna jeung ubar IG Farben, terus ngadorong turunan zat warna minangka ubar tropis sarta nyadiakeun alat anu saméméhna can aya: manuk kenari anu kainféksi malaria manuk, minangka sarana panyaringan rutin pikeun calon sanyawa. Werner Schulemann tuluy ngarobah ranté gigirna, sarta uyah fénotiazinium anu dihasilkeun nyageurkeun inféksi ékspériméntal. Éta masih ngajadikeun awak pasién biru.

Hasil anu tahan lila tétéla lain zat warnana atawa sistem cingcinna, tapi ranté gigirna. Nambahkeun gugus dialkilaminoalkilamino ngarobah sipat molekul éta, sarta fragménna tetep dipaké dina unggal rarancang ulang saterusna. Lamun gugus éta dipertahankeun sarta cingcin fénotiazinium diganti ku akridin, hasilna nyaéta kuinakrin. Lamun diganti ku kuinolin, hasilna nyaéta klorokuin. Pamakuin, primakuin, jeung amodiakuin, anu kabéh masih aya dina katalog antimalaria, miboga gugus anu sarua. Sanyawa anu gagal minangka pangobatan nyadiakeun bagian anu hasil.

Patalina jeung antipsikotik ngalangkungan cingcinna, lain ngaliwatan ubarna. Ngécéskeun struktur metilena biru anu nungtun Heinrich August Bernthsen kana inti fénotiazin induk dina 1883, sarta kerangka éta, anu disubstitusi ku rupa-rupa cara, jadi bahan garapan ahli kimia di Rhône-Poulenc dina taun 1940-an nalika néangan antihistamin. Salah sahiji sanyawa éta disintésis kira-kira dina ahir 1950 sarta diuji ku ahli bedah Henri Laborit, anu niténan yén éta ngajadikeun pasién tenang jeung teu pati paduli. Pamakéan psikiatrik munggaranna anu dipedalkeun, dina pasién anu ngalaman mania, lumangsung dina Januari 1952. Antipsikotik munggaran leuwih merenah disebut baraya jauh tina zat warna anu jadi titik awal Ehrlich, tibatan turunan antimalariana.

Tilu kabiasaan tina ieu kajadian anu pantes dipertahankeun

1. "Ubar sintétis munggaran anu dipaké dina kadokteran" ngajelaskeun hiji kategori, sarta watesan-watesanana leuwih loba batan anu kasirat dina éta ungkara. Ungkara éta geus ilahar dipaké; hiji tinjauan ku Schirmer jeung batur-baturna anu mindeng dicutat dina Neurobiology of Aging nyebut metilena biru minangka ubar anu sapinuhna sintétis pangheulana dipaké dina kadokteran. Kloral hidrat diwanohkeun minangka sedatif sintétis dina 1869, leuwih ti dua puluh taun saméméhna. Makalah 1891 sorangan nyadiakeun sabagian jawaban, sabab pangarangna nyebut antipi rétik sintétis anu geus gagal ngalawan malaria, di antarana kuinolin, antipirin, jeung antifébrin. Ubar arsénik Ehrlich sorangan pikeun sifilis datang leuwih engké deui. Vérsi klaim anu bisa dipertanggungjawabkeun téh ngeunaan métode, lain saha anu pangheulana: metilena biru kaasup sanyawa sintétis pangheubeulna anu dipilih pikeun mangaruhan organisme husus dumasar kana téori kimia ngeunaan selektivitas.
2. Sebaran selektif lain mangpaat selektif. Hasil Ehrlich dina 1886 nyaéta yén zat warna éta indit ka jaringan saraf. Ka mana hiji sanyawa indit jeung naon anu dilakukeunana sanggeus nepi téh dua pangukuran anu béda, sarta anu kahiji jauh leuwih gampang dilakukeun. Ti harita, lolobana klaim ngeunaan metilena biru jeung uteuk aya dina lolongkrang éta.
3. Kamurnian téh bagian tina bukti, lain tina pamasaran. Catetan sajarah téh samar justru ku alesan ieu. Bédana struktur anu leutik ngarobah ka mana sanyawa ieu indit, ku kituna sertipikat analisis kudu dipatalikeun jeung lot husus, lain ngan ditepikeun minangka pernyataan yén hiji produk geus diuji. Nu ngajual anu ngaku saluyu jeung monograf farmakopé tapi ngan nguji logam beurat téh nyieun klaim leuwih jauh batan anu dirojong ku laporanana. Blupreme meunangkeun metilena biru ti produsén farmasi sarta nguji sakabéh spésifikasi anu ditetepkeun ku monograf: idéntitas, kamurnian, pangotor organik, sésa pangleyur, pangotor unsur, résidu sanggeus dipijarkeun, wates mikroba, jeung éndotoksin baktéri. Laporan dipedalkeun babarengan jeung produkna, sarta kaca metilena biru kelas USP ngajelaskeun wates-wates éta jeung naha hasil Azure B anu pangheulana kudu dipariksa.

Runtuyan sumber dumasar tanggal

Runtuyan tonggak dumasar tanggal, kaasup kimia zat warna anu aya saméméh Ehrlich sarta kelas jeung spésifikasi anu datang sanggeus anjeunna, dipedar misah dina sajarah metilena biru, sarta idéntitas sanyawa éta sorangan dipedar dina naon ari metilena biru.

Lambar ilustrasi anu jadi dasar pedaran ieu, anu dicitak deui dina tinjauan taun 2012 ku Krafts, Hempelmann, jeung Skórska-Stania, henteu sarua nilaina, sarta hiji conto némbongkeun alesanana. Lambar 1891 téh catetan primér ngeunaan uji éta; potrét 1910 di gigireunana ngan nandaan mangsa hiji reputasi, teu leuwih. Kaca-kaca tina buku catetan Andersag taun 1934 mangrupa tapak langsung substitusi kuinolin, ditulis ku leungeun ahli kimiana sorangan.

Ringkesan anu jujur ngeunaan ékspérimén zat warna Ehrlich nyaéta yén anjeunna bener ngeunaan selektivitas jeung sasaranna, tapi salah ngeunaan mékanismena. Metilena biru mémang ngumpul dina jaringan saraf sarta mémang ngaruksak parasit malaria. Pangaruh kadua henteu lumangsung lantaran sipat kahiji, sarta alesan kimia anu anjeunna ajukeun pikeun duanana téh salah. Anu dibuktikeunana tanpa bisa dibantah leuwih langgeng batan mékanisme anu bener: hiji sanyawa bisa dipilih, lain ngan kapanggih, sarta dipilih dumasar kana bukti anu dikumpulkeun saméméh aya nu méré éta ka pasién.