Химия — союзник медицины

Текст добавлен: 9 октября 2016, 22:33

Текст книги "Химия — союзник медицины"

Автор книги: Борис Розен

Соавторы: Фаина Шарипова

Жанры:

Химия

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 7 страниц)

Назад к карточке книги

Видимо, недалеко то время, когда искусственное сердце сможет заменить сердце, созданное природой.

В борьбе за жизнь и здоровье человека хирурги теперь все чаще используют различные «запчасти» из полимеров. В клиниках появилась и искусственная почка. Этот аппарат состоит из тончайших целлофановых пленок с мельчайшими отверстиями. Через микроскопические поры этих мембран не проходят молекулы вредных веществ, загрязняющих и отравляющих кровь, в силу разницы в осмотическом давлении. Очищенная кровь поступает по трубкам из искусственной почки в кровеносную систему больного, а вредные примеси проходят в протекающий по другую сторону мембран аппарата диализирующий раствор.

Очищение крови в искусственной почке обычно продолжается несколько часов. Иногда процесс приходится повторять несколько раз. Аппаратом широко пользуются при острой недостаточности почек, тяжелых отравлениях, травмах, ожогах, нередко и при некоторых инфекционных заболеваниях. Искусственная почка пригодилась и исследователям, изучающим биохимические изменения крови.

На очереди создание портативной и универсальной искусственной почки, которую можно было бы пересаживать вместо больной или утраченной почки. Эта задача по плечу и химикам и медикам.

В хирургической практике хорошо зарекомендовали себя сухожилия из нейлона и лавсана. Использовавшиеся ранее для наложения швов шелковые нитки теперь вытеснили винольные. Эти синтетические волокна рассасываются в организме через определенный срок, они тают в лимфе, как сахар в чае. «Химические» нити можно пропитывать различными дезинфицирующими и лекарственными растворами, а также некоторыми органическими веществами, которые позволяют видеть эти нити с помощью рентгеновских лучей. А это имеет немаловажное значение при полостных операциях.

В клинической практике нередко бывают случаи, когда необходимо удалить часть пищевода или трахеи. Раньше их заменяли трубками из золота или серебра, теперь же артерии и кровеносные сосуды изготовляют из эластичных пластмассовых пленок.

В недалеком будущем хирурги и вовсе перестанут сшивать ткани. Не потребуются и синтетические нити. Они просто будут склеивать их как листы бумаги или куски дерева. Клеем им будут служить синтетические смолы.

Для изготовления искусственных кровеносных сосудов часто пользуются поливиниловыми губками. Это твердый, белого цвета материал, который при размачивании в горячей воде становится мягким и эластичным, как резина. Поливиниловую губку разрезают на тонкие пластинки толщиной 3–4 мм, которые накручивают на гладкую металлическую поверхность цилиндров различного диаметра и кипятят 10–15 минут. Под действием тепла края пластинок «свариваются» и получаются полые трубки нужного диаметра. После охлаждения их снимают с цилиндра.

Искусственные кровеносные сосуды хорошо срастаются с натуральными и не вызывают никаких болезненных явлений в организме. Стенки таких сосудов, наполняясь кровью, пропитываются ею и не кровоточат. Проходят 2–3 месяца и внутренняя поверхность пластмассовых сосудов покрывается клетками эндотелия, как и в естественном кровеносном сосуде.

По новому пути

Редкая операция обходится без переливания крови. При операциях на сердце, легких, при тяжелых ранениях часто необходимо длительное переливание истекающему кровью человеку.

Вместо крови можно вливать плазму и кровезаменители. Кровезамещение после длительных обширных операций, сопровождающихся значительной кровопотерей, по мнению академика Б. В. Петровского, должно производиться не только с помощью цельной крови, а, как показал опыт, за счет кровезаменителей. Все известные до сих пор кровезаменители представляют собой, по существу, плазмозаменители, так как они, подобно плазме, в отличие от крови не переносят кислород в ткани организма, а только восполняют кровяное давление.

Первым кровезаменителем, которым успешно воспользовались хирурги еще в 60-х гг. прошлого века, был 0,85 % раствор хлорида натрия. Позднее были созданы более совершенные солевые растворы (Рингера-Локка, Тироде и пр.), содержащие и другие компоненты, входящие в состав плазмы.

За последние годы появилось несколько препаратов плазмозаменителей из желатины (феррофузин, желатиноль, гемакцель), не нашедшие пока широкого применения.

Однако все они оказывали лишь кратковременное лечебное действие и не могли полностью заменить плазму. Основная причина малой устойчивости этих растворов заключалась в том, что они легко проникали через стенки капилляров (самых мелких кровеносных сосудов) в ткани и быстро покидали сосудистое русло. Замечено, что растворы, содержащие белки, ведут себя по-иному, так как стенки капилляров плохо проницаемы для высокомолекулярных коллоидов. Следовательно, нужно было подобрать в качестве заменителей плазмы коллоидные растворы.

Делались также попытки приготовить препараты из природных коллоидов-белков: плазмы крови коров и быков, лошадей, свиней, из желатины, гуммиарабика, агар-агара, казеина, растительного белка. Но все они не дали желаемого эффекта. Одни оказались токсичными, другие вызывали оседание эритроцитов в крови.

Неудачи с приготовлением плазмозаменителей из чужеродных для организма человека белков побудили ученых обратиться к использованию плазмы и сыворотки человеческой крови. Проведенные советскими учеными (Б. А. Королев, Д. М. Гроздов, Л. Г. Богомолова, Г. Я. Розенберг) клинические опыты во время Великой Отечественной войны оказались удачными, однако снабжение клиник в больших количествах сывороткой и плазмой из-за дефицита человеческой крови практически невозможно.

Успехи химии позволили в конце 50-х гг. создать ряд плазмозаменителей – белковых гидролизатов, которые получают путем гидролиза до аминокислот белка крови животных, а также других белков, например казеина. В состав их входят незаменимые аминокислоты, которые организм сам не синтезирует, а получает извне.

Белковые гидролизаты не токсичны и хорошо переносятся организмом. Их можно вводить в вену или подкожно в больших количествах (до 2 л) независимо от группы крови и долго хранить при комнатной температуре.

Однако при быстром введении белковых гидролизатов у некоторых людей с повышенной индивидуальной чувствительностью организма могут наблюдаться боли по ходу вены, тошнота, головные боли.

Больные гораздо лучше переносят операции, если им вводят белковые плазмозаменители в дооперационном, а затем в послеоперационном периодах. У них нормализуется белковый состав крови и усиливается способность организма противостоять инфекции. К тому же, интенсивнее происходит синтез антител и гемоглобина в крови. Больные прибавляют в весе, у них улучшаются сон и аппетит.

Большие трудности, стоявшие на пути разработки и создания белковых препаратов в качестве плазмозаменителей, привели к появлению в клиниках их более удачливых соперников – полиглюкина, поливинилпирролидона, поливинола, синтезированных из полимеров. У них много достоинств: они долго удерживаются в русле крови, их можно легко изготовить на заводе.

Полиглюкин – 6 % раствор декстрана, имеющего молекулярный вес 60000±10000, был приготовлен в 50-х гг. в Центральном институте гематологии и переливания крови под руководством профессора А. А. Багдасарова.

За рубежом наиболее широкое распространение получил шведский декстран «Макродекс», изготовленный еще в 1945 г. А. Бровеллом и В. Ингельманом. Примеру шведов последовали многие страны: США, Англия, Франция, Польша, где растворы декстрана носят название интрадекса, плаволекса, экспандекса и др.

Клинические испытания показали, что советский декстран-полиглюкин имеет много преимуществ перед зарубежными собратьями: не оказывает влияния на свертывание крови, при его вливании в вену не наблюдается побочных реакций.

В лаборатории академика АМН Н. А. Федорова подопытной собаке начали вливать полиглюкин, после того как она потеряла две трети крови и кровяное давление упало до нуля. Полиглюкин спас собаку.

Довольно долгий период удерживания его в кровяном русле обусловлен относительно большим молекулярным весом, близким по значению к молекулярному весу альбумина крови. Поскольку осмотическое давление полиглюкина почти в 2,5 раза выше, чем у белков плазмы, он долго циркулирует в плазме крови. Молекулы его не накапливаются в организме, а спустя некоторое время расщепляются до глюкозы, которая, в свою очередь, окисляется, превращаясь в углекислый газ и воду. Поведение молекул полиглюкина в организме удалось проследить с помощью меченых атомов. Полиглюкином (как и другими препаратами декстрана) широко пользуются при лечении тяжелых ожогов, травматического шока, при операциях на сердце, заболеваниях печени, обусловленных потерей белка.

Заслуженным признанием пользуется в клиниках синтетический кровезаменитель поливинилпирролидон (ПВП). Кровезаменители в медицине нашли и другое применение. Оказывается, если в молекулы кровезаменителя поливинилпирролидона ввести молекулы того или иного лекарства, то можно регулировать время нахождения его в организме. Химик может укорачивать или удлинять гигантскую молекулу кровезаменителя-полимера. Чем длиннее молекулы подобных лекарственных препаратов, тем больше они циркулируют в крови. Иными словами, время нахождения такого лекарства прямопропорционально длине его молекулы и его молекулярному весу. И еще преимущество. В состав гигантских молекул ПВП можно вводить молекулы не одного, а даже нескольких лекарств, причем в любых количествах и в любом соотношении.

Поливиниловый спирт оказался основой для создания ценного лечебного препарата иодинола, обладающего антисептическими свойствами. Его применяют для лечения гайморитов, отитов, ожогов, обработки ран.

Создание лекарств на основе кровезаменителей открывает новые перспективы в лечении болезней и позволяет эффективнее и полнее использовать целебное действие синтетических лекарств.

7. К новым победам медицины

Прошло уже почти четыреста лет с тех пор, как Парацельс выступил за тесное содружество химии и медицины, но никогда еще этот союз не был столь плодотворным, как в нашу эпоху.

В середине XVIII века М. В. Ломоносов писал: «Медик без довольного познания химии совершен быть не может». Между тем медики получили в XVIII веке – за сто лет – всего лишь 10 новых лекарств, в конце XIX века – в течение 10 лет – появилось 15 лечебных препаратов. В наш век список лекарств, принятых на «вооружение» медициной, ежегодно увеличивается на 200–300 названий. В лабораториях же разных стран мира синтезируются их тысячи, но многие не выдерживают клинической проверки.

Еще в 1902 г. немецкий ученый Пауль Эрлих – создатель «волшебных пуль» – новых антимикробных лекарств – писал: «Химическое направление представляет ось, вокруг которой вращаются важнейшие стремления современной медицины». Действительно, наше столетие – век атомной энергии и завоевания космоса – знаменуется бурным развитием химии, особенно химии синтетических веществ и материалов. Еще быстрее развивается химиотерапия.

Никогда еще в истории человечества медики не располагали таким количеством лекарств. Появление сульфаниламидных препаратов, антибиотиков, гормонов произвело настоящую революцию в методах лечения многих болезней и позволило начать успешное и победоносное наступление на возбудителей инфекции. Эпидемии чумы, холеры, оспы, некогда уничтожавшие население целых городов, областей и даже стран, перестали угрожать человеку.

Новые противотуберкулезные средства – тубазид, фтивазид, ларусан и др. – помогли медицине нанести решительный удар по одной из самых коварных и опасных болезней – туберкулезу.

Трудно переоценить сегодня роль кровезаменителей. Однако белковые и синтетические плазмозаменители не могут заменить кровь во всех случаях. Ведь в них нет гемоглобина – переносчика кислорода. Такие истинные кровезаменители, переносящие кислород, созданы в Японии.

Среди невидимых врагов, вызывающих тяжелые заболевания, пожалуй, самые пока опасные – вирусы. Известно свыше 500 этих «лилипутов» микромира, способных заражать нас гриппом, корью, полиомиелитом и разными другими болезнями.

Неисчислимые беды приносят они здоровью человека. Особенно свирепствует вирус гриппа. До сих пор не удается справиться с ним путем профилактических мер. Существует очень много разновидностей вируса гриппа, резко отличающихся по своим свойствам. Также трудно бороться и с вирусом инфекционного гепатита.

В свободном виде вирусы легко уничтожаются многими лекарствами, но внутри организма они проникают в клетки, оболочка которых часто непроницаема для лекарств; лечебные же препараты, губящие вирусы, столь же опасны и для наших клеток.

Однако борьба с вирусами не утихает ни на минуту. Химики ищут такие препараты, которые смогут расправиться с этими коварными и опасными врагами. В США созданы такие вещества, которые не дают вирусам проникать в клетки (адаматан). Английскими фармацевтами созданы лекарства, способные подавлять размножение вирусов, но не разрушать клетки (марборан). В Англии и СССР получено белковое вещество – интерферон, подавляющее размножение патогенных вирусов. Ведутся успешные поиски противовирусных лекарств и среди антибиотиков и сульфаниламидных веществ.

До сих пор еще не разгадана природа злокачественных опухолей, хотя изучением причин возникновения рака и поисками лекарств для его лечения занимаются десятки научно-исследовательских организаций во многих странах мира. Пытаясь узнать тайну происхождения рака, ученые создают лекарства (дипин, циклофосфан, спиразидин и др.), позволяющие лечить некоторые более легкие его формы. За последние годы в клиническую практику внедрено несколько десятков новых препаратов, существенно улучшающих состояние больных даже тогда, когда другие методы лечения не дают желаемых результатов. В то же время многие противоопухолевые препараты при некоторых формах рака оказывают лишь временное лечебное действие.

В чем причина столь неполноценного действия подобных противоопухолевых препаратов? Внимательное изучение в клинических условиях показало их недостаточное избирательное действие на опухолевую ткань. Иными словами, они не могут поражать опухолевые клетки избирательно, не нанося вреда здоровым клеткам и тканям.

Для обеспечения эффективности лечения подобными препаратами (так называемый терапевтический эффект) врачи назначают такие дозы, которые нередко приводят к ряду нежелательных осложнений у больного.

Наблюдения над больными в разных клиниках показали, что у некоторых препаратов есть существенный недостаток – опухолевые клетки к ним «привыкают» и со временем не поддаются их воздействию.

В Советском Союзе создано уже немало веществ, успешно применяющихся для лечения злокачественных опухолей. Большинство из них – так называемые алкилирующие препараты, биологическая активность которых определяется присутствием в молекуле какой-либо алкилирующей группы.

Так, сочетание алкилирующих группировок с природными аминокислотами и другими биологически активными веществами позволило получить ряд ценных и эффективных лекарственных средств. В основе их создания была заложена идея о том, что биологически активный носитель должен выполнять роль переносчика алкилирующих групп и способствовать проникновению препарата в те органы, в которых тот или иной носитель накапливается в большей степени.

Значительный вклад в развитие этого весьма перспективного направления в нашей стране внесли академик Л. Ф. Ларионов и его ученики. В результате длительных исследований создано очень эффективное лекарство – сарколизин. Синтезировано и изучено много производных различных аминокислот, фенилалкановых кислот, а также их ди-, три– и тетрапептидов. Большая часть из них оказалась действенными противоопухолевыми препаратами.

Для того чтобы противоопухолевые препараты при лечении не поражали здоровые клетки (т. е. для уменьшения их токсичности), стремятся использовать в качестве носителя химические соединения, понижающие основность хлорэтиламинов.

В Институте химических наук АН КазССР при синтезе противоопухолевых препаратов для этой цели пользуются производными ацетилена. Полученные казахстанскими химиками алкилирующие препараты, содержащие ацетилен, в опытах на животных значительно тормозили рост опухолей.

Ученые полагают, что эффективные противоопухолевые препараты можно получить путем синтеза структурных аналогов метаболитов, т. е. соединений, участвующих в обмене веществ и необходимых для существования или жизнедеятельности организма (антиметаболиты).

Из этой группы веществ практическое значение уже приобрели антиметаболиты нуклеинового обмена (производные и аналоги фолиевой кислоты, пиримидиновых и пурановых оснований).

Еще в глубокой древности для лечения злокачественных опухолей широко пользовались растительными экстрактами и настоями. В последние годы проводится детальное изучение структуры и биологических свойств химических соединений, обусловливающих целебное действие растительных экстрактов. Ведутся работы и по выделению подобных веществ из растений. Наиболее обширна группа тех природных противоопухолевых веществ, молекулы которых содержат гетероциклические атомы, например, алкалоиды.

С 1965 г. в СССР в медицинской практике применяют колхамин, выделенный из луковиц безвременника. По своим лечебным свойствам он близок к известному за рубежом колхацину, но отличается от него химическим составом и меньшей токсичностью (в 7–8 раз). Этот препарат применяется для лечения рака пищевода, чаще всего совместно с сарколизином. При использовании колхициновой мази для лечения рака кожи 95–97 % больных полностью излечиваются.

Современная лекарственная химия стремится теперь не столько к выявлению веществ, обладающих противоопухолевыми свойствами, сколько к поиску препаратов для лечения опухолей, еще не поддающихся лекарственной терапии.

Эффективные противоопухолевые препараты создают ученые разных специальностей – химики, медики, фармакологи. Успешное решение проблемы лекарственного лечения опухолей будет во многом зависеть от объединения ученых разных стран.

Недалек тот день, когда медики в союзе с химиками выйдут победителями в борьбе и с вирусами, и со злокачественными опухолями, разгадкой тайн которых в течение многих лет занимаются ученые всего мира.