Механизмы действия лекарств

ТЕКСТ К ПРЕЗЕНТАЦИИ

1. Известный русский физиолог, лауреат Нобелевской премии Иван Петрович Павлов сказал: «…нужно признать, что первый приём лечения по универсальности есть введение лекарств в организм человека».

2. А известный американский популяризатор науки Норманн Казинс высказал следующую критическую мысль: «…гомо сапиенс отличается от других видов млекопитающих страстью к лекарствам. Один из феноменов человеческого рода – способность выжить, несмотря на лекарства и лечение».

3. «В различные времена и в разных странах для приготовления лекарств использовали помёт животных, пудру из мумий, сушёных гадюк, сперму лягушек, глаза краба, корни сорняков, морских губок, рога носорога и внутренности кишечника жвачных животных».

4. «Можно только удивляться, как врачи сохранили почёт и уважение, в течение тысячи лет прописывая бесполезные, а зачастую и вредные вещества». Цель данного урока – показать, почему лекарства оказывают исцеляющий эффект, понять механизмы действия лекарств.

5. Первая известная классификация лекарств принадлежит римскому врачу Клавдию Галену. Гален лечил гладиаторов. Им высказана идея, что лекарства должны «выводить» болезнь из организма.

6. В каждой современной аптеке обязательно есть полка с надписью «галеновые препараты». Соответственно, они делятся на потогонные, мочегонные, слабительные, рвотные, отхаркивающие. Гален ошибочно полагал, что природа подсказывает человеку, какие растения можно использовать в лечебных целях. Например, если листья сирени по форме похожи на сердце, их настой должен помогать при сердечных заболеваниях. Если берёзовые почки отдалённо похожи на почки человека, то настойку из них можно рекомендовать для лечения почечной недостаточности. Теория «соответствия» между  органами человеческого организма и растениями назвали «сигнатюре».

7. «Первым химиком среди врачей» назвал немецкий философ Фридрих Энгельс голландского врача, известного под псевдонимом Парацельс («подобный Цельсу» – знаменитому древнегреческому врачу).

8. Парацельс жил на рубеже 15 и 16 веков. Его настояшее имя – Ауреол Теофаст Бомбаст фон Гогенгейм. Парацельс первым стал целенаправленно смешивать для приготовления лекарств различные химические вещества и изобрёл одну из лекарственных форм – пилюлю. Он назвал это направление науки «ятрохимия» – внутренняя химия. Парацельсу принадлежат знаменитые слова, с которых начинается обучение в любом медицинском институте: «Всё есть яд и ничто не лишено ядовитости; одна лишь доза делает вещество либо ядом, либо лекарством». Например, если в 20 раз превысить обычную суточную дозу поваренной соли, произойдёт сердечный приступ. А боевое отравляющее вещество иприт, разведённое в 20 тысяч раз вазелином, используется для лечения кожных заболеваний.

9. Американские учёные Грин и Гольдбергер выделили 2 механизма действия химических веществ на организм человека. Образно эти механизмы названы «Слон в посудной лавке» и «Стрела, летящая точно в цель». Эти механизмы применимы для объяснения лечебного эффекта некоторых лекарств.

10. По механизму «Слон в посудной лавке» на организм человека воздействуют сильные окислители, восстановители, кислоты, щёлочи, а также вещества – денатураторы белков (вызывающие разрушение высших структур макромолекул белка). Например, пытаясь получить простое вещество фтор – сильнейший окислитель – пострадали 5 химиков: Нокс и Лайет погибли, Тенар, Гей-Люссак и Дэви получили тяжёлые отравления.

11. Созданы лекарства, расщепляющиеся в организме человека с освобождение веществ – «слонов». Например, уротропин, использующийся для лечения заболеваний почек, гидролизуется с образованием формальдегида. Салол, останавливающий кишечные расстройства, при гидролизе образует фенол. И фенол, и формальдегид проявляют сильнейшее денатурирующее действие.

? Как вы можете прокомментировать химическое название уротропина – гексаметилентерамин? Постарайтесь с позиции правил химической номенклатуры назвать салол.

12. В качестве дезинфицирующего средства и в медицинских кабинетах, и в школьных столовых используется хлорная известь, образующая при растворении в воде сильнейший окислитель – хлор. Первым применил хлорную известь венский акушер Игнатий Зоммервельс. Ранее считалось, что чем грязнее у хирурга фартук, тем он искуснее. Зоммервельс показал, что обработка рук и инструментов раствором хлорной извести значительно снижает послеродовые осложнения. Коллеги – врачи восприняли новшество, предложенное Зоммервельсом, «в штыки», перестали с ним общаться, и жизнь Игнатия Зоммервельса окончилась в сумасшедшем доме. Но открытое им дезинфицирующее действие хлорной извести используется и в наши дни.

? С позиции классификации солей хлорная известь – смешанная соль. Какие соли называются смешанными? Один из кислотных остатков этой соли – хлорид. Назовите второй кислотный остаток. Каковы степени окисления хлора в этих кислотных остатках? Как можно объяснить образование хлора при растворении хлорной извести в воде или при контакте её с углекислым газом?

13. Австрийский химик Пауль Эрлих – основоположник химиотерапии (направления медицины, отражающего механизм «Стрела, летящая точно в цель»). Вещества-«стрелы» воздействуют в организме человека на строго определённую биохимическую структуру, которую Эрлих назвал «биохимическим рецептором». Глубоко веря в перспективы химиотерапии, Эрлих оставил замечательные слова «Химическое направление представляет собой ось, вокруг которой вращаются важнейшие стремления современной медицины».

14. Эрлих синтезировал первый препарат точного антимикробного действия, уничтожавший возбудителя сифилиса – бледную спирохету. Парацельс лечил сифилис, окуривая больных парами ртути. Его метод лечения основывался на рассуждении, отражающим логику средних веков: сифилис – последствие любви; богиня, повелевающая всем, что с любовью связано – Венера; божественный антагонист Венеры – Меркурий, его алхимический символ – ртуть. Болезнь действительно отступала, но не из-за взаимоотношений богов. Ртуть, образующая сульфид с очень малой растворимостью, блокировала сульфгидрильные группы SН в ферментных системах бледных спирохет. Но страдали и ферментные системы организма самого больного, побочным действием лечения часто становилась потеря зрения.

15. Пауль Эрлих опробовал 606 различных методик синтеза, прежде чем получил эффективный препарат для лечения сифилиса – сальварсан, где сульфгидрильное блокирование осуществляет димышьяковый мостик. Сальварсан был неудобен для практического применения, так как устойчива была только солянокислая соль, имеющая вследствие быстрого гидролиза сильно кислую среду. Прежде, чем делать инъекцию, прямо в шприце приходилось нейтрализовывать сальварсан содой. Опробовав ещё 308 методик, Эрлих получил более удобный для использования и эффективный препарат новарселон.

? Определите различие в химическом строении сальварсана и новарселона.

16. «Антимикробной революцией» в истории медицины стало появление антибиотиков. Антибиотики подавляют размножение бактерий. Об использовании зерновой плесени для лечения гнойных ран упоминается в древнеегипетских папирусах, подробно об этом писали русские военные хирурги Монассеин и Полотебнев. Английский микробиолог Александр Флеминг открыл для человечества лечебные возможности пенициллина.

17. Синтезировали пенициллин химическим путём американские химики Чейн и Флори. Все трое удостоены Нобелевской премии в области медицины.

18. Эффективный способ промышленного производства пенициллина разработан советским микробиологом Зинаидой Виссарионовной Ермольевой в годы Великой отечественной войны, что позволило спасти жизни тысячам раненых бойцов. Флори назвал Ермольеву «мадам Пенициллин».

19. Современные антибиотики являются производными пенициллина.

? Какие функциональные группы вы можете выделить в структуре пенициллинов? Обратите внимание, что основой молекул пенициллинов является тиазол – пятичленный гетероцикл с атомом серы в положении 1 и атомом азота в положении 3. Прокомментируйте сходство и различие в составе бензилпенициллина, оксациллина и ампициллина.

20. Курганский комбинат «Синтез» является одним из ведущих предприятий России по производству антибиотиков. В исследовательских лабораториях комбината «Синтез» синтезируются антибиотики 4-го поколения, высокоэффективные, с минимальными побочными эффектами.

21. Ещё один механизм воздействия веществ на организм человека образно можно назвать «подсадная утка». Молекулы веществ – «подсадных уток» очень похожи на биологически активные молекулы, незаменимые для нормального обмена веществ в организме, но биологической активностью не обладают. Например, при лечении онкологических заболеваний используется препарат метатрексат, молекулы которого идентичны молекулам фолиевой кислоты – вещества, необходимого для деления клеток. Но клетка, поглотившая вместо фолиевой кислоты метатрексат, делиться и расти уже не может.

? Определите разницу в строении фолиевой кислоты и метатрексата.

22. Фолиевую и дегидрофолиевую кислоты, необходимые бактериям для питания, «подменяют» также сульфаниламидные препараты. Их появление в 30-х годах 20 века стало ещё одной «антимикробной революцией». Сульфаниламиды поглощаются бактериальной клеткой и нарушают  в ней обмен веществ.  Сульфаниламиды – производные сульфаниловой кислоты (пара-аминосульфокислоты). Установите по модели молекулы сульфодиазина на слайде соответствие цвета с видом атома.

? Что изменилось по сравнению с сульфаниловой кислотой в структурах сульфодимезина и сульфодиметоксина? Как вы считаете, почему эти препараты получили именно такие названия?

23. Первоначально сульфаниламиды использовались в качестве красителей. Австрийский исследователь Герхард Домагк установил высокую эффективность красного стрептоцида против стрептококков. Домагк был вынужден проверить эффективность открытого им препарата на собственной дочери: девочка травмировала палец и у неё начиналась гангрена. За открытие антимикробной активности сульфаниламидов Домагк был удостоен Нобелевской премии. Красный стрептоцид проявляет отрицательный побочный эффект: вызывает гемолиз – разрушение эритроцитов. Побочные эффекты отсутствуют у его производных.

24. По механизму «подсадных уток» на организм человека воздействуют некоторые наркотические препараты. Молекулы наркотиков-галлюциногенов (ЛСД, диметилтрептамин, выделяемый из галлюциногенных грибов) похожи на серотонин, проводящий возбуждение в тканях мозга.

? Укажите общие фрагменты в строении серотонина, ЛСД-25 и диметилтрептамина.

25. В годы второй мировой войны немецкие химики в целях повышения боевого духа солдат Рейха синтезировали амфетамины. Если порошок амфетамина насыпать человеку в обувь, человек станет очень агрессивным. К амфетаминам относится и современный «дискотечный наркотик» – экстази . Молекулы амфетаминов – производные гармонов стресса – адреналина и норадреналина.

? Сравните строение молекул норадреналина, адреналина, лекарства эфедрина (сосудорасширяющее средство) и наркотика фенамина.

26-27.Основными осложнениями фармакотерапии (лечения лекарствами) являются:
– аллергические реакции немедленного и замедленного типа, когда в ответ на введение лекарственного препарата в организме вырабатывается белок гистамин; его «нейтрализуют» антигистаминные препараты – супрастин, тавегил, димедрол;
– токсические осложнения (особенно при передозировке или нарушениях правил приёма лекарств; например, салол, механизм действия которого мы обсуждали, следует принимать за некоторое время до еды, чтобы он не задерживался с пищей в желудке, а мог гидролизоваться в щелочной среде кишечника.

?Как вы считаете, чем опасны салол и аспирин с прошедшим сроком годности?  Как можно доказать, что они содержат фенол? (проверить фиолетовое окрашивание с хлоридом железа –III). Как вы считаете, почему лекарства следует запивать чистой водой, а не молоком или чаем? Молоко содержит много ионов кальция, а чай – дубильные вещества, которые могут перевести лекарственные формы в нерастворимое состояние.
– снижение иммунитета, вследствие чего развиваются дезбактериозы и микозы (грибковые поражения);
– «синдром привыкания» – потребность в употреблении конкретного лекарственного препарата.

28. Лекарства действительно помогают человеку победить болезни, но несут с собой множество побочных эффектов, так как организм человека, деятельность которого основана на обмене веществ, к веществам очень чувствителен. «Нет большего заблуждения, чем думать, что лекарства действуют, как стрела, пущенная в определённую цель», – пишет Норманн Казинс. «Действительный эффект лекарства скорее похож на дождь из игл дикобраза. И чем изощрённее рецепт, тем серьёзнее проблема отрицательных побочных действий». Сам Норманн Казинс сумел преодолеть очень тяжёлую болезнь рассеянный склероз, просматривая любимые комедии и смеясь при этом от души. И каждому человеку прежде, чем взять таблетку, надо использовать все возможности здорового образа жизни. Какие приёмы сохранения и укрепления здоровья используете вы? (Обсуждение)

29. Домашнее задание. В настоящее время абсолютно всё, в том числе и лекарства, можно производить из природного газа и нефти. Предложите схемы синтезов:

1) средства для местной анестезии этилхлорида – их метана, основного компонента природного газа.

2) «лекарства 20 века» аспирина (ацетилсалициловой кислоты) – из компонента нефти н-гексана по следующей цепочке: н-гексан---бензол---хлорбензол---фенол---фенолят натрия-- + СО₂ — натриевая соль 2-оксибензойной (салициловой) кислоты --+ уксусный ангидрид — ацетилсалициловая кислота.