ДО ЧЕГО ДОШЕЛ ПРОГРЕСС?
А в 1868 году (с его слов, пребывая в состоянии крепкого сна) Дмитрий Иванович Менделеев открыл общий закон классификации химических элементов – Периодическую таблицу, с помощью которой стало возможно предсказывать вес и свойства новых элементов и даже искусственно создавать их в лабораторных условиях.
(На фото Менделеев, Дмитрий Иванович)
Понимание молекулярной структуры вещества привело к развитию химического синтеза - созданию сложных молекул из более простых (или менее доступных из более доступных). Это способ, с помощью которого мы получаем большинство лекарственных веществ и сегодня. (В современном синтезе из набора простых и дешёвых молекул, сочетая модули тем или иным образом, в несколько этапов «собираются» разнообразные молекулы большего размера. Подробнее об этом.)
Однако, прежде чем синтезировать новые вещества в фармакологии, нужно было понять, что это должны быть за вещества. На протяжении всей истории человечества основным лекарственным сырьем служили растения. С развитием рациональной экспериментальной химии появились различные подходы, которые позволили более эффективно проводить экстракцию лекарственного сырья. В начале XIX века произошло событие, о котором мечтали ещё Гален и Парацельс. В 1804 году французский аптекарь Луи Шарль Дерон впервые выделил из опия* (застывшего млечного сока мака) чистое действующее вещество – морфин. Собственное открытие Дерон не оценил, в отличие от немецкого фармацевта Фридриха Сертюнера, который не только выделил морфин, но и испытал его действие на себе и своих друзьях, подбирая оптимальную дозировку (для самого аптекаря это не прошло даром, к концу жизни он страдал тяжелой зависимостью от морфия). Индивидуальные действующие начала растений в 1819 году другой немецкий фармацевт Карл Мейснер назвал алкалоидами («подобные щелочам»).
Вслед за морфином из растений были выделены многие активные вещества: стрихнин из семян чилибухи, хинин из коры хинного дерева, атропин из белладонны, кокаин* из листьев коки и другие. Выделение и очистка активных веществ из лекарственных растений стали настоящим водоразделом в фармакологии. Впервые стало возможно подбирать эффективную дозу лекарств, сделать их применение контролируемым и, что не менее важно, в сравнении с растениями, где содержатся и вредные примеси, более безопасным. Кроме того, знание химической структуры чистого вещества позволило получать новые лекарственные средства путём её модификации. С этого момента химия и фармакология стали неразрывно взаимосвязаны.
Частные аптекарские лаборатории перестали отвечать растущим запросам рынка и были вынуждены создавать фабрики по переработке лекарственного сырья с целью получения алкалоидов. Прототип первого промышленного производства начал развивать наследник династии аптекарей, немецкий фармацевт Эммануэль Мерк уже в 1827 году. Мерк стал основателем крупнейших фармацевтических компаний современности Merck&Co – в США, Merck KGaA в Германии.
(На фото – аптека в Дармштадте, с которой началась история Merck Group)
Изобретение иглы для подкожных и внутривенных инъекций в середине XIX века позволило ещё лучше контролировать дозу и эффект лекарства.
Выделение морфина положило начало новому этапу борьбы человека с болью – морфин и сегодня применяется как эффективное обезболивающее. Настоящий прорыв в анестезии произошел 1842 году: c десятой (!) попытки человечество открыло усыпляющее и обезболивающее действие эфира и впервые применило его в хирургической практике. До этого переносимость операций зависела исключительно от скорости работы хирурга. Широко известно, что Николай Иванович Пирогов удалял камни из почек за две минуты. Но оказаться в числе «счастливчиков», попавших в его гениальные руки до начала применения наркоза, все равно не хочется… Кстати, именно Пирогов одним из первых применил наркоз и стал основателем анестезиологии в России.
Вернёмся к химическому синтезу. В 1828 году немецкий химик Фридрих Вёлер синтезировал из обычных лабораторных химикатов мочевину, то есть получил органическое вещество из неорганического. Это опровергло распространенную тогда теорию витализма – наличия у живой материи особой жизненной силы, отличающей её от неживой (как пошутил сам Вёлер, он «убил прекрасную гипотезу уродливым фактом»). Последствия этого открытия оказались значительно больше, чем мог предположить Вёлер. Оно заставило задуматься: возможно, жизнь и есть совокупность молекул и химических реакций…?
Изучением этого вопроса занимались немецкие биологи Маттиас Шлейден и Теодор Шванн. В 1839 году они высказали гипотезу, что все живые организмы, включая человека, состоят из клеток, заложив основу современной клеточной теории, согласно которой клетка — это элементарная структурная и функциональная единица всего живого. По мере того, как ученые копили наблюдения за микроорганизмами в микроскоп, теория приобретала все больше сторонников.
Однако связать эти микроорганизмы с причиной возникновения болезней получилось не сразу.
Медицина начала XIX века мало отличалась от медицины эпохи Гиппократа. В ее основе по-прежнему была его гуморальная теория – нарушение баланса жидкостей в организме. Массовые вспышки заболеваний объяснялись действием «дурного воздуха» или миазмов - ядовитых гнилостных испарений, исходивших от мусора, трупов, стоячей воды. Вдыхание миазмов, сконцентрированных в местах с большим скоплением людей, приводило к нарушению у них баланса жидкостей и вызывало эпидемию.
Наблюдения за массовыми эпидемиями постепенно порождали у врачей и ученых сомнения в теории миазмов. Например, оспа и сифилис уже в XVIII веке считались инфекционными заболеваниями, передающимися от человека к человеку.
В конце XVIII века английский врач Эдвард Дженнер, лечивший больных оспой, применил метод вариоляции, известный еще в Древнем Китае. Он сделал метод более безопасным, использовав коровью оспу для предотвращения оспы натуральной и назвал его вакцинацией (от vaccinia – коровья оспа). Но причину возникновения оспы Дженнер не установил.
(На фото – карикатура на первых вакцинированных пациентов, опасающихся, что из них вырастут коровы, Джеймс Гилрей, 1802 г. Wikipedia)
В середине XIX века другой англичанин – Джон Сноу (не тот, о котором вы подумали ;) в ходе контролируемого эксперимента доказал, что источником вспышки холеры в 1854 году Лондоне была зараженная питьевая вода в колонке. Он предположил, что возбудителем заболевания был микроорганизм, но увидеть «виновника» заражения и доказать своё предположение тоже не смог.
Настоящих возбудителей многих инфекционных заболеваний и способы борьбы с ними открыли французский химик Луи Пастер и немецкий врач Роберт Кох. Происходило это в условиях жесточайшего противостояния между Францией и Германией, и «гонка за микробами» в целом напоминала гонку вооружений периода холодной войны.
Сначала Пастер, занимающийся прикладной задачей по заказу французских виноделов, доказал, что брожение вызывают микроорганизмы и разработал способ сохранения вина путем нагрева (пастеризация). Воодушевлённый открытием, Пастер продолжил изучение микроорганизмов для выявления возбудителей сибирской язвы у домашнего скота. Кох доказал гипотезу Пастера и описал собственный метод выявления возбудителя. Пастер объявил немца неучем, что не помешало ему использовать метод Коха (но не упомянуть об этом) и провести успешный эксперимент по прививанию овец от сибирской язвы.
(На фото - Коллаж на тему "Борьбa немецких колониальных врачей с «сонной болезнью», где Роберт Кох представлен как основатель этого исследовательского направления. Также изображено лечение больных, муха цеце и первое эффективное средство от «сонной болезни» — «Германин» или «Байер 205». Wikipedia)
В честь Дженнера Пастер назвал метод вакцинацией, а его самого стали называть вторым Дженнером. На это немец съязвил, что «открытия Дженнера предназначались для людей, а не для овец». Тем временем Кох придумал метод окраски микробов и обнаружил возбудителя туберкулеза – «палочку Коха». Продолжающийся в научных статьях обмен любезностями двух учёных перешел на личности. Следующий успех ждал немцев в Индии, где Коху удалось установить возбудителя холеры и доказать, что болезнь передается через зараженную воду. Но настоящий переломный момент совершил все-таки Пастер, разработавший и успешно применивший у человека вакцину против бешенства. Укушенные бешеными животными приезжали к Пастеру со всей Европы (в том числе из России), и только за первый год ему удалось спасти две с половиной тысячи человек из 18 стран. Кстати, первым иностранным учёным, которого пригласил Пастер в специально созданный для его работы институт, стал будущий нобелевский лауреат Илья Мечников.
На основе трудов Пастера и Коха в конце XIX века были созданы вакцины от столбняка, брюшного тифа и чумы. А ещё раньше под влиянием работ Пастера английский хирург Джон Листер разработал антисептический метод хирургической практики. Раны, руки хирургов, инструменты, перевязочный материал и воздух в операционной стали обрабатывать раствором карболовой кислоты. Благодаря этому в течение десятилетий послеоперационные осложнения и смертность снизились в несколько раз.
Подведем итоги. Если в начале XIX века в арсенале медицины были кровопускания и травяные настойки, то в конце – наркоз, вакцины, антисептические методы операций и манипуляций, подкожные и внутривенные инъекции и первые лекарства с контролируемым действием. Бурно развивались органическая и неорганическая химия, методы химического синтеза, биология, физиология, иммунология и микробиология - неплохие достижения для ста с небольшим лет!
А противникам научно-технического прогресса хочется напомнить, каково это, удалить камни из почек или хотя бы зуб без наркоза
* внесён в список наркотических средств, оборот которых в Российской Федерации запрещён в соответствии с законодательством Российской Федерации
