Целительная химия
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
«Медик без довольного познания химии совершенно быть не может». Ломоносов.
Человек заболел. Врач ставит диагноз, прописывает лекарство. Через некоторое время человек поправляется. Какая сила заставляет отступить болезнь? Вообще механизм действия лекарственных веществ во многом еще не изучен, и часто здесь приходится довольствоваться догадками. Мы в этой статье уделим внимание химическим механизмам — тем случаям когда лекарственное вещество вступает в химическую реакцию с составными частями тканей или жидкостей организма.
Конечно, есть лекарственные вещества, действие которых проявляется не химическими, а иными путями. Некоторые лекарства изменяют физические свойства клеток организма, скажем, делают их оболочки проницаемыми для веществ, которые до действия лекарства не могли бы проникнуть внутрь клетки.
Чаще всего врач, назначая больному лекарственные средства, возмещает его организму химические вещества, утрата или недостаток которых является одной из главных причин заболеваний.
В этом случае трудно сказать, чем же отличается лекарство от пищи. Ведь когда мы лечим больного рахитом или спазмофилией витамином О, больного цингой — витамином С, когда даем при полиневрите (воспалении нервных стволов) витамин В1 или при злокачественном малокровии — витамин В2, мы фактически вводим обычные пищевые вещества, которые должны содержаться в нашем ежедневном рационе. Обычно мы не замечаем, что поглощаем с пищей столько лекарственных средств.
Если же в пище мало, скажем, витамина В; или всасывание его из желудочно-кишечного тракта в кровь нарушено (этим страдают алкоголики), организм заболевает. Признаки В1 авитаминоза: одышка, стеснение в груди, отеки голеней, потеря аппетита, общая слабость, утомляемость при ходьбе, сверлящие боли.
Недостаток витамина В1 (тиамина) отражается в первую очередь на обмене углеводов в тканях организма. В этом обмене принимают участие многие ферменты. Один из них — декарбоксилаза — ведает превращением пировиноградной кислоты — важнейшего промежуточного продукта обмена. Все ферменты — белки простые или сложные. Декарбоксилаза — сложный белок, она состоит из белковой и небелковой части. И вот в состав этой небелковой части входит тиамин (витамин В1). Следовательно, когда врач назначает такому больному лекарство — препарат витамина В1, он вмешивается в самую гущу химических превращений углеводов. Тиамин, соединяясь с белковой частью фермента, обеспечивает тканям организма достаточное количество декарбоксилазы. А она расщепляет пировиноградную кислоту, устраняет ее излишки, нарушающие нормальный ход превращения углеводов.
Как же действует витамин В1 в этом случае — как пища или как лекарство? Ученые отвечают: как лекарство. Потому что здесь тиамин проявляет лечебный эффект. Попробуйте ввести такое же его количество в здоровый организм — никакого эффекта не будет.
Довольно часто лечебный эффект лекарственного вещества проявляется в том, что оно обезвреживает вещество (или паразита), являющееся если не главной, то одной из причин болезни. К лекарствам такого рода можно отнести известные сульфаниламидные (сульфамидные) препараты: норсульфазол, фталазол, сульфадимезин. Все они, по существу, являются производными белого стрептоцида — сульфаниламида. И все они, обладая противомикробным действием, не вызывают непосредственной гибели микробов. Они действуют на первый взгляд более миролюбиво: задерживают их рост, размножение. Но тем самым они подавляют их жизнедеятельность, убивают.
Как это происходит? Никакой самый современный химический завод не сравнится по сложности процессов с одноклеточным микробом, который сам строит сложнейшие вещества — нуклеопротеиды, необходимые для его роста и размножения, и сам производит для этого строительный материал — органические вещества сравнительно простого строения. Заготовка таких «кирпичиков» происходит в микробе при непременном участии параамобензойной кислоты. При ее отсутствии рост и размножение микроба невозможны. Ученые решили попытаться «обмануть микроб», «подсунуть» ему вместо параамобензойной кислоты другое вещество, похожее на нее, но не участвующее в строительстве тела микроба. Таким веществом оказался сульфаниламид. Химическое различие между ним и параамобензойной кислотой так мало, что микроб его «не замечает». В результате сульфаниламид вытесняет из обмена веществ параамобензойную кислоту. Однако самозванец не выполняет присущих кислоте функций и этим дезорганизует рост и размножение микроба. Лекарственный эффект сводится здесь, таким образом, к своеобразной конкуренции между лекарством и веществом, необходимым для нормального обмена веществ в микробе.
На совершенно аналогичном принципе основан лечебный эффект парааминосалициловой кислоты (ПАСК) — вещества, применяемого при лечении туберкулеза. Очень часто лекарственное средство непосредственно атакует жизненно важные центры «химической промышленности» микроба и выводит их из строя. Такими «центрами» в обмене веществ микроба являются ферментные белки. Многие лекарства, например, препараты мышьяка, связывая активные группы ферментов, парализуют их деятельность, отравляют их. Так медики борются с возбудителем сифилиса — бледной спирохетой. Препараты мышьяка действуют как ферментные яды. Они ломают нормальный ход химических превращений в спирохете и этим задерживают ее рост и размножение. Так же действуют препараты ртути, висмута, сурьмы.
Лечебный эффект лекарственного средства может заключаться и в том, что оно изменяет, регулирует химические процессы в тканях организма. Почти двести лет тому назад в медицину вошла наперстянка — эта «королева сердечных средств». Ее действие при тяжелых заболеваниях сердца было настолько успешно, что она совершила победное шествие по всему миру. Однако секрет этого действия оказался «трудным орешком». Ученым долго не удавалось раскусить его. И только теперь сделаны первые шаги к раскрытию этой загадки.
Наперстянка и некоторые другие растения содержат так называемые сердечные глюкозиды — вещества, обладающие способностью действовать на химические процессы именно в сердце. В больной сердечной мышце нарушены процессы обмена углеводов, белков, жиров, плохо «ремонтируются» некоторые фосфорсодержащие органические вещества, являющиеся главным поставщиком энергии для сокращения сердечной мышцы. И вот сердечные глюкозиды наводят порядок в химическом хозяйстве сердца.
Молекула каждого глюкозила состоит из сахара и несахарной части. Сахарная часть служит как бы приманкой для сердечной мышцы. Она поглощает сахар, но заодно «проглатывает» и несахарную часть глюкозида. Проникнув в сердечную мышцу, глюкозид начинает, как бережливый хозяин, регулировать там химические превращения. Под его влиянием больное сердце снова восстанавливает «растраченные» запасы сложного углевода — гликогена и ускоряет обмен фосфорсодержащих органических веществ. А эти вещества накапливают в себе энергию, образующуюся при распаде гликогена. Таким образом, сердечные глюкозиды мобилизуют энергию, необходимую для сокращений сердечной мышцы.
Необходимо, однако, помнить, что сами глюкозиды не являются энергетическим источником для сердечной мышцы и, когда она очень истощена, могут даже ухудшить ее деятельность. Поэтому лечение глюкозидами требует постоянного наблюдения врача.
У человечества есть враг номер один — злокачественная опухоль. Бороться с ним помогает и химия. Мы уже умеем готовить некоторые химические вещества, которые, связывая нуклеопротеиды опухолей, ломают обмен веществ опухолевой клетки и этим вызывают ее гибель.
Автор: В. Асатиани.