Спорынья

Может статься полезным, дать некоторою информацию о самой спорынье. (За подробной информацией о спорынье читателям следует обратиться к книгам Г. Баргера "Спорынья и эрготизм" (Gurney and Jackson, London, 1931) и А. Хофманна "Алкалоиды спорыньи" (F. Enke Verlag, Stuttgart, 1964). Первая из них - классический рассказ об истории спорыньи, тогда как последняя акцентируется на химических аспектах.) Она возникает из-за низшего грибка (Claviceps purpurea), который паразитирует на ржи и, в меньшей степени, на других зерновых и диких травах. Зерна, зараженные этим грибком, преобразуются в загнутые рожки (склероции) от светло-коричневого до фиолетово-коричневого цвета, которые вырастают вместо нормальных зерен. Ботанически спорынья описывается как склероций, форма, которую грибок принимает зимой. Спорынья, паразитирующая на ржи (Secale cornutum) - та разновидность, которая используется в медицине.

Спорынья имеет историю, более интересную, чем у любых других лекарств, в течение которой ее роль и значение поменялись на противоположные: изначально ее боялись как яда, но с течением времени она превратилась в кладовую ценных лекарственных веществ. Спорынья впервые появилась на сцене истории в начале Средневековья, как причина вспышек массовых отравлений, поражавших тысячи людей. Болезнь, чья связь со спорыньей была долгое время неизвестна, проявлялась в двух характерных формах: гангренозной (ergotismus gangraenosus) и судорожной (ergotismus convulsivus). Народные названия эрготизма (от французского ergot - спорынья) - такие как "mal des ardents", "ignis sacer", "священный огонь" или "огонь Св. Антония", относятся к гангренозной форме заболевания. Святым-покровителем жертв эрготизма считался Св. Антоний, поэтому лечением этих пациентов занимался в основном Орден Св. Антония.

До недавнего времени, похожие на эпидемии вспышки отравлений спорыньей регистрировались в большинстве европейских стран и некоторых районах России. С развитием сельского хозяйства и с приходом в семнадцатом веке понимания, что содержащий спорынью хлеб и являлся их причиной, частота и масштабы эпидемий эрготизма значительно уменьшились. Последняя крупная эпидемия случилась в некоторых районах юга России в 1926-27 годах. (Массовые отравления в городке Понт-Сент-Эсприт на юге Франции в 1951 году, которое многие авторы приписывают содержащему спорынью хлебу, в действительности не имели ничего общего с эрготизмом. Это скорее произошло в результате отравления органическими соединениями ртути, которые применялись для дезинфекции зерна.)

Первое упоминание о медицинском использовании спорыньи, а именно как средства для ускорения родов, встречается у франкфуртского целителя Адама Лонитцера (Lonicerus) в 1582 году. Хотя спорынья, как утверждает Лонитцер, использовалась повивальными бабками с давних времен, лишь в 1808 году это лекарство вошло в академическую медицину, благодаря труду американского врача Джона Стирнса, озаглавленному "Отчет о Putvis Parturiens, средстве для ускорения родов". Использование спорыньи в родовспоможении не выдержало, однако, испытание временем. Практикующие довольно скоро осознали большую опасность для ребенка, вызванную в основном неточностью дозировки, при превышении которой возникали спазмы матки. С тех пор, использование спорыньи в родовспоможении было ограничено остановкой послеродового кровотечения.

Лишь после внесения спорыньи в различные фармакопеи в первой половине девятнадцатого века были предприняты первые попытки, выделить ее активные вещества. Однако на протяжении последующих ста лет никому из тех исследователей, что анализировали эту проблему, не удалось определить вещества, отвечающие за терапевтическое действие спорыньи. В 1907 англичане Г. Баргер и Ф.Х. Карр стали первыми, кто изолировал активный алкалоидосодержащий препарат, который они назвали эрготоксином, так как он производил больше токсических, чем терапевтических эффектов. (Этот препарат не был однородным, он был скорее смесью алкалоидов, как мне удалось показать спустя тридцать пять лет). Тем не менее, фармаколог Х.Х. Дэйл открыл, что эрготоксин, помимо маточного действия, обладает также антагонизмом к адреналину в автономной нервной системе, что могло привести к терапевтическому использованию алкалоидов спорыньи. Только с изоляцией эрготамина А. Штоллем (как упоминалось ранее) алкалоиды спорыньи нашли применение и стали широко использоваться в терапевтической практике.

Ранние 30-ые стали новой эрой в исследовании спорыньи, начиная с определения химического строения алкалоидов спорыньи, как упоминалось, английскими и американскими лабораториями. Путем химического расщепления сотрудникам нью-йоркского института Рокфеллера В.А. Джакобсу и Л.С. Крэйгу удалось изолировать и описать ядро, общее для всех алкалоидов спорыньи. Они назвали его лизергиновой кислотой. Затем произошло важное открытие, как для химии, так и для медицины: изоляция алкалоида спорыньи, действующего на мускулатуру матки и как кровоостанавливающее средство. Об этом одновременно и практически независимо сообщили четыре источника, включая лабораторию Сандоз. Вещество, алкалоид относительно простого строения, был назван А. Штоллем и Е. Буркхардтом эргобазином (син. эргометрин, эргоновин). Путем химического разложения эргобазина В.А. Джакобс и Л.С. Крэйг получили в качестве продуктов распада лизергиновую кислоту и пропаноламин.

Я поставил себе главной целью синтез этого алкалоида путем химического связывания двух составляющих эргобазина, лизергиновой кислоты и пропаноламида (см. структурные формулы в приложении).

Лизергиновуя кислоту, необходимую для этой работы нужно было получить путем химического расщепления какого-либо другого алкалоида спорыньи. Поскольку только эрготамин был доступен в чистом виде, и уже вырабатывался килограммами в фармацевтическом производственном отделении, я выбрал этот алкалоид в качестве начального материала для своей работы. Я дал запрос на получение 0.5 грамма эрготамина людям, занимавшимся его производством. Когда я прислал бланк внутренней заявки профессору Штоллю на подпись, он появился в моей лаборатории и сделал мне выговор: "Если вы хотите работать с алкалоидами спорыньи, вам следует ознакомиться с методами микрохимии. Я не могу позволить вам потреблять для своих экспериментов такие большие количества моего дорогостоящего эрготамина".

Отдел, производящий спорынью, помимо того, что использовал швейцарскую спорынью для получения эрготамина, также имел дело с португальской спорыньей, из которой получали некристаллический алкалоидосодержащий препарат, соответствующий упомянутому ранее эрготоксину, впервые изготовленному Баргером и Карром. Я решил использовать этот менее дорогой материал для приготовления лизергиновой кислоты. Алкалоид, полученный производственным отделом, приходилось очищать дальше, прежде чем он становился пригоден для расщепления до лизергиновой кислоты. Наблюдения, сделанные в процессе очистки, навели меня на мысль, что эрготоксин мог оказаться скорее смесью нескольких алкалоидов, нежели однородным алкалоидом. Я расскажу позже о далеко зашедших последствиях этих наблюдений.

Здесь я должен ненадолго отвлечься, чтобы описать условия работы и технологии, существовавшие в те дни. Эти заметки могут быть интересны современному поколению химиков-исследователей, которые знакомы со значительно лучшими условиями.

Мы были очень экономны. Личные лаборатории считались редкой расточительностью. На протяжении моих первых шести лет работы в Сандоз, я разделял лабораторию с двумя коллегами. Мы, трое химиков, плюс ассистент у каждого, работали в одном и том же помещении в трех различных направлениях: Др. Крайсс над сердечными гликозидами; Др. Видеманн, который устроился в Сандоз примерно в то же время, что и я, над хлорофиллом - пигментом листьев; и, наконец, я над алкалоидами спорыньи. Лаборатория была оборудована двумя вытяжными шкафами (отсек снабженный отдушиной), с малоэффективной вентиляцией при помощи газовой горелки. Когда мы попросили оборудовать эти шкафы вентиляторами, наш шеф отказался, мотивируя это тем, что вентиляция на газовых горелках удовлетворяла лабораторию Вильштеттера.

Во время последних лет Первой Мировой войны в Берлине и Мюнхене профессор Штолль был ассистентом всемирно известного химика и лауреата Нобелевской премии профессора Рихарда Вильштеттера, и вместе с ним вел фундаментальные исследования хлорофилла и усвоения двуокиси углерода. Не было такой научной дискуссии с профессором Штоллем, где бы он ни упоминал своего обожаемого учителя профессора Вильштеттера и свою работу у него в лаборатории.

Методы работы, доступные для химиков-органиков в то время (начало тридцатых) по существу оставались теми же, что применялись при Юстусе фон Либиге сто лет назад. Наиболее важным достижением с тех пор было изобретение Б. Преглем микроанализа, который сделал возможным устанавливать строение соединений всего по нескольким миллиграммам образца, в то время как раньше были необходимы несколько сотых грамма. Ни одного из тех физико-химических методов, что находятся в распоряжении сегодняшней химии - методов, которые изменили образ ее работы, сделав ее более быстрой и эффективной, и создавших абсолютно новые возможности, прежде всего в сфере определения строения вещества - просто еще не существовало в те дни.

Для исследования гликозидов морского лука и первых работ над спорыньей, я все еще пользовался старыми способами разделения и очистки времен Либига: частичной экстракцией, частичным осаждением, частичной кристаллизацией и им подобными. Изобретение хроматографии на колонке, первый важный шаг к современным лабораторным методам, приобрел для меня большое значение лишь в более поздних исследованиях. Для определения строения вещества, которое сегодня быстро и элегантно осуществляется с помощью методов спектроскопии (ультрафиолетовой, инфракрасной, рентгеновской) и рентгенокристаллографии, в первых фундаментальных исследованиях спорыньи нам приходилось полностью полагаться на старые лабораторные методы химического разложения и дериватизации.

Лизергиновая кислота и ее производные Лизергиновая кислота оказалась весьма нестойким веществом, и связывание ее с основными радикалами вызывало трудности. В конце концов, я нашел способ - метод, известный как синтез Курциуса - работавший для соединения лизергиновой кислоты с аминами. Этой методикой я получил большое число соединений лизергиновой кислоты. Соединяя лизергиновую кислоту с пропаноламином, я получил вещество идентичное натуральному алкалоиду спорыньи - эргобазину. Этим впервые был совершен лабораторный синтез алкалоида спорыньи. В этом был не только научный интерес в плане подтверждения химического строения эргобазина, но практическое значение, поскольку эргобазин, вещество с характерным маточным и кровоостанавливающим действием, присутствует в спорынье лишь в незначительных количествах. С помощью этого синтеза другие алкалоиды, присутствующие в больших количествах в спорынье, можно превращать в эргобазин, ценное средство, применяемое в акушерстве.

После первых успехов со спорыньей, мои исследования продолжились в двух направлениях. Во-первых, я пытался улучшить фармакологические свойства эргобазина, изменяя его амино-спиртовой радикал. Мой коллега доктор И. Пейер и я разработали процесс экономичного производства пропаноламина и других аминоспиртов. В действительности, замещая пропаноламин, содержащийся в эргобазине другим аминоспиртом - бутаноламином, было получено активное вещество, даже превосходившее натуральный алкалоид по терапевтическим свойствам. Этот улучшенный эргобазин нашел мировое применение в качестве надежного стимулятора мускулатуры матки и кровоостанавливающего средства под торговой маркой "Метергин"; он и сегодня является передовым лекарственным препаратом для этих показаний в акушерстве.

В дальнейшем я применил свою процедуру синтеза, чтобы получить новые соединения лизергиновой кислоты, не выделяющиеся маточной активностью, но от которых, основываясь на их химическом строении, можно было ожидать других интересных фармакологических эффектов. В 1938 я получил двадцать пятое вещество в этой серии производных лизергиновой кислоты: диэтиламид лизергиновой кислоты, в лабораторных записях сокращенно называвшийся ЛСД-25 (нем. Lyserg-saure-diaethylamid).

Я синтезировал это соединение, планируя получить стимулятор кровообращения и дыхания (аналептик). Диэтиламид лизергиновой кислоты мог иметь подобный стимулирующий эффект, поскольку он сходен по своей химической структуре с другим аналептиком, уже известным в то время, а именно с диэтиламидом никотиновой кислоты (Корамином). Во время тестирования ЛСД-25 в фармакологическом отделе Сандоз, чьим директором в то время был профессор Эрнст Ротлин, было установлено его сильное маточное действие. Оно исчислялось примерно как 70% от активности эргобазина. Доклад об исследованиях также отмечал, что подопытные животные становились беспокойными во время наркоза. Новое вещество, однако, не вызвало особого интереса у фармакологов и врачей; поэтому испытания были прекращены.

На протяжении следующих пяти лет ничего не было слышно об ЛСД-25. Тем временем, моя работа над спорыньей продвигалась в других областях. При очищении эрготоксина, исходного материала для лизергиновой кислоты, у меня возникло, как я уже упоминал, впечатление, что этот алкалоидный препарат не был однороден, а скорее был смесью различных веществ. Это сомнение в однородности эрготоксина снова усилилось, когда при его гидрогенизации были получены два определенно различных продукта, тогда как однородный алкалоид эрготамин при тех же условиях давал только один продукт гидрогенизации (гидрогенизация = присоединение водорода). В дальнейшем, систематический анализ предполагаемой смеси эрготоксина привел, в итоге, к разделению этого алкалоидосодержащего препарата на три однородных компонента. Один из этих трех химически однородных алкалоидов эрготоксина оказался идентичен алкалоиду, выделенному незадолго до этого производственным отделом, который А. Штолль и Е. Буркхардт назвали эргокристином. Другие два алкалоида были новыми. Первый я назвал эргокорнином, а для второго, который был выделен последним, и который долго оставался скрытым в исходном растворе, я выбрал имя эргокриптин (греч. криптос = скрытый). Позднее было найдено, что эргокриптин существует в двух изомерических формах, которые различались как альфа- и бета-эргокриптин.

Решение проблемы эрготоксина было не просто научно интересно, но также имело большое практическое значение. Из этого возникло ценное лекарство. Три гидрогенизированных алкалоида эрготоксина, которые я получил во время этих исследований, дигидроэргокристин, дигидроэргокриптин и дигидроэргокорнин, во время испытаний профессором Ротлином в фармакологическом отделе проявили полезные для медицины свойства. Из этих трех веществ был разработан фармацевтический препарат Гидергин, медикамент, используемый для улучшения периферийного кровоснабжения и мозговой деятельности в старческом возрасте. Гидергин оказался эффективным средством для этих показаний. На сегодня это весьма важный фармацевтический продукт Сандоз.

Дигидроэрготамин, который я также получил в течение этих исследований, тоже нашел применение в терапевтике как стабилизатор кровообращения и давления под именем Дигидергот.

В то время как сегодняшние важные исследовательские проекты осуществляются почти исключительно во взаимодействии, исследования алкалоидов спорыньи, описанные выше, были проведены мной одним. Даже дальнейшие ступени разработки коммерческих препаратов оставались в моих руках: приготовление больших партий образцов для клинических испытаний, и, наконец, совершенствование первых технологий массового производства Метергина, Гидергина и Дигитергота. Это даже включало аналитический контроль за подготовкой первых лекарственных форм этих трех препаратов: ампул, жидких растворов, таблеток. Моей поддержкой в то время были ассистент, лаборант, а позднее второй лаборант и технический ассистент.