Про парацетамол, печінки і структурної хімії

Хіміки з Новосибірського державного університету вивчили будову нової форми метацетамола - аналога всім відомого парацетамолу.

Будь-які ліки може як допомогти організму, так і нашкодити йому, часом дуже і дуже сильно. Напевно всі, хто хоч раз хворів застудою, брали лікарські засоби, до складу яких входить парацетамол. Ця речовина знижує високу температуру і надає болезаспокійливу дію. Його дія давним-давно вивчено і перевірено вже, напевно, на мільйонах пацієнтів. Однак в ряді країн парацетамол займає першу строчку в списку причин ураження печінки, яке призводить, в тому числі, до летального результату. Але безліч людей брали і беруть парацетамол і не відчувають серйозних проблем, так в чому ж справа?

Парацетамол - одне з найпоширеніших жарознижуючих і знеболюючих, існує в різних лікарських формах. Фото: Katy Warner from Orlando, Wikimedia.commons

Суть поняття поліморфізму хімічних речовин: від того, як розташовуються молекули один щодо одного в кристалічній решітці, властивості речовини в цілому можуть кардинально відрізнятися.

a- в кристалічній решітці нової форми метацетамола знаходяться димери, пов'язані водневими зв'язками, при цьому між димерами таких зв'язків немає; b - вид на кристалічну решітку вздовж іншої осі. Іл .: НГУ

Денис Ричков - молодший науковий співробітник НГУ, аспірант Інституту хімії твердого тіла і механохімії СО РАН, один з учасників міжнародної групи, що досліджувала структуру метацетамола. Фото: НГУ

Молекули метацетамола і парацетамолу відрізняються тільки положенням гідроксильної групи (-OH). Обидві речовини мають жарознижуючу і болезаспокійливу дію.

<

>

Вся суть в дозуванні, точніше її грубе порушення. Безпечної вважається добова доза в 4 грами препарату. Прийом більше 10 грамів може призвести до отруєння і ураження клітин печінки. Відбувається це через те, що в печінці парацетамол метаболізується трьома способами. Перші два безпечні для організму, в той час як третій спосіб призводить до утворення токсичного продукту, який і викликає отруєння і ураження органу. Якщо доза парацетамолу не перевищує допустиму, то реалізуються перші два способи, а ось якщо доза перевищена, тоді перші два шляхи не справляються з переробкою речовини і воно починає метаболизироваться третім шляхом - що в підсумку і призводить до тяжких наслідків. Як цього уникнути? Найпростіший і найефективніший спосіб - прочитати інструкцію, де написані дозування і попередження, наприклад, про те, що не варто приймати ліки разом з алкоголем. Іншим способом уберегти несвідомих громадян може бути додавання спеціальних речовин, які блокують шкідливі метаболіти парацетамолу навіть в разі прийняття великих доз. Однак, це палиця з двома кінцями - ті, хто приймають препарат по інструкції, будуть піддаватися непотрібного впливу цих речовин. Є і третій метод, ключ до якого можливо дасть хімія і вивчення будови речовин.

Від будови молекул залежать їх властивості, це начебто цілком очевидний факт. Ви змінюєте одну групу атомів на іншу, і ліки можуть стати отрутою або навпаки. Однак не менш важливо і те, як ці молекули розташовані один щодо одного. Якщо уявити молекули як цеглинки, то тверда речовина складається з безлічі таких блоків, розташованих один щодо одного певним чином. Наприклад, якщо муляр, коли будує будинок, буде класти цеглу строго один на інший, то побудовані таким чином стіни скоро покриються тріщинами, а то і зовсім розваляться. Саме тому цегли укладають із зсувом - це надає міцність конструкції. Те ж і в хімії, молекули можуть по-різному укладатися один щодо одного, в результаті виходять речовини часом з кардинально різними властивостями. Таке загальне явище називається поліморфізмом. Яскравий приклад поліморфізму - дорогоцінний камінь алмаз і звичайна сажа з печі. Обидва цих речовини не що інше як різні форми одного і того ж хімічного елемента - вуглецю. Поліморфізм притаманний і лікарських препаратів. Наприклад, відомий антибіотик левоміцетин існує в двох поліморфних формах: α і β, притому одна з них активна, а інша не робить терапевтичної дії, а різниця всього лише в розташуванні молекул в кристалічній решітці.

Не оминув поліморфізм і парацетамол: у цій молекули існує три поліморфні модифікації, одна з яких стійка при кімнатних умовах, а дві інші - при підвищеному і дуже високому тиску. Однак інтерес хіміків з Новосибірського державного і Единбурзького університетів привернув не саме парацетамол, а його, можна сказати, рідний брат - метацетамол. Різниця в будові цих двох молекул полягає в положенні однієї групи атомів (гідроксильної). Згідно з рядом досліджень, метацетамол може бути менш токсичний для пацієнтів, ніж аналогічний йому парацетамол. Дослідникам вдалося виявити у метацетамола другу полиморфную форму. Вони встановили її фізико-хімічні властивості і описали будову цієї речовини. Виявилося, що структура цієї полиморфной модифікації разюче відрізняється як від іншої форми метацетамола, так і парацетамолу. Замість ланцюжків молекул, пов'язаних між собою водневими зв'язками, нова форма метацетамола складається з молекул, об'єднаних між собою в пари, що досить незвично. Крім того, хіміки з'ясували, що нова форма стійка в сухій атмосфері, а під дією водяної пари переходить в відому форму. Один з учасників міжнародної групи, молодший науковий співробітник НГУ і аспірант Інституту хімії твердого тіла і механохімії СО РАН Денис Ричков зазначив, що: Хоча в цьому дослідженні переслідувалися виключно наукові цілі, отримання нових поліморфів видається важливим і з практичної точки зору, наприклад, для подальшого використання у фармацевтиці. У поліморфів одного і того ж речовини може бути різна розчинність, біологічна активність, твердість, здатність до пресування і т. Д. Відповідно від цих показників буде залежати ефективність препарату, форма випуску. Тому, є ймовірність, що такі знання про будову речовин допоможуть зробити відомі ліки більш ефективними і безпечними, що, можливо, врятує чиєсь печінку, а то і життя.

за матеріалами НГУ