21 сентября 2012

Формирование фармакологии на основе достижений химии, биологии и медицины

В этот период стараниями А. Лавуазье (1743 — 1794 гг.) и М. В. Ломоносова (1711 — 1765 гг.) рушится теория флогистона, созданная Г. Шталем (1659—1734 гг.). Ломоносов экспериментально доказывает фундаментальный закон природы — закон сохранения вещества, — первый из законов сохранения, которые и сейчас составляют фундамент современного естествознания.

Лавуазье окончательно закрепляет в химии рациональное, строго логическое мышление.

Давая определение ключевого для химии понятия элемент, Лавуазье писал:

«Стремление считать, что все тела природы должны состоять из трех или четырех элементов, исходит из заблуждений, унаследованных от греческих философов. Предположение о четырех элементах, которые в многообразных отношениях образуют все известные нам тела, — это гипотеза, выдвинутая в то время, когда не было даже первоначальных результатов в области экспериментальных наук — физики и химии… Если мы свяжем с понятием элемента или основы предел делимости вещества, достигаемый при помощи существующих сейчас методов анализа, то элементами будут считаться все соединения, которые нельзя разложить никаким образом на более мелкие части: иными словами, если у нас нет способов разделить какое-либо вещество, то мы должны рассматривать его как элемент, как простое тело и не должны рассматривать его как сложное тело до той поры, пока эксперименты и наблюдения не приведут нас к противоположному выводу» (цит. по: Фукс и др., 1981, с 74 — 75).

В этом определении Лавуазье впервые выражает идею относительности наших знаний, зависимости формулировок понятий от реальных возможностей современной науки.

Лавуазье совместно с другими знаменитыми французскими химиками вводит термины «кислород», «водород», «азот», «серная кислота», «фосфорная» и др. Он формулирует понятия о трех классах соединений — кислотах, основаниях, солях.

Возникает современная атомистика, в этот же период происходит становление аналитической химии. Уже в XVIII в. открывают кобальт, никель, платину, теллур, титан, уран, цирконий, хром, марганец и т. д. Наука и практика знакомятся с глицерином, винной, молочной, лимонной, щавелевой и другими кислотами.

В начале XIX в. в химии определяются основные законы о веществах и их превращениях — законы эквивалентов Рихтера, постоянных отношений Пруста, кратных отношений Дальтона, закон соединения газов Гей-Люссака, закон Авогадро: пропорциональности между плотностями газов или паров и молекулярными весами, законы электролиза Фарадея и др. С середины XIX в. возникает органическая химия (Ю. Либих, Р. Бунзен, Ф. Вёллер и др.), появляется структурная химия (А. М. Бутлеров, Э. Эрленмейер, Ф. А. Кекуле и др.), зарождается и обретает содержание теория валентности и, наконец, как гигантское обобщение, Д. И. Менделеев формулирует периодический закон элементов (1869 г.).

Во второй половине XIX в. химический синтез оформляется в одну из важнейших отраслей химии. В сочинениях М. Бертло «Органическая химия, основанная на синтезе» (1860 г.), «Лекции по общим методам синтеза в органической химии» (1864 г.), «Химический синтез» (1876 г.) принципы и методы химического синтеза впервые предстали как стройная система знаний и правил.

В этот же период закладываются основы биохимии. Важнейшее значение для физиологии имело установление биохимических принципов дыхания и пищеварения. Еще Дж. Пристли показал, что кислород поглощается животными и выделяется растениями (1770 г.).

Лавуазье в статье «Опыты над дыханием животных и об изменениях, которые совершаются в воздухе, проходящем через их легкие» (1770 г.), показал, что животные нуждаются в кислороде и дыхание — это окисление. Л. Спалланцани доказал, что переваривание пищи — химический процесс (1780 г.).

Впервые были обнаружены важнейшие физиологически активные вещества: гликоген (Бернар, 1850 г.), ДНК (Мишер, 1869 г.), цитохромы (Мак-Мунн, 1886 г.) и т. д. Была определена важная роль ферментов в биологических системах (Пайен, Персо, 1833 г.), проведены систематические исследования белков (Мюльдер, 1838 г.), показано, что ферменты — это катализаторы (Оствальд, 1893), отличающиеся высокой специфичностью (Фишер, 1897 г.).

Были открыты липаза (Марсе, 1815 г.), панкреатин (Л. Гмелин, Ф. Тидеман, 1826 г.), диастаза (Пайен, Персо, 1833 г.), пепсин (Шванн, 1836 г.), инвертаза (Бертло, 1860 г.) и др. В этот же период была создана клеточная теория М. Шлейдена и Т. Шванна (1838 г.), обнаружены митохондрии (Кёлликер, 1857 г.).

«Биологически активные вещества»,
Г.М.Баренбойм, А.Г.Маленков



Приведем два важнейших вывода, следующих из анализа истории методов, результатов поиска биологически активных веществ и из оценки состояния и развития химической деятельности человечества. Узким местом для использования грандиозных достижений химии как науки и производства является определение биологической активности: это не только сдерживает прогресс, зависящий от применения новых химических соединений, но и обусловливает опасность здоровью человека…

Существует принципиальная возможность увеличения числа «счастливых» случаев: испытывать все известные химические соединения на все возможные виды фармакологической активности. Это фактически принцип тотального просеивания «все через все». Реализовать его на практике, по существу, очень сложно: классификация этих видов достаточно запутана, количество видов велико. Однако биологические испытания достаточно больших массивов химических соединений на достаточно большое, но ограниченное…

Экономическая эффективность скрининга

Экономическая эффективность скрининга возрастает, если растет число тестируемых активностей, если скрининг становится многоцелевым и, помимо фармакологии, ориентированным и на цели сельского хозяйства, микробиологической промышленности, охраны окружающей среды и т. п. Скрининг в принципе сходен с тем стихийным процессом отбора объектов из растительного и животного мира, который осуществлялся всем человечеством на протяжении тысячелетий. Этот параллелизм наглядно…

При скрининге обнаружение у веществ определенных свойств — по-прежнему случайное событие, но вероятность появления такого события как бы резко возрастает. Если случайно в данном массиве химических соединений оказалось соединение с определенным видом биологической (фармакологической) активности, оно будет обнаружено со степенью вероятности, зависящей от надежности теста, определяющего в системе этот вид активности. Если рассмотреть короткую историю…

Под термином биологически активные вещества мы подразумеваем как индивидуальные вещества с известной биологической активностью, так и их многокомпонентные смеси определенного или неизвестного состава. Поиск согласно принятым трактовкам этого термина предполагает наличие цели и многих возможностей ее достижения, между которыми необходимо сделать выбор оптимального пути. Этот выбор и последующее движение к цели происходит в виде некоторой…