СУЧАСНИЙ СТАН ТА ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ

МЕДИЧНОЇ ХІМІЇ НА НАЙБЛИЖЧІ ДЕСЯТИЛІТТЯ

Медична хімія як частина загальної біохімії займається розробкою знань про хімічні та фізико-хімічні перетворення, що протікають в організмі людини. Метою медичної хімії є вивчення і пояснення біологічних процесів, що протікають в організмі на молекулярному рівні і спрямовані на підтримування гомеостазу за умов впливу на організм різних екзо- та ендогенних факторів. Важливим напрямком, що намітився в цій галузі знань за останні роки, є вивчення дії регуляторних систем на різних рівнях складності (молекулярний, мембранний, клітинний, органо- системний) в залежності від вікових особливостей організму. Зрозуміло, що медична хімія в своїх дослідженнях опирається на основні закономірності та методичні підходи загальної біохімії, дотримуючись головного принципу медицини - не шкодити. Тому дослідженню найчастіше піддають кров, інші біологічні рідини та біоптати із тканин та органів. Цьому ж принципу сприяють дослідження з використанням мічених атомів і балансові дослідження, що реалізуються на цілому організмові, не приносячи йому пошкоджень.

Поряд з хімічними, фізико-хімічними та фізичними методами, адаптованими для дослідження живого організму, в останні роки все ширше використовуються моделювання біологічних процесів та тестових систем. Заслуговують уваги дослідження із застосуванням іммобілізованих ферментів. За цих умов з"являються можливості багатократного використання одного і того ж фіксованого ферменту, що здешевлює експеримент і прискорює хід досліджень. Для медичної біохімії дуже перспективним є вивчення ізоферментного спектру ферментів в нормі та за різних патологічних станів. Ізоферменти з успіхом застосовуються в діагностиці уражень серця, печінки, підшлункової і передміхурової залоз, м”язевої та кісткової систем. В багатьох клініках та наукових лабораторіях вивчають ізоферменти лактатдегідрогенази, гексокінази, креатинфосфокінази, лужної та кислої фосфатаз. В той же час відомо, що більшість складних ферментів (якщо не всі) мають ізоформи і дослідження їх може дати додаткову інформацію про стан організму та його систем. Вдосконалення техніки експерименту, впровадження нових методичних підходів, застосування сучасних надчистих реактивів - це та основа, без якої не можна досягти поступу в природничих науках взагалі і медичній хімії зокрема. Важливим для медичної науки є впровадження в практику досліджень таких сучасних методів, як рідинна, газо-рідинна і тонкошарова хроматографія, абсорбційна спектрофотометрія, а також спектрометрії, основані на електронно-парамагнітному та ядерно-магнітному резонансах. Всі вони надають в руки дослідника незамінну за змістом інформацію про структуру та перетворення, що протікають на молекулярному та субмолекулярному рівнях.

В останні роки в медицині з успіхом застосовують радіоімунні та імуноферментні методи, основані на використанні стабільних та радіоактивних ізотопів. Створюються умови для глибокого вивчення окремих різновидів біологічного окиснення (мітохондріального, мікросомального, пероксидазного, вільнорадикального) та їх взаємин з іншими біологічними процесами і субклітинними структурами. В той же час не можна не відмітити, що фундаментальних знань про окисні процеси і їх біологічне призначення в клітинному ядрі, лізосомах, пероксисомах у здоровому організмі та за умов патології ще зовсім недостатньо. Так само майже немає даних про роль і особливості порушень білкових компонентів в складі біологічних мембран за умов посилення перекисного окиснення ліпідів. Але, враховуючи той факт, що білки містять велику кількість функціональних хімічних груп, можна прогнозувати їх взаємодії з вільними радикалами, зокрема пероксирадикалами ліпідної природи та активними формами кисню і, як наслідок, зміни на клітинному рівні. Існує велика потреба в методах визначення активних форм кисню (супероксиданіонрадикал, синглетний кисень, гідроксилрадикал та ін.), за допомогою яких можна би оцінювати внесок цих форм в біологічне окиснення та взаємодію з різними субклітинними структурами.

Новий підхід на основі сучасної вимірювальної техніки намітився у вивченні металів-мікроелементів як структурних компонентів металопротеїнів, зокрема металотіонеїнів, металофер-ментів і їх участі в процесах детоксикації, енергозабезпечення та синтезу. В останні десятиріччя на основі використання нових методів дослідження сформувались такі поняття, як вільнорадикальна патологія, мембранні хвороби, мікроелементози, детоксикаційні системи. Ці наукові напрямки мають не тільки теоретичне значення, вони знаходять собі застосування в практичній медицині для діагностики та коректного лікування хворих.

Багатообіцяючим для медичної науки є вчення про олігопептиди (природно та штучно синтезовані). Встановлено, що декотрі з них є регуляторами біологічних процесів: впливають на тонус гладких м’язів, стан судин, мають відношення до механізму пам”яті людини, проявляють антиоксидну та знеболюючу дію, впливають на імунітет. В той же час з"явились публікації, що в основі ендогенної інтоксикації в час захворювань значна роль належить молекулам середньої молекулярної маси, серед яких значне місце посідають олігопептиди. Звідси виникає практична проблема ідентифікації їх за молекулярною масою, амінокислотним складом та фізико-хімічними властивостями.

Продовжують залишатися невирішеними такі проблеми, як атеросклероз, алергози, імунодефіцитні хвороби, екзо- та ендотоксикози. Вивчення їх на молекулярному та клітинному рівнях будуть далі в центрі уваги спеціалістів різного профілю медицини і біології.

Заслуговують більшої уваги та глибшого дослідження вчення про тканинні гормони, простагландини, соматомедини. Інтенсивно опрацьовуються способи одержання і механізми дії на організм ліпосом, насичених різними протекторами, стимуляторами, гормонами тощо. Вони можуть доставляти тропно до пораженого місця лікувальний середник за умов значного зниження дози препарату, а, отже, і зменшувати його токсичний вплив на організм.

Набувають практичного впровадження методи виділення, дослідження і трансплантації клітин з метою компенсації втрачених функцій відповідних органів чи тканин. Сюди відносять трансплантацію В-клітин підшлункової залози, гепатоцитів, статевих клітин та ін. Очевидно, що трансплантація клітин від донора до реціпієнта з лікувальною метою стає альтернативою до методу трансплантації органів, який характеризується складністю виконання, вимагає складної апаратури і реактивів зі специфічною дією, спрямованою на протидію сил, що викликають відторгнення пересадженого органу чи тканин. Але за життєвими показниками трансплантація органів є і, мабуть, залишиться незамінним методом лікування. Звідси вивчення умов і чинників, які запобігають відторгненню трансплантованих тканин залишається актуальним.

Нового розвою в двадцять першому столітті досягнуть праці з генетичної інженерії, в тому числі і клонування, спрямовані на лікування спадкових захворювань, створення специфічних білків і гормонів.

В межах планети стає актуальним питання забезпечення людей продуктами харчування, зокрема білками, ліпідами, вітамінами та іншими незамінними компонентами. Це питання зараз є дуже важливим для країн, що розвиваються в Африці, Азії, Південній Америці. Звідси праці по створенню штучних білків, жирів, вітамінів за допомогою морських водоростей, дріжджових організмів та кишкової палички в наступному двадцятиріччі набудуть особливого розмаху.

В зв”язку з освоєнням космосу і збільшенням тривалості перебування людини поза Землею особливого змісту набувають дослідження, присвячені з’ясуванню механізмів дії на організм гравітації і невагомості, радіації, електричного і магнітного полів, гіпо- та гіпероксій.

З лікувальною метою передбачується широке впровадження іммобілізованих ферментів на сорбентах зі специфічною дією, нових способів детоксикації організму, використання автотрансплантантів (кісткового мозку, шкіри, кістки, сухожилків і т.п.). Передбачується впровадження в практичну медицину ферментних середників, окремо підібраних для кожного індивіда. Ведуться розробки, спрямовані на вироблення антимотиваційних засобів проти наркотиків, алкоголю, тютюну. Впровадження їх в практичну медицину важко переоцінити.

Важливим завданням медичної хімії на сучасному етапі її розвитку є розкриття механізмів та зменшення дії на організм шкідливих чинників антропогенного походження, що забруднюють зовнішнє середовище, зокрема радіонуклідів, солей важких металів, продуктів неповного згорання органічного палива. Разом з іншими біологічними науками медична хімія опрацьовує проблему продовження тривалості життя людини і пов”язану з нею регуляцію обміну колагену та кальцію і фосфору. Недостатність знань в цій галузі є причиною пізньої діагностики остеопорозу та інших захворювань, що об’єднані поняттям колагенозів. Не слід забувати і проблему радіації, зокрема віддалені результати її впливу, які ще довго будуть турбувати Україну після Чорнобильської катастрофи. Дія іонізуючого випромінювання та радіонуклідів з тривалим періодом напіврозпаду, які зумовлюють пероксидне окиснення нуклеїнових кислот, ліпідів та білків, стимулюють пошуки нових середників, що здатні нейтралізувати дію цих шкідливих для життя чинників. Передбачується використання поряд із відомими детоксикантами (сорбенти, антиоксиданти, комплексоутворювачі) нових поліантиоксидантів, яким притаманна дія інгібувати різні ланки вільнорадикального окисного процесу. При цьому варто зауважити, що дія антиоксидантів як буферів оксидно-відновних систем, визначається їх вмістом і залежно від нього може пригнічувати або стимулювати вільнорадикальне ланцюгове окиснення. Інакше, дія антиоксидантів визначається як їх кількістю, що потрапляє в організм, так і інтенсивністю тих окисних процесів, які протікають в організмі чи модельній системі до введення антиоксиданту. Надмірне перекисне окиснення ліпідів може індукувати мембранні захворювання. Як було відмічено вище, роль білкових компонентів в складі біомембран досі майже не вивчалась. Тому дослідження на моделях мембран, що містять фосфоліпіди і білки, мають важливе значення, бо усувають необхідність експериментів на лабораторних тваринах та надають можливість поза організмом вивчати дію різних факторів, які здатні проявляти моделюючу дію на структуру та функції мембран. Такі дослідження матимуть не тільки теоретичне, але і практичне значення, так як на їх основі можна буде розробляти прогнози впливу різних екстремальних факторів та лікувальних середників, зокрема ліпосомних препаратів.

З метою корекції метаболічних процесів за різних патологічних станів з часом все більше будуть використовуватись препарати рослинного і тваринного походження, що незаслужено витіснені із медицини штучно синтезованими. Препарати біологічного походження, що є більш спорідненими до організму людини , не викликають алергічних реакцій, які нерідко настають від вживання хімічних. Є підстави вважати, що гідне місце в лікуванні захворювань займають рослинні ферменти і гормони, тому виділення їх із рослин та дослідження в експериментах на тваринах та штучних моделях мембран мають немаловажне значення для науки і практики.

Продовжаться в наступному столітті праці над створенням штучних білків із синтезованих амінокислот, а також ліпідів і кровозамінників. Останні можна буде вводити в організм незалежно від групи крові.

Наведені роздуми та фактичні дані щодо стану та перспектив розвитку медичної хімії, звичайно, не охоплюють всіх аспектів цієї медичної галузі знань. Круг досліджень, що проводиться науковцями, з часом буде змінюватися і поповнюватися новими завданнями та засобами для їх вирішення. Адже об’єм наукової інформації в природничих науках подвоюється через кожних 7-8 років. Це призводить до появи нових перспективних наукових напрямків і переосмислення даних, одержаних попередніми поколіннями науковців.

Можна не сумніватися, що за умов забезпеченості наукових та вищих навчальних закладів сучасними приладами, апаратами та реактивами, українські науковці зроблять нові відкриття та винаходи на рівні кращих світових зразків.