Като Racemate е смес от две химически вещества, които се различават само по своята триизмерна структура. Те са свързани помежду си като изображение и огледален образ и всеки може да има много различни фармакологични ефекти върху човешкото тяло.
Какво е раце?
Рацемат (също рацемична смес) описва смес от две химични вещества, които присъстват в еднакво съотношение помежду си. Те се различават по своята триизмерна структура, която произтича от съответното подреждане на атомите.
Ако един атом има четири връзки към четири други различни атома или групи от атоми, този атом се нарича хирален. Ако химичното съединение има поне един хирален атом, четиримата свързващи партньори могат да приемат две различни подредби около хиралния атом.
Това води до две вещества, така наречените енантиомери, които се отнасят едно към друго в своята пространствена структура като изображение и огледален образ или като лява и дясна ръкавица: Въпреки че съдържат абсолютно същите атоми или атомни групи, те не могат да бъдат приведени в съответствие и следователно са отделни една от друга ясно различими. Те обикновено се наричат (R) и (S) енантиомери.
Фармакологичен ефект
Енантиомерите на веществото се различават по физическите си свойства само по отношение на оптичната им активност. Веществото е оптически активно, когато измеримо променя определено свойство на светлината, когато преминава през него. Това е един от начините за диференциране на съответните енантиомери и е съществен критерий при тестване на чистотата на потенциално рацемична смес.
Енантиомерите често се различават значително по своите физиологични свойства, което означава, че тяхната диференциация или чистотата на рацемат е от голямо значение във фармацията. Всяко лекарство има място на действие в човешкото тяло, така наречената мишена, при която се разпознава от собствените структури на организма. Тези структури са сами по себе си хирални и обикновено разпознават само определен енантиомер на дадено вещество.
Ето защо при производството на лекарства е изключително важно в продукта да бъде включен само ефективният енантиомер. В противен случай могат да се появят сериозни странични ефекти, тъй като (често по-малко ефективният) огледалнообразуващ енантиомер например се свързва на съвсем различно място в тялото и може да предизвика нежелана реакция.
Възможно е също грешен енантиомер да бъде разграден от ензим в тялото, преди дори да достигне целта си. Или се свързва с транспортен протеин и по този начин достига до нежелано място в тялото. Възможностите за взаимодействие са изключително разнообразни, поради което страничните ефекти едва ли са предвидими, ако в продукта има рацемат или не-енантиомерно чиста смес.
По-малко сериозен, но практичен пример са ароматизаторите. Обонятелните рецептори в носа ни също имат хиралност и са пригодени да разпознават определени вещества. Един енантиомер на натуралния продукт карвон мирише на кер, съответният огледално образуващ енантиомер обаче на мента.
Медицинско приложение и употреба
Много от органичните съединения, които се използват като активни съставки в лекарствата, имат хирални атоми и по този начин различни енантиомери. Следователно, по време на синтеза на тези вещества трябва да се внимава да се получи продукт, който е възможно най-енантиомерно чист.
Последващото отделяне е технически много сложно, поради което в някои случаи се понасят страничните ефекти и рацематът е одобрен като лекарство. Тъй като свързаните енантиомери често имат различна потентност, в този случай крайният лекарствен продукт трябва да се дозира по-високо, за да се постигне същата ефективност като тази на енантиомерно чисто лекарство.
Например, анестетичният кетамин има (S) -енантиомер, който има по-добър аналгетичен и анестетичен ефект и по-малко психотропни странични ефекти от съответния (R) -енантиомер. Тук за пациента е изгодно, ако се използва (S) -енантиомерно чистото лекарствено вещество.
Друг пример е обезболяващият ибупрофен, който обикновено се предлага като рацемат. Само (S) -енантиомерът има обезболяващ ефект, (R) -енантиомерът обаче е толкова добър, колкото и неефективен. Определена част от последното обаче се превръща в ефективната (S) форма в организма чрез ендогенен ензим. Следователно няма нужда от сложен синтез или последващо отделяне на енантиомерите.
Рискове и странични ефекти
Неефективността на енантиомера е сравнително безобиден страничен ефект от използването на рацемична смес като лекарство. Трагичен пример за много сериозни странични ефекти е спящото хапче Contergan с активната съставка талидомид. Contergan е рекламиран като не-смъртоносен сън през 50-те години на миналия век и е популярен при бременни жени, тъй като също намалява сутрешната болест. Извършените дотогава експерименти с животни показват почти никакви странични ефекти. След пускането на пазара обаче при новородени се появяват повече малформации и лекарството е изтеглено от германския пазар след четири години.
След това много проучвания изследват начина на действие на талидомид и успяват да покажат, че молекулата се свързва с растежен фактор при нероденото дете и по този начин пречи на ембрионалното развитие. Засега този тератогенен ефект не би могъл определено да се припише на нито един от двата енантиомера, особено след като двата енантиомера се превръщат един в друг в тялото. Въпреки това, подобни проучвания предполагат, че (S) -енантиомерът на талидомид може да има по-вредни ефекти.
При локалния анестетик бупивакаин съществува значителен риск от случайно навлизане в кръвта. (R) -енантиомерът предизвиква по-силен спад на сърдечната честота в сравнение със съответния (S) -енантиомер. И двете обаче показват съпоставим анестетичен ефект. Ако тук се използва (S) -енантиомерно чиста активна съставка, тези сериозни странични ефекти за пациента могат да бъдат намалени.
