История создания лидокаина

В Швеции был большой накал страстей после распространения в Германии фашизма и прихода к власти Гитлера. Ван Улер был не нацистом, а скорее националистом. Он восхищался Германией при прежнем кайзере. В его кабинете, например, висел большой портрет кайзера Вильгельма (от потолка до пола). Он также заботился о многих еврейских химиках, которые покинули Германию из-за нацистского преследования, помогая им с работой и долгосрочными контрактами в его институте.

Теперь, когда Холгер Эрдман больше не имел постоянного места исследования, он стал преподавателем в гимназии и был принят на испытательный срок в Norra Латинской школе, В I937-I938 гг. он также работал на полставки преподавателем в Norra Реальном училище. Позже получил работу в Центральной лаборатории целлюлозной промышленности в Королевском Технологическом институте (КТИ), куда он был нанят Э. Хэглюндом (E. Hagglund). Появилась возможность к исследованию натуральных химических продуктов, особенно лигнина. Его химическая карьера достигла своей вершины. Эрдман получил кафедру органической химии в КТН в 1945 г. и положение, позволяющее выпускать много студентов, которые продолжали обучение в докторантуре.

Лофгрен работал помощником преподавателя в Институте биохимии в 1935-1936 гг., а позже в общей химической лаборатории института (1936-1941). Он продолжил свою преподавательскую деятельность и на это время прекратил практическую работу по местным анестетикам. В начале 40-х годов Лофгрен предпринял новую попытку возобновить исследования, которые он начинал в Эрдманом. В период с мая 1940 по июнь 1942 г. Лофгрен разработал местный анестетик локастин (Lokastin) - комбинацию новокаина и анилинов. Этот синтез был фактически первым местным анестетиком Лофгрена, который клинически проверяли на пациентах. Токсичность и фармакологические испытания были выполнены в академической больнице в Уппсала Свантом Аннерстамом (Svante Annerstam) и Стигом Сьёлином (Stig Sjolin). Анестетик имел преимущество, так как мог изготавливаться из сырья внутри страны, но все-же он не имел такого эффекта как новокаин. Это был хороший альтернативный местный анестетик в период текущего кризиса. При работе для «Pharmacia» Лофгрен также использовал свои знания естественных веществ, занимаясь выделением активных компонентов, обусловливающих устойчивость злаков, главным образом ржи, к грибам спорыньи. Исследование спорыньи способствовало созданию множества эффективных лекарств для лечения мигрени, гипертензии и гинекологических заболеваний. Это обеспечило успех большой швейцарской фармацевтической компании «Sandoz». Алкалоиды спорыньи, предложенные Лофгреном, нашли практическое применение во время войны.

Лофгрен часто думал о проблеме разработки местного анестетика, более эффективного, чем новокаин. Вероятно, немецкие химики, работавшие с ван Улером, вдохновили и направили его мысли назад в 30-е годы к синтезу анилинов. Основная идея во время работы с Эрдманом состояла в том, что местно-обезболивающее средство должно иметь плоскую молекулу. Лофгрен, вероятно, отказался от этой идеи, как рассказывала Инга Фишер (Inga Fischer), - одна из студенток Лофгрена в 1942 г. Он начал думать в новом направлении - относительно орто-эффекта, и это в конечном счете привело к созданию двух веществ, которые стали известными как LL30 и LL 31. (Вещества назывались в честь Лофгрена и Люндквиста, а цифры связаны с порядковыми номерами синтезированных опытных образцов). Так как две метиловые группы занимают орто-положения в бензольном кольце, молекула приобретает согнутую структуру из-за распределения электрического заряда. LL30 мало отличался от одного из местно-обезболивающих составов, синтезированного им еще в 30-е годы - только одна метиловая группа (СН3) была новой (рис. 7). Функциональное различие было значительно и заключалось в пространственной ориентации молекул, которая сильно отличалась.

Рис. 7. LL 30 - образец нового местного анестетика лидокаина

Дегустация оставалась единственным методом, используемым Лофгреном для сравнения силы действия препаратов. Метод в целом был слишком неточен, чтобы решать подходит ли новый состав в качестве практически применяемого местного анестетика.

Появление молодого Бенгта Люндквиста (Bengt Lundqvist), студента-химика, принесло кое-что новое для Лофгрена. Люндквист применил в химии новый метод испытания веществ - экспериментальные инъекции, которые затем стали использовать на Kungstensgatan, 45. В это время они не имели достаточных средств, поэтому не могли себе позволять использование подопытных животных, так что он стал их «подопытной свинкой». Люндквист был горячим экспериментатором, полным энтузиазма к испытанию различных лекарств на себе. Даже если кролики и морские свинки были доступны, исследователи не использовали их. Главной причиной этого явилась простота выполнения испытаний на себе, чтобы решить насколько хорошим был новый препарат. Они не имели никакого фармацевтического ноу-хау и никакого опыта экспериментов на животных. Риск казался минимальным - во всяком случае Люндквист был спокоен (рис. 8).

Сам Лофгрен описал, как «Lunkan» (так все называли Бенгта Люндквиста) попросил, чтобы его допустили апробировать препарат на себе, после чего он дал ему LL30. В это время анестетик у них уже был (синтезирован, вероятно, в конце 1942 г.). В качестве инструкции для проведения опытов Люндквист использовал книгу, предоставленную ему тезкой Бенгтом Лагергреном (Bengt Lagergren), студентом-медиком, его компаньоном и помощником, который первоначально позаимствовал ее у доктора Торстена Горда (Torsten Gordh). Используя технику проводниковой анестезии, он вводил себе препарат в палец и фиксировал продолжительность анестезии. Измерял кровяное давление, пульс, отмечал наличие побочных эффектов. Люндквист делал инъекция ceбe в руки, ноги и тело. Он даже включил в свои записи эффект от спинномозговой анестезии, которую он сделал себе перед зеркалом. Такая сложная по тем временам анестезия выполнялась только в больницах, где имелись специалисты, антидоты и оборудование для реанимации на случай, если возникнет осложнение.

Не ясно, связано ли это с экспериментом, но был случай неудачной попытки Люндквиста открыть входную дверь. Он возился с ключом, постоянно его ронял и был принят за пьяного. Возможно, что его пальцы отказывались повиноваться из-за эффекта местной анестезии.

Раздосадованный Люндквист исчез из лаборатории с LL30 и вновь появился после нескольких дней отсутствия,

Главную роль в истории лидокаина сыграли, конечно, Нильс Лофгрен и Бенгт Люндквист. Они трудились, чтобы сделать свое открытие, во многом жертвуя собой, запатентовали его, а позже получили возможность наслаждаться своей долей от прибыли. Они были очень разными людьми, возможно поэтому они так преуспели вместе с самого начала. При встрече в 1942 г. Люндквист был молодым студентом, а Лофгрен сотрудником кафедры, на девять лет его старше. Люндквист принес глоток свежего воздуха в учебную химическую лабораторию с ее застоявшейся атмосферой. Вдвоем они часто оставались в кабинете Лофгрена, чтобы обсудить химические основы местной анестезии. Лофгрена в течение долгого времени преследовала идея, что все местные анестетики можно получить из обычной химической структуры. Люндквист, с другой стороны, сжигаемый любопытством поэкспериментировать на собственном теле с различными химическими веществами - был прирожденным экспериментатором.

Нильс Лофгрен был одной иэ замечательных фигур среди шведских химиков-исследователей - нетрадиционный, с богатым воображением, капризный и своего рода гениальный ученый, который был также чрезвычайно дотошен и никогда не сдавался, пока не достигал своей цели. В течение нескольких лет Лофгрен был одним из самых богатых людей в Швеции - за синтез лидокаина он получил большую сумму. Но эти деньги принесли ему больше неудачи, чем счастья и вместе с пристрастием к алкоголю и меланхолией привели его к кончине в возрасте 53 лет.

Он был человеком с атлетическим телосложением, более шести футов (свыше 180 см) ростом. Его вес колебался между 85 и 95 кг. «Чрезвычайно приятная и энергичная личность» - так он был описан Бертилем Такманом (Bertil Takman), коллегой и другом, который работал с ним на кафедре химии с 1943 г. Он имел собственное мнение на многие вещи, часто шутил с окружающими, был творческой личностью, выделяющейся во многих отношениях своим романтическим взглядом на жизнь. Например, его увлечение музыкой. Его брат был профессиональным музыкантом, а его жена, Ингрид, на которой он женился в 1940 г., была дочерью Густава Лагерквиста (Gustav Lagerqvist), музыканта камерного оркестра. Лофгрен вырос в музыкальной среде, и музыка для него означала многое. Как-то в шутку он сказал, что если вы не любите Моцарта и Бетховена, то никогда не подниметесь в глазах Лофгрена. Он был большим поклонником оперы и учился играть на скрипке, позднее он хранил скрипку и подставку для нот в своем кабинете. По словам друга Бьёрна Люнинга (Bjorn Luning), его музыкальные способности, однако, были довольно скромными и за последующие годы его игра нисколько не улучшилась. И тем не менее, в последующем он даже брал уроки игры на виолончели, чтобы улучшить свои умения на музыкальное поприще.

Романтик в сердце, он любил бывать в сельской местности и расслабляться от повседневной рутины. Он также был достаточно спортивным. Утверждал, что в юности был весьма хорошим футболистом. Он любил игры с мячом во всех видах. Если идя по улице видел детей, играющих в футбол, он не мог пройти мимо и не поиграть немного с ними. В доме у него был стол для настольного тенниса и он любил играть при первой представившейся возможности. Как говорили коллеги и члены семьи, физически он был очень крепким.

Лофгрен был чрезвычайно справедливым человеком и всегда старался поступать по совести. Если он с кем-то выходил из себя или поступал несправедливо, то старался сделать все что мог, чтобы извиниться и как-то компенсировать это.

В одежде предпочитал неформальный стиль, подобно современному университетскому студенту.

Профессор Ганс ван Улер, лауреат Нобелевской премии по химии 1929 г., был руководителем Института органической и биологической химии в Стокгольмском университете. Весной 1933 г. туда поступил 19-летний студент Нильс Лофгрен. В связи с природными способностями к химии Лофгрену в 1935 г, предложили должность ассистента лектора. Он проводил различные исследования со старшими коллегами, совмещая с учебой. Лофгрен совместно с Холгером Эрдманом издал одну из основных научных работ. Они оба были выдающимися и доминирующими личностями. После нескольких лет совместной работы их взгляды разошлись. Что они не могли работать вместе, как говорил Такман, было общепризнанной истиной, однако они уважали друг друга как профессионалы. О том, что они не были врагами, свидетельствует следующий факт. Лофгрен замещал по химии Эрдмана в Norra Реальной гимназии, где Эрдман работал преподавателем на полставки в 1938 г. Эрдман в это время нашел новую работу и предложил вместо себя Лофгрена.

40-е годы были трудным временем для Швеции, ей угрожала оккупация фашистской Германии. Все это время Лофгрен оставался убежденным антинацистом. Он проходил военную службу в пехоте, а позже, во время войны, работал в Национальном Подразделении Химической Защиты (НПХЗ), которое было основано в 1937 г. и располагалось в Урсвике, на северо-западе Стокгольма. Его директором был физик Рольф Сиверт (Rolf Sievert), основатель шведской атомной физики, радиобиологии и радиационной защиты.

Несмотря на службу в военное время, Лофгрен продолжал работать в химической лаборатории на улице Kungstensgatan, 45. Одной из его работ было исследование взрывчатых веществ. Он также помог в поисках альтернативных лекарств, которые могли быть сделаны из сырья, доступного шведским фармацевтическим компаниям.

Когда появилась необходимость проверить LL30, Лофгрен обратился к Леонарду Голдбергу (Leonard Goldberg) в Каролинский институт, чтобы тот подробно проанализировал токсичность и эффективность LL30 по сравнению с новокаином, который в то время был эталонным местным анестетиком. После всего лишь двух недель испытаний он получил предварительные данные, свидетельствующие о том, что LL30 превосходил другие препараты, не вызывал раздражения и имел низкую токсичность (рис. 10, 11)

Кандидатскую диссертацию по химии Нильс Лофгрен успешно защитил 30 июля 1943 г.

С диссертацией за плечами он сконцентрировался на помощи в научной работе молодых коллег из его команды. Они, работая с энтузиазмом, получили ряд превосходных результатов по местным анестетикам, которые стали документальным материалом для их диссертаций. При поддержке фирмы «Astra», где Лофгрен работал научным консультантом, финансовая ситуация несколько улучшилась. Несмотря на известность, которую Лофгрену принес лидокаин, он продолжал преподавательскую деятельность на кафедре химии до начала 50-х годов.

Получив положительные результаты испытания LL30, Лофгрен и Люндквист быстро составили патентное заявление, подписанное ими обоими и присоединили к нему отчет Голдберга. Героические испытания Люндквиста на себе впечатлили Лофгрена, и он решил, что должен разделить с ним прибыль, которая могла быть получена от продажи лидокаина. Патент был выдан 15 июля 1943 г. Затем они принялись за работу по продаже препарата фармацевтической компании. После отказа нескольких фирм («Pharmacia», представительств компаний из США), в конечном итоге «Astra» 22 ноября 1943 г. получила права на производство и распространение ксилокаина (лидокаина) во всем мире. Исследователи получили 10,000 шведских крон как своего рода «предоплату», плюс лицензионные платежи и процент с прибыли. Когда начался сбыт, они должны были получить следующие 5,000 крон. Только несколькими годами позже, когда препарат был зарегистрирован и выпущен на фармацевтический рынок под коммерческим названием «Ксилокаин», появились по-настоящему большие деньги. Позднее, чтобы избежать слишком больших налогов, Лофгрен даже был вынужден переехать в Швейцарию (рис. 12).

Перед защитой докторской диссертации Лофгрен очень волновался (рис. 13). Он особенно боялся за то, какую позицию займет оппонент, биохимик и доктор Эрик Джорпес (Егiс Jorpes). Джорпес, который был известен своей резкостью, родился в Kokar, на одном из островов, принадлежащих Финляндии, стал гражданином Швеции в 29-летнем возрасте. Профессор в Каролинском институте, он получил всемирную известность за работу по очистке антикоагулянта гепарина. 54-летний оппонент был на вершине своей научной карьеры и мог быть чрезвычайно критичным, если бы захотел. Злые языки говорили, что с точки зрения химии Лофгрен после ссоры с Эрдманом в 30-е годы не сделал почти ничего нового, и что по существу только метиловая группа отличает LL30 от одного из составов, которые синтезировались им вместе с Эрдманом.

На защите Лофгрен убедительно доказал значение ксилокаина. Джорпес был настроен положительно, хвалил научные качества диссертации. Вместе с тем, его неодобрение вызвал тот факт, что исследователи испытывали новые местные анестетики, безрассудно производя эксперименты на себе и добровольцах. Кроме того, Джорпес считал, что Лофгрен не должен недооценивать важность его работы с Эрдманом.