Исследования альфреда айнхорна

С 1892 г. немецкий химик А. Айнхорн упорно вёл поиск нового местного анестетика. 28 февраля 1900 г. профессор Айнхорн представил первую часть научной работы для публикации в "Анналах химии Либиха" (Einhorn A., 1900). Эта статья под названием "О новом лекарстве" была большим шагом к открытию прокаина. Цель исследования, которое стало в дальнейшем направлением в науке о местных анестетиках, Айнхорн выразил в следующих предложениях: "С этой статьи я начинаю публикацию результатов ряда исследований, которые мы предприняли вместе с более молодыми химиками в течение последних нескольких лет и собираемся продолжать. Их прямая цель не только в том, чтобы к нашим фармакопеям добавить новые соединения, пригодные для терапевтического использования и освобожденные от давно известных фармакологам нежелательных побочных эффектов, преобразовывая эти препараты в более подходящие производные. Кроме того, я хочу найти правильные связи между строением их органических составов и их физиологическим эффектом."

Много лет Айнхорн и его команда неустанно работали. На пути к открытию прокаина они нашли анестезирующие средства типа ортоформ, нео-ортоформ и нирванин, которые были полезны как поверхностные местные анестетики, но не отвечали всем четырём основным требованиям. Было обнаружено, что некоторые сложные эфиры аминобензойной кислоты, соли которых водорастворимы, не могли заменить кокаин из-за выраженной токсичности. Поэтому Айнхорн предложил другой подход, состоящий из введения основных групп в формулу. Это был решающий шаг, который обеспечил хирургию и стоматологию долгожданным местным анестетиком, был "одним из наиболее важных орудий в их борьбе против операционной боли." (Hadda S.E., 1962).

Трудно указать точную дату открытия Айнхорном новокаина. Вероятно ему удалось синтезировать прокаин в 1904 г., не публикуя при этом никакого сообщения. 27 ноября 1904 г. завод химических красителей "Хёхст" на Майне выдал Айнхорну патент (DRP № 179627) на способ изображения р-Аminoben-zoaesaeurealkaminesthern " (рис. 1). Один из этих химических составов (гидрохлорид пара-амино-бензоил-диэтиламиноэтанола) получил название прокаин.

Рисунок 1

Ниже приводим перевод первой страницы этого патента.

«Заводы красителей в Хёхсте на Майне, руководимые Майстером, Луциусом и Брюнингом.
Способы получения эфиров алкамина пара-аминобензойной кислоты.
Патент Немецкого государства от 27 ноября 1904 г. Выдан 11 декабря 1906 г.

Известно, что сложные эфиры ароматических кислот обладают более или менее сильными обезболивающими свойствами, однако только отдельные из них применимы в практике, так как многие обладают нежелательным побочным действием, например, раздражающим, прижигающим и т.д. Этот опыт проводился также с этиловым эфиром бензокислого пиперидина C₆H₃-COO-CH₂-CH₂-NC₂-H₁₀ и несколькими другими сложными эфирами. Они вызывали только кратковременную анестезию и сильное раздражающее действие, из-за чего их практически не применяли.

Напротив, нашли, что получаются новые соединения эфиров алкамина пара-аминобензойной кислоты путём восстановления пара-нитробензоилхлорида на алкамины, или при превращении пара-нитробензокислого эфира из хлоргидрина, к примеру, пиперидин и диэтиламин, которые обладают ценными свойствами. Они образуют с эквивалентом кислоты хорошо растворимую в воде соль и вызывают длительную анестезию без сопровождающих симптомов раздражения.

Примеры.

Равные количества этиленхлоргидрина и пара-нитробензоилхлорида медленно на масляной бане разогревают до 120-125°С до окончания образования хлористоводородной (соляной) кислоты, затем этот масляный продукт реакции взаимодействует с водой, изменяется и твердеет. Для очищения его кристаллизуют из разбавленного спирта, причём пара-нитробензоилхлорэтанол C₅H₃(NO₂)CO₂CH₂-CH₂Cl получают именно при температуре плавления 56°С.

5 г нитробензоилхлорэтанола и 4,3 г пиперидина превращаются приблизительно в течение 10 часов в расплавленное состояние при нагревании до 100-120°С. Сырой продукт состоит из кристаллической массы, причём кристаллы пропитаны маслом. При реакции с водой кристаллы солянокислого пиперидина переходят в раствор, и масло отделяется. Эфирный раствор с разбавленной хлористоводородной кислотой снова обрабатывается карбонатом калия. Так полученный пара-нитробензоилпиперидоэтанол C₈H₄(NO₂CO₂CH₂CH₂NC₃H₁₈ вторично превращается в эфир и становится при испарении раствора в виде масла, как бы застывая, плавится около 61-62°С.

К изображению этой связи можно приступать также таким образом, что указанные количества компонентов в течение 10-12 часов варятся в растворе ксилола с обратным холодильником, при этом отделяется солянокислый пиперидин, в то время как пара-нитробензоилпиперидоэтанол остаётся в растворе ксилола. Для выделения этого соединения деэтерифицируют соль пиперидина, плотно связанную в растворе ксилола, путём очистки выше описанным способом.

Восстанавливают пара-нитробензоилпиперидоэтанол, например, цинком в присутствии хлористоводородной кислоты так…»

Второй патент (DRP № 180291) Айнхорн получил в соавторстве с Эмилем Ульфельдером.

Таким образом, после 20 лет безуспешных исследований учёных мира по созданию эффективного, не обладающего раздражающим действием заменителя кокаина, и 13 лет своей работы по синтезу различных химических соединений, Альфред Айнхорн и его коллеги (Эмиль Ульфельдер и др.) нашли решение проблемы и создали прокаина гидрохлорид (с января 1906 г. он стал выпускаться фирмой "Хёхст" на мировой фармацевтический рынок под торговым наименованием " новокаин ": с латинского – новый кокаин ; несмотря на такое название новокаин не имеет никакой связи с кокаином -рис. 2). Айнхорн писал: "Эрнст Фурно обнаружил в 1904 г. успешную замену кокаину, называемую стоваин. Но я улучшил это и получил в 1905 г. новый заменитель кокаина. Я хотел дать моему открытию торговое название "новокаин", то есть новый кокаин."

Рисунок 2

ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕНРИХА БРАУНА

Большое значение имело предложение хирурга из Лейпцига Генриха Брауна (Heinrich Braun) использовать адреналин при местной анестезии: добавлять его в раствор кокаина. Браун случайно прочитал в 1901 г. в американском журнале сообщения Дж. Такамине и Т.Б. Олдрича об успешном извлечении этого гормона из надпочечников животных 4 . Благодаря описанию его свойств Браун сразу понял значение этого вещества для инфильтрационной анестезии. Вместе с Э. Майером (E. Mayer) в 1901 г. он предложил сочетать адреналин с местным анестетиком, сравнивая его с "химическим турникетом" (жгутом), уменьшающим скорость всасывания кокаина и пролонгирующим анестезию. В 1902 г. Генрих Браун ввёл в клиническую практику при местном проводниковом обезболивании добавление адреналина к растворам кокаина. Он показал, что это средство наделяет анестезирующие растворы совершенно исключительными и ценными свойствами. Во-первых, адреналин значительно усиливает анестезирующее действие кокаина. Во-вторых, он увеличивает продолжительность обезболивания. В-третьих, при его добавлении значительно понижается опасность общей интоксикации кокаином, поскольку замедленное всасывание раствора страхует от слишком обильного поступления алкалоида в кровь. Наконец, сосудосуживающее действие адреналина создает анемию в области операционного поля, что уменьшает кровотечение при операции и улучшает условия осмотра операционного поля. Все эти свойства адреналина оказались настолько ценными, что и по настоящее время непременным требованием для всякого нового местного анестетика ставится условие возможности его сочетания в растворе с адреналином.

В 1903 г. Генрих Браун опубликовал в "Архиве клинической хирургии" большую (на 51 страницу) статью о применении адреналина при местной анестезии. Особое значение эта публикация имела для зубоврачебной практики, так как обезболивающий раствор при вмешательствах на челюстях и зубах из места инъекции должен проникнуть вглубь твёрдых тканей. При отсутствии в растворе адреналина анестетик всасывался очень быстро и не вызывал достаточного обезболивания. Добавление адреналина к раствору кокаина обеспечивало в связи с сосудосуживающим влиянием вазоконстриктора более медленное всасывание кокаина и несколько уменьшало его токсичность.

Для местной анестезии в хирургии стали использовать таблетки кокаина с адреналином в большинстве случаев английского производства. Между тем профессор Генрих Браун в 1904 г. стал сотрудничать с "Заводами красителей Хёхст".

Рисунок 3

Как раз в это время химикам "Хёхст" докторам Фридриху Штольцу (Friedrich Stolz, рис. 3) и Францу Флэхеру (Franz Flaecher) после нескольких лет работы в научно-исследовательских лабораториях этого предприятия удалось завершить синтез адреналина, получаемого до того времени из надпочечников животных. Это был первый синтетически созданный гормон вообще (Stolz F., 1904). Дериват бренцкатехина со структурной формулой C₉H₁₃NO₃,
O-Dioxyphenyl-Aethanol-Methylamin.

После того как Г. Браун показал огромное значение добавления препаратов надпочечника в растворы, применяемые для местной инъекционной анестезии, A. Doenitz (1903) провёл опыты на животных, испытывая их действие при введении в подпаутинное пространство. Экспериментальные данные свидетельствовали о том, что добавление адреналина к раствору кокаина уменьшает токсичность последнего в три раза; если же адреналин ввести предварительно, то токсичность кокаина становится в пять раз меньше. Клинические испытания в клинике Августа Бира (August Bier, 1861-1949) в 1904 г. у 109 пациентов дали такие хорошие результаты, что Бир сразу изменил своё весьма осторожное мнение о спинальной анестезии.

Увеличение продолжительности анестезии с добавлением к анестетику адреналина подтвердил и Август Гильдебрандт из клиники Бира (Hildebrandt А., 1905). А. Бир в 1909 г. на основании своих клинических наблюдений сохранил свою преданность адреналину, считая его "противоядием тропакокаина" (Юдин С.С., 1960).

Первое в России сообщение о применении кокаина с адреналином в общей хирургии принадлежит Н.И. Соханскому (1903), а в зубоврачебной практике – П.И. Таубкину (1903).

После синтеза Альфредом Айнхорном прокаина и выпуска на мировой рынок новокаина началась новая эра в местной анестезии (Столяренко П.Ю., 2002; Wawersik J., 1991). Генрих Браун в результате своих клинических испытаний в 1905 г. установил, что добавление к новокаину небольшого количества раствора адреналина усиливает и удлиняет срок анестезирующего действия. C учётом результатов его исследований фабрика "Хёхст" на Майне Майстера, Луциуса и Брюнинга выставляет на продажу для применения в зубоврачебной практике новокаин в ампулах и таблетках с супраренином (рис. 4, 5).

Рисунок 4

Рисунок 5

Другие химические лаборатории скоро начинают производить новокаин с адреналином: "Acker" в Карлсруэ, "Markess" в Базеле. Хирурги с успехом без всяких побочных действий стали применять до 200-400 мл 1-2% раствора новокаина с добавлением 5 капель адреналина на 100 мл анестетика. С введением в практику растворов новокаина и сочетания его с адреналином начали быстро развиваться известные и предлагаться новые способы местного обезболивания: инфильтрационная, проводниковая, спинно-мозговая, внутривенная, интралигаментарная анестезии, блокады в различных областях.

Только в 1905 г. хирурги и зубные врачи познакомились с новокаином. Предварительно новокаин был проверен в клинической практике немецким хирургом Генрихом Брауном, который за свою пионерскую фундаментальную работу с новокаином получил такую же всемирную известность как Уильям Холстед за работу с кокаином 20-ю годами раньше (Столяренко П.Ю., 2001). Браун также апробировал новокаин сначала на себе, затем на своих пациентах. Подобно Анрепу (который впервые сделал себе подкожную инъекцию кокаина) и Холстеду он вводил себе в предплечье много препаратов, рекомендуемых для местной анестезии. Профессор Д. Куленкампф (Kulenkampff D., 1934), зять и преемник Брауна, упомянул об этом позже в некрологе: " … множественные некрозы кожи на предплечье Брауна показывали, сколько препаратов он отклонил как неподходящие . "

При сравнительном фармакологическом и клиническом анализе трёх местных анестетиков новокаин превосходил два других (алипин и стоваин) во время проводниковой анестезии из-за малой токсичности, отсутствия раздражающего действия на подкожные ткани и очень хорошей совместимости с супраренином. При поверхностной анестезии новокаин, конечно, не мог вытеснить кокаин. Стоваин и алипин обезболивали язык сильнее, чем новокаин, но оказывали более слабое действие по отношению к новокаину с супраренином при проводниковой анестезии. Из-за худшей диффузионной способности и вследствие этого меньшей эффективности стоваин и алипин не могли заменить кокаин. Кроме того, алипин и особенно стоваин часто вызывали отчётливое раздражающее действие. Эти выводы были сделаны Брауном после обширных исследований в его работе "О некоторых новых местных анестетиках (стоваин, алипин, новокаин)", опубликованной в 1905 г. в "Немецком медицинском еженедельнике". Он писал: " Мы встретились здесь впервые с анестезирующим средством, которое положительно не обладает раздражающими свойствами … мы не видели ни в одном случае токсические побочные эффекты, хотя неоднократно вводили дозу 0,25 г. … Новокаин в соединении с супраренином, по нашему опыту, как средство при инъекции в ткани, равноценен кокаину. При некоторых формах применения, в том числе и при удалении зубов, значительную роль играет меньшая токсичность новокаина . " (Braun H., 1905).

В 1905 г. Браун предложил свой способ мандибулярной анестезии. При проведении обезболивания он советовал указательным пальцем определить передний край ветви нижней челюсти, медиальнее которого находится ретромолярный треугольник, впервые детально описанный им. Автор рекомендовал расположить цилиндр шприца на противоположной стороне в области клыка и при широко открытом рте пациента сделать вкол иглы в центр ретромолярного треугольника на 1 см выше жевательной поверхности зубов нижней челюсти (рис. 6).

Рисунок 6

На всём пути следования иглы, начиная от слизистой оболочки, под которой располагался язычный нерв, он советовал вводить 2-6 мл 1-2% раствора новокаина. Браун подчёркивал, что описанную им методику модифицировать невозможно, так как она является "сама собой разумеющейся". Действительно, эта методика до настоящего времени не претерпела существенных изменений, хотя различных модификаций было предложено множество.

В 1909 г. Браун описал и ввёл в практику способ стволовой анестезии при операциях в челюстно-лицевой области: игла внеротовым способом вдоль задней поверхности верхней челюсти попадает к круглому отверстию в крылонёбной ямке.

Таким образом, благодаря исследованиям и клиническим испытаниям Г. Брауна в практическую медицину были внедрены вазоконстриктор адреналин и первый синтезированный местный анестетик новокаин, заменивший кокаин, а также методы проводниковой анестезии в различных областях, в том числе и приведённые выше.

ВКЛАД ГВИДО ФИШЕРА

Заслуга пропаганды и внедрения новокаина в зубоврачебную практику принадлежит Гвидо Фишеру (Guido Fischer, 1877-1959, рис. 7) – профессору зубоврачевания в университетах Грайфсвальда, Магдебурга и с 1920 г. до ухода в отставку в 1933 г. – Гамбурга.

Рисунок 7

В 1911 г. Фишер издал свой основной труд "Местная анестезия в зубоврачевании". Книга переиздавалась 10 раз в Германии, 4 раза в Англии, а также в России и Испании. Она остается классическим руководством для стоматологов всего мира, также как и монография Г. Брауна "Местное обезболивание" для хирургов. В 1910 г. Г. Фишер выступал с лекциями и докладами в 6 университетах США. Там он демонстрировал блокаду нижнелуночкового нерва новокаином с добавлением адреналина, отмечая преимущества местной анестезии по сравнению с доминировавшим наркозом "веселящим газом" (рис. 8).

Рисунок 8

В 1911 г. Фишер предложил довольно распространённый способ мандибулярной анестезии. С правой стороны его проводят следующим образом. Голову больного укладывают так, чтобы нижнечелюстная окклюзионная плоскость находилась параллельно горизонтальной плоскости. Ощупывают передний край ветви нижней челюсти, определяя указательным пальцем левой руки ретромолярную ямку. Цилиндр шприца располагают на премолярах левой стороны и при широко открытом рте пациента вкол иглы делают на уровне середины ногтевой фаланги указательного пальца. После этого иглу продвигают на глубину около 6 мм, до контакта с костью, стараясь при этом не травмировать надкостницу. Далее, чтобы обойти височный гребень, осторожно перемещают шприц вправо до тех пор, пока он не окажется параллельно молярам. Затем иглу продвигают ещё на 6 мм и медленно выпускают 0,5 мл раствора новокаина для выключения язычного нерва. После этого шприц осторожно переводят обратно примерно в первоначальное положение (в зависимости от отклонения ветви нижней челюсти) и дополнительно перемещают иглу параллельно горизонтальной плоскости на глубину 10-15 мм, до контакта с костью в области заднего края бороздки шейки нижней челюсти, где вводят ещё 1,5 мл новокаина. В зависимости от ширины ветви нижней челюсти общая глубина погружения иглы колеблется в пределах от 22 до 27 мм (рис. 9). При проведении обезболивания с левой стороны делают те же манипуляции, пальпацию переднего края ветви нижней челюсти и ретромолярной ямки выполняют также левой рукой.

Рисунок 9

В 1914 г. Фишер сконструировал названный позже его именем специальный шприц для зубоврачебной практики, превосходящий разработанный в 1906 г. в Германии шприц "Рекорд" (рис.10).

Рисунок 10

Позже он выступал с лекциями в Москве, Петербурге. Публикации Г. Фишера по научным основам, методам местной анестезии в полости рта и её осложнениям помещены в материалах I и II одонтологических съездов (1924, 1926).