Гормони – біологічно активні речовини, які продукуються залозами внутрішньої секреції в дуже малих кількостях і регулюють всі життєво важливі процеси, що відбуваються в організмі. Тільки статеві гормони впливають на понад 120 функцій організму.
Процес утворення гормонів регулює гіпоталамус – область головного мозку, яка знаходиться під зоровими бугорками.
В наш час відомо близько 50 природних гормонів. Як лікарські засоби застосовують галенові препарати та індивідуальні гормони, які отримують із ендокринних залоз забійної худоби, а також синтетичні аналоги природних гормонів.
Здавна гормони класифікують за місцем їх походження з урахуванням фізіологічної дії: гормони щитовидної залози, гормони підшлункової залози, гормони наднирників і т. д.
Останні досягнення в галузі хімії гормонів
За останні десятиліття в галузі хімії гормонів зроблено багато нових досліджень. Синтезовано гормони гіпофізу, декілька гіпоталамічних гормонів. Деякі з них (рифатироїн, соматостатин) рекомендовані для клінічного застосування. Відкрито морфіноподібні гормони (енкефаліни, ендорфіни), гормони пам’яті і сну. Це один із шляхів створення нових анальгетиків, які не викликають привикання.
Розроблено методи синтезу нейрогормонів, які мають пептидну структуру, та їх багатьох структурних аналогів. Виявилось, що деякі з них можуть впливати на серце, виявляючи медіаторні або модуляторні функції, що дозволяє використовувати їх при атеросклерозі та інфаркті міокарда.
Встановлено хімічну структуру і проведено синтез інсуліну. Проте хімічний синтез даного гормону має лише теоретичний інтерес, оскільки вихід кінцевого продукту дуже малий, а затрати на виконання синтезу значні. Тому інсулін добувають на основі тваринної сировини, або методом генної інженерії.
Важливе значення для життєдіяльності організму мають тканеві гормони, або кініни. Вони формуються не в залозах внутрішньої секреції, а в різних точках організму, там, де їх вплив в даний момент необхідний. Кініни мають пептидну структуру. Вони регулюють основні біохімічні та фізіологічні процеси в організмі і мають вплив на багато його функцій. Це дало поштовх до використання деяких кінінів в медицині та ветеринарії.
Сучасні дослідження лікарських засобів тваринного походження виконуються в декількох напрямках. Найбільший інтерес викликає вивчення компонентів органів і тканин, які за хімічною структурою є білками, глікозаміногліканами і нуклеїновими кислотами. Вони мають широкий спектр дії. В теперішній час номенклатура лікарських засобів, виділених з органів і тканин тварин і використовуваних в медичній практиці, значно розширилася за рахунок використання пептидних біорегуляторів (цитомединів). Отримано лікарські засоби з вилочкової залози, простати, трахеї, судин та інших органів тваринної сировини.
Хімічна класифікація гормонів
1. Гормони, які мають структуру амінокислот, аміноспиртів, поліпептидів, білків та їх похідних:
a) гормони щитовидної залози та їх синтетичні аналоги;
b) гормони паращитовидної залози;
c) гормони гіпофізу;
d) гормони підшлункової залози;
e) гормони мозкового шару наднирникових залоз.
2. Гормони, які мають стероїдну структуру:
a) гормони коркового шару наднирників (кортикостероїди) та їх напівсинтетичні аналоги;
b) гестагенні (лутоїдні) гормони та їх напівсинтетичні аналоги;
c) андрогенні гормони і напівсинтетичні анаболічні препарати;
d) естрогенні гормони і їх синтетичні аналоги нестероїдної будови.
Гормони щитовидної залози
Біологічною активністю в щитовидній залозі володіють похідні тироніну:
В 1914 р. Кендал виділив із щитовидної залози худоби тетрайодпохідне тироніну (хімічна структура була встановлена в 1927 р.). Цю речовину назвали тироксином (3,5,3’,5’-тетрайодтиронін):
Наявність асиметричного атому карбону обумовлює наявність двох оптичних ізомерів, з яких L– тироксин в 3 рази активніший за D-ізомер.
В 1952-1955 роках було доведено, що гормональною активністю в щитовидній залозі володіє не тільки тироксин, але й інші йодпохідні тироніну: 3,5,3’-трийодтиронін та 3,3’-дийодтиронін.
Біосинтез цих гормонів в організмі здійснюється з тирозину і йоду, які надходять в організм з водою і їжею.
В медичній практиці використовують тиреоїдин, синтетичні L– тироксин і трийодтиронін у вигляді натрійних солей.
Тиреоїдин
Тиреоїдин містить гормони L– тироксин і L-3,5,3’-трийодтиронін.
Добувають подрібненням і висушуванням щитовидних залоз забійної худоби.
Жовтувато-сірий порошок зі слабким запахом, характерним для висушених тваринних тканин.
Не розчинний у воді та інших розчинниках, розчинний в лугах та карбонатах (кислотні властивості).
Зберігають у добре закупорених склянках із темного скла.
Застосовують при гіпофункції щитовидної залози, що призводить до гіпотиреозу, мікседеми, кретинізму, ожиріння або ендемічного зобу. В.р.д.–0,3 г; в.д.д.–1,0 г.
Ідентифікація тиреоїдину
1.Білок виявляють за утворенням жовтого кольору після кип’ятіння препарату в розчині лугу. При подальшому додаванні розведеної кислоти сульфатної розчин знебарвлюється і випадає білий колоїдний осад.
2.Для виявлення органічно зв’язаного йоду препарат попередньо руйнують, прожарюючи з сумішшю KNO3 і Na2CO3. Йодиди, що утворилися, екстрагують водою та ідентифікують за реакцією окиснення хлораміном у середовищі HCl. Йод, що виділився, забарвлює хлороформний шар у червоно-фіолетовий колір.
3.Спалюють тиреоїдин з киснем в колбі. Як поглинальну суміш використовують розчин крохмалю, що містить 0,2% кислоти сульфамінової. Йод, що утворився при спалюванні, забарвлює поглинальний шар в синій колір.
4.Реакція на фенольний гідроксил з FeCl3.
Кількісне визначення тиреоїдину
У тиреоїдині встановлюють вміст органічно зв’язаного йоду.
1. Мінералізацію проводять пергідролем у присутності концентрованої H2SO4 (ДФ Х). Відбувається утворення йодидів і часткове окиснення їх до йодатів. Йодиди окиснюють до йодатів р-м KMnO4:
Надлишок KMnO4 видаляють розчином NaNO2:
Можливий надлишок нітритів руйнують сечовиною:
У розчині залишається тільки один окисник – кислота йодатна в кількості, еквівалентній вмісту йоду в наважці тиреоїдину. Додають розчин КІ і йод, що виділився, відтитровують розчином Na2S2O3:
Тиреоїдин має містити 0,17-0,23 % йоду. Ем=1/6Ам(І).
2. Мінералізацію проводять спалюванням в колбі з киснем (ДФ ХІ):
RСН2І + О2 → І2 + СО2 + Н2О
Йод, що виділився, поглинається NаОН:
І2 + 2NаОН → NaІO + NaІ + Н2О
Для окиснення утворених йодидів (після відмивання колби, шліфа, спіралі водою) в колбу вносять розчин ацетату брому до жовтого кольору:
2Br+(СH3СOO)– + NaІ + Н2О → Br2 + NaІO + 2CH3СОOH
NaІO + NaІ + 5Br2 + 5Н2О → 2NaІO3 + 10HBr
Потім додають концентровану форміатну кислоту до знебарвлення розчину:
НСООН + Br2 → 2НBr + СО2
Залишкові сліди брому відсмоктують водоструйним насосом.
При згоранні тиреоїдину утворюються також оксиди Нітрогену, які, розчиняючись в розчині NаОН, перетворюються в нітрит-іони. Для їх видалення додають в реакційну суміш 3% розчин сульфамінової кислоти : H2N–SO2OH + HNO2 → H2SO4 + N2 + Н2О
Таким чином, видаляють всі окисники, крім йодатів, еквівалентних вмісту зв’язаного йоду в наважці. Після цього в колбу додають
2NaІO3 + 10КІ + 6H2SO4 → 6І2 + Na2SО4 + 5K2SO4 + 6Н2О
I2 + 2 Na2S2O3 → NaІ + Na2S4O6
Паралельно проводять контрольний дослід (без спалювання). Ем=1/6Ам(І).
Левотироксину натрієва сіль (ДФУ) Levothyroxinum natricum
Натрію (2S)-2-аміно-3-[4-(4-гідрокси-3,5-дийодфенокси)-3,5-дийодфеніл] пропаноату гідрат
Синтетичний лівообертаючий ізомер тироксину (L-тироксин).
Властивості. Дрібнокристалічний порошок майже білого або злегка коричнево-жовтого кольору. Д.м.р. у воді, м.р. в 96% етанолі, пр.н.р. в ефірі. Розчиняється в розведених розчинах лугів.
Ліотироніну натрієва сіль (ДФУ) Liothyroninum natriсum
Натрію (2S)-2-аміно-3-[4-(4-гідрокси-3-йодфенокси)-3,5-дийодфеніл] пропаноат
Синтетичний аналог трийодтироніну в 5 раз сильніший за L-тироксин.
Властивості. Білий або злегка забарвлений порошок. Пр.н.р. у воді, м.р. в 96% етанолі. Розчиняється в розведених розчинах лугів.
Ідентифікація натрієвих солей
Левотироксину
1. Питоме оптичне обертання
2. ІЧ – спектроскопія
3. ТШХ
Ліотироніну
1. Питоме оптичне обертання
2. ІЧ – спектроскопія
3. УФ – спектроскопія
- До субстанції додають декілька крапель H2SO4 конц. і нагрівають – утворюються пари фіолетового кольору (йод).
- Після мінералізації (під дією H2SO4 розв.) реакції на іони натрію.
Кількісне визначення
1. Обидва препарати визначають методом рідинної хроматографії.
2. Спалювання в колбі з киснем, використовуючи для поглинання NaOH. Далі йодометрія (див. тиреоїдин).
3. Метод, оснований на дегалогенуванні при нагріванні з цинковим порошком в лужному середовищі:
Потім виконують аргентометричне титрування утворених йодид-іонів (індикатор – еозинат натрію). Еm=1/4М.м.
4КІ + 4AgNO3 → 4AgI + 4KNO3
Зберігання–в повітронепроникних контейнерах.У захищеному від світла місці,при 2-80С.
Лікарські препарати синтетичних аналогів тиреоїдину:
L – тироксин (левотироксин) ( БХ, Фармак) 50 мкг і 100 мкг №50.
Трийодтиронін (БХ) – ліотиронін
Новотірал (левотироксин + ліотиронін)
Тиратрікол (Тріакан) – 3,5,3’- трийодтирооцтова кислота – фізіологічний метаболіт ліотироніну.
Йодтірокс – левотироксин + КІ
Антитиреоїдні засоби (для лікування токсичного зобу) – мерказоліл (тіамазол), метизол.
Гормони мозкового шару наднирників (катехоламіни і їх синтетичні аналоги)
Наднирники – парні залози, які складаються з двох шарів: коркового і мозкового (внутрішнього). Мозковий шар виробляє гормон адреналін і супутній до нього норадреналін, а корковий шар – близько 40 різних гормонів, які називають кортикостероїдами.
Адреналін вперше виділив російський вчений М.О. Цибульський в кінці ХІХ ст., а в 1903 р. було встановлено його структуру, яку підтвердили синтезом.
Сировиною для отримання адреналіну і кортикостероїдів є наднирники забійної худоби. Так з
Не дивлячись на наявність декількох гідрофільних груп в молекулі, адреналін у воді практично нерозчинний через утворення бетаїнової системи (внутрішньої солі, цвіттер-йону).
З водних розчинів солей (гідрохлориду, гідротартрату) можна осадити основу адреналіну розчином амоніаку, відфільтрувати, висушити і використати для визначення питомого обертання.
В медичній практиці використовують адреналіну гідрохлорид, адреналіну тартрат, норадреналіну гідротартрат та їх синтетичні аналоги – мезатон (фенілефрину г/х), ізадрин (ізопреналіну г/х), беротек (фенотеролу г/бр), сальбутамол, верапамілу г/х.
Властивості. Адреналіну і норадреналіну гідротартрати – білі або білі з жовтуватим відтінком кристалічні речовини без запаху. Легко розчинні у воді, практично не розчинні в ефірі і хлороформі, мало розчинні в етанолі. Подібно до інших фенолів, ці сполуки розчиняються в розчинах лугів, здатні окиснюватися. Під дією світла та кисню повітря утворюють забарвлені продукти окиснення. Амфотерні властивості. Як двохатомний фенол легко окислюється і є добрим відновником. Природній адреналін – лівообертаючий, синтетичний – рацемат.
Адреналіну тартрат (Adrenalinі tartras)(ДФУ) Epinephrine bitartrate*
(1R)-1 -(3,4-Дигідроксифеніл)-2-(метиламіно)етанолу гідроген (2R,ЗR)-2,3-дигідроксибутандіоат
Норадреналіну гідротартрат (Noradrenalini hydrotartras) Levarterenol bitartrate*
Схема синтезу препаратів адреналіну і норадреналіну
Отриманий в результаті синтезу рацемат розділяють за допомогою тартратної кислоти, використовуючи різну розчинність гідротартратів у спирті. Лівообертаючий ізомер тартрату не розчинний в спирті, правообертаючий – розчинний.
Ідентифікація
1. Питоме обертання після попереднього переведення в хлоридну сіль, УФ- та ІЧ-спектроскопія.
2. До водного розчину субстанції додають розчин діетокситетрагідрофурану в кислоті ацетатній концентрованій і нагрівають. До охолодженого розчину додають розчин диметиламінобензальдегіду у суміші кислоти хлоридної та ацетатної. Одержаний і холостий розчини мають бути забарвлені в однаковий жовтий колір.
3. Реакція на тартрати: субстанцію нагрівають з калій бромідом і резорцином в присутності кислоти сульфатної концентрованої; з’являється темно-синє забарвлення. Після охолодження дають воду; забарвлення змінюється на червоне:
4. Окиснення 0,1М розчином йоду в буферних розчинах з рН 3,56 і 6,5. Адреналін у цих умовах утворює адренохром, який надає розчину темно-червоне (рН 3,56) (ДФУ) або червоно-фіолетове (рН 6,5) забарвлення.
Норадреналін утворює норадренохром (червоно-фіолетове кольору) тільки в розчинах, які мають рН 6,5.
5. Нефармакопейні реакції:
a) За рахунок наявності двох фенольних гідроксилів адреналін і норадреналін з розчином FeCl3 утворюють смарагдово-зелене забарвлення, що переходить від додавання краплі розчину амоніаку у вишнево-червоне, потім в оранжево-червоне.
b) На тартрат-іон реакція з солями калію.
c) З реактивом Толленса (відновлення Ag з амоніачного розчину).
d) З реактивом Фелінга (оранжево-червоний осад Cu2O).
e) Кольорова реакція з 1,2-динітробензолом – синьо-фіолетове забарвлення.
f) У лужному середовищі розчин адреналіну окиснюється киснем повітря з утворенням адренолютину – з’являється жовто-зелена флуоресценція:
g) При нагріванні з NaOH або KOH адреналін і норадреналін зазнають гідрамінового розщеплення, утворюючи 3,4-діоксиацетофенон і метиламін або амоніак:
Випробування на чистоту
УФ- спектрофотометрично визначають в адреналіну тартраті адреналон, в норадреналіну гідротартраті – норадреналон; в в адреналіну тартраті норадреналін визначають методом ТШХ.
Кількісне визначення адреналіну та норадреналіну гідротартратів
1. (ДФУ) Ацидиметрія в неводному середовищі. Титрують в середовищі концентрованої ацетатної кислоти, індикатор – кристалічний фіолетовий (титрують до блакитно-зеленого забарвлення). Ем = М.м.
2. Вміст препаратів у розчинах для ін’єкцій визначають методом фотоколориметрії (кольорові реакції з ферум-цитратним реактивом; 1,2-динітробензолом).
3. УФ-спектрофотометрія.
4. Алкаліметрія. Ем = М.м./2.
Зберігання
У захищеному від світла місці, в повітронепроникному контейнері. Легко окиснюється під дією світла і кисню повітря, тому для стабілізації ін’єкційних розчинів адреналіну і норадреналіну гідротартратів додають відновник – 0,1% розчин натрію метабісульфіту (дисульфіту) Na2S2O5.
Застосування
Адреналіну і норадреналіну гідротартрати використовують як адреноміметичні (судинозвужувальні) засоби. Їх препарати призначають при колапсі, різкому зниженні артеріального тиску в результаті травм, отруєнь, при хірургічних втручаннях, для зменшення кровотеч і при втратах крові.
Адреналіну гідротартрат вводять п/шк у вигляді 0,18% розчину по 0,1-0,5 мл; норадреналіну гідротартрат – в/в у вигляді 0,2% розчину. В очній (розширяє зіницю) і лор-практиці використовують 0,1% розчин адреналіну.
Фенілефрину гідрохлорид (Phenylephrini hydrocloridum) (ДФУ) Мезатон (Mesatonum)
(1R)-1-(3-Гідроксифеніл)-2-(метиламіно)етанолу гідрохлорид
Синтетичний аналог адреналіну.
Властивості. Кристалічний порошок білого або майже білого кольору. Температура плавлення 141-145 °С. Л. р. у воді, 96% етанолі, лугах, пр.н.р. в ефірі і хлороформі. Під дією кисню повітря та світла утворюються забарвлені продукти.
Ідентифікація фенілефрину г/х
1. Питоме оптичне обертання, температура плавлення, ІЧ-спектрофотометрія.
2. Реакція (а) на хлориди.
3. З CuSO4 в присутності NaOH мезатон утворює комплекс фіолетового кольору, який, на відміну від ефедрину, не розчиняється в ефірі.
4. Не фармакопейна: з FeCl3 (на фенольний гідроксил) – фіолетове забарвлення.
Кількісне визначення фенілефрину г/х
1. (ДФУ). Алкаліметрія. Субстанцію розчиняють в суміші
2. Зворотна броматометрія. Індикатор – крохмаль. Паралельно проводять контрольний дослід. Ем = 1/6 М.м.
3. Ацидиметрія в неводному середовищі в присутності меркурію (ІІ) ацетату. Ем = М.м.
4. Алкаліметрія. Ем = М.м.
5. Аргентометрія. Ем = М.м.
6. Меркуриметрія. Ем = М.м.
Застосування
Адреноміметичний (судинозвужувальний) засіб.
Випуск. Розчин для ін’єкцій 1% 1,0 №10: Мезатон-ДНЦЛЗ, Мезафетон-Дарниця. Назол-бебі – краплі 0,125% 15 мл. Комплексні препарати: Фармацитрон (10 мг), Колдрекс (10мг), Колдфлю, Ринза, Терафлю, Антифлу, Антикатарал.
Ізадрин (Isadrinum) Ізопреналіну гідрохлорид*
1-(3,4-діоксифеніл)-2-ізопропіламіноетанолу г/хл
Синтетичний аналог адреналіну.
Властивості. Білий кристалічний порошок, л. р. у воді. Температура плавлення 167-169 °С. Під дією кисню повітря та світла легко оксидується і стає рожевим.
Адреноміметичний засіб. На відміну від адреналіну, сильно розширяє бронхи, слабо звужує судини. Застосовують при бронхіальній астмі. Вводять інгаляційно по 1 мл 0,5% розчину.
Ідентифікація ізадрину
1. ІЧ- і УФ-спектроскопія.
2. Реакції на хлориди.
3. З FeCl3 – зелене забарвлення, яке при додаванні NaHCO3 переходить в синє, а потім у червоне.
4. Утворення ізопропіладренохрому. Препарат розчиняють у двох буферних розчинах, рН яких дорівнює 3,5 і6,5. При змішуванні цих розчинів з
5. З реактивами Толенса, Фелінга.
6. З HNO2 – брудно-фіолетове забарвлення.
7. Реакція азосполучення (на фенольний радикал) – вишнево-червоне забарвлення.
8. З лужним розчином CuSO4 – комплекс темно-зеленого кольору.
Кількісне визначення ізадрину
Визначення нітрогену методом К’єльдаля. Ем = М.м.
Ацидиметрія неводне середовище. Ем = М.м
Гормони підшлункової залози Інсулін
Інсулін – гормон, який виробляється островками Лангерганса підшлункової залози (від лат. insula – островок).
Має велике значення на вуглеводневий обмін організму. При введенні інсуліну в кров різко падає вміст цукру в крові. Застосовують при лікуванні цукрового діабету.
Інсулін отримують екстракцією підшлункової залози забійної худоби, або методом генної інженерії. Це кристалічний порошок, добре розчинний у воді. Вперше добув Ебел в 1925 р.
Фармацевтичним препаратом є інсулін для ін’єкцій (Insulinum pro injectionibus), який готують розчиненням кристалічного порошку інсуліну в воді, підкисленій HCl. Для консервування до розчину інсуліну добавляють 0,3% розчину трикрезолу.
Препарат є прозорою, безколірною або злегка жовтуватого кольору рідиною кислої реакції (рН 2,5-3,5), з запахом консерванту.
За хімічною структурою інсулін – високомолекулярна сполука білкового характеру. Емпірична формула його С254H337N65S6. Молекулярна маса – 5733,5.
Сенджер в 1945-1956 роках вперше встановив хімічну структуру інсуліну. При оксидації надмурашиною кислотою HCOOOH він розділив мономер на два пептиди – пептид А складається з 21 амінокислоти, пептид Б – з 30 амінокислот.
Розміщення амінокислот у молекулі інсуліну не має закономірної послідовності. Цей білок має унікальну, тільки для нього характерну структуру.
Інсуліни тварин мають таку саму структуру пептиду Б, але трохи відрізняються структурою пептиду А. Так інсулін свині має в положенні 8 треонін (замість аланіну), а в положенні 10 – ізолейцин (замість валіну).
Для ідентифікації до препарату додають краплями розчин NaOH розв. – утворюється осад у вигляді пластівців, який розчиняється при підкисленні.
Інсулін легко руйнується під впливом травних ферментів, тому його не приймають per os.
Вводять п/ш, в/м. 1 МО = 0,045 мг кристалічного інсуліну. Інсулінові шприци 100 ОД/мл і 40 ОД/мл.
Випускають в стерильних флаконах по 5, і 10 мл, закритих резиновими ковпачками. 10 мл рідини – 20 або 40 МО.
Препарат зберігає свою активність 1,5 роки при зберіганні його в прохолодному місці.
Інсуліни є короткої (Фармасулін Н людс., Хімулін регуляр людс., Хумудар Р людс., свинячі) та середньої (Фармасулін НL людс., Хімулін НПХ, Хумодар Б, Б-інсулін свин.) дії.
