Som racemat är en blandning av två kemiska ämnen som bara skiljer sig i deras tredimensionella struktur. Dessa relaterar till varandra som bild och spegelbild och kan var och en ha mycket olika farmakologiska effekter på människokroppen.
Vad är en racemate?
Ett racemat (även en racemisk blandning) beskriver en blandning av två kemiska ämnen som finns i samma proportion till varandra. De skiljer sig åt i sin tredimensionella struktur, vilket är resultatet av atomens respektive arrangemang.
Om en atom har fyra bindningar till fyra andra atomer eller grupper av atomer, kallas denna atom chiral. Om en kemisk förening har minst en kiral atom kan de fyra bindningspartnerna anta två olika arrangemang runt den kirala atomen.
Detta resulterar i två ämnen, så kallade enantiomerer, som relaterar till varandra i deras rumsliga struktur som bild och spegelbild eller som vänster och höger handske: Även om de innehåller exakt samma atomer eller atomgrupper, kan de inte föras in i kongruens och är därför separerade från varandra tydligt urskiljbar. De kallas vanligen (R) och (S) enantiomerer.
Farmakologisk effekt
Enantiomererna av ett ämne skiljer sig i sina fysiska egenskaper endast när det gäller deras optiska aktivitet. Ett ämne är optiskt aktivt när det mätbart förändrar en viss egenskap hos ljuset när det passerar genom det. Detta är ett av sätten att differentiera respektive enantiomer och är ett väsentligt kriterium vid testning av renheten hos en potentiellt racemisk blandning.
Enantiomerer skiljer sig ofta avsevärt i sina fysiologiska egenskaper, vilket innebär att deras differentiering eller renhet hos ett racemat är av stor betydelse i apotek. Varje läkemedel har en handlingsplats i människokroppen, ett så kallad mål, där det känns igen av kroppens egna strukturer. Dessa strukturer är oftast själva kirala och känner vanligtvis bara en viss enantiomer av ett ämne.
Därför är det vid tillverkningen av läkemedel extremt viktigt att endast den effektiva enantiomeren ingår i produkten. Annars kan allvarliga biverkningar uppstå, eftersom den (ofta mindre effektiva) spegelbildande enantiomeren, till exempel, binder till en helt annan plats i kroppen och kan utlösa en oönskad reaktion.
Det är också möjligt att fel enantiomer skulle kunna brytas ned av ett enzym i kroppen innan det ens når sitt mål. Eller så binder det sig till ett transportprotein och når sålunda en oönskad plats i kroppen. Möjligheterna för interaktion är extremt olika, varför biverkningarna knappast är förutsägbara om en racemat eller icke-enantiomeriskt ren blandning finns i produkten.
Ett mindre allvarligt men praktiskt exempel är smakämnen. Luktreceptorerna i näsan har också en kiralitet och är skräddarsydda för att känna igen vissa ämnen. En enantiomer av karvonen i den naturliga produkten luktar kummin, motsvarande spegelbildande enantiomer, dock, av mynta.
Medicinsk applikation och användning
Många av de organiska föreningarna som används som aktiva ingredienser i läkemedel har kirala atomer och därmed olika enantiomerer. Därför måste man under syntesen av dessa ämnen se till att erhålla en produkt som är så enantiomeriskt ren som möjligt.
Den efterföljande separationen är tekniskt mycket komplex, varför biverkningar tolereras i vissa fall och ett racemate godkänns som ett läkemedel. Eftersom de associerade enantiomererna ofta har olika styrka måste det slutliga läkemedlet doseras högre i detta fall för att uppnå samma effektivitet som för ett enantiomeriskt rent läkemedel.
Till exempel har den anestetiska ketaminen en (S) -enantiomer, som har en bättre smärtstillande och anestetisk effekt och färre psykotropa biverkningar än motsvarande (R) -enantiomer. Här är det fördelaktigt för patienten om det (S) -enantiomeriskt rena läkemedelssubstansen används.
Ett annat exempel är smärtstillande ibuprofen, som vanligtvis finns som racemate. Endast (S) -enantiomeren har en smärtstillande effekt, (R) -enantiomeren är dock lika bra som ineffektiv. Emellertid omvandlas en viss andel av den senare till den effektiva (S) formen i kroppen av ett endogent enzym. Det finns därför inget behov av en komplex syntes eller efterföljande separering av enantiomererna.
Risker och biverkningar
En enantiomer ineffektivitet är en jämförelsevis ofarlig biverkning av att använda en racemisk blandning som läkemedel. Ett tragiskt exempel på mycket allvarliga biverkningar är sovpilleren Contergan med den aktiva ingrediensen talidomid. Contergan annonserades som ett icke-dödligt sömnhjälpmedel på 1950-talet och var populärt bland gravida kvinnor eftersom det också minskade morgonsjukan. Djurförsöken som genomfördes fram till dess visade knappast några biverkningar. Efter lanseringen av marknaden inträffade emellertid fler missbildningar hos nyfödda och läkemedlet drogs tillbaka från den tyska marknaden efter fyra år.
Många studier undersökte sedan arbetssättet för talidomid och kunde visa att molekylen binder till en tillväxtfaktor hos det ofödda barnet och därmed stör den embryonala utvecklingen. Hittills kunde denna teratogena effekt inte definitivt tillskrivas någon av de två enantiomererna, särskilt eftersom de två enantiomererna omvandlas till varandra i kroppen. Liknande studier tyder emellertid på att (S) -enantiomeren av talidomid kan ha mer skadliga effekter.
Med lokalbedövningen bupivacain finns det en betydande risk för oavsiktligt inträde i blodomloppet. (R) -enantiomeren utlöser en starkare minskning av hjärtfrekvensen än motsvarande (S) -enantiomer. Båda uppvisar dock en jämförbar bedövningseffekt. Om en (S) -enantiomeriskt ren aktiv ingrediens används här kan dessa allvarliga biverkningar för patienten minskas.
.jpg)
