Trnité cesty vývoje léků XV. – Historie heparinu a warfarinu

Souhrn

Heparin a warfarin nás jako historicky první klinicky používané antikoagulační léky provázejí více než 60 let. Dříve hrály zásadní úlohu při léčbě a prevenci trombotických stavů. Díky nástupu nových orálních antikoagulancií (NOAC) a nízkomolekulárních heparinů (LMWH) pravděpodobně budou za několik málo let již zapomenuty a v propadlišti dějin. Pojďme se podívat na historii jejich objevu a vývoje.

Heparin

Po chemické stránce je Heparin heterogenní směs sulfonovaných polysacharidů tzv. glykosaminoglykanů. Fyziologicky je obsažen v žírných buňkách živočišných tkání, především v játrech, plících a střevní sliznici. Mechanismus účinku je dán přímou blokádou některých stupňů koagulačního systému krve, kde působí jako koagulační kofaktor pro vytvoření komplexu antitrombinu III s trombinem a dále s aktivovaným faktorem Xa. Tím dojde k inhibici aktivovaných prokoagulačních faktorů a snížení přeměny fibrinogenu na nerozpustný fibrin.

Za objevitele heparinu je považován Jay McLean (na snímku), který ještě coby student medicíny pracoval jako asistent doktora Williama H. Howella na lékařské fakultě univerzity Johna Hopkinse v Baltimore (USA). Doktor Howell pověřil McLeana prací na průkazu prokoagulačních vlastností ­cephalinu (látky izolované z mozků psů). V roce 1916 se McLean začal věnovat extrakci fosfolipidů ze psích jater, u nichž zjistil in vitro antikoagulační aktivitu. Látka po podání způsobovala u pokusných zvířat masivní krvácení. Podle řeckého označení jater –⁠ hepar pojmenoval doktor Howell izolovaný extrakt fosfolipidů „heparin“. Vzhledem k probíhající světové válce bylo upřednostněno vyhledávání látek s proko­agulačním účinkem a od podrobnějšího zkoumání antikoagulačních vlastností heparinu upuštěno.

Až později, v roce 1925, se doktor Howell (na snímku) k heparinu vrátil a změnou extrakční metody z etherové na vodnou dosáhl vyššího výtěžku heparinu. Vodný extrakt heparinu je považován za první surové přípravky heparinu, jak jej známe dnes. Zpětně se dovozuje, že původní McLeanův extrakt neobsahoval v podstatě žádný heparin. Jednalo se o fosfolipidy s anti­koagulačními účinky. Bylo by proto spravedlivější za objevitele heparinu považovat Williama Howella.

V roce 1928 vstoupil do výzkumu a k práci na zlepšení čistoty heparinu torontský tým vedený doktorem Charlesem Bestem, kterého známe jako jednoho z objevitelů inzulínu. Zásadní práci na izolaci heparinu o vyšší čistotě odvedli Arthur Charles a David Scott, kteří zahájili izolaci heparinu z hovězích jater, plic a svalů. Také upřesnili, že po chemické stránce je heparin komplex vysoce sulfonovaných polysacharidů.

Klinické zkoušky s heparinem na lidech začaly v roce 1937 a probíhaly víceméně úspěšně. Vedly k závěru, že heparin bude mít široké využití v léčbě embolických stavů. Od roku 1939 byl na trhu v USA k dispozici heparin firmy Roche Organon pod obchodním názvem Liquaemin.

Hlavním centrem výzkumu heparinu v Evropě byl ve 30. letech 20. století Karolinský institut ve Stockholmu, konkrétně v laboratoři doktora Erika Jorpse, který se inspiroval při návštěvě Howellovy laboratoře.

Již v počátcích heparinových testů bylo zapotřebí stanovit standard účinnosti komerčně vyráběného heparinu. Heparin produkovaný různými laboratořemi se totiž v závislosti na typu soli lišil v účinnosti. Původní jednotka biologické aktivity heparinu byla stanovena doktorem Howellem v roce 1923 a jako minimální množství heparinu nutné k udržení tekutosti 1 ml kočičí krve po dobu 24 hodin při 0 °C. Po druhé světové válce došlo k vytvoření mezinárodního standartu pro stanovení aktivity heparinu.

V 60. letech minulého století byl heparin dobře zavedeným ­antikoagulačním lékem. Díky hlubšímu poznání chemické struktury heparinu byly do terapie postupně zavedeny nízko­molekulární hepariny, které v současnosti představují důležitý pilíř anti­koagulační léčby a heparin je opouštěn.

Warfarin

Ve svém období představoval warfarin (lékopisný název warfarinum natricum) základní perorální antikoagulační lék pro pacienty celého světa. Zajímavý příběh jeho objevu začíná v divokých prériích Kanady. Ve dvacátých letech 20. století začal na následky vnitřního krvácení případně na vykrvácení po drobném poranění ve velkém počtu umírat zdravý skot. Příčina byla neznámá. Vzhledem k tomu, že hospodářská zvířata byla jedním z nejdůležitějších zdrojů obživy této rozsáhlé oblasti, byly ztráty pro farmáře velmi citelné. Veterinární lékař Frank Schofield vypozoroval, že příčinou je zplesnivělé seno obsahující nať komonice bílé (Melilotus alba) a komonice lékařské (Melilotus officinalis). Za normálních okolností by takové seno nebylo vůbec zvířatům podáno, ale díky velké hospodářské krizi si farmáři nemohli dovolit jeho likvidaci a nákup nového krmiva.

Systematickému hledání látky, která způsobuje krvácení, se začal věnovat biochemik Zemědělského výzkumného ústavu ve Wisconsinu Karl Link. Po několikaletém laboratorním výzkumu zjistil, že přírodní kumarin oxiduje v plesnivém seně a dává vzniknout aktivní látce dikumarolu. Izolace dikumarolu byla vedena biochemikem Markem Stahmannem a financována společností Wisconsin Alumni Reasearch Foundation, která v roce 1941 získala patentová práva na dikumarol. Ve vodě nerozpustný dikumarol se na základě studia vztahu struktury a účinku stal předlohou pro přípravu více než stovky derivátů s různými vlastnostmi. Jednotlivé kumariny se mezi sebou lišily v rychlosti nástupu účinku, délce a aktivitě působení.

V roce 1945 navrhl Karl Link využít jeden ze zvlášť potenciálních derivátů kumarinů jako rodenticid (pesticid k hubení hlodavců). Účinná látka byla pojmenována podle počátečních písmen společnosti, která výzkum financovala, a přípony -arin, odkazující ke kumarinu. Výhodné farmakologické vlastnosti warfarinu, zejména jeho dobrá biologická dostupnost po perorálním podání, vedly k tomu, že warfarin začal být klinicky testován na lidech jako potenciální antikoagulans. Brzy se přišlo i na účinek vitaminu K, jako antagonisty warfarinu. To vedlo ke snížení obav z otravy z předávkování pro úzké terapeutické rozmezí warfarinu.

V roce 1954 byl warfarin v USA zaregistrován jako lék pod názvem Coumadin. Renomé přineslo warfarinu úspěšné podání prezidentovi Eisenhowerovi po infarktu myokardu v roce 1955. Z jedu na hlodavce warfarin povýšil mezi život zachraňující léky.

Je nutné zmínit i „naše“ perorální koagulans s lékopisným názvem Ethylis biscoumacetas. Látku, odvozenou od struktury dikumarolu, syntetizoval český chemik Jan Rosický roku 1944. Pod obchodním názvem Pelentan byl vyráběn v československé společnosti Interpharma, která byla po znárodnění v roce 1945 známa jako SPOFA.

Od roku 2008 se dostávají do terapie nové antikoagulační léky, přímé inhibitory trombinu –⁠ gatrany a inhibitory faktoru ­Xa -⁠ xabany. Warfarin po 66 letech začíná z terapie ustupovat. Kdoví kolik času mu ještě zbývá, než bude úplně nahrazen?

Jana Martinásková

Warfarin ball-and-stick model