Od dynamitu k Viagře. Výbušný nitroglycerin uvolňuje cévy. Jak to, že pacienti neexplodují?

Nitroglycerin, známý správněji jako trinitrát glycerolu, se skládá z glycerinu a kyseliny dusičné. Vypadá na pohled jako nažloutlá vodička – je však velmi nestabilní a její rozklad probíhá s ničivou prudkostí. Jakožto základ trhavin dokáže při správném použití zničit dům či srovnat kopec se zemí během okamžiku. Přesto se dá i konzumovat a díky svému účinku patří k největším vynálezům v medicíně.

Velký třesk ve vědě

Nejstarší výbušninu vynalezli pravděpodobně Číňané v 7.–10. století. Šlo o černý střelný prach z dusičnanu draselného, dřevěného uhlí a síry. V Evropě jej dost možná zpopularizovali husité v 15. století. Pravý věk trhavin nastal až mnohem později.

Začalo to nejspíše rokem 1846. Německo-švýcarský chemik Christian Friedrich Schönbein doma v kuchyni převrhl nádobku se směsí kyseliny sírové a dusičné. Když loužičku setřel bavlněnou zástěrou a tu pověsil ke krbu, aby uschnula, zástěra explodovala. Tak se zrodila první trhavina na bázi dusíku – nitrocelulóza. Záhy z nitrocelulózy Louis-Nicolas Ménard vytvořil kolodium, roztok užívaný ve fotografii či jako tekutý obvaz. Slavnější je však vynález celuloidu. Anglický inženýr Alexander Parkes jej vytvořil smícháním kolodia s kafrem. Výsledný ohebný materiál se skvěle hodil na fotografické filmy, zároveň však byl silně hořlavý a muselo se s ním zacházet opatrně.

Přečtěte si také:

Uklidňující sirup pro děti s morfiem, radioaktivní lék na rychlejší hojení

Nitroglycerin vznikl jen o rok později než nitrocelulóza. Vytvořil jej italský chemik Ascanio Sobrero spojením kyseliny sírové, kyseliny dusičné a glycerinu. Vynález svého tvůrce tak vyděsil, že byl rok utajován. Když jej pak Sobrero kolegům popisoval, činil tak s úzkostí a důrazným varováním. Látka ale značně usnadňovala práci v dolech, takže se dostala na trh. Následovalo 20 let tragických nehod. V roce 1866 nečekaná exploze tekutého nitroglycerinu při stavbě Centrální pacifické železnice v USA zabila 15 lidí a takových pohrom bylo více. Udělat ji bezpečnější a méně nepředvídatelnou se povedlo Alfredu Nobelovi. V 60. až 80. letech 19. století patentoval tři různé výbušniny na bázi nitroglycerinu: dynamit, gelignit a balistit.

Ještě stabilnější a bezpečnější než Nobelovy trhaviny je TNT (trinitrotoluen). Tato látka byla známa původně jako žluté barvivo. Její výbušný potenciál objevil až v roce 1891 Němec Carl Häussermann. Přestože se TNT lidem plete s dynamitem, jde o úplně jinou látku, která neobsahuje nitroglycerin.

Infarkt počká do neděle

Jak vlastně vědce napadla myšlenka, že by se z důlní trhaviny stal lék? Zní to nejen nebezpečně, ale také jako něco, co by si člověk vůbec nedal do souvislosti. Souvislost se však velmi rychle vyjevila sama. Už samotný Sobrero, vynálezce látky, píše v roce 1847: Je vždy nutné být při tomto testu obezřetný, neboť stačí vzít si jen malé množství na jazyk, aby pak člověk cítil několik hodin silnou bolest hlavy. Tento účinek na lidské tělo potvrdilo několik osob v mé laboratoři, i já sám jsem jej několikrát otestoval na sobě, než jsem si byl jist, že má látka toxické vlastnosti. Sobrero přišel s hypotézou, že bolest hlavy nastává kvůli vasodilaci – rozšíření cév. Že má pravdu, se později potvrdilo.

Dělníci pracující s nitroglycerinem a vdechující jeho výpary si totiž účinku také všimli. Přezdívali mu bang head, což by se dalo přeložit třeba jako rána do hlavy. Nejhorší symptomy přocházely v pondělí. Během pracovního týdne si člověk zvykl, ale během volna vybudovaná tolerance zase opadla. Nápadně častým jevem se staly víkendové infarkty. Tělo se totiž snažilo kompenzovat náhlou abstinenci od těchto výparů a samo si tak přivodilo křeč kardiovaskulární soustavy. Nikdo však neměl infarkt v pracovní den.

Lékaři tehdy experimentovali s dusitanem amylnatým. Nejde o výbušninu, ale látku se stavbou podobnou nitroglycerinu. Skotský lékař Thomas Brunton s ní úspěšně léčil anginu pectoris. Principem bylo právě rozšíření cév. Díky tomu se mohla srdeční tkáň pacientů správně prokrvovat a bolesti na hrudi ustaly.

Anglický lékař William Murrell podobnou věc dokázal s nitroglycerinem. V roce 1879 mu vyšel v lékařském časopise The Lancet zásadní a vlivný článek. Shrnuje zde případové studie na svých pacientech i testování látky na sobě samém. Obě studované vasodilační látky se používají dodnes.

Lepší prokrvení díky výbušnině

Medicínský nitroglycerin se dá aplikovat pod jazyk, na kůži nebo nitrožilně. Jeho účinek je velmi rychlý, což znamenalo revoluci v medicíně. Proč vlastně látka dělá to, co dělá, to vědci museli zkoumat desítky let. Mechanismus jejího fungování na molekulární úrovni byl uspokojivě pochopen až po roce 2000. Ve zkratce: v těle se látka změní na oxid dusnatý, který uvolní hladkou svalovinu cév.

Krev potom může proudit volněji, srdce se nemusí tolik namáhat, snižuje se krevní tlak a usnadňuje se prokrvení. Preparáty tedy užívají hlavně pacienti s hypertenzí, případně se srdeční arytmií. Nesmí se však kombinovat s mnoha dalšími léky, které ovlivňují krevní tlak. Předávkování nitroglycerinem může mít za následek nejen bolest hlavy, ale i křeče, poruchy zraku a otoky. Vzhledem k velké toxicitě může nastat i smrt.

Tohle všechno zní, jako bychom naprosto ignorovali výbušnost nitroglycerinu. Nemůže člověku explodovat kuchyň dříve, než by se stihl otrávit? Nemůže a odpověď je prostá. Účinné látky do léků se musí ředit, aby se člověk neotrávil. Toto ředění nitroglycerinu také snižuje výbušnost. Používají se k tomu účelově vybrané netečné látky – do injekcí například dextróza či chlorid sodný. Nitroglycerin je stále nestabilní, ale to spíše sám o sobě: během pár měsíců se z léku vypaří.

Znáte nejúčinnější způsoby, jak snížit vysoký krevní tlak?

Vysokému krevnímu tlaku se někdy přezdívá tichý zabiják. Označení si vysloužil kvůli tomu, že řada lidí o něm neví až do chvíle, než způsobí nějaké vážnější problémy. Mnohým průšvihům by se přitom dalo předejít. Jak? To se dozvíte v našem kvízu.

Spustit kvíz

Čtvrt století modrého zázraku

Věděli jste, že na bázi explozivního nitroglycerinu fungují i převratné modré tabletky? Viagra, nejslavnější přípravek na potíže s erekcí, byla na trh poprvé uvedena v roce 1998. Málokdo si uvědomuje, kolika lidí se tato poptávka týká. Přestože prodeje Viagry od roku 2015 prudce klesají, Pfizer na ní dlouho vydělával okolo 1 700 milionů dolarů ročně. Za snížení prodejů může vypršení patentu v USA, takže stejnou recepturu nyní využívají i konkurenční výrobky.

Vliv nitroglycerinu na erekci je snadno pochopitelný – za ztopoření mohou cévy. Tento objev také přišel úplně náhodou. Vědecký tým původně pracoval na vývoji nového léku proti angině pectoris. Testoval na zvířatech sloučeninu obsahující nitroglycerin, nazvanou sildenafil. U pokusných zvířat dokázala bez vedlejších účinků působit na srdce. Klinické studie na lidech však vedlejší účinek měly, a docela výrazný, způsobovaly erekci – a tak se lék začal prodávat na potíže s ní. 

Pro léčbu vysokého krevního tlaku začal Pfizer v roce 2005 vyrábět sildenafil pod komerčním názvem Revatio. Obsahuje asi pětkrát méně účinné látky než Viagra. Na rozdíl od ní se však bere pravidelně a právě díky tomu dokáže působit na krevní tlak.

Vyvstává otázka, zda nevyžádanými erekcemi trpěli i dělníci, kteří v 19. století pracovali se samotným nitroglycerinem. Historické zdroje toto běžně neuvádějí. Farmaceutický web BuzzRx však píše: Máte-li erektilní dysfunkci, neměli byste brát nitroglycerin místo Viagry. Nitroglycerin sice zvyšuje průtok krve v mnoha částech těla, ale k penisu se jej nedostane dost na to, aby měl prospěšný účinek u osob s erektilní dysfunkcí. 

Chemie je přesně taková – stačí změnit jeden detail ve vzorci a celá substance se může začít chovat výrazně jinak.