Racemate refererer til en blanding av to kjemiske stoffer som bare skiller seg i sin tredimensjonale struktur. Disse oppfører seg mot hverandre som bilde og speilbilde og kan hver ha veldig forskjellige farmakologiske effekter på menneskekroppen.
Hva er et racemate?
De smerte avlaster ibuprofen er vanligvis til stede som et racemat. Et racemat (også racemisk blanding) refererer til en blanding av to kjemiske stoffer som er til stede i samme kvantitative forhold til hverandre. De skiller seg ut i deres tredimensjonale struktur, som skyldes den respektive arrangementet av atomene. Hvis et atom har fire bindinger til fire andre forskjellige atomer eller grupper av atomer, kalles dette atomet. Hvis en kjemisk forbindelse har minst ett chiralt atom, kan de fire bindingspartnerne vedta to forskjellige ordninger rundt det chirale atomet. Dette resulterer i to stoffer, såkalte enantiomerer, som oppfører seg for hverandre i sin romlige struktur som bilde og speilbilde eller som venstre og høyre hanske: Selv om de inneholder nøyaktig de samme atomer eller grupper av atomer, kan de ikke få seg til å falle sammen og kan derfor tydelig skilles fra hverandre. De blir vanligvis referert til som (R) - og (S) -enantiomerer.
Farmakologisk virkning
De enantiomerer av et stoff har forskjellige fysiske egenskaper bare med hensyn til deres optiske aktivitet. Et stoff er optisk aktivt hvis det målbart endrer en viss lysegenskap når det passerer gjennom det. Dette er en av måtene som de respektive enantiomerene kan skilles på, og representerer et essensielt kriterium i renhetstesten av en potensielt racemisk blanding. Enantiomerer skiller seg ofte betydelig ut i fysiologiske egenskaper, noe som gjør deres forskjell eller renheten til et racemat av stor betydning i farmasøytiske produkter. Hvert legemiddel har et virkningssted i menneskekroppen, et såkalt mål, der det gjenkjennes av kroppens egne strukturer. Disse strukturene er vanligvis i seg selv chirale og gjenkjenner vanligvis bare en bestemt enantiomer av et stoff. Det er derfor ekstremt viktig i produksjonen av narkotika at bare den aktive enantiomeren er inneholdt i produktet. Ellers kan alvorlige bivirkninger oppstå, da (ofte mindre effektiv) speilbilde-enantiomer for eksempel kan binde seg til et helt annet sted i kroppen og utløse en uønsket reaksjon. Det er også mulig at feil enantiomer brytes ned av et enzym i kroppen før den når målet. Eller det kan binde seg til et transportprotein og komme til et uønsket sted i kroppen. Mulighetene for interaksjon er ekstremt forskjellige, og det er derfor vanskelig å forutsi bivirkninger når en racemat eller en ikke-enantiomerisk ren blanding er tilstede i produktet. Et mindre seriøst, men mer praktisk eksempel er aromaforbindelser. Olfaktoriske reseptorer i vår nese har også chiralitet og er skreddersydd for å gjenkjenne spesifikke stoffer. Dermed lukter en enantiomer av det naturlige stoffet karvon karve, men den tilsvarende speilbildet enantiomer lukter som mynte.
Medisinsk anvendelse og bruk
Mange av de organiske forbindelsene som brukes som aktive ingredienser i narkotika har chirale atomer og dermed forskjellige enantiomerer. Derfor må det allerede utvises forsiktighet under syntesen av disse stoffene for å oppnå et produkt som er så enantiomerisk rent som mulig. Etterfølgende separasjon er teknisk veldig komplisert, og det er derfor bivirkninger som i noen tilfeller tolereres, og et racemat er godkjent som et medikament. Siden de relaterte enantiomerene ofte har forskjellige styrker, må det endelige medikamentproduktet i dette tilfellet doseres høyere for å oppnå samme effekt som for et enantiomerisk rent medikament. For eksempel bedøvelsesmiddelet ketamin har en (S) -enantiomer, som har bedre smertestillende og bedøvende effekter samt lavere psykotrope bivirkninger enn tilsvarende (R) -enantiomer. I dette tilfellet er det fordelaktig for pasienten hvis det (S) -enantiomeriske rene legemidlet brukes. Et annet eksempel er smertestillende ibuprofen, som vanligvis er til stede som et racemat. Bare (S) -enantiomeren har en smertestillende effekt, mens (R) -enantiomeren er praktisk talt ineffektiv. Imidlertid omdannes en viss andel av sistnevnte til den aktive (S) formen i organismen av et endogent enzym. Derfor er ingen kompleks syntese eller påfølgende separasjon av enantiomerene nødvendig.
Risiko og bivirkninger
Ineffektivitet av en enantiomer er en relativt ufarlig bivirkning ved å bruke en racemisk blanding som et medikament. Et tragisk eksempel på svært alvorlige bivirkninger er sovepillen talidomid, som inneholder den aktive ingrediensen talidomid. Thalidomide ble annonsert på 1950-tallet som et ikke-dødelig søvnhjelpemiddel og var populært blant gravide fordi det i tillegg reduserte morgenkvalme. Dyrestudier utført fram til den tiden viste knapt noen bivirkninger. Imidlertid, etter lanseringen av markedet, oppstod det flere misdannelser hos nyfødte, og stoffet ble trukket fra det tyske markedet etter fire år. Mange studier undersøkte deretter virkningsmåten til talidomid og var i stand til å vise at molekylet binder seg til en vekstfaktor hos det ufødte barnet og dermed forstyrrer embryonal utvikling. Så langt kunne denne teratogene effekten ikke tilskrives endelig enantiomeren, spesielt siden de to enantiomerene konverterer til hverandre i kroppen. Imidlertid antyder lignende studier at (S) -enantiomeren av talidomid kan ha en sterkere skadelig effekt. I tilfelle av lokalbedøvelse bupivakain, en betydelig fare kommer av utilsiktet inntreden i blodet. Her utløser (R) -enantiomeren et større fall hjerte hastighet enn tilsvarende (S) -enantiomer. Imidlertid viser begge en sammenlignbar bedøvelseseffekt. Hvis et (S) -enantiomer-rent middel brukes her, kan disse alvorlige bivirkningene for pasienter reduseres.
