Loni uplynulo 150 let od narození velkého německého biochemika a imunologa Paula Ehrlicha. Na jeho počest se ve dnech 9.-11.9.2004 konal v Norimberku pod patronací Mezinárodní chemoterapeutické společnosti kongres nazvaný "The World Conference on Magic Bullets". Hlavním tématem kongresu byla problematika antibiotik i dalších léčiv používaných v antiinfekční a protinádorové terapii. Nejvíce přednášek bylo věnováno farmakokinetice a farmakodynamice těchto přípravků. Kongresu se zúčastnilo více než 1.000 vědců z celého světa.

     Součástí kongresu byla rozsáhlá výstava přibližující život Paula Ehrlicha a také okolnosti, které předcházely jeho největšímu objevu, jímž byla syntéza Salvarsanu. Pořadatelé shromáždili mnoho reálií z období přelomu 19.-20. století a podařilo se jim oživit dávno zapomenutou historii počátků vědecké chemoterapie. Doufám, že vzpomínka na tuto éru zaujme i čtenáře KMILu.

     Paul Ehrlich (14. 3. 1854 - 20. 8. 1915) se narodil ve Slezsku, v židovské rodině. Zatímco jeho otec provozoval loterii, syn se rozhodl pro studium medicíny. Promoval v roce 1878.

     Ještě v průběhu vysokoškolských studií začal Paul Ehrlich zkoumat barviva a barvicí techniky, které by bylo možné použít k odlišení různých druhů buněk a tkání. Jedním z výstupů této práce bylo roztřídění barviv na neutrální, acidofilní a bazofilní. Pomocí tohoto třídění popsal Ehrlich v letech 1886-1893 různé druhy leukocytů, objasnil hematopoetickou úlohu kostní dřeně a zavedl dělení forem leukémie. Ještě předtím vytvořil vlastní metodu barvení mykobaktérií (1883).

     Od roku 1980 se Ehrlich zabýval studiem imunity, přičemž úzce spolupracoval se stejně starým Emilem Behringem (* 15.3.1854). Jejich hlavní zájem se soustředil na patogenezi záškrtu a výzkum léčebných možností, t.j. podávání antisér. Ehrlichovým hlavním přínosem v této činnosti byla purifikace a identifikace antitoxinů. Ehrlich také zavedl jejich standardizaci, což umožnilo průmyslovou výrobu antisér. Své imunologické poznatky Ehrlich uveřejnil v díle "Gesammelte Arbeiten zur Immunitätsforschung" (Sebrané práce o výzkumu imunity, 1904).

     Paul Ehrlich se věnoval i výzkumu zhoubných nádorů. Na základě vlastní metodiky se mu podařilo transplantovat nádor z jednoho zvířete na druhé a jako první objevil přítomnost imunologických reakcí při implantování nádorové tkáně.

     S Ehrlichovým odkazem se setkáme rovněž v biochemii a hepatologii: Paul Ehrlich byl autorem široce užívaných laboratorních metod k zjišťování bilirubinu a jeho derivátů v moči; jeho jméno se v této souvislosti v lékařské hantýrce udržovalo donedávna.

     Největší zásluhou Paula Ehrlicha byl však bezesporu objev Salvarsanu.

     Znalosti, na kterých Paul Ehrlich mohl při své práci stavět, je možné rozdělit do několika skupin:

     Již od starověku bylo známo, že nerosty obsahující arzén (zejména sulfidy - AsS, As₂S₃) mohou sloužit jako léčiva (a také jako jedy). Staří lékaři a alchymisté používali jednak přírodní nerosty, jednak uměle připravované látky, zejména oxidy. Vzhledem k vysoké toxicitě však byly vzniklé lektvary použitelné jen lokálně. Hippokrates je doporučoval k výplachům při léčbě abscesů, Galén pro léčbu některých kožních nemocí.

     Koncem 15. století proběhla Evropou epidemie syfilidy, jejímiž nejnápadnějšími projevy (v akutní generalizované fázi) byly kožní afekce. V léčbě se používaly zejména arzenové masti. Dále byl na kožní nemoci používán Fowlerův roztok obsahující As₂O₃.

     V roce 1760 připravil Francouz de Gassincourt organicky vázaný arzén. O 80 let později zkoumal arzenové organické sloučeniny německý chemik Bunsen. Popsal přitom m.j. látku nazvanou cacodyl (z řeckého kakodos = ďábelsky páchnoucí): (H₃C) ₂-As-As-(CH₃)₂.

     V roce 1853 objevil W. H. Perkin anilínová barviva, jejichž výchozí surovinou je amino-benzén: C₆H₅-NH₂. Tento objev znamenal mocný podnět pro rozvoj organické chemie i pro vznik chemického průmyslu.

     V roce 1863 syntetizoval Francouz Pierre J.A.Bechamp sloučeninu anilínu s kyselinou arzenitou. Tuto sloučeninu nazval atoxyl a přisoudil jí strukturu: C₆H₅-NH-H₂AsO₃. Atoxyl byl poté zkoušen v léčbě různých nemocí, m.j. v léčbě čerstvě popsané africké trypanozomiázy (viz níže). Atoxyl byl nepochybně značně toxický, nicméně vzhledem k letalitě spavé nemoci představoval cenný lék ve skromném arzenálu tehdejších mediků. Svědčí o tom například stať o atoxylu uveřejněná v roce 1902 v časopise The Chemist and Druggist, kde se uvádí, že přípravek je využíván jako léčivo a že je 20x méně toxický než arzenik.

     Koncem 19. a počátkem 20. století byli objeveni původci mnohých infekčních onemocnění. Nejprve byly popsány epidemiologicky významné baktérie: spóry Bacillus anthracis - 1876, Mycobacterium tuberculosis - 1882, C. diphtheriae - 1884, Vibrio cholerae - 1885, atd. V roce 1895 byla objevena trypanozoma jako etiologické agens spavé nemoci (Bruce). O dalších 10 let později, v roce 1905, nalezli berlínští mikrobiologové Schaudinn a Hoffmann původce syfilidy - baktérii neobvyklého spirálovitého tvaru, s dosud nezvyklými vlastnostmi.

     Paul Ehrlich především věděl, že některá barviva působí jen na některé druhy buněk, a dále, že mrtvé buňky se barví jinými barvivy než buňky živé. Tato selektivita účinku jej přivedla k myšlence, že v léčbě infekcí by bylo možné využít toxicky působících barviv, které by se specificky vázaly na bakteriální nebo parazitární patogeny. To je princip zázračné střely (německy: die zaubere Kugel, anglicky: magic bullet), která zasahuje přesně cílové struktury, aniž by poškozoval organismus člověka. Ehrlich nejprve vyzkoušel metylénovou modř v léčbě malárie (1891), později se se svým japonským asistentem K. Shigou snažil léčit trypanozomiázu speciálně vyvinutým červeným barvivem, který nazvali trypanová červeň (1904). Oba tyto pokusy vyzněly neúspěšně, i když trypanová červeň slabou antiparazitární aktivitu vykazovala.

     Na jaře 1905 byl v časopise British Medical Journal uveřejněn článek dokumentující použití atoxylu v léčbě spavé nemoci. Na základě tohoto článku se Paul Ehrlich o atoxyl začal zajímat. Především si nechal zaslat vzorek atoxylu a při jeho analýze, kterou prováděl společně s A. Bertheimem, velmi rychle zjistil, že Bechampova představa o chemickém složení atoxylu je mylná. Ve skutečnosti byla kyselina arzenitá vázána na benzénovém jádře v para-poloze vůči aminoskupině; benzénové jádro se tedy nacházelo ve středu molekuly: NH₂-C₆H₄-H₂AsO₃.

     Ehrlich nyní dospěl k názoru, že vhodnou zázračnou střelou by mohla být kombinace organicky vázaného arzénu a anilínového barviva. Spolu se svými spolupracovníky vyzkoušel postupně více než 900 různých sloučenin, které aplikoval infikovaným myším. Všechny přípravky byly však buďto málo účinné nebo příliš toxické. Až potom zasáhla náhoda. K Paulu Ehrlichovi se jako nový spolupracovník přihlásil mladý japonský vědec Sahachiro Hata. Ehrlich zadal Hatovi úkol vyzkoušet již dříve vyrobené sloučeniny, které selhaly v léčbě trypanozomiázy, a použít je tentokrát proti původci syfilidy, který byl před krátce před tím objeven. Jednou z těchto znovu zkoušených látek byl doxy-diamino-arsenobenzol-dihydrochlorid, sloučenina s pořadovým číslem 606. Hata zjistil, že králíci nakažení syfilidou se po podání tohoto léku uzdravovali. Psal se rok 1909. Chemickou strukturu nově objeveného léku, který Ehrlich nazval Salvarsan, ukazuje obrázek:

     Objev Salvarsanu byl publikován v roce 1910. V témže roce začala i průmyslová výroba ve firmě Hoechst. Svou stěžejní práci o Salvarsanu nazvanou "Abhandlungen über Salvarsan" vydal Ehrlich v r. 1911.

     Salvarsan vyvolal velkou senzaci v tehdejším vědeckém světě. Bohužel brzy se ukázalo, že přípravek není tak zázračný, jak se v prvotním nadšení zdálo. Salvarsan se aplikoval parenterálně, obvykle nitrosvalově, přestože tyto injekce byly značně bolestivé. Intravenózní přístup však v té době rozhodně nebyl běžný. Terapie byla dlouhodobá (týdny, měsíce), a také velmi drahá. Přitom účinnost zůstávala omezená - u některých pacientů docházelo k relapsům za několik měsíců po ukončení léčby. A léčba sama byla provázena řadou nežádoucích účinků.

     Ehrlichův tým objevil posléze ještě tzv. Neosalvarsan, látku s pořadovým číslem 914, který byl sice váhově méně účinný, ale vyznačoval se snazší přípravou, lepší standardizo-vatelností a hlavně vyšší rozpustností ve vodě, a tedy snazší a bezpečnější aplikací.

     Přemýšlivého čtenáře může v tuto chvíli napadnout otázka, proč se vlastně Ehrlich tak úporně pokoušel najít lék proti exotickým (pro Středoevropana) nemocem, jako je malárie nebo trypanozomiáza. Ani syfilida není nemoc, která představovala hlavní medicínský problém doby, přestože byla nepochybně velmi rozšířená. Proč Ehrlich nehledal lék proti tyfu, záškrtu nebo proti pneumokokovým infekcím?

     Domnívám se, že odpověď je jednoduchá, i když pro současníka asi překvapující: Léčba těchto nemocí se v tehdejší době zdála uspokojivě vyřešená používáním antisér. Výsledky séroterapie byly ohromující a přesvědčivé - nebylo potřeba pátrat po jiných možnostech. U parazitárních onemocnění - a také u syfilidy - však byla situace jiná. Tyto infekce mají mnohem komplikovanější patogenezi a protilátky samy o sobě k vyléčení nestačí. Ani vakcínu proti těmto patogenům nebylo snadné připravit - nemáme ji přece dodnes. Čili zde bylo pole otevřené pro Ehrlichovy pokusy, zde jeho léky nemusely soupeřit s oblíbenými imunologickými přípravky.

     Paul Ehrlich dostal v roce 1908 Nobelovu cenu za tzv. teorii postranních řetězců a rovněž za své imunologické výzkumy, zejména za studium interakcí toxin-buňka, toxin-antitoxin atd. Současně byla Nobelova cena udělena i I. I. Mečnikovovi.

     Teorie postranních řetězců měla ve své době značný význam. Na přelomu století existovaly vedle sebe dvě imunologické školy, jejichž učení bylo navzájem protikladné. Na jedné straně stálo přesvědčení, že antiinfekční imunitu zajišťují bílé krvinky. Toto učení vycházelo z průkopnických pozorování I. I. Mečnikova, který již v roce 1883 pozoroval a popsal fagocytózu houbových spór lidskými leukocyty.

     Brzy poté se však začaly hromadit důkazy o tom, že imunita je zprostředkována specifickými protilátkami: V roce 1888 byla publikována první zpráva o protilátkách přítomných v séru ("sérové baktericidiny") a ve stejném roce byl purifikován první antigen - difterický toxin. Krátce nato byl objeven komplement (J. Bordet, 1894) a podařilo se izolovat frakci precipitujících protilátek ze séra (R. Kraus, 1897). Spor o tom, zda imunita je záležitostí protilátkovou nebo buněčnou, se zdál neřešitelný.

     Teorie postranních řetězců, kterou Paul Ehrlich formuloval a publikoval v roce 1897, umožňovala sladit oba přístupy. Podle ní mají buňky na svém povrchu velké množství postranních řetězců (dnes bychom je nazvali receptory pro antigen), které do buňky přinášejí živiny. Když toxické látky zablokují některý z těchto postranních řetězců, buňka odpovídá vytvořením velkého počtu dalších postranních řetězců, přičemž část z nich se uvolní do krve a zde působí jako cirkulující protilátky. Tato teorie nejenže vyřešila imunologické dilema (dnes víme, že ne zcela správně), ale současně poskytla nový pohled na fyziologii buňky.

     Za objev Salvarsanu už Paul Ehrlich Nobelovu cenu nezískal, což z dnešního pohledu vyznívá poněkud nespravedlivě. Důvody, které nadační výbor vedly k tomuto rozhodnutí, nebyly nikdy zveřejněny. Můžeme se jen domnívat, že určitou roli snad sehrály některé z následujících okolností: (1) V období kolem počátku 20. století bylo učiněno tolik zásadních objevů na poli medicíny, že bylo prakticky nemožné ocenit tímto způsobem všechny zasloužilé vědce. V době objevu Salvarsanu již Paul Ehrlich jednu Nobelovu cenu měl, proto byli přednostně vyznamenáváni jiní badatelé. (2) Vzhledem k velkému počtu uchazečů o Nobelovu cenu bylo již na počátku 20. století běžné, že od významného objevu k udělení ceny uplynulo 10 i více let. Paul Ehrlich publikoval své práce o Salvarsanu v r. 1910, t.j. 5 let před svou smrtí. Nabízí se tedy představa, že udělení druhé Nobelovy ceny se Paul Ehrlich prostě jen nedožil. (3) Ehrlichova teorie postranních řetezců, která byla oficiálně hlavním důvodem pro udělení Nobelovy ceny, byla zpochybněna sérologickými výzkumy, které prováděl Karl Landsteiner v letech 1900-1933. Je proto možné, že neudělení Nobelovy ceny po objevu Salvarsanu bylo projevem jakési kompenzace předchozího vývoje.

     Paul Ehrlich od dětství projevoval nadání pro přírodní vědy, nebyl však ideálním žákem, což dokládá dochované vysvědčení z roku 1864:

     Podle svých současníků měl Paul Ehrlich citlivou a vlídnou povahu a byl svými mladšími spolupracovníky milován a ctěn.

     Ačkoli získal "jen" jednu Nobelovu cenu, zůstává Paul Ehrlich nepochybně jedním z nejvýznamnějších vědců, kteří působili na přelomu 19. a 20. století. Za svoji neobyčejnou vzdělanost, pracovitost, systematičnost a důkladnost si zaslouží naše trvalé uznání. Právem mu náleží titul "zakladatel moderní chemoterapie".

     Nakonec ještě upozorňuji, že jméno Paula Ehrlicha se bude infektologům, mikrobiologům i lékařům dalších odborností nadále připomínat v rodovém názvu intracelulárně parazitujících baktérií - ehrlichií.