Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar Szerves Kémia és Technológia Tanszék Szerkesztette: FAIGL FERENC Írta: FAIGL FERENC, SZEGHY LAJOS, KOVÁCS ERVIN, MÁTRAVÖLGYI BÉLA Lektorálta: HERMECZ ISTVÁN GYÓGYSZEREK Egyetemi tananyag 2. javított kiadás 2012
COPYRIGHT: 2011-2016, Dr. Faigl Ferenc, Dr. Szeghy Lajos, Kovács Ervin, BME Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar Szerves Kémia és Technológia Tanszék; Mátravölgyi Béla, MTA Szerves Kémiai Technológia Tanszéki Kutatócsoport LEKTORÁLTA: Dr. Hermecz István, Chinoin/sanofi-aventis Zrt. Creative Commons NonCommercial-NoDerivs 3.0 (CC BY-NC-ND 3.0) A szerző nevének feltüntetése mellett nem kereskedelmi céllal szabadon másolható, terjeszthető, megjelentethető és előadható, de nem módosítható. TÁMOGATÁS: Készült a TÁMOP-4.1.2-08/2/A/KMR-2009-0028 számú, Multidiszciplináris, modulrendszerű, digitális tananyagfejlesztés a vegyészmérnöki, biomérnöki és vegyész alapképzésben című projekt keretében. KÉSZÜLT: a Typotex Kiadó gondozásában FELELŐS VEZETŐ: Votisky Zsuzsa AZ ELEKTRONIKUS KIADÁST ELŐKÉSZÍTETTE: Faragó Andrea ISBN 978-963-279-476-1 KULCSSZAVAK: gyógyszer, gyógyszerkémia, biomolekulák, dózis, gyógyszer kölcsönhatások, farmakokinetika, metabolizmus, gyógyszerek hatásmódjai, gyógyszerek ürülése, gyógyszerkutatás módszerei, gyulladáscsökkentők, fájdalom csillapítók, antibakteriális szerek, gombaellenes gyógyszerek. ÖSSZEFOGLALÁS: A Gyógyszerek című elektronikus könyv célja, a BSc képzésben tanuló vegyész- és vegyészmérnök hallgatókat megismertesse a rendkívül innováció igényes és hazánkban jelentős gyártó és fejlesztőkapacitással rendelkező gyógyszeripar sajátosságait adó különleges termékkel, a gyógyszerrel. A könyv a gyógyszergyártással, a gyógyszeripari kutató- és fejlesztőmunkával kapcsolatos elvárások mellett bemutatja a gyógyszerkémiai kutatásokhoz kapcsolódó alapvető fogalmakat, farmakokinetikai aspektusokat, valamint a biológiailag aktív anyagok hatásmódjait, gyakorlati fontosságú biológiailag aktív vegyületek szerkezetfüggő hatásváltozásainak példáival. A gyógyszerekkel kapcsolatos alapismeretek könnyebb elsajátítását a mondanivalót több, mint 200 ábra és 20 interaktív animáció illusztrálja. A jegyzet végén egy kisszótár található, amelyben a témakörben leggyakrabban használt szakkifejezések magyarázatát találhatják meg az olvasók.
ELŐSZÓ A Gyógyszerek című tárgy feladata, hogy az alapképzésben részt vevő vegyészmérnök-hallgatókat megismertesse a rendkívül innovációigényes és hazánkban jelentős gyártó- és fejlesztőkapacitással rendelkező gyógyszeripar sajátosságait adó különleges termékkel, a gyógyszerrel. Célunk, hogy a gyógyszergyártással, a gyógyszeripari kutató- és fejlesztőmunkával kapcsolatos elvárások mellett bemutassuk a gyógyszerkémiai kutatásokhoz kapcsolódó alapvető fogalmakat, farmakokinetikai aspektusokat, valamint a biológiailag aktív anyagok hatásmódjait, gyakorlati fontosságú farmakonok szerkezetfüggő hatásváltozásainak példáival. Az előadások a mintatanterv szerint a BSc képzés 2. évfolyamán kerülnek sorra, amikor a hallgatók már rendelkeznek alapvető szerves kémiai ismeretekkel. A tárgy keretében arra is rámutatunk, hogy a gyógyszer- és finomkémiai iparok iránt érdeklődő hallgatóknak milyen további ismeretek elsajátítására van lehetősége akkor, ha ezen a területen kívánnak szakirányú ismereteket szerezni. A jegyzetben számos gyógyszerhatóanyag szerepel példaként. Ezeket minden esetben az angolszász írásmódnak megfelelő INN néven említjük (International Nonproprietary Name: nemzetközi szabadnév), de a hétköznapi ismeretekhez való jobb kötődés érdekében sok esetben az INN név után zárójelben megadjuk az adott hatóanyagot tartalmazó hazai forgalmú gyógyszerkészítmény márkanevét is. A jegyzet végére egy kisszótárt is szerkesztettünk, amelyben a témakörben leggyakrabban használt szakkifejezések magyarázatát találhatják meg az olvasók. Faigl Ferenc, BME www.tankonyvtar.hu
TARTALOM ELŐSZÓ...3 TARTALOM...4 1. BEVEZETÉS...6 1.2. A gyógyszer (farmakon) fogalma...8 1.3. A gyógyszerkémia (farmakokémia)...10 1.4. Történeti áttekintés...10 1.5. A mai gyógyszerkutatás időigénye és költsége...15 Irodalom...18 2. AZ EMBERI SZERVEZETET FELÉPÍTŐ BIOMOLEKULÁK FŐ CSOPORTJAI...19 2.1. Aminosavak, peptidek, proteinek...19 2.2. Szénhidrátok...23 2.3. Lipidek...25 2.4. Nukleinsavak...29 Irodalom...35 3. A GYÓGYSZEREK SZERVEZETBE JUTTATÁSÁNAK MÓDJAI...36 3.1. A gyógyszeradagolás helyei...36 3.2. Gyógyszerformák...39 Irodalom...46 4. A GYÓGYSZEREZÉS DÓZIS HATÁS ÉS DÓZIS IDŐ ÖSSZEFÜGGÉSEI...47 4.1. Dózis hatás összefüggések vizsgálata...47 4.2. Dózis idő összefüggések vizsgálata...51 4.3. A biológiailag aktív anyagok szelektivitása...55 Irodalom...61 5. A GYÓGYSZERHATÁS-VÁLTOZÁS JELENSÉGEI, KOMBINATÍV GYÓGYSZERHATÁSOK...62 5.1. Gyógyszer-tolerancia, megszokás, hozzászokás...62 5.2. Gyógyszer-túlérzékenység, gyógyszerallergia...63 5.3. Kombinatív gyógyszerhatások...65 Irodalom...70 6. GYÓGYSZEREK FELSZÍVÓDÁSA ÉS ELOSZLÁSA...71 6.1. A biológiai membránok szerkezete...71 6.2. Felszívódási mechanizmusok...83 6.3. A gyógyszerfelszívódás helyei...89 6.4 A felszívódott hatóanyagok eloszlása a szervezetben...93 6.5. A biológiailag aktív anyagok mozgását akadályozó gátak a szervezetben...97 Irodalom...102 7. A GYÓGYSZEREK HATÁSMÓDJAI...103 7.1. Fizikai, fizikokémiai hatáson alapuló gyógyszerek...103 7.2. Gyógyszerhatás kémiai reakcióval...104 Irodalom...113 www.tankonyvtar.hu Faigl Ferenc, BME
Tartalom 5 8. GYÓGYSZEREK METABOLIZMUSA...114 8.1. A metabolizmus enzimrendszerei...114 8.2. A gyógyszer-metabolizmus első fázisú reakciói...117 8.3. A gyógyszer-metabolizmus konjugációs reakciói...131 8.4. A gyógyszer-metabolizmust befolyásoló tényezők...143 8.5. A gyógyszerek hatása a gyógyszer-metabolizmusra...145 8.6. A metabolizmus ismeretének alkalmazása a hatóanyag-tervezésben...146 Irodalom...148 9. GYÓGYSZEREK ÉS METABOLITOK ÜRÜLÉSE...149 9.1. Ürülés a vesén keresztül...149 9.2. Ürülés a májon, illetve a bélcsatornán keresztül...155 9.3. Gyógyszerek kiürülése a tüdőn keresztül...155 9.4. Gyógyszerek ürülése egyéb váladékokkal...156 10. A GYÓGYSZERKUTATÁS MÓDSZEREI...157 10.1. Biológiai célpont kiválasztása...157 10.2. A vezérmolekulák keresése...159 10.3. Számítógépes gyógyszertervezés...170 10.4. Nagy tagszámú vegyületcsaládok szintézisére és biológiai tesztelésére alkalmas módszerek 173 Irodalom...176 11. KÜLÖNBÖZŐ HATÁSTANI TERÜLETEKEN ALKALMAZHATÓ GYÓGYSZEREK, PÉLDÁK...177 11.1. Lázcsökkentő és gyulladáscsökkentő fájdalomcsillapítók...177 11.2. Opioid analgetikumok...200 11.3. Antibakteriális szerek...207 11.4. Gombaellenes szerek...220 Irodalom...223 AJÁNLOTT IRODALOM...224 GYÓGYSZEREK JEGYZET, KISSZÓTÁR...225 ÁBRÁK, TÁBLÁZATOK JEGYZÉKE...245 Ábrák...245 Táblázatok...249 Faigl Ferenc, BME www.tankonyvtar.hu