iStock
Historia kokainy w medycynie
| Tagi: | Andrzej Grzybowski, kokaina, lekarz, lekarze, znieczulenie |
Jakie znaczenie dla odkrycia różnych form znieczulenia miała kokaina – odpowiadamy, wyjaśniając przy tym, kiedy ją pierwszy raz opisano i chemicznie wyizolowano, kto to zrobił, a także w przypadku, jakich chorób była zalecana.
Artykuł Andrzeja Grzybowskiego z Zakładu Historii Nauk Medycznych Akademii Medycznej im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu:
Termin „anestezja” w znaczeniu „znieczulenie” został po raz pierwszy użyty przez Olivera Wendalla Holmesa w 1846 roku w liście do Williama Mortona1. Wiadomo również, że nazwa ta była wcześniej używana przez Platona 400 lat p.n.e. do określenia braku odczuć w sensie filozoficznym, a także przez Dioskoridesa w celu określenia braku wrażeń fizycznych2. Terminu znieczulenie miejscowe użył po raz pierwszy James Young Simpson, inicjator i propagator znieczulenia chloroformowego, w 1848 roku w artykule pod tym samym tytułem opublikowanym w piśmie Lancet3. Simpson powołuje się w nim na swoje doświadczenia z licznymi substancjami, w których poszukiwał bezskutecznie efektywnego znieczulenia miejscowego. Autor podkreślał, że: „Jeśli udałoby się wprowadzić znieczulenie miejscowe, bez jednoczesnej przejściowej utraty świadomości, która towarzyszy znieczuleniu ogólnemu, wielu uważałoby to za większy jeszcze (niż wprowadzenie samego znieczulenia ogólnego) postęp w tej dziedzinie praktyki medycznej”3.
Niezależnie od samej terminologii, warto też zwrócić uwagę, że choć wprowadzenie znieczulenia ogólnego w latach 40. XIX wieku w USA i w Europie stanowiło ogromny postęp w rozwoju chirurgii, jednak nie rozwiązywało wszystkich problemów z tego zakresu rożnych dyscyplin zabiegowych. Chirurgia okulistyczna należała do dziedzin, w których znieczulenie ogólne nie dawało satysfakcjonujących rezultatów. Po pierwsze, częstym objawem niepożądanym znieczulenia wziewnego, głownie eterem i podtlenkiem azotu, był kaszel i wymioty z następowym wzrostem ciśnienia środgałkowego i rożnymi niespodziewanymi problemami środoperacyjnymi. Po drugie, znieczulenie ogólne uniemożliwiało pacjentowi współpracę z lekarzem, na przykład patrzenie w określonym kierunku. Z tych też powodów bardzo szybko pojawiła się potrzeba, co potwierdza m.in. artykuł Simpsona, wprowadzenia znieczulenia miejscowego. Substancją, która to umożliwiła, była kokaina.
Początki kokainy
Liście koki pochodzą z krzaku rodzaju Erythroxylum, należącego do rodziny Erythroxylaceae, nazwanej tak przez Patricio Browne’a ze względu na czerwone zabarwienie drzewa głównych gatunków. Erythroxylum coca ze wszystkich przedstawicieli tego rodzaju zawiera w swoich liściach największe stężenie alkaloidu kokainy, które wynosi 0,7-1,8 proc. w stosunku do suchej wagi. Przedstawiciele rodziny Erythroxylaceae rosną w Nikaragui, Boliwii, Peru od niepamiętnych czasów (poprzedzających odkrycie Nowego Świata przez Kolumba). Istnieją dowody na stosowanie kokainy 800 lat przed narodzeniem Chrystusa. Niektórzy badacze szacują, że była ona znana już 5 000 lat wcześniej4.
Jeden z pierwszych opisów stosowania kokainy przez człowieka znajduje się w dziennikach, a następnie korespondencji florentczyka Amerigo Vespucciego (1451-1512) z wyprawy, która odbyła się w latach 1499-1500. Autor zapisał, że mieszkańcy wyspy Margarita na Karaibach żuli jakieś zioła z domieszką białego proszku. Kolejny zapis pochodzi od biskupa Cuzco – brata Vincenta de Velverde’a, towarzysza wypraw i podbojów Francisca Pizarra w Peru, znawcy życia i obyczajów Indian amerykańskich. W liście do cesarza Karola V (1539) wspomina on, że: „Coca, liść małego drzewa przypominającego sumak spotykany w naszej rodzinnej Kastylii, jest jedyną rzeczą, z którą Indianie nigdy się nie rozstają, żując ją ciągle. Twierdzą oni, że podtrzymuje ona ich i daje uczucie świeżości, tak iż nawet w słońcu nie czują oni gorąca oraz że równowarta jest złotu”4.
Pierwszy medyczny opis właściwości kokainy prawdopodobnie pochodzi od Nicolasa Bautisty Monardesa (1493-1588). Monardes, uczestnik wyprawy Kolumba, na stałe mieszkający w Sewilli, w 1574 roku opublikował zbiór swoich prac, w którym zawarł również obszerną charakterystykę zastosowań i efektów działań kokainy4.
W drugiej połowie XVI wieku wzmianki na temat stosowania i działania kokainy pojawiały się wielokrotnie. Zwracano w nich uwagę na zwyczaj mieszania liści koki z białym proszkiem uzyskiwanym z muszli lub kredy. Obecnie wiadomo, że ów biały proszek, czyli węglan wapnia, zwiększał wchłanianie się alkaloidu poprzez śluzówkę jamy ustnej i potęgował jego działanie4,5.
Pierwszy opis właściwości anestetycznych liści koki został sporządzony przez hiszpańskiego jezuitę Bernabę Cobo (1582-1657). W swym pamiętniku na temat Nowego Świata z 1653 roku zwrócił on uwagę, że żucie liści koki zmniejsza ból zęba. Obserwacja ta brzmiała następująco: „Pewnego razu zdarzyło się, że zwróciłem się do cyrulika, by wyrwał mi ząb, który był luźny i bolesny. Cyrulik jednak stwierdził, że szkoda go usuwać, jako że ząb wygląda na zdrowy. Mój przyjaciel zakonnik, który przypadkiem słyszał naszą rozmowę, poradził mi żucie przez kilka dni liści koki. Tak też uczyniłem, co szybko spowodowało, że ząb przestał boleć”4.
Przez kolejne lata dostrzegano głownie korzystne strony stosowania kokainy, a nawet jej działanie lecznicze. Podobnie rzecz miała się z tytoniem6. Zbieżności zresztą nasuwa się tu znacznie więcej. Rośliny te trafiły do Europy wraz z odkryciem Ameryki. Obie, choć tytoń w znacznie większym stopniu, zyskiwały coraz większą popularność i coraz większe grono odbiorców. Jedna i druga przez 200-300 lat wykorzystywane były jako leki w rożnych schorzeniach6. Przykładem może być np. opis pochodzący z pamiętnika jezuity Blasa Valera (1548-1598), który zanotował, że: „Koka chroni ciało człowieka przed licznymi dolegliwościami, a nasi lekarze stosują ją w postaci proszku do zmniejszania obrzęku ran, dla wzmacniania złamanych kości, dla usunięcia zimna z organizmu lub zabezpieczenia przed jego wnikaniem oraz do leczenia zepsutych ran lub ropni pełnych czerwi”7. Warto tu wspomnieć, że kokaina jest silnym naturalnym insektycydem, ponieważ blokuje ponowny wychwyt oktopaminy, neurotransmitera u owadów8.
Obie rośliny były jednak groźne dla zdrowia oraz wywoływały uzależnienie. Podobnie jak w przypadku tytoniu, pierwsze doniesienia na temat szkodliwości kokainy zostały niezauważone. Jako jeden z pierwszych, w 1582 roku, Francisco Falcon zwrócił uwagę na śmiertelność wśród Indian zażywających kokainę oraz na trudności zerwania z tym przyzwyczajeniem. Z tego powodu Falcon zaproponował ograniczenie dostępu do kokainy. Dopiero w wieku XIX niemiecki lekarz Eduard Friedrich Poppig (1798-1868), po swoim pobycie w Amazonii w latach 1827- 1832, opisał zaburzenia trawienia, migrenę, osłabienie, utratę wagi i zaburzenia osobowości towarzyszące przewlekłemu stosowaniu kokainy9.
Chemiczna izolacja kokainy
Do wyekstrahowania alkaloidu kokainy z liści koki przyczyniło się wielu badaczy. Carl von Scherzer (1821-1903), austriacki naturalista, przesłał próbki liści zebrane podczas swojej podroży po Peru w latach 1857-58 chemikowi niemieckiemu Albertowi Niemannowi (1834-1861). Tenże, pracując w laboratorium Friedricha Wohlera w Getyndze, wyekstrahował w 1860 roku aktywny składnik liści koki, który nazwał kokainą10. Po jego śmierci pracę kontynuował Wilhelm Lossen (1838-1906), który w 1865 roku określił jej skład chemiczny – C17H21NO4 (Niemann wcześniej błędnie podał, że jest to C16H20NO4)11. Jednak poznanie struktury chemicznej alkaloidu było bardzo trudne, dopiero w 1898 roku udało się to chemikowi Richardowi Willstat terowi (1872-1942). Ostatecznie to on wraz z dużym zespołem współpracowników z rożnych laboratoriów niemieckich w 1923 roku zsyntetyzował sztuczną kokainę.
Pierwsze badania nad właściwościami kokainy
Już w 1860 roku Niemann opisał drętwienie języka pod wpływem kokainy10. Pięć lat później potwierdził to Lossen11. Pierwsze eksperymentalne badania z zastosowaniem kokainy zostały wykonane w ramach pracy doktorskiej przez peruwiańskiego chirurga Moreno y Maiza12. Spędził on 4 lata w Paryżu, gdzie specjalizował się w chirurgii. W 1868 roku uzyskał stopień doktora medycyny na Uniwersytecie w Paryżu. Moreno y Maiz postanowił, co łatwo zrozumieć, biorąc pod uwagę jego pochodzenie i tradycje kulturowe, rozpocząć badania nad kokainą. Badania laboratoryjne prowadził na zwierzętach (szczurach, świnkach morskich, żabach), opierając się na modelu badań eksperymentalnych opracowanym przez Clauda Bernarda (1813-1878). Opisał rożne efekty ogólnego działania kokainy, w tym drgawki, poszerzenie źrenicy oraz porażenie ciała po stronie podskórnego podania kokainy. Badacz oceniał również skutki miejscowe podawania kokainy (przygotowując eksperymenty tak, by umożliwiły one oddzielenie skutków miejscowych od ogólnych). Zauważył on m.in., że działanie kokainy na nerwy obwodowe jest niezależne od działania ogólnego. W swojej rozprawie doktorskiej Moreno y Maiz zastanawiał się: „Czy kokainę można by wykorzystywać jako środek miejscowo znieczulający?”. Ostrożnie stwierdzał, że: „Nie możemy tego obecnie na podstawie zbyt małej liczby eksperymentów stwierdzić. Jednak przyszłość to rozstrzygnie”12.
W 1880 roku rosyjski lekarz Basil (Vassili) Konstantinovich von Anrep (1852-1925), pracujący na Uniwersytecie w Wurzburgu, opublikował wyniki swoich badań nad działaniem kokainy13. Anrep zaobserwował zarówno u siebie, jaki i u badanych zwierząt (u szczurów, psów, kotów, królików i gołębi) po podskórnym wstrzyknięciu kokainy (w stężeniach 0,003-0,5) zniesienie odczucia bólu. Również zastosowanie zewnętrzne kokainy (w stężeniu 0,005-0,05) na język uczyniło go niewrażliwym na ukłucia. We wnioskach swej pracy zaproponował zastosowanie kokainy w chirurgii. Dopiero jednak Carl Koller (1857-1944), okulista wiedeński, udowodnił praktycznie możliwość zastosowania roztworu kokainy w medycynie, w tym przede wszystkim w okulistyce. Koller, który pracował w tym czasie w wiedeńskim Szpitalu Ogólnym (Wiener Allgemeines Krankenhaus), za radą swojego bliskiego przyjaciela Sigmunda Freuda postanowił wykonać serię eksperymentów z zastosowaniem kokainy. W lecie 1884 roku, zaraz po rozpoczęciu badań, Koller zaobserwował odrętwienie języka po spożyciu kokainy14. To nasunęło mu pomysł znieczulania błon śluzowych. Następnie wykonał serię eksperymentów z użyciem 2-5 proc. roztworów kokainy na oczach zwierząt (żab, psów i świnek morskich). Równocześnie przeprowadził badania na sobie i innych, głownie pacjentach kliniki prof. von Reusa. 11 września 1884 roku wykonano pierwszą operację okulistyczną z zastosowaniem miejscowego znieczulenia kokainą14. Był to zabieg przeciwjaskrowy. Wkrótce – 16 września 1884 roku – dokonanie Kollera zaprezentowano na kongresie Niemieckiego Towarzystwa Okulistycznego w Heidelbergu. Miesiąc później Koller osobiście przedstawił swoje odkrycie na posiedzeniu Wiedeńskiego Towarzystwa Medycznego, a 23 października 1884 roku ukazała się jego pierwsza publikacja na ten temat14. Informacje z kongresu w Heidelbergu niebawem obiegły świat, bowiem odkrycie Kollera zrobiło na wszystkich uczestnikach ogromne wrażenie. 11 października 1884 roku ukazał się artykuł doktora Henry’ego D. Noyes z Nowego Yorku (New York Medical Record), który sławił osiągnięcia Kollera15. Już 6 grudnia 1884 roku ukazało się tłumaczenie artykułu Kollera w The Lancet16. W czasie 2-3 miesięcy świat medyczny dowiedział się o znieczuleniu miejscowym z zastosowaniem kokainy. Na ten temat, od września 1884 roku do końca 1885 roku, w samych Stanach Zjednoczonych i Kanadzie ukazało się 60 publikacji4.
William Stewart Halsted (1852-1922), słynny chirurg amerykański, wraz ze swoim współpracownikiem Richardem Johnem Hallem (1856-1897) po zapoznaniu się z relacją Noyesa z kongresu w Heidelbergu rozpoczęli własne prace nad zastosowaniem kokainy. Już 6 grudnia 1884 roku opublikowali doniesienie o pierwszym udanym znieczuleniu przewodowym – nerwu zębowego dolnego roztworem 4 proc. kokainy17. Jak wiadomo, Halsted z Hallem rozwinęli następnie technikę znieczulenia przewodowego i regionalnego. Halsted był pierwszym chirurgiem, który wykonywał blokadę nerwów twarzy, splotu ramiennego oraz nerwów sromowego wewnętrznego i piszczelowego tylnego. Niestety, badacze ci, jako że eksperymentowali na sobie samych, stali się ofiarami zainteresowania kokainą, uzależniając się od niej. Zmusiło to Halsteda do wielomiesięcznych pobytów w ośrodkach odwykowych.
Mało znana jest druga praca Anrepa, opublikowana 15 listopada 1884 roku w rosyjskim czasopiśmie Врач, a więc jeszcze przed prezentacją doniesień Halsteda i Halla, o której wspominają Yentis i Vlassakov18. W pracy tej Anrep dzielił się doświadczeniami zebranymi przez kilka lat, a dotyczącymi wykorzystywania kokainy w praktyce lekarskiej. Dość dokładnie opisywał jej działanie na oko, w tym zmniejszanie uczucia światłowstrętu w zapaleniu tęczówki oraz zapaleniu rogówki, rozszerzanie źrenicy i zmniejszanie wydzielania łez18. O wyjątkowości dokonań autora świadczy opis zniesienia bólu międzyżebrowego po wstrzyknięciu 0,025 g roztworu kokainy w przestrzenie międzyżebrowe, zarówno w neuralgii międzyżebrowej, jak i ostrym zapaleniu opłucnej18. Był to niewątpliwie pierwszy opis znieczulenia przewodowego w literaturze medycznej. Ze względu na rodzaj czasopisma i język przez wiele lat pozostawał on jednak nieznany.
Ponieważ kokaina stosowana była w dość wysokich stężeniach, zaczęły pojawiać się doniesienia o jej toksyczności. W latach 1884-1891 opisano 200 przypadków ogólnego zatrucia kokainą oraz 13 zgonów. Ponadto pojawiły się pierwsze ofiary uzależnienia od kokainy. Motywowało to do dalszych poszukiwań bezpiecznych roztworów znieczulających. Maximilian Oberst (1849-1925) z Halle stosował niskie stężenia kokainy, uciskając jednocześnie znieczulany obszar, by przedłużyć i wzmocnić działanie środka znieczulającego19. Chirurg berliński Carl Ludwig Schleich (1859-1922) w 1892 roku opublikował wyniki badań z zastosowaniem 0,1-0,2 proc. roztworu chlorowodorku kokainy śród- i podskórnie, wprowadzając tzw. znieczulenie nasiękowe20.
Kontynuatorem myśli Halsteda w Europie był chirurg niemiecki Heinrich Friedrich Wilhelm Braun (1862-1934). Braun urodził się w Rawiczu na ziemiach polskich, ukończył studia medyczne w Lipsku, a następnie po okresie asystentury został tam ordynatorem oddziału chirurgicznego szpitala Diakonis. W 1902 roku wprowadził do użycia adrenalinę w miejscowo znieczulających roztworach kokainy, aby przedłużyć jej działanie i opóźnić absorpcję. W roku 1905 Braun został pionierem stosowania nowego środka – nowokainy, zwanej od I wojny światowej prokainą (4,5). Nowokaina została zsyntetyzowana w 1904 roku przez chemika Alfreda Einhorna (1856-1917). Chociaż działała bezpiecznie i szybko, jednak względnie słabo, przez co wymagała uzupełnienia przez podanie adrenaliny. Ponadto okazało się, że wiele osób jest na nią uczulonych. Dopiero jednak w latach 1943-1946 Nils Lofgren i Bengt Lundquist otrzymali lidokainę – znacznie silniejszą od nowokainy i pozbawioną jej działań uczulających. W 1957 roku Bo af Ekenstam ze wsp. zsyntetyzowali mepiwakainę i bupiwakainę, w 1969 roku Nils Lofgren i Claes Tegner – prilokainę, w 1972 roku Adams ze wsp. – etidokainę, a Rusching ze wsp. – carticainę (4,5).
Warto wspomnieć o masowym spożywaniu kokainy, którego propagatorem w XIX wieku był Angelo Mariani (1838-1914). Mariani wymyślił i wprowadził do powszechnej sprzedaży w 1863 roku w Paryżu wino zdrowotne – wino Mariani (ew. wino Marianiego), w składzie którego znalazł się ekstrakt z liści koki. Mariani był w swoim czasie największym importerem tych liści do Francji, a dzięki niezwykłej popularności wina stał się bardzo zamożnym człowiekiem. W 1888 roku napisał monografię na temat rośliny, która przyniosła mu sławę i bogactwo. Jego produkt był powszechnie ceniony, w tym m.in. przez papieża Leona XIII, Thomasa Alva Edisona, Julesa Verne czy Frederica Augusta Bartholdiego (twórcę Statuy Wolności)7.
Niewątpliwie kontynuatorem Marianiego był John Pemberton (1831-1888), farmaceuta amerykański, który w 1886 roku wymyślił recepturę coca-coli. W swoim laboratorium w Atlancie opracował skład na bazie liści koki (zawierających kokainę) i orzeszków kola (zawierających kofeinę). Późniejsza receptura nie zawierała już liści koki, do dziś jednak stanowi ona pilnie strzeżoną tajemnicę.
Kokaina pod koniec XIX wieku cieszyła się ogromną popularnością. Zalecana była w leczeniu astmy, choroby wysokościowej, choroby morskiej, wymiotów ciężarnych oraz wszelkiego rodzaju kurczowych bólach. W tym czasie kokaina pełniła często rolę podobną do teriaku w średniowiecznej medycynie.
Kokaina w XXI wieku
Od XX wieku wiadomo, że kokaina daje zasadniczo dwa farmakologiczne efekty: zapobiega generowaniu i przewodzeniu impulsów przez włókna nerwowe poprzez bezpośrednie oddziaływanie na błonę komórkową oraz hamuje ponowny wychwyt noradrenaliny w neuronach współczulnych, potęgując działanie endogennych i egzogennych katecholamin.
Podanie ogólne 20 mg kokainy wywołuje początkowo pobudzenie centralnego układu nerwowego z podnieceniem, hiperefleksją i niepokojem, możliwym delirium, oddechem Cheyna-Stokesa, drgawkami, śpiączką i ostatecznie zatrzymaniem oddechu. Działanie sympatykomimetyczne kokainy wywołuje tachykardię, obwodowe zwężenie naczyń i wzrost ciśnienia tętniczego.
Ze względu na potencjalną szkodliwość oraz możliwe uzależnienie wskazania do stosowania kokainy jako środka znieczulającego uległy obecnie znacznemu ograniczeniu. Należą do nich m.in. zwalczanie silnego bólu towarzyszącego zaawansowanym nowotworom oraz znieczulenie miejscowe śluzówki ucha, nosa i gardła. Natomiast, choć tej dziedziny pierwotnie dotyczyło odkrycie Kollera, ze względu na działanie mydriatyczne, wywoływanie przymglenia rogówki i spowalnianie gojenia się rogówki, w okulistyce kokainę zastąpiono innymi syntetycznymi lekami znieczulającymi.
Piśmiennictwo:
1. Armstrong Davison M.H.: The Evolution of Anaesthetics. Altrincham, Sherratt, 1965.
2. Atkinson R.S., Rushman G.B., Lee J.A.: Kompendium Anestezjologii. PZWL, Warszawa, 1981.
3. Simpson J.Y.: Local anaesthesia. Lancet, 148, II, 39-42.
4. Calatayud J., Gonzales A.: History of the development and revolution of local anesthesia since the coca leaf. Anesthesiology, 2003, 98, 1503-1508.
5. Fink B.R.: Leaves and needles: the introduction of surgical local anesthesia. Anesthesiology, 1985, 63, 77-83.
6. Grzybowski A.: Historia zainteresowania tytoniem i nikotynizmem do połowy XX wieku w Europie. Przegląd Lekarski, 2005; 62(10), 1211-1214.
7. Dagnino J.: Coca leaf and local anesthesia. Anesthesiology, 2004, 5, 1322.
8. Nathanson J.A., Hunnicutt E.J., Kantham L., Scavone C.: Cocaine as a naturally occurring insecticide. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A, 1993, 90(20), 9645-9648.
9. Poppig E.: Reise in Chile, Peru und auf dem Amazonenstrome währned der Jahre 1827-1832. Leipzig, Friedrich Fleischer, JC Hinrichssche Buchhandlung, 1836, vol. II, 209-217.
10. Niemann A.: Ueber eine neue organische Base in den Cocablättern. Arch. Pharm., 1860, 153, 129-55, 291-308.
11. Lossen W.: Ueber das Cocain. Ann. Chem. Pharm., 1865, 133, 351-371.
12. Moreno y Maiz T.: Recherches chimiques et physiologiques sur l’erythroxylum coca du Perou et la cocaine, Paris, Louis Leclerc Libraire-Editeur, 1868, 76-79.
13. Anrep B. von: Ueber die physiologische Wirkung des Cocain. E. Pfluger Arch. Ges Physiol., 1880, 21, 38-77.
14. Koller K: Ueber die Verwendung des Cocain zur Aanästhesirung am Auge. Wien. Med. Wochenschr., 1884, 34, 1276-8, 1884, 34, 1309-1311.
15. Noyes H.D.: The ophthalmological congress in Heidelberg. Med. Rec., 1884, 26, 417-418.
16. Koller C.: On the use of cocaine for producing anaesthesia on the eye. Lancet, 1884, 2, 990-992.
17. Hall R.J.: Hydrochlorate of cocaine. N. Y. Med. J., 1884, 40, 643-644.
18. Yentis S.M., Vlassakov K.V.: Vassily von Anrep, forgotten pioneer of regional anesthesia. Anesthesiology, 1999, 90(3), 890- 895.
19. Pernice L.: Ueber Cocainanästhesie. Dtsch. Med. Wochenschr., 1890, 16, 287-289.
20. Schleich C.L.: Infiltrationsanästhesie (locale anästhesie) und ihr Verhältnis zur allgemeinen Narcose (inhalationsanästhesie). Verh. Dtsch. Ges. Chir., 1892, 21, 121-127.
Artykuł opublikowano w „Klinice Ocznej” 1/2007.
Przeczytaj także: „Narkotyki i ich użytkownicy w dyskursach polskiej prasy codziennej”.
Termin „anestezja” w znaczeniu „znieczulenie” został po raz pierwszy użyty przez Olivera Wendalla Holmesa w 1846 roku w liście do Williama Mortona1. Wiadomo również, że nazwa ta była wcześniej używana przez Platona 400 lat p.n.e. do określenia braku odczuć w sensie filozoficznym, a także przez Dioskoridesa w celu określenia braku wrażeń fizycznych2. Terminu znieczulenie miejscowe użył po raz pierwszy James Young Simpson, inicjator i propagator znieczulenia chloroformowego, w 1848 roku w artykule pod tym samym tytułem opublikowanym w piśmie Lancet3. Simpson powołuje się w nim na swoje doświadczenia z licznymi substancjami, w których poszukiwał bezskutecznie efektywnego znieczulenia miejscowego. Autor podkreślał, że: „Jeśli udałoby się wprowadzić znieczulenie miejscowe, bez jednoczesnej przejściowej utraty świadomości, która towarzyszy znieczuleniu ogólnemu, wielu uważałoby to za większy jeszcze (niż wprowadzenie samego znieczulenia ogólnego) postęp w tej dziedzinie praktyki medycznej”3.
Niezależnie od samej terminologii, warto też zwrócić uwagę, że choć wprowadzenie znieczulenia ogólnego w latach 40. XIX wieku w USA i w Europie stanowiło ogromny postęp w rozwoju chirurgii, jednak nie rozwiązywało wszystkich problemów z tego zakresu rożnych dyscyplin zabiegowych. Chirurgia okulistyczna należała do dziedzin, w których znieczulenie ogólne nie dawało satysfakcjonujących rezultatów. Po pierwsze, częstym objawem niepożądanym znieczulenia wziewnego, głownie eterem i podtlenkiem azotu, był kaszel i wymioty z następowym wzrostem ciśnienia środgałkowego i rożnymi niespodziewanymi problemami środoperacyjnymi. Po drugie, znieczulenie ogólne uniemożliwiało pacjentowi współpracę z lekarzem, na przykład patrzenie w określonym kierunku. Z tych też powodów bardzo szybko pojawiła się potrzeba, co potwierdza m.in. artykuł Simpsona, wprowadzenia znieczulenia miejscowego. Substancją, która to umożliwiła, była kokaina.
Początki kokainy
Liście koki pochodzą z krzaku rodzaju Erythroxylum, należącego do rodziny Erythroxylaceae, nazwanej tak przez Patricio Browne’a ze względu na czerwone zabarwienie drzewa głównych gatunków. Erythroxylum coca ze wszystkich przedstawicieli tego rodzaju zawiera w swoich liściach największe stężenie alkaloidu kokainy, które wynosi 0,7-1,8 proc. w stosunku do suchej wagi. Przedstawiciele rodziny Erythroxylaceae rosną w Nikaragui, Boliwii, Peru od niepamiętnych czasów (poprzedzających odkrycie Nowego Świata przez Kolumba). Istnieją dowody na stosowanie kokainy 800 lat przed narodzeniem Chrystusa. Niektórzy badacze szacują, że była ona znana już 5 000 lat wcześniej4.
Jeden z pierwszych opisów stosowania kokainy przez człowieka znajduje się w dziennikach, a następnie korespondencji florentczyka Amerigo Vespucciego (1451-1512) z wyprawy, która odbyła się w latach 1499-1500. Autor zapisał, że mieszkańcy wyspy Margarita na Karaibach żuli jakieś zioła z domieszką białego proszku. Kolejny zapis pochodzi od biskupa Cuzco – brata Vincenta de Velverde’a, towarzysza wypraw i podbojów Francisca Pizarra w Peru, znawcy życia i obyczajów Indian amerykańskich. W liście do cesarza Karola V (1539) wspomina on, że: „Coca, liść małego drzewa przypominającego sumak spotykany w naszej rodzinnej Kastylii, jest jedyną rzeczą, z którą Indianie nigdy się nie rozstają, żując ją ciągle. Twierdzą oni, że podtrzymuje ona ich i daje uczucie świeżości, tak iż nawet w słońcu nie czują oni gorąca oraz że równowarta jest złotu”4.
Pierwszy medyczny opis właściwości kokainy prawdopodobnie pochodzi od Nicolasa Bautisty Monardesa (1493-1588). Monardes, uczestnik wyprawy Kolumba, na stałe mieszkający w Sewilli, w 1574 roku opublikował zbiór swoich prac, w którym zawarł również obszerną charakterystykę zastosowań i efektów działań kokainy4.
W drugiej połowie XVI wieku wzmianki na temat stosowania i działania kokainy pojawiały się wielokrotnie. Zwracano w nich uwagę na zwyczaj mieszania liści koki z białym proszkiem uzyskiwanym z muszli lub kredy. Obecnie wiadomo, że ów biały proszek, czyli węglan wapnia, zwiększał wchłanianie się alkaloidu poprzez śluzówkę jamy ustnej i potęgował jego działanie4,5.
Pierwszy opis właściwości anestetycznych liści koki został sporządzony przez hiszpańskiego jezuitę Bernabę Cobo (1582-1657). W swym pamiętniku na temat Nowego Świata z 1653 roku zwrócił on uwagę, że żucie liści koki zmniejsza ból zęba. Obserwacja ta brzmiała następująco: „Pewnego razu zdarzyło się, że zwróciłem się do cyrulika, by wyrwał mi ząb, który był luźny i bolesny. Cyrulik jednak stwierdził, że szkoda go usuwać, jako że ząb wygląda na zdrowy. Mój przyjaciel zakonnik, który przypadkiem słyszał naszą rozmowę, poradził mi żucie przez kilka dni liści koki. Tak też uczyniłem, co szybko spowodowało, że ząb przestał boleć”4.
Przez kolejne lata dostrzegano głownie korzystne strony stosowania kokainy, a nawet jej działanie lecznicze. Podobnie rzecz miała się z tytoniem6. Zbieżności zresztą nasuwa się tu znacznie więcej. Rośliny te trafiły do Europy wraz z odkryciem Ameryki. Obie, choć tytoń w znacznie większym stopniu, zyskiwały coraz większą popularność i coraz większe grono odbiorców. Jedna i druga przez 200-300 lat wykorzystywane były jako leki w rożnych schorzeniach6. Przykładem może być np. opis pochodzący z pamiętnika jezuity Blasa Valera (1548-1598), który zanotował, że: „Koka chroni ciało człowieka przed licznymi dolegliwościami, a nasi lekarze stosują ją w postaci proszku do zmniejszania obrzęku ran, dla wzmacniania złamanych kości, dla usunięcia zimna z organizmu lub zabezpieczenia przed jego wnikaniem oraz do leczenia zepsutych ran lub ropni pełnych czerwi”7. Warto tu wspomnieć, że kokaina jest silnym naturalnym insektycydem, ponieważ blokuje ponowny wychwyt oktopaminy, neurotransmitera u owadów8.
Obie rośliny były jednak groźne dla zdrowia oraz wywoływały uzależnienie. Podobnie jak w przypadku tytoniu, pierwsze doniesienia na temat szkodliwości kokainy zostały niezauważone. Jako jeden z pierwszych, w 1582 roku, Francisco Falcon zwrócił uwagę na śmiertelność wśród Indian zażywających kokainę oraz na trudności zerwania z tym przyzwyczajeniem. Z tego powodu Falcon zaproponował ograniczenie dostępu do kokainy. Dopiero w wieku XIX niemiecki lekarz Eduard Friedrich Poppig (1798-1868), po swoim pobycie w Amazonii w latach 1827- 1832, opisał zaburzenia trawienia, migrenę, osłabienie, utratę wagi i zaburzenia osobowości towarzyszące przewlekłemu stosowaniu kokainy9.
Chemiczna izolacja kokainy
Do wyekstrahowania alkaloidu kokainy z liści koki przyczyniło się wielu badaczy. Carl von Scherzer (1821-1903), austriacki naturalista, przesłał próbki liści zebrane podczas swojej podroży po Peru w latach 1857-58 chemikowi niemieckiemu Albertowi Niemannowi (1834-1861). Tenże, pracując w laboratorium Friedricha Wohlera w Getyndze, wyekstrahował w 1860 roku aktywny składnik liści koki, który nazwał kokainą10. Po jego śmierci pracę kontynuował Wilhelm Lossen (1838-1906), który w 1865 roku określił jej skład chemiczny – C17H21NO4 (Niemann wcześniej błędnie podał, że jest to C16H20NO4)11. Jednak poznanie struktury chemicznej alkaloidu było bardzo trudne, dopiero w 1898 roku udało się to chemikowi Richardowi Willstat terowi (1872-1942). Ostatecznie to on wraz z dużym zespołem współpracowników z rożnych laboratoriów niemieckich w 1923 roku zsyntetyzował sztuczną kokainę.
Pierwsze badania nad właściwościami kokainy
Już w 1860 roku Niemann opisał drętwienie języka pod wpływem kokainy10. Pięć lat później potwierdził to Lossen11. Pierwsze eksperymentalne badania z zastosowaniem kokainy zostały wykonane w ramach pracy doktorskiej przez peruwiańskiego chirurga Moreno y Maiza12. Spędził on 4 lata w Paryżu, gdzie specjalizował się w chirurgii. W 1868 roku uzyskał stopień doktora medycyny na Uniwersytecie w Paryżu. Moreno y Maiz postanowił, co łatwo zrozumieć, biorąc pod uwagę jego pochodzenie i tradycje kulturowe, rozpocząć badania nad kokainą. Badania laboratoryjne prowadził na zwierzętach (szczurach, świnkach morskich, żabach), opierając się na modelu badań eksperymentalnych opracowanym przez Clauda Bernarda (1813-1878). Opisał rożne efekty ogólnego działania kokainy, w tym drgawki, poszerzenie źrenicy oraz porażenie ciała po stronie podskórnego podania kokainy. Badacz oceniał również skutki miejscowe podawania kokainy (przygotowując eksperymenty tak, by umożliwiły one oddzielenie skutków miejscowych od ogólnych). Zauważył on m.in., że działanie kokainy na nerwy obwodowe jest niezależne od działania ogólnego. W swojej rozprawie doktorskiej Moreno y Maiz zastanawiał się: „Czy kokainę można by wykorzystywać jako środek miejscowo znieczulający?”. Ostrożnie stwierdzał, że: „Nie możemy tego obecnie na podstawie zbyt małej liczby eksperymentów stwierdzić. Jednak przyszłość to rozstrzygnie”12.
W 1880 roku rosyjski lekarz Basil (Vassili) Konstantinovich von Anrep (1852-1925), pracujący na Uniwersytecie w Wurzburgu, opublikował wyniki swoich badań nad działaniem kokainy13. Anrep zaobserwował zarówno u siebie, jaki i u badanych zwierząt (u szczurów, psów, kotów, królików i gołębi) po podskórnym wstrzyknięciu kokainy (w stężeniach 0,003-0,5) zniesienie odczucia bólu. Również zastosowanie zewnętrzne kokainy (w stężeniu 0,005-0,05) na język uczyniło go niewrażliwym na ukłucia. We wnioskach swej pracy zaproponował zastosowanie kokainy w chirurgii. Dopiero jednak Carl Koller (1857-1944), okulista wiedeński, udowodnił praktycznie możliwość zastosowania roztworu kokainy w medycynie, w tym przede wszystkim w okulistyce. Koller, który pracował w tym czasie w wiedeńskim Szpitalu Ogólnym (Wiener Allgemeines Krankenhaus), za radą swojego bliskiego przyjaciela Sigmunda Freuda postanowił wykonać serię eksperymentów z zastosowaniem kokainy. W lecie 1884 roku, zaraz po rozpoczęciu badań, Koller zaobserwował odrętwienie języka po spożyciu kokainy14. To nasunęło mu pomysł znieczulania błon śluzowych. Następnie wykonał serię eksperymentów z użyciem 2-5 proc. roztworów kokainy na oczach zwierząt (żab, psów i świnek morskich). Równocześnie przeprowadził badania na sobie i innych, głownie pacjentach kliniki prof. von Reusa. 11 września 1884 roku wykonano pierwszą operację okulistyczną z zastosowaniem miejscowego znieczulenia kokainą14. Był to zabieg przeciwjaskrowy. Wkrótce – 16 września 1884 roku – dokonanie Kollera zaprezentowano na kongresie Niemieckiego Towarzystwa Okulistycznego w Heidelbergu. Miesiąc później Koller osobiście przedstawił swoje odkrycie na posiedzeniu Wiedeńskiego Towarzystwa Medycznego, a 23 października 1884 roku ukazała się jego pierwsza publikacja na ten temat14. Informacje z kongresu w Heidelbergu niebawem obiegły świat, bowiem odkrycie Kollera zrobiło na wszystkich uczestnikach ogromne wrażenie. 11 października 1884 roku ukazał się artykuł doktora Henry’ego D. Noyes z Nowego Yorku (New York Medical Record), który sławił osiągnięcia Kollera15. Już 6 grudnia 1884 roku ukazało się tłumaczenie artykułu Kollera w The Lancet16. W czasie 2-3 miesięcy świat medyczny dowiedział się o znieczuleniu miejscowym z zastosowaniem kokainy. Na ten temat, od września 1884 roku do końca 1885 roku, w samych Stanach Zjednoczonych i Kanadzie ukazało się 60 publikacji4.
William Stewart Halsted (1852-1922), słynny chirurg amerykański, wraz ze swoim współpracownikiem Richardem Johnem Hallem (1856-1897) po zapoznaniu się z relacją Noyesa z kongresu w Heidelbergu rozpoczęli własne prace nad zastosowaniem kokainy. Już 6 grudnia 1884 roku opublikowali doniesienie o pierwszym udanym znieczuleniu przewodowym – nerwu zębowego dolnego roztworem 4 proc. kokainy17. Jak wiadomo, Halsted z Hallem rozwinęli następnie technikę znieczulenia przewodowego i regionalnego. Halsted był pierwszym chirurgiem, który wykonywał blokadę nerwów twarzy, splotu ramiennego oraz nerwów sromowego wewnętrznego i piszczelowego tylnego. Niestety, badacze ci, jako że eksperymentowali na sobie samych, stali się ofiarami zainteresowania kokainą, uzależniając się od niej. Zmusiło to Halsteda do wielomiesięcznych pobytów w ośrodkach odwykowych.
Mało znana jest druga praca Anrepa, opublikowana 15 listopada 1884 roku w rosyjskim czasopiśmie Врач, a więc jeszcze przed prezentacją doniesień Halsteda i Halla, o której wspominają Yentis i Vlassakov18. W pracy tej Anrep dzielił się doświadczeniami zebranymi przez kilka lat, a dotyczącymi wykorzystywania kokainy w praktyce lekarskiej. Dość dokładnie opisywał jej działanie na oko, w tym zmniejszanie uczucia światłowstrętu w zapaleniu tęczówki oraz zapaleniu rogówki, rozszerzanie źrenicy i zmniejszanie wydzielania łez18. O wyjątkowości dokonań autora świadczy opis zniesienia bólu międzyżebrowego po wstrzyknięciu 0,025 g roztworu kokainy w przestrzenie międzyżebrowe, zarówno w neuralgii międzyżebrowej, jak i ostrym zapaleniu opłucnej18. Był to niewątpliwie pierwszy opis znieczulenia przewodowego w literaturze medycznej. Ze względu na rodzaj czasopisma i język przez wiele lat pozostawał on jednak nieznany.
Ponieważ kokaina stosowana była w dość wysokich stężeniach, zaczęły pojawiać się doniesienia o jej toksyczności. W latach 1884-1891 opisano 200 przypadków ogólnego zatrucia kokainą oraz 13 zgonów. Ponadto pojawiły się pierwsze ofiary uzależnienia od kokainy. Motywowało to do dalszych poszukiwań bezpiecznych roztworów znieczulających. Maximilian Oberst (1849-1925) z Halle stosował niskie stężenia kokainy, uciskając jednocześnie znieczulany obszar, by przedłużyć i wzmocnić działanie środka znieczulającego19. Chirurg berliński Carl Ludwig Schleich (1859-1922) w 1892 roku opublikował wyniki badań z zastosowaniem 0,1-0,2 proc. roztworu chlorowodorku kokainy śród- i podskórnie, wprowadzając tzw. znieczulenie nasiękowe20.
Kontynuatorem myśli Halsteda w Europie był chirurg niemiecki Heinrich Friedrich Wilhelm Braun (1862-1934). Braun urodził się w Rawiczu na ziemiach polskich, ukończył studia medyczne w Lipsku, a następnie po okresie asystentury został tam ordynatorem oddziału chirurgicznego szpitala Diakonis. W 1902 roku wprowadził do użycia adrenalinę w miejscowo znieczulających roztworach kokainy, aby przedłużyć jej działanie i opóźnić absorpcję. W roku 1905 Braun został pionierem stosowania nowego środka – nowokainy, zwanej od I wojny światowej prokainą (4,5). Nowokaina została zsyntetyzowana w 1904 roku przez chemika Alfreda Einhorna (1856-1917). Chociaż działała bezpiecznie i szybko, jednak względnie słabo, przez co wymagała uzupełnienia przez podanie adrenaliny. Ponadto okazało się, że wiele osób jest na nią uczulonych. Dopiero jednak w latach 1943-1946 Nils Lofgren i Bengt Lundquist otrzymali lidokainę – znacznie silniejszą od nowokainy i pozbawioną jej działań uczulających. W 1957 roku Bo af Ekenstam ze wsp. zsyntetyzowali mepiwakainę i bupiwakainę, w 1969 roku Nils Lofgren i Claes Tegner – prilokainę, w 1972 roku Adams ze wsp. – etidokainę, a Rusching ze wsp. – carticainę (4,5).
Warto wspomnieć o masowym spożywaniu kokainy, którego propagatorem w XIX wieku był Angelo Mariani (1838-1914). Mariani wymyślił i wprowadził do powszechnej sprzedaży w 1863 roku w Paryżu wino zdrowotne – wino Mariani (ew. wino Marianiego), w składzie którego znalazł się ekstrakt z liści koki. Mariani był w swoim czasie największym importerem tych liści do Francji, a dzięki niezwykłej popularności wina stał się bardzo zamożnym człowiekiem. W 1888 roku napisał monografię na temat rośliny, która przyniosła mu sławę i bogactwo. Jego produkt był powszechnie ceniony, w tym m.in. przez papieża Leona XIII, Thomasa Alva Edisona, Julesa Verne czy Frederica Augusta Bartholdiego (twórcę Statuy Wolności)7.
Niewątpliwie kontynuatorem Marianiego był John Pemberton (1831-1888), farmaceuta amerykański, który w 1886 roku wymyślił recepturę coca-coli. W swoim laboratorium w Atlancie opracował skład na bazie liści koki (zawierających kokainę) i orzeszków kola (zawierających kofeinę). Późniejsza receptura nie zawierała już liści koki, do dziś jednak stanowi ona pilnie strzeżoną tajemnicę.
Kokaina pod koniec XIX wieku cieszyła się ogromną popularnością. Zalecana była w leczeniu astmy, choroby wysokościowej, choroby morskiej, wymiotów ciężarnych oraz wszelkiego rodzaju kurczowych bólach. W tym czasie kokaina pełniła często rolę podobną do teriaku w średniowiecznej medycynie.
Kokaina w XXI wieku
Od XX wieku wiadomo, że kokaina daje zasadniczo dwa farmakologiczne efekty: zapobiega generowaniu i przewodzeniu impulsów przez włókna nerwowe poprzez bezpośrednie oddziaływanie na błonę komórkową oraz hamuje ponowny wychwyt noradrenaliny w neuronach współczulnych, potęgując działanie endogennych i egzogennych katecholamin.
Podanie ogólne 20 mg kokainy wywołuje początkowo pobudzenie centralnego układu nerwowego z podnieceniem, hiperefleksją i niepokojem, możliwym delirium, oddechem Cheyna-Stokesa, drgawkami, śpiączką i ostatecznie zatrzymaniem oddechu. Działanie sympatykomimetyczne kokainy wywołuje tachykardię, obwodowe zwężenie naczyń i wzrost ciśnienia tętniczego.
Ze względu na potencjalną szkodliwość oraz możliwe uzależnienie wskazania do stosowania kokainy jako środka znieczulającego uległy obecnie znacznemu ograniczeniu. Należą do nich m.in. zwalczanie silnego bólu towarzyszącego zaawansowanym nowotworom oraz znieczulenie miejscowe śluzówki ucha, nosa i gardła. Natomiast, choć tej dziedziny pierwotnie dotyczyło odkrycie Kollera, ze względu na działanie mydriatyczne, wywoływanie przymglenia rogówki i spowalnianie gojenia się rogówki, w okulistyce kokainę zastąpiono innymi syntetycznymi lekami znieczulającymi.
Piśmiennictwo:
1. Armstrong Davison M.H.: The Evolution of Anaesthetics. Altrincham, Sherratt, 1965.
2. Atkinson R.S., Rushman G.B., Lee J.A.: Kompendium Anestezjologii. PZWL, Warszawa, 1981.
3. Simpson J.Y.: Local anaesthesia. Lancet, 148, II, 39-42.
4. Calatayud J., Gonzales A.: History of the development and revolution of local anesthesia since the coca leaf. Anesthesiology, 2003, 98, 1503-1508.
5. Fink B.R.: Leaves and needles: the introduction of surgical local anesthesia. Anesthesiology, 1985, 63, 77-83.
6. Grzybowski A.: Historia zainteresowania tytoniem i nikotynizmem do połowy XX wieku w Europie. Przegląd Lekarski, 2005; 62(10), 1211-1214.
7. Dagnino J.: Coca leaf and local anesthesia. Anesthesiology, 2004, 5, 1322.
8. Nathanson J.A., Hunnicutt E.J., Kantham L., Scavone C.: Cocaine as a naturally occurring insecticide. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A, 1993, 90(20), 9645-9648.
9. Poppig E.: Reise in Chile, Peru und auf dem Amazonenstrome währned der Jahre 1827-1832. Leipzig, Friedrich Fleischer, JC Hinrichssche Buchhandlung, 1836, vol. II, 209-217.
10. Niemann A.: Ueber eine neue organische Base in den Cocablättern. Arch. Pharm., 1860, 153, 129-55, 291-308.
11. Lossen W.: Ueber das Cocain. Ann. Chem. Pharm., 1865, 133, 351-371.
12. Moreno y Maiz T.: Recherches chimiques et physiologiques sur l’erythroxylum coca du Perou et la cocaine, Paris, Louis Leclerc Libraire-Editeur, 1868, 76-79.
13. Anrep B. von: Ueber die physiologische Wirkung des Cocain. E. Pfluger Arch. Ges Physiol., 1880, 21, 38-77.
14. Koller K: Ueber die Verwendung des Cocain zur Aanästhesirung am Auge. Wien. Med. Wochenschr., 1884, 34, 1276-8, 1884, 34, 1309-1311.
15. Noyes H.D.: The ophthalmological congress in Heidelberg. Med. Rec., 1884, 26, 417-418.
16. Koller C.: On the use of cocaine for producing anaesthesia on the eye. Lancet, 1884, 2, 990-992.
17. Hall R.J.: Hydrochlorate of cocaine. N. Y. Med. J., 1884, 40, 643-644.
18. Yentis S.M., Vlassakov K.V.: Vassily von Anrep, forgotten pioneer of regional anesthesia. Anesthesiology, 1999, 90(3), 890- 895.
19. Pernice L.: Ueber Cocainanästhesie. Dtsch. Med. Wochenschr., 1890, 16, 287-289.
20. Schleich C.L.: Infiltrationsanästhesie (locale anästhesie) und ihr Verhältnis zur allgemeinen Narcose (inhalationsanästhesie). Verh. Dtsch. Ges. Chir., 1892, 21, 121-127.
Artykuł opublikowano w „Klinice Ocznej” 1/2007.
Przeczytaj także: „Narkotyki i ich użytkownicy w dyskursach polskiej prasy codziennej”.
