STEROİDAL İLAÇLARA TARİHSEL BİR BAKIŞ

Prof. Dr. K. Hüsnü Can Başer

Steroitler vücudun normal fonksiyonlarını yerine getirebilmesi içjn gereken, eksikliklerinde çeşitli arazlara neden olan ve günümüzde pek çok hastalığın tedavisinde yararlanılan bir grup kompleks yapılı kimyasal maddelerdir.

Bu yapıya sahip maddeler grubuna adrenokortikal hormonlar, seks hormonları (doğum kontrol ilaçları dahil), bazı vitaminler, safra asitleri, hayvansal steroller (m. kolesterol), bitkisel olarak ise steroidal saponinler (m. ergosterol, sitosterol, vb.) ve steroidal alkaloitler dahildir.

Steroidal hormonların tıpta kullanımları 1940 yılı başlarında; kortikosteroitlerin kullanımları ise 1949 sonlarında ortaya çıkmasına rağmen bu maddelerin yüksek fiyatları kullanımlarını engelleyen bir faktördü. Zira başlangıçta steroidal hormonlar hayvan guddelerinden ekstraksiyon yoluyla elde ediliyorlardı. Verim hayli düşüktü. 1 gram hormonun maliyeti 200 dolar civarındaydı. Fiyatın bu derece yüksek olmasının nedeni çok sayıda guddeden çok az miktar steroidal hormon elde edilmesindendi. Dr.Edward Dorsy, 80.000 domuzdan elde edilen 4 ton yumurtalıktan 12 mg östradiol izole ederek bu hormonun ilk üretimini gerçekleştirmişti. 1931 de Butenant ve Tschering 15.000 litre erkek idrarından 15 mg androsteron hormonu izole etti. Ernst Laqueur’un 300 mg kadar kristalize testosteron elde edebilmesi için yaklaşık bir ton boğa testisi gerekmişti.

Başlangıçta steroidal hormonlar hayvan guddelerinden elde ediliyordu. Dr.Edward Dorsy, 80.000 domuzdan elde edilen 4 ton yumurtalıktan sadece 12 mg östradiol izole ederek bu hormonun ilk üretimini gerçekleştirdi.

İzolasyon veriminin bu denli düşük olması yüzünden daha başka üretim yollarının bulunması gerekiyordu. Kolay ve ucuz temin edilen basit organik moleküllerden başlayarak steroidal hormonların total sentezinin yapılması düşünülen yollardan biri idi. Ancak bu da pek ekonomik bir yol değildi. Mesela, deoksikolik asitten kortizon’un sentezi 32 basamaklık bir işlemi gerektiriyordu. Alternatif bir yol olarak, kolay bulunan bir steroit prekürsoru üzerinde kimyasal bazı modifikasyonlar yaparak steroidal hormonların elde edilebileceğı fikri o!uştu. O günlerde, hayvanların beyin ve omurilik dokularından kolesterol; soya fasulyesinden ise stigmasterol elde edilebildiği için bol miktarda bulunabiliyorlardı. Teorik olarak, bu moleküllerde C-17 de bulunan yan zincirin koparılmasıyla steroidal hormonlar pekala elde edilebilirlerdi. Kolesterol’ün yan zincirinin uzaklaştırılması çalışmalan sonunda bu işlemin pek de kolay olmadığı anlaşıldı. sonuç yine ekonomik değildi. Zira 1 ton kolesterolden ancak 1-2 kg hormon elde edilebiliyordu. Stigmasterol ise yan zincirde çifte bağ taşıdığından kolayca okside edilebiliyordu. Ancak yine verim düşük olduğundan, o da kolesterol gibi uygun bir prekürsor (sentez ön maddesi) değildi. Bu yüzden, dünya çapında büyük bir uygun prekürsor tarama çalışması içine girildi. Aranıllan prekürsor tercihan 3 ve 11 pozisyonlarında hidroksil veya kolayca hidroksile çevrilebilir fonksiyon taşımalıydı. 1939 yılında 11 pozisyonunda hidroksil grubu taşıyan bir bitkisel steroit keşfedildi. Sarmentogenin adlı bu steroit teorik olarak kortizon, hidro-kortizon ve diğer kortikosteroitlere çevrilebilirdi. Ancak büyük bir talihsizlik eseri sarmentogenin’in izole edildiği tohumların bitkisel kaynağının bilinmediği anlaşıldı. Bilinen tek şey bu tohumların Afrika’da yetişen bir Strophantus türünden elde edildiği idi. Bu kaynağı bulabilmek için Amerika ve Avrupa’dan pek çok araştırmacı grubu Afrika’ya bilimsel geziler düzenlediler. Sonunda, sarmentogenin veren bir bitkisel kaynak bulundu ve sarmentogenin kortizon’a çevrildi, ancak ticari miktarlarda sarmentogenin verecek tohum bulunamadığından ilgi azaldı. Ama bu gelişme daha büyük ilerlemelere zemin hazırladı.

Steroit iskeleti
Steroit iskeleti

Bitkiler aleminin kortizon prekürsorları yönünden çok zengin bir kaynak olduğunun keşfi, pek çok araştırma grubunu, bitkilerin steroit kaynağı olarak taranması çalışmalarına itti. Çok geçmeden saponin adı verilen maddelerin prekürsor olabileceği anlaşıldı. Bu maddeler su ile çalkalandıklarında kalıcı köpük oluşturdukları için bu ismi almışlardır ve bitkilerde genellikle glikozit halinde, yani şekere bağlı olarak bulunurlar. Şeker molekülünün asit hidroliz sonucu uzaklaştırılması ile sapogeninler elde edilirler. Her saponin, steroit prekürsoru olarak yarar sağlamaz. Bitkilerde iki tip saponin bulunur: steroidal ve triterpenik saponinler. Her iki tip de su ile çalkalandığında köpürür ve alyuvar süspansiyonunu hemoliz ederler.

 

Yürütülen tarama programları sonucunda Dioscorea, Agave ve Yucca türü bitkilerin zengin steroidal saponin kaynakları olduğu anlaşıldı. Dahası, başta Dioscorea mexicana olmak üzere diğer bazı Dioscorea türlerinden bol miktarda izole edilen diosgenin, 17. karbondaki yan zincirin uzaklaştırılmasıyla steroidal hormonlara çevrilebildi.

Steroidal hormonların milyonların kullanımına sunulmasını sağlayan kişi, bir kimya dehası olan Russell E.Marker olmuştur. 1923 yılında Maryland Üniversitesinden Organik Kimyacı olarak mezun olan ve doktora çalışmalarına başlayan Marker, iki yıl sonra, profesörlerinden biri ile anlaşmazlık içine düştüğü için doktorasını tamamlamadan Üniversiteyi terketti. Önce bir petrol firmasında, daha sonra ise Rockfeller Tıbbi Araştırma Enstitüsünde çalıştı. Bu sırada steroit kimyası ile ilgilenmeye başladı. 1935 yılında Pennsylvania State College’dan Organik Kimya profesörlüğü teklifi aldı ve kabul etti. Orada, bir ilaç firmasının desteği ile steroidal hormonlar konusundaki çalışmalarını ilerletti. 8 yıllık bir süre içerisinde, inanılmaz bir şekilde, 147 bilimsel makale yayınladı ve 70’in üstünde patent aldı. Bu arada, 1937 yılında Dioscorea türlerinden izole ettiği diosgenin hakkında yapısını henüz bilmediği halde bir kitap yazdı Marker’in bu kuruluşta yaptığı araştırmaların en olağanüstü yanı, bu çalışmaları, sayıları iki ya da üçü geçmeyen öğrencilerinin yardımıyla gerçekleştirmiş olmasıydı. Çalışmaları sırasında sapogenin yan zincirinin 17. karbonda olduğunu keşfetmişti. 1940 yılında yan zinciri koparıp sapogeninleri progesteron’a çeviren 5 basamaklı bir proses geliştirdi. O günlerde aynı işlem için en az 30-40 basamaklık bir işlem gerekiyordu. 1941-43 yılları arasında Marker ve birkaç yardımcısı, Meksika’dan 50 tondan fazla, 400 farklı tür bitki topladı. Bu türlerin yarısından 20 yeni sapogenin izole etti ve hepsine dostlarının, düşmanlarının ve kurumların (m. pennogenin) isimlerini verdi.

BAZI STEROİDAL SAPONİNLER ve KAYNAKLARI
Diosgenin Dioscorea sylvatica
D.mexicana, D.composita
D.deltoidea, D.prazeri
D.tokora
Trillium 
türleri
Trigonella foenum-graecum
G.Afrika
Orta Amerika, Meksika
Hindistan
Japonya
Kuzey Amerika
Hindistan, Mısır, Fas
Hecogenin Agave sisalana Subtropik Amerika, Kenya
Sarsapogenin Yucca türleri
Smilax türleri
Orta Amerika
Smiiagenin Agave türleri
Smilax türleri
Orta Amerika
Yuccagenin Yucca türleri
Agave türleri
Orta Ame

Mali destek için yanaştığı kişilerden yüz bulamaması yüzünden yarı yılın ortasında okulu terkedip Meksika’ya gitti. Meksika’da kiraladığı bir kulübede derme çatma bir laboratuvar kurdu. Yeterli miktarda Dioscorea türü bitki topladıktan sonra 1943 yılında tek başına iki kilodan fazla progesteron elde etti. Gazete kağıdına sarılı iki kavanoz progesteron ile Hormona firmasının müdürünün odasına giren Marker, Progesteron için kaç para ödeyebileceklerini sordu. Gramına 80 dolar cevabını aldığında, kavanozlardan birini masanın üstüne koydu ve kendisinin imal ettiğini söyledi. Firmanın sahibi Dr. Frederick Lehmann şaşkınlıktan öleceğini zannetti. Zira dünyanın bir yıllık üretimi masasının üzerinde duruyordu. Marker ikinci kavanozu da çıkardı. Masada piyasa fiyatı 160.000 dolar olan iki kilo progesteron vardı. Pazarlıkla bu fiyatın çok altında malı aldıktan sonra Lechmann, yeni bir şirket kurdu ve Marker’a %40 hisse verdi. Bu şekilde Syntex sirketi 21 Ocak 1944’de kurulmuş oldu. Bir yıl içinde Marker 10 kg progesteron daha üretti ve uluslararası tekel kırıldı. Progesteron’un fiyatı gramı 3 dolar seviyesine indi.

Testosteron

Anlaşmazlık sonucu bir yıl sonra Syntex’ten ayrılan bu değerli bilim adamın uzun süre nerede olduğu bilinemedi. Birkaç sene önce ABD’de öldüğü haberi geldi. Bu unutulmuş bilim adamı Meksika’da tek başına bir endüstri yaratmıştır. Bugün steroit prekürsorlarının ve hormonların ihracatından ülke yılda milyonlarca dolar döviz geliri sağlamaktadır. Marker’ın çalışmaları, ayrıca, kontraseptiflerin ve diğer steroidal ilaçların geliştirilmesine de büyük katkılarda bulunmuştur.

Kortizon

Syntex’te Marker’ın ayrılmasından sonar yerine geçen Dr. George Rosenkranz Progesteron’u üç basamaklı bir işlemle testosteron’a çevirdi ve dişjlik hormonu estron’un sentezini gerçekleştirdi. 1950’lerin başında Syntex’te işe baslayan Dr.Carl Djerassi “Doğum Kontrol Hapı’nın Babası” olarak tanımlanmaktadır. Parlak bir kimyager olan Djerassi ilk sentetik kontraseptif olan 10-nor-17-alfa-etinil testosteron’u sentezledi.

Bugün milyonlarca kadının hamile kalmamak için, kontraseptif kullandığı bilinmektedir. Kontraseptifler %80 oranında 10-nor-17-alfa-etinittestosteron tipindedir. Progesteron kendi başına doğal kontraseptif olmakla beraber oral yolla alındığında, aktivitesini kolayca yitirdiğinden klinikte kullanımı yoktur. Öte yandan, progesteron türevi 10-norsteroitlerin çoğu oral yolla.aktivite gösterir. Dahası, eğer moleküle 17-alfa-hidroksil grubu ve 6 klor grubu eklenirse Chlormadinone adlı çok güçlü etkiye sahip bir doğum kontrol ajanı elde edilmiş olur.

Bu gibi oral progestasyonel ajanların üretimi, bitkilerden elde edilen steroidal sapogeninlerden hareketle hazırlanan sentetik kortikosteroitlerin teknolojisi sayesinde gerçekleşmiştir. Şurası muhakkak ki, oral kontraseptifler için en çok kullanılan başlangıç maddesi, steroidal bir sapogenin olan diosgenin’dir. Onu takiben en çok, bitkisel sterol olan stigmasterol ve hayvansal sterol olan kolesterol kullanılır. Steroitlerin hemen hemen hepsi (85-90’i) diosgenin veya stigmasterolden; sadece %10-15’i hayvansal safra asitlerinden ve kolesterolden elde edilmektedir. 1930’ların başında kortizon tipi maddeler keşfedildi. Önceleri böbrek üstü bezinden elde edilen kortizon oldukça pahalıydı. Zira, ayda 50 kg kortizon elde etmek için günde 1000 böbrek üstü bezi gerekiyordu. Bilinen prekürsorlardan bu maddeyi yapmak çok zordu, zira bu prekürsorların hiçbiri 11-keto fonksiyonu taşımıyordu. Ayrıca, diosgenin gibi prekursorlarda 11-pozisyonu civarında hiçbir fonksiyonel grup veya çifte bağ bulunmadığı için o pozisyona bir keto grubu sokmak da mümkün değildi. Bu bakımdan, diosgenin precursor olarak kullanılamadı.

1944’te Merck firmasının genç kimyageri Dr. Lewis Sarett büyükbaş hayvanların safrasından başlayarak 36 basamaklı bir işlem sonucu birkag miligram kortizon üretmeyi başardı. Sarett’in safra asitlerini baslangıç maddesi olarak almasının sebebi 12. karbonda oksijen taşımalarıydı. Merck, Sarett’in maddesini Mayo kliniğinin romatizma uzmanı Dr.Phillip Hench’e yolladı. 1948’de Hench 100 mg kortizonu 4-5 yıldır romatoit artritten muzdarip 29 yaşındaki bir kadına bir hafta süreyle hergün enjekte etti. Kadın bir hafta sonra tüm şikâyetleri bitmiş olarak tedavi oldu.

Kortizonun antienflamatuvar etkileri ve mafsal romatizmasında kullanımı keşfedil-dikten sonra önemi daha da arttı. 1949 yılında 12-keto fonksiyonuna sahip bir sapogenin olan botogenin Marker tarafından Dioscorea türlerinden elde edildi. 12-keto fonksiyonunun 11 pozisyonuna kaydırılması sonucu sapogenin kortizona çevrilebiliyordu. Ancak bu hiçbir zaman gerçekleşmedi 1951 yılında Djerassi ve ekibi diosgenin’den başlayarak kortizon sentezini gerçekleştirdi. Ancak bu da ticari önem kazanamadı, zira 1952 yılında kortizon tipi maddeler için yeni bir sentez metodu Upjohn kimyagerleri Murray ve Peterson tarafından tesadüfen bulundu. Rhizopus nigricans adlı mikroorganizmanın progesteron’u kortizon tipi maddelere çevirdiği anlaşıldı. Bu sayede diosgenin de kortizon prekürsoru oldu.

1970’e kadar diosgenin steroidal kontraseptif üretimi için tek kaynaktı. Meksika’daki endüstrinin devletleştirilmesiyle fiyatlarda görülen aşırı artış üreticileri Agave’lerden elde edilen hekogenin’e ve Solanum’lardan elde edilen steroidal alkaloitlere yöneltti. Kortikosteroitlerin total sentezi de ekonomik şekilde gerçekleştirildi. son yıllarda Çin’in dünya piyasalarına ucuz diosgenin vermeye başlamasıyla bu maddeye olan yönelişte artış gözlenmektedir.

Bitkisel saponinlerden insan hormonlarının ve doğurn kontrol ajanlarının keşfi organik kimya dehalarının asrımızın ortalarında gerçekleştirdiği büyük başarılardır. Bu buluşlar dünyayı değiştirmiş, ilaç sanayiinde çığır açmış, kompleks yapılı moleküllerin sentez çalışmaları sırasında pekçok yeni reaksiyon mekanizmaları bulunmuş ve yeni analiz yöntemleri geliştirilmiştir. Yani steroit kimyası çalışmaları sadece kimya değil, tıp, botanik, farmakoloji, analitik kimya, sosyoloji ve antropoloji gibi pek çok alanda büyük gelişmelere yol açmıştır.

 

Kaynaklar:

1) M.Kreig New Green Medicine, Rand Mc Nally, New York (1964)

2) W.C. Evans, Trease & Evans’ Pharmacognosy, 13th Ed., Bailliere Tindall, Londra (1989).

3) C. Djerassi, The Pill, Pygmy Chimps and Degas’s Horse, Basic Books, New York (1992).