Lịch sử tim mạch học (Phần 1): Khám phá và tinh chế heparin

Loạt Bài Về Lịch Sử Tim Mạch Học

IBSG: Kính chào quý bạn đọc! Tim mạch học (cardiology) là một trong những nhánh quan trọng của y học lâm sàng. Để đạt được những thành tựu như ngày nay, đã có rất nhiều nhà khoa học và nhiều công trình nghiên cứu mở đường góp phần xây dựng và phát triển. IBSG xin phép giới thiệu quý bạn đọc loạt bài về lịch sử những khám phá và phát minh trong tim mạch học của Nature Review Cardiology.

Phần 1: Khám Phá và Tinh Chế Heparin

Heparin là chất kháng đông đầu tiên được tìm ra và tinh chế để sử dụng trong y học, là một trong những dược phẩm lâu đời nhất vẫn được sử dụng rộng rãi trong lâm sàng hiện nay. Heparin nằm trong Danh Mục Những Dược Phẩm Thiết Yếu của WHO dành cho các thuốc an toàn và hiệu quả nhất cần thiết cho hệ thống chăm sóc y tế.

Heparin là glycosaminoglycan được sản xuất tự nhiên trong cơ thể từ tế bào bạch cầu (basophils) và dưỡng bào (mast cells) (ảnh). Chất này đã được tìm ra cách đây một trăm năm, mặc dù vậy ai là người phát hiện ra heparin vẫn còn đang tranh cãi.

Vào năm 1916, Jay McLean lúc ấy đang là sinh viên y khoa năm thứ hai, đang làm việc trong phòng thí nghiệm của nhà sinh lý học William Henry Howell tại Đại Học Johns Hopkins ở thành phố Baltimore, tiểu bang Maryland, Hoa Kì. Ban đầu, họ tập trung tìm hiểu về cephalin – được cho là chất tiền đông máu (procoagulant), có thể trung hòa antithrombin, do đó, hoạt hóa prothrombin, dẫn đến hình thành cục máu đông (clotting).

Sau đó, McLean tách chiết phosphatide từ gan chó – một hợp chất tan trong dầu (fat-soluble). Chất này được cho là có đặc tính chống đông in vitro (trong ống nghiệm), và gây chảy máu quá mức khi thử nghiệm trên động vật. Sau đó McLean chuyển đến Đại Học Pennsylvania và tiếp tục công trình nghiên cứu của mình về cephalin.

Tuy nhiên, nghiên cứu về các chất chống đông vẫn được tiếp tục tại phòng thí nghiệm của Howell. Vào năm 1918, cùng với một sinh viên y khoa là L.Emmett Holt Jr, Howell đã cô lập được một chất chống đông tan trong dầu, có đặc tính riêng biệt khác với chất đã được tách ra trước đây bởi McLean. Howell đặt tên là “heparin” (bắt nguồn từ chữ “liver” trong tiếng Hi Lạp).

Vào năm 1922, Howell mô tả một quy trình tách chiết lỏng (aqueous extraction). Đến năm 1926, ông đã cải tiến quy trình trên và tìm ra được một chất chống đông dạng polysaccharide tan trong nước (water-soluble), ông vẫn gọi chất này là “heparin” (mặc dù chất này khác với các chất đã được tìm thấy vào năm 1916 và 1918).

Loại heparin tan trong nước này được thương mại hoá, tuy nhiên vì vẫn còn lẫn nhiều tạp chất gây ra nhiều tác dụng phụ như đau đầu, sốt, và nôn ói, nên phạm vi điều trị bị hạn chế. Năm 1931, Howell nghỉ hưu và mất vào năm 1945.

Năm 1929, Charles Best (nổi tiếng vì là người phát hiện ra insulin cùng với cộng sự người Canada Ngài Frederick Banting) và một sinh viên cao học Arthur Charles quyết định tinh chế heparin để làm giảm hoặc loại bỏ các tác dụng phụ (adverse effects) và ứng dụng hepain như một biện pháp ngăn ngừa việc hình thành cục máu đông. Năm 1933, Arthus Charles và đồng nghiệp David Scott đã công bố 3 bài báo: mô tả quy trình tách chiết heparin đơn giản từ gan bò, phân tích về sự hiện diện của heparin trong các mô ngoài gan, và một quy trình tinh chế heparin.

Vào năm 1937, Best và các cộng sự công bố các quan sát của họ về tác dụng của heparin trong việc ngăn ngừa sự hình thành cục máu đông (thrombus) trên tĩnh mạch đã bị tổn thương cơ học hoặc hóa học của chó. Vào ngày 16 tháng 4 năm 1937, sản phẩm tinh chế heparin lần đầu tiên được sử dụng trên người: dung dịch nước muối sinh lý chứa heparin được bơm vào động mạch cánh tay (brachial artery), kết quả là kéo dài thời gian tạo thành cục máu đông và không có tác dụng phụ đi kèm.

Một nhà sinh lý học người Thụy Điển Erik Jorpes ghé thăm Best tại Canada vào năm 1929, sau đó quay về làm việc tại Viện Karolinska tại Stockholm. Vào năm 1935, Jorpes công bố một nghiên cứu về cấu trúc của heparin, nhờ đó mà một công ty Thụy Điển có thể sản xuất chế phẩm heparin đường tĩnh mạch cho thị trường. Năm 1949, Peter Moloney và Edith Taylor được cấp bằng sáng chế cho phương pháp điều chế heparin năng suất cao, giá thành thấp, do đó có khả năng sản xuất rộng rãi và được dùng để điều trị bệnh.

Mặc dù Best và những người khác đã cống hiến để phát triển heparin thành sản phẩm dùng trong y học lâm sàng, vào trước những năm 1940 Howell vẫn được biết đến như là người đầu tiên khám phá ra heparin. Năm 1963, Đại Học Johns Hopkins treo bảng tưởng niệm (plaque) vinh danh Jay McLean MD (1890 – 1957), ”công nhận sự đóng góp to lớn của ông vào việc phát hiện ra heparin khi còn là sinh viên y khoa năm 2, hợp tác cùng với Giáo Sư William H. Howell.”

Trần Thị Thu Vân (chuyển ngữ)

Khoa Y, Đại Học Quốc Gia TP HCM

Bài báo:

Gregory B. Lim. Milestone 1: Discovery and purification of heparin. Nature Review Cardiology. 14 December 2017.

Nguồn hình cover: IBSG