Маннитол: қолданылуы, қасиеттері және денсаулыққа әсері

Кіріспе

Химиялық қосылыс

Медициналық қолданудан туындаған жалпы қосымша әсерлерге электролиттердің бұзылуы және дегидратация жатады. Бұл препарат Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының "Көрінетін тізімінде" бар. Алғашқыда ол гүлдейтін еменнен жасалған және Киелі кітаптағы маннаға ұқсас болғандықтан осылай аталған. Манитол Допингке қарсы әлемдік агенттіктің тыйым салынған препараттар тізіміне енген, себебі ол басқа препараттарды жасыруы мүмкін.

Медициналық қолданыстар

Құрама Штаттарда маннит ми ішілік қысымды төмендетуге және ми эдемасын, сондай-ақ көз ішілік қысымның жоғарылауын емдеуге көрсетіледі. Маннитол көктамырға жіберіледі, бас жарақатынан кейін, мысалы, нақты емдеу қолданылғанша ми ішілік қысымның күрт өсуін төмендету үшін. Маннитол инъекциясы – ауыр ми жарақатынан кейін бас сүйегіндегі жоғары қысымды емдеудің негізгі құралы болғанымен, бірінші қадам ретінде гипертондық тұз ерітінісінен артық емес. Емге төзімді жағдайларда гипертондық тұз ерітінісі жақсы нәтиже береді. Маннитолдың артерияға тамшылату арқылы енгізілуі тығыз байланыстарды бұзу арқылы қан-ми тосқауелін уақытша аша алады. Сонымен қатар, ол бүйрек жеткіліксіздігінде аз несеп шығарумен, көз қысымын төмендету үшін, кейбір уыттардың шығарылуын күшейту және сұйықтық жиналуын емдеу үшін де қолданылуы мүмкін. 20 г-тан жоғары дозада ауызға қабылданады және кейде балаларға слабительное ретінде сатылады. Маннитолдың ингаляциялық бронхты кеңейткіш ретінде қолданылуы, физикалық жүктеме кезінде туындайтын астманы диагностикалаудың балама әдісі ретінде ұсынылған. 2013 жылғы жүйелі шолу осы мақсатта қолдануды қолдайтын жеткілікті дәлелдер жоқ деген қорытынды жасады. Маннитол жүрек-өкпе аппаратының бастапқы контурында жүрек-өкпе айналым кезінде жиі қолданылады. Маннитолдың болуы қан ағыны мен қысымы төмен болған кезде бүйрек функциясын сақтайды, пациент айналымда болғанда. Ерітінді бүйректегі эндотелий жасушаларының ісінуін болдырмайды, бұл аймаққа қан ағынының азаюына және жасушалардың зақымдануына әкелуі мүмкін. Маннитол өткір ұшты затты (жасанды кардиостимулятордың жетектегі спираль сияқты) веналық жүйе арқылы өтетін кезде уақытша қаптау үшін де қолданылуы мүмкін. Маннитол қанда оңай ерігендіктен, өткір ұшы көздеген жерге жеткенде ашылады. Маннитол ветеринарияда жіті глаукоманы емдеу үшін де бірінші таңдаулы препарат болып табылады. Ол 20% ерітінді түрінде көктамырға жіберіледі. Ол шыны тәрізді денедегі судың мөлшерін азайтады, соның салдарынан көз ішілік қысымды төмендетеді. Алайда, оның тиімділігі үшін көздің қан-тосқауелдік қабығының сақталуы қажет.

In the United States, mannitol is indicated for the reduction of intracranial pressure and treatment of cerebral edema and elevated intraocular pressure. Mannitol is used intravenously to reduce acutely raised intracranial pressure until more definitive treatment can be applied, e. g., after head trauma. While mannitol injection is the mainstay for treating high pressure in the skull after a bad brain injury, it is no better than hypertonic saline as a first line treatment. In treatment resistant cases, hypertonic saline works better. Intra arterial infusions of mannitol can transiently open the blood–brain barrier by disrupting tight junctions. It may also be used for certain cases of kidney failure with low urine output, decreasing pressure in the eye, to increase the elimination of certain toxins, and to treat fluid build up. in oral doses larger than 20 g, and is sometimes sold as a laxative for children. The use of mannitol, when inhaled, as a bronchial irritant as an alternative method of diagnosis of exercise induced asthma has been proposed. A 2013 systematic review concluded evidence to support its use for this purpose at this time is insufficient. Mannitol is commonly used in the circuit prime of a heart lung machine during cardiopulmonary bypass. The presence of mannitol preserves renal function during the times of low blood flow and pressure, while the patient is on bypass. The solution prevents the swelling of endothelial cells in the kidney, which may have otherwise reduced blood flow to this area and resulted in cell damage. Mannitol can also be used to temporarily encapsulate a sharp object (such as a helix on a lead for an artificial pacemaker) while it passes through the venous system. Because the mannitol dissolves readily in blood, the sharp point becomes exposed at its destination. Mannitol is also the first drug of choice to treat acute glaucoma in veterinary medicine. It is administered as a 20% solution intravenously. It dehydrates the vitreous humor and, therefore, lowers the intraocular pressure. However, it requires an intact blood ocular barrier to work.

Тағам

Маннитол қандағы глюкозаны сахарозаға қарағанда аз көтеріп, (сол себепті гликемиялық индексі салыстырмалы түрде төмен) сондықтан қант диабетімен ауыратын адамдар үшін тәттілендіргіш ретінде, сондай-ақ шайнамалы илекейлерде қолданылады. Манитол көптеген қант спирттерінен еріген кезде бөлінетін жылу мөлшері жоғары болғанымен, оның салыстырмалы түрде төмен ерігіштігі, әдеттегідей минт тәттілері мен илекейлерде байқалатын салқындату әсерін азайтады. Дегенмен, маннитол өнімде толық еріген кезде күшті салқындату сезімін тудырады. Манитолдың жағымды дәмі мен ауыз қуысының сезімі оны шайналатын таблеткалар үшін танымал қосымша затқа айналдырады.

Аналитикалық химия

Маннит бор қышқылымен кешен түзе алуы мүмкін. Бұл бор қышқылының күшін арттырады, осы қышқылды көлемдік талдау кезінде жақсырақ дәлдікке қол жеткізуге мүмкіндік береді.

Басқа

Маннит – маннит тұзы агарының негізгі құрамы, бактерия өсіру ортасы және басқа да орталарда қолданылады. Маннит кокаин сияқты мұрын арқылы қолданылатын (денеге жұтылатын) түрлі есірткі заттардың құрамында кескіш ретінде пайдаланылады. Маннит пен фентанилдің (немесе фентанил аналогтарының) 1:10 арақатынастағы қоспасы "Қытай ақы" деп белгіленіп, сатылады, ол героинге қолданылатын танымал алмастырғыш. Маннит – қант спирті. "Манниттің тәттілігі қанттың тәттілігінің 50-70 пайызын құрайды, демек, қанттың тәттілігімен теңестіру үшін одан көбірек қолдану керек. Маннит ішекте ұзақ уақыт сақталады, сондықтан көбінесе іш қабыну мен диареяға себеп болады."

Қарсы көрсетілімдер

Маннитол ануриясы бар, ауыр гиповолемиясы бар, бұрыннан ауыр өкпе тамырларының бітелуі немесе өкпе ісінуі, тітіркенді ішек синдромы (ТІС) және бас сүйегін кесу операциясы болмаса, белсенді ми ішілік қан кетуі бар адамдарға қолдануға болмайды. Екі қант спиртінің шығу тегі, балқу температурасы және қолданылуы бір-біріне ұқсас болғанымен, олардың арасында үлкен айырмашылықтар бар.

Өндіріс

Маннит қант спирті ретінде жіктеледі, яғни ол қанттан (маннозадан) тотығу-тотықсыздану арқылы алынуы мүмкін. Басқа қант спирттеріне ксилитол және сорбитол жатады. Маннит пен сорбитол – изомерлер, олардың арасындағы жалғыз айырмашылық – көміртек атомының 2-сіндегі гидроксил тобының орналасуы.

Өнеркәсіптік синтез

Маннит көбінесе крахмал немесе сахарозадан (жалпы асхана қанты) түзілетін фруктозаның гидргенделуі арқылы өндіріледі. Крахмал сахарозадан арзан болғанымен, оны өңдеу әлдеқайда күрделі. Нәтижесінде 42% фруктоза, 52% глюкоза және 6% мальтозадан тұратын сироп алынады. Сахароза жай ғана 50% фруктозадан тұратын инвертті қант сиропына гидролизденеді. Екі жағдайда да сироп 90-95% фруктозаға дейін хроматографиялық тазартылады. Фруктоза содан кейін никель катализаторының көмегімен сорбитол және маннит изомерлерінің қоспасына гидргенделеді. Әдеттегі өнімділік 50%:50% құрайды, бірақ реакция жағдайларының сәл сілтілі болуы маннит өнімділігін аздап арттыра алады. Микроорганизмдердің ферментациясы дәстүрлі өнеркәсіптік синтезге балама болып табылады. Фруктозадан маннитке айналатын метаболикалық жол, саңырауқұлақтардағы маннит циклі деп аталады, қызыл балдырдың (Caloglossa leprieurii) бір түрінде табылды және басқа микроорганизмдер де ұқсас жолдарды қолдануы мүмкін. Көптеген ферментация жолдарына ие, гетероферментативті деп аталатын сүт қышқылы бактерияларының бір класы үш фруктоза молекуласын немесе екі фруктоза және бір глюкоза молекуласын екі маннит молекуласына, сондай-ақ сүт қышқылы, сірке қышқылы және көмірқышқыл газының бір молекуласына айналдырады. Фруктозаның орташа немесе жоғары концентрациясын қамтитын шикізаттар (мысалы, кашу алмасының шырыны, құрамында 55% фруктоза: 45% глюкоза) шикізаттың 1 литрінен маннит өнімділігін қамтамасыз етеді. Сүт қышқылы бактерияларында одан да тиімді маннит жолдарын жасаудың жолдарын зерттеу, сондай-ақ ашытқы сияқты басқа микроорганизмдерді пайдалану мақсатында зерттеулер жалғастырылуда. Дәстүрлі түрде маннит Сокслет экстракциясы арқылы, этанол, су және метанолдың буын пайдаланып, содан кейін шикізаттың гидролизі арқылы алынады. Маннит содан кейін экстракттан қайта кристалданып, бастапқы табиғи өнімнің шамамен 18% өнімділігіне жетеді. Экстракцияның тағы бір әдісі – суперкритикалық және субкритикалық сұйықтықтарды қолдану. Бұл сұйықтықтарда сұйық және газ күйлері арасында ешқандай айырмашылық болмайды, сондықтан олар қалыпты сұйықтықтарға қарағанда жақсы диффузиялық қасиеттерге ие. Бұл оларды қалыпты сұйықтықтарға қарағанда тиімдірек масса алмасу агенттері етеді. Суперкритикалық немесе субкритикалық сұйықтық табиғи өнім арқылы сорғыланады, ал маннит өнімі еріткіштен және аз мөлшердегі қосалқы өнімдерден оңай бөлінеді. Зәйтүн жапырақтарының суперкритикалық көмірқышқыл диоксидімен экстракциясы дәстүрлі экстракцияға қарағанда жапырақтардың бір өлшеміне аз еріткіш қажет екенін көрсетті. Жылытылған, қысыммен берілген субкритикалық су тіпті арзан, және дәстүрлі экстракцияға қарағанда айтарлықтай жақсы нәтижелер береді. Ол зәйтүн жапырағының бір өлшеміне тек су қажет етеді және 76,75% маннит өнімділігін қамтамасыз етеді. Суперкритикалық және субкритикалық экстракциялар дәстүрлі экстракцияға қарағанда арзан, жылдам, таза және экологиялық тұрақты. Дегенмен, бұл техниканы өнеркәсіптік қолданудағы жоғары температура мен қысым талаптары мазасыздық тудырады.

Mannitol is commonly produced via the hydrogenation of fructose, which is formed from either starch or sucrose (common table sugar). Although starch is a cheaper source than sucrose, the transformation of starch is much more complicated. Eventually, it yields a syrup containing about 42% fructose, 52% glucose, and 6% maltose. Sucrose is simply hydrolyzed into an invert sugar syrup, which contains about 50% fructose. In both cases, the syrups are chromatographically purified to contain 90–95% fructose. The fructose is then hydrogenated over a nickel catalyst into a mixture of isomers sorbitol and mannitol. Yield is typically 50%:50%, although slightly alkaline reaction conditions can slightly increase mannitol yields. Fermentation by microorganisms is an alternative to the traditional industrial synthesis. A fructose to mannitol metabolic pathway, known as the mannitol cycle in fungi, has been discovered in a type of red algae (Caloglossa leprieurii), and it is highly possible that other microorganisms employ similar such pathways. A class of lactic acid bacteria, labeled heterofermentive because of their multiple fermentation pathways, convert either three fructose molecules or two fructose and one glucose molecule into two mannitol molecules, and one molecule each of lactic acid, acetic acid, and carbon dioxide. Feedstock syrups containing medium to large concentrations of fructose (for example, cashew apple juice, containing 55% fructose: 45% glucose) can produce yields mannitol per liter of feedstock. Further research is being conducted, studying ways to engineer even more efficient mannitol pathways in lactic acid bacteria, as well as the use of other microorganisms such as yeast

Traditionally, mannitol is extracted by the Soxhlet extraction, using ethanol, water, and methanol to steam and then hydrolysis of the crude material. The mannitol is then recrystallized from the extract, generally resulting in yields of about 18% of the original natural product. Another method of extraction is using supercritical and subcritical fluids. These fluids are at such a stage that no difference exists between the liquid and gas stages, so are more diffusive than normal fluids. This is considered to make them much more effective mass transfer agents than normal liquids. The super or subcritical fluid is pumped through the natural product, and the mostly mannitol product is easily separated from the solvent and minute amount of byproduct. Supercritical carbon dioxide extraction of olive leaves has been shown to require less solvent per measure of leaf than a traditional extraction – CO2 versus ethanol per olive leaf. Heated, pressurized, subcritical water is even cheaper, and is shown to have dramatically greater results than traditional extraction. It requires only water per of olive leaf, and gives a yield of 76.75% mannitol. Both super and subcritical extractions are cheaper, faster, purer, and more environmentally friendly than the traditional extraction. However, the required high operating temperatures and pressures are causes for hesitancy in the industrial use of this technique.