Маннитол — это тип сахарного спирта, используемый в качестве подсластителя и лекарства. [5] [6] Он используется как низкокалорийный подсластитель, поскольку плохо усваивается кишечником . [ 5] В качестве лекарства он используется для снижения давления в глазах, как при глаукоме , и для снижения повышенного внутричерепного давления . [7] [8] [6] В медицине его вводят путем инъекции или ингаляции. [9] [10] Эффект обычно начинается в течение 15 минут и длится до 8 часов. [9]
Распространенные побочные эффекты от медицинского применения включают электролитные проблемы и обезвоживание . [9] Другие серьезные побочные эффекты могут включать ухудшение сердечной недостаточности и проблемы с почками . [9] [6] Неясно, безопасно ли использование во время беременности . [9] Маннитол относится к осмотическим диуретикам и действует путем вытягивания жидкости из мозга и глаз. [9]
Открытие маннитола приписывается Жозефу Луи Прусту в 1806 году. [11] Он входит в список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения . [12] Первоначально его изготавливали из цветущего ясеня и называли манной из-за его предполагаемого сходства с библейской пищей. [13] [14] Маннит входит в список запрещенных препаратов Всемирного антидопингового агентства из-за опасений, что он может маскировать другие препараты. [15]
В Соединенных Штатах маннитол показан для снижения внутричерепного давления и лечения отека мозга и повышенного внутриглазного давления. [3]
В Европейском Союзе маннитол показан для лечения муковисцидоза (МВ) у взрослых в возрасте 18 лет и старше в качестве дополнительной терапии к наилучшему стандарту лечения. [4]
Маннитол используется внутривенно для снижения острого повышения внутричерепного давления до тех пор, пока не будет применено более радикальное лечение, [16] например, после черепно-мозговой травмы . Хотя инъекция маннитола является основой лечения высокого давления в черепе после тяжелой черепно-мозговой травмы, она не лучше гипертонического солевого раствора в качестве лечения первой линии. В случаях, резистентных к лечению, гипертонический солевой раствор работает лучше. [17] Внутриартериальные инфузии маннитола могут временно открыть гематоэнцефалический барьер , нарушая плотные соединения . [18] [19]
Его также можно использовать при некоторых случаях почечной недостаточности с низким выделением мочи , для снижения внутриглазного давления , для улучшения выведения определенных токсинов и для лечения скопления жидкости . [9]
Было показано, что интраоперационное введение маннита перед снятием зажима с сосуда во время трансплантации почки снижает посттрансплантационное повреждение почки, но не снижает отторжение трансплантата. [ необходима медицинская ссылка ]
Маннитол действует как осмотическое слабительное [3] [20] при пероральном приеме в дозах более 20 г [21] и иногда продается как слабительное для детей. [ необходима цитата ]
Было предложено использовать маннитол при ингаляции в качестве бронхиального раздражителя в качестве альтернативного метода диагностики астмы, вызванной физическими нагрузками . Систематический обзор 2013 года пришел к выводу, что доказательств в поддержку его использования для этой цели в настоящее время недостаточно. [22]
Маннитол обычно используется в контуре первичной подготовки аппарата искусственного кровообращения во время сердечно -легочного шунтирования . Присутствие маннитола сохраняет функцию почек во время низкого кровотока и давления, пока пациент находится на шунтировании. Раствор предотвращает отек эндотелиальных клеток в почке, что в противном случае могло бы уменьшить приток крови к этой области и привести к повреждению клеток.
Маннитол также может быть использован для временной инкапсуляции острого предмета (например, спирали на выводе искусственного водителя ритма ) во время его прохождения через венозную систему. Поскольку маннитол легко растворяется в крови, острый конец становится открытым в месте назначения.
Маннитол также является первым препаратом выбора для лечения острой глаукомы в ветеринарии. Он вводится в виде 20% раствора внутривенно. Он дегидратирует стекловидное тело и, следовательно, снижает внутриглазное давление. Однако для его работы требуется неповрежденный гематоофтальмический барьер. [23]
Маннит повышает уровень глюкозы в крови в меньшей степени, чем сахароза (имея, таким образом, относительно низкий гликемический индекс [24] ), поэтому его используют в качестве подсластителя для людей с диабетом и в жевательных резинках . Хотя маннит имеет более высокую теплоту растворения , чем большинство сахарных спиртов, его сравнительно низкая растворимость снижает охлаждающий эффект, обычно обнаруживаемый в мятных леденцах и жевательных резинках. Однако, когда маннит полностью растворяется в продукте, он вызывает сильный охлаждающий эффект. [25] Кроме того, он имеет очень низкую гигроскопичность — он не впитывает воду из воздуха, пока уровень влажности не составит 98%. Это делает маннит очень полезным в качестве покрытия для леденцов, сухофруктов и жевательных резинок, и его часто включают в качестве ингредиента в леденцы и жевательную резинку. [26] Приятный вкус и ощущение во рту маннита также делают его популярным вспомогательным веществом для жевательных таблеток. [27]
Маннит может быть использован для образования комплекса с борной кислотой . Это увеличивает кислотную силу борной кислоты, что позволяет повысить точность объемного анализа этой кислоты. [28]
Маннит является основным ингредиентом маннит-солевого агара , среды для роста бактерий, а также используется в других целях.
Маннитол используется в качестве разбавителя [29] [30] в различных препаратах, которые используются интраназально ( вдыхаются через нос ), таких как героин и кокаин . Смесь маннитола и фентанила (или аналогов фентанила ) в соотношении 1:10 маркируется и продается как «China white», популярный заменитель героина. [ требуется ссылка ]
Маннит — это сахарный спирт с «50–70 процентами относительной сладости сахара, что означает, что для достижения сладости сахара его нужно использовать больше. Маннит задерживается в кишечнике на долгое время и поэтому часто вызывает вздутие живота и диарею» [31] .
Маннитол противопоказан людям с анурией , тяжелой гиповолемией , уже существующим тяжелым легочным сосудистым застоем или отеком легких, синдромом раздраженного кишечника (СРК) и активным внутричерепным кровотечением, за исключением случаев краниотомии. [3]
Побочные эффекты включают гипонатриемию и уменьшение объема, что приводит к метаболическому ацидозу . [11]
Маннит является изомером сорбита , другого сахарного спирта; эти два вещества отличаются только ориентацией гидроксильной группы на углероде 2. [25] Несмотря на схожесть, эти два сахарных спирта имеют совершенно разные источники происхождения, температуры плавления и применения.
Маннит классифицируется как сахарный спирт ; то есть его можно получить из сахара ( маннозы ) путем восстановления. Другие сахарные спирты включают ксилит и сорбит .
Маннит обычно получают путем гидрогенизации фруктозы, которая образуется либо из крахмала , либо из сахарозы (обычный столовый сахар). Хотя крахмал является более дешевым источником, чем сахароза, преобразование крахмала намного сложнее. В конечном итоге получается сироп, содержащий около 42% фруктозы , 52% глюкозы и 6% мальтозы . Сахароза просто гидролизуется в инвертный сахарный сироп , который содержит около 50% фруктозы. В обоих случаях сиропы хроматографически очищаются до содержания 90–95% фруктозы. Затем фруктоза гидрогенизируется над никелевым катализатором в смесь изомеров сорбита и маннита. Выход обычно составляет 50%:50%, хотя слегка щелочные условия реакции могут немного увеличить выход маннита. [25]
Маннит является одной из самых распространенных молекул для хранения энергии и углерода в природе, вырабатываемой множеством организмов, включая бактерии, дрожжи, грибы, водоросли, лишайники и многие растения. [32] Ферментация микроорганизмами является альтернативой традиционному промышленному синтезу. Метаболический путь от фруктозы до маннита , известный как цикл маннита у грибов, был обнаружен у одного из видов красных водорослей ( Caloglossa leprieurii ), и весьма вероятно, что другие микроорганизмы используют подобные пути. [33] Класс молочнокислых бактерий , названных гетероферментативными из-за их множественных путей ферментации, преобразует либо три молекулы фруктозы, либо две фруктозы и одну молекулу глюкозы в две молекулы маннита и по одной молекуле молочной кислоты , уксусной кислоты и углекислого газа . Исходные сиропы, содержащие средние и большие концентрации фруктозы (например, сок из кешью-яблок , содержащий 55% фруктозы: 45% глюкозы ), могут давать выход 200 г (7,1 унции) маннита на литр исходного сырья. Проводятся дальнейшие исследования, изучающие способы разработки еще более эффективных путей маннита в молочнокислых бактериях, а также использование других микроорганизмов, таких как дрожжи [32] и E. coli , в производстве маннита. При использовании пищевых штаммов любого из вышеупомянутых микроорганизмов маннит и сам организм напрямую применимы к пищевым продуктам, что позволяет избежать необходимости тщательного разделения микроорганизма и кристаллов маннита. Хотя это многообещающий метод, необходимы шаги для его масштабирования до промышленных количеств. [33]
Поскольку маннит содержится в самых разных природных продуктах, включая почти все растения, его можно напрямую извлекать из природных продуктов, а не химическим или биологическим синтезом. Фактически, в Китае выделение из морских водорослей является наиболее распространенной формой производства маннита. [26] Концентрация маннита в растительных экссудатах может варьироваться от 20% в морских водорослях до 90% в платане . Он является составной частью пальмы сереноа ( Serenoa ). [34]
Традиционно маннит извлекается методом экстракции Сокслета , используя этанол , воду и метанол для испарения и последующего гидролиза сырого материала. Затем маннит перекристаллизовывают из экстракта, что обычно приводит к выходу около 18% исходного натурального продукта. Другой метод экстракции - использование сверхкритических и субкритических жидкостей. Эти жидкости находятся на такой стадии, что не существует никакой разницы между жидкой и газовой стадиями, поэтому они более диффузионны, чем обычные жидкости. Считается, что это делает их гораздо более эффективными агентами массопереноса, чем обычные жидкости. Сверх- или субкритическая жидкость прокачивается через натуральный продукт, и в основном маннитовый продукт легко отделяется от растворителя и незначительного количества побочного продукта.
Было показано, что сверхкритическая экстракция оливковых листьев диоксидом углерода требует меньше растворителя на единицу листа, чем традиционная экстракция - 141,7 г (5,00 унций) CO2 против 194,4 г (6,86 унций) этанола на 1 г (0,035 унции) оливкового листа. Нагретая, находящаяся под давлением, субкритическая вода еще дешевле и, как показано, дает значительно лучшие результаты, чем традиционная экстракция. Для нее требуется всего 4,01 г (0,141 унции) воды на 1 г (0,035 унции) оливкового листа, и она дает выход 76,75% маннита. Как сверх-, так и субкритическая экстракция дешевле, быстрее, чище и более экологична, чем традиционная экстракция. Однако требуемые высокие рабочие температуры и давления являются причинами колебаний в промышленном использовании этой техники. [33]
В начале 1880-х годов Юлий Домак выяснил структуру гексена и маннита, полученных из каспийской манны . Он определил место двойной связи в гексене, полученном из маннита, и доказал, что он является производным нормального гексена. Это также решило структуру маннита, которая была неизвестна до тех пор. [35] [36] [37] [38]
Три исследования [39] [40] [41] , которые изначально обнаружили высокую дозу маннитола эффективной при лечении тяжелой черепно-мозговой травмы, были предметом расследования. Опубликованное в 2007 году после смерти ведущего автора доктора Хулио Круза, расследование поставило под сомнение, действительно ли исследования проводились. [42] Соавторы статьи не смогли подтвердить существование пациентов исследования, а Федеральный университет Сан-Паулу, который Круз указал в качестве своей аффилиации, никогда его не нанимал. В результате сомнений, окружающих работу Круза, обновленная версия обзора Кокрейна исключает все исследования Хулио Круза, оставляя только четыре исследования. [7] Из-за различий в выборе контрольных групп вывод о клиническом использовании маннитола не был сделан.
Медиа, связанные с Маннитолом на Wikimedia Commons