Malé dějiny fialových krystalů

Jako dítě jsem v domácí knihovně objevil publikaci, která mi dlouho nedávala spát. Ilustrovaná historická kniha barvitě popisovala projevy různých chorob. Ze všeho nejvíc mi v hlavě utkvěl obrázek drobné rozcuchané ženy s obrovskou boulí na krku. Nevím, jestli za to mohly uhrančivě vystouplé oči, nebo obrovské vole dmoucí se pod jejím krkem, ale nemohl jsem se od ní odtrhnout.

Doprovodný text byl pro mě tehdy nesrozumitelný. Zřejmě bych se v něm dočetl, že nedostatek přirozeně dostupného jodu v potravě měl ještě nedávno v některých vnitrozemských oblastech za následek častý výskyt kretenismu, během něhož je u dětí značně opožděn tělesný i duševní vývoj. Mimo to se i u dospělé populace projevuje zbytněním štítné žlázy za vzniku strumy, lidově volete, a myxedému – otoků celého těla.

Ačkoliv projevy této choroby byly známy již od starověku, její příčina byla dlouho zahalena tajemstvím. Jak se v dějinách objevů nezřídka stává, jejímu poodkrytí napomohla v roce 1811 šťastná náhoda. Živností francouzského chemika Bernarda Courtoise (1777–1838) byla výroba ledku neboli dusičnanu draselného (KNO₃) do střelného prachu. Vzhledem k právě vrcholícím napoleonským válkám sice neměl o odbyt nouzi, ale obchodní blokády znemožňovaly dovoz surovin, ze kterých se ledek tradičně izoloval. Courtois proto ledek vyráběl alternativním způsobem, který byl sice poměrně účinný, ale rozhodně nebyl vhodný pro slabší povahy. Spočíval totiž v pozvolném samovolném rozkladu směsi hnoje, rostlinných zbytků, popela a hlíny nakupené do vysokých hromad, které bylo navíc nutno během ročního zrání vydatně zkrápět močí. Tento postup urychlil rozklad organické hmoty a zároveň zvýšil výtěžek dusičnanů. Přibližně po roce byla dostatečně uzrálá kopa hnoje důkladně prolita vodou, ze které byl po vysrážení vápenatých iontů pomocí potaše (K₂CO₃) získáván čistý ledek.

Špatně dostupnou potaš Courtois vyráběl z popela získaného spalováním mořských řas vyplavených podél pobřeží. K získání čisté potaše bylo nutné popel louhovat horkou vodou ve velkých kovových kotlech. Tato metoda však měla i svá úskalí. Popel z řas nebyl pro tyto účely příliš vhodný, protože mimo potaše obsahoval také pestrou směs dalších chemických látek včetně velkého množství sloučenin síry, které spolu v horké vodě ochotně reagovaly za vzniku odolných a nerozpustných nánosů na stěnách kotle, na které zabíral pouze koncentrovaný roztok kyseliny sírové (H₂SO₄). Při jednom z pokusů o čištění zřejmě Courtois neodhadl její množství a přidal výrazně více kyseliny, než bylo potřeba. K jeho velkému překvapení se zevnitř kypějícího kotle vyvalil oblak purpurově fialového dýmu, který začal kondenzovat na okolním chladném kovu ve formě kovově lesklých krystalků elementárního jodu. Takových, jaké vidíme na fotografii.

Courtois se sice jako zkušený chemik záhadné krystaly pokusil analyzovat, a připravil z nich dokonce i několik jednoduchých solí, jeho chuť do dalšího bádání však poněkud ochladla v okamžiku, kdy se mu po jejich smíchání s amoniakem podařilo připravit hnědou pevnou látku, která po lehkém doteku samovolně prudce explodovala. Ačkoliv se u Courtoise tento nechtěný objev jododusíku obešel bez trvalých následků na zdraví, časově náročný provoz manufaktury na ledek společně se zhoršující se finanční situací jeho podniku ho nakonec donutily přenechat další pokusy s fialovými krystaly svým přátelům s prosbou, aby na jeho dosavadní výzkum navázali.

Vzorky nové chemické látky tak postupně doputovaly skoro ke každému přírodovědci, který v tehdejší Francii něco znamenal, včetně slavného chemika Josepha Louise Gay-Lussaca či neméně známého fyzika André M. Ampèra, který je o rok později, na konci října 1813, daroval i siru Humphry Davymu ku příležitosti jeho návštěvy Paříže.

Makrofotografie krystalků jodu vznikajících na stěně zkumavky během bouřlivé reakce koncentrované kyseliny sírové s jodidem draselným.Snímek Jan Havlík

V rukou lékařů i šarlatánů

I přesto, že byl tehdy čerstvě ženatý Davy doprovázen na cestách svou chotí, neopomněl si s sebou podle svého zvyku přibalit ani nezbytné příruční laboratorní vybavení. Poté, co navíc Davy vyslechl Gay-Lussacovou přednášku o tajemné Courtoisově substanci, vycítil svou příležitost a ihned se pustil spolu se svým mladičkým asistentem (či v Davyho očích spíše sluhou), Michaelem Faradayem, do jejího zkoumání. Již o měsíc později tak mohl odeslat Královské společnosti v Londýně článek, ve kterém identifikuje neznámou substanci jako nový prvek připomínající svými vlastnostmi jím dříve objevený chlór (z řeckého χλωρός, zelený) a na základě jeho barvy ho analogicky navrhuje nazývat „iodin – jód“ (z řeckého ιοειδης, fialový).

Tento neočekávaný vývoj situace poněkud roztrpčil Gay-Lussaca, který závěry svého dlouholetého studia tohoto prvku zveřejnil pouhé čtyři dny před Davym a pochopitelně tak nabyl dojmu, že si jeho zásluhy na tomto skvělém výsledku francouzské vědy zkouší tento nečestný Angličan přisvojit. Následující hrozící mezinárodní rozepře nakonec dopadla kompromisem, ve kterém se oba vědci gentlemansky dohodli, že autorství za objev jódu a s ním spojená odměna 6000 franků by měla po právu připadnout Courtoisovi.

Bez ohledu na skutečné autorství se zpráva o tomto objevu rychle rozšířila a nově objevený prvek se v rukou protřelých obchodníků brzy stal univerzálním všelékem snad na všechny choroby, které lidstvo tehdy sužovaly. Mimo vyložených šarlatánů však pozoruhodné vlastnosti tohoto prvku zaujaly i seriózní lékaře. Patřil k nim i Jean François Coindet, který si v roce 1820 povšiml, že každodenní podávání třiceti kapek jodové tinktury vedlo u jeho pacientů se strumou k rychlému změknutí a zmenšení zbytnělé štítné žlázy, která se dokonce v mnoha případech během pouhých šesti až deseti týdnů vracela ke své normální velikosti.

Následný úspěch této metody, podpořený sérií článků publikovaných v odborných časopisech po celé Evropě, však v důsledku posílil tendenci k nekritickému využívání jodu v medicíně. Prudký nárůst případů předávkování jodem tak na sebe nenechal dlouho čekat. I přes Coindetovy výzvy k opatrnosti byl jeho pionýrský objev nakonec odsouzen k nezdaru, neboť i jím doporučované nízké dávky ve skutečnosti překračovaly optimální příjem jódu více než 2500krát. Narůstající obavy z vážných vedlejších účinků si vynutily zkrácení délky terapie na minimum, což ale nezřídka vedlo k opětovnému návratu strumy. Pošramocenou pověst této metody pak zcela dorazila štvavá kampaň konkurenčních lékařů, kteří Coindeta nařkli z toho, že je šarlatán, který se své pacienty snaží otrávit. Společně s Coindetem tak souvislost nedostatku jodu s poruchami štítné žlázy znovu upadla na dlouhá desetiletí do zapomnění.

Trnitá cesta k prevenci

Po jejich stopách se v druhé polovině 19. století znovu vydal francouzský chemik Gaspard Adolph Chatin, který mezi léty 1850 a 1876 provedl rozsáhlou srovnávací studii obsahu jodu ve vzduchu, vodě, půdě i potravinách napříč celou Evropou ve vztahu k četnosti případů strumy. Navzdory tehdejším poměrně primitivním analytickým metodám se mu podařilo prokázat, že množství jodu ve vodě a potravě bylo větší v přímořských oblastech než ve vnitrozemí, což dobře souhlasilo se známým častějším výskytem strumy ve vnitrozemských a horských oblastech (Vesmír 81, 375, 2002/7; 74, 196, 1995/4). I přesto, že analytická část jeho práce byla Francouzskou akademií věd přijata s uznáním, Chatinem navržený plán na preventivní přidávání stopových množství solí jodu do potravy výrazně předběhl svou dobu a byl odbornou komisí pro léčbu strumy zamítnut s odůvodněním, že není žádný rozumný důvod předpokládat, že by takto nízké koncentrace jodu mohly mít jakýkoliv fyziologický účinek.

Až do konce 19. století totiž byly význam a funkce štítné žlázy v těle neznámé. První poznatky přinesla teprve v roce 1895 experimentální studie Adolfa Magnuse-Levyho, ukazující její vliv na rychlost lidského metabolismu, a především objev Eugena Baumanna, který téhož roku dokázal přítomnost jodu přímo ve štítné žláze v podobě domnělé organické sloučeniny, kterou nazval thyroiodin. Přestože se spíše než o jednu definovanou sloučeninu jednalo o pestrou směs aktivních organických látek, léčebná schopnost tohoto extraktu ze štítné žlázy byla u pacientů i laboratorních zvířat s vyoperovanou štítnou žlázou dostatečně přesvědčivá k prokázání jasné souvislosti.

Dalším velkým problémem trvajícím od objevu jódu byl čistě empirický způsob jeho aplikace; jeho efektivní dávka byla stanovována spíše metodou pokus–omyl. Až do roku 1911 navíc nebyl znám koncept esenciálních stopových prvků. Správnou myšlenku, že by právě jod mohl být oním nezbytným stopovým prvkem, tak prokázal až v době těsně po první světové válce David Marine ve své rozsáhlé klinické studii na školačkách v Ohiu. Na skupině více než 2000 dívek ve věku od 10 do 18 let Marine ukázal, že při pravidelném přísunu pouhých čtyř gramů jodidu sodného ročně po dobu 2,5 roku klesla četnost výskytu strumy oproti kontrolní skupině z 22 % dívek na pouhé 0,2 %. I přesto, že studie musela být kvůli protestům oponentů předčasně zastavena, skvělé výsledky při jejím opakování ve Švýcarsku nakonec v následujících letech vedly k odsouhlasení preventivní jodizace kuchyňské soli ve všech kantonech, odkud se postupně tato praxe rozšířila po celé Evropě.