浅述药物发明史服务于临床工作

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  【中图分类号】
  Q356 【文献标识码】B 【文章编号】1002-3763(2014)08-0029-01
  近代医学和近代文明一样,果硕累累,成就辉煌。它是近代文明的产物,近代医学的历史不长,它的成功主要得益于近代药物学的发明,我们回顾药物发明的轨迹,清晰的可以看到它对人类的影响,一个个新药的出现,让我们攻克了一个个临床难题,解决了一个个临床顽疾,为了颂扬这些成就,现让我们再现药物的发明史,重温那激动人心的伟大发现。
  抗生素发明历史
  病源微生物的危害:人类的疾病有三分之二是由病原微生物引起的,其中绝大多数是由细菌引起的,在欧洲黑死病呈让四分之一的欧洲人生病死亡,全球三分之一人感染结核杆菌,在2010年全球900万人感染结核病,140万人死亡,其中百分之九十五发生在发展中国家,我国结核病年发病人数在100万,肺结核死亡率每年2万人,霍乱在第三世界国家也很流行,在印度恒河三角洲地区发生过三次世界性大流行,第一次是1961-1969年,患病人数8万,第二次是1970-1990年患病人数16万,第三次是1991年患病人数60万。另外由大肠杆菌病和金黄色葡萄球菌引起的感染,在临床工作中不计其数,由此可见,病原细菌是人类的大敌,其危害远远超出任何一次战争或自然灾害死亡人数的总和。
  抗生素(antibiotics)是由微生物(包括细菌、真菌、放线菌属)或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢产物,能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质。现临床常用的抗生素有微生物培养液液中提取物以及用化学方法合成或半合成的化合物。
  很早以前,人们就发现某些微生物对另外一些微生物的生长繁殖有抑制作用,把这种现象称为抗生。随着科学的发展,人们终于揭示出抗生现象的本质,从某些微生物体内找到了具有抗生作用的物质,并把这种物质称为抗生素,如青霉菌产生的青霉素,灰色链丝菌产生的链霉素都有明显的抗菌作用。所以人们把由某些微生物在生活过程中产生的,对某些其他病原微生物具有抑制或杀灭作用的一类化学物质称为抗生素。由于最初发现的一些抗生素主要对细菌有杀灭作用,所以一度将抗生素称为抗菌素。但是随着抗生素的不断发展,陆续出现了抗病毒、抗衣原体、抗支原体,有些是能够抗寄生虫的,有的能够除草,有的可以用来治疗心血管病,还有的可以抑制人体的免疫反应,可以用在器官移植手术中。甚至抗肿瘤的抗生素也纷纷发现并用于临床,显然称为抗菌素就不妥,还是称为抗生素更符合实际了。抗肿瘤(antineoplastic) 抗生素的出现,说明微生物产生的化学物质除了原先所说的抑制或杀灭某些病原微生物的作用之外,还具有抑制癌细胞的增殖或代谢的作用,因此现代抗生素的定义应当为:由某些微生物产生的化学物质,能抑制微生物和其他细胞增殖的物质叫做抗生素。
  抗生素分类:(一)β-内酰胺类:青霉素类和头孢菌素类的分子结构中含有β-内酰胺环。近年来又有较大发展,如硫酶素类(thienamycins)、单内酰环类(monobactams),β-内酰酶抑制剂(β-lactamadeinhibitors)、甲氧青霉素类(methoxypeniciuins)等。
  (二)氨基糖苷类:包括链霉素、庆大霉素、卡那霉素、妥布霉素、丁胺卡那霉素、新霉素、核糖霉素、小诺霉素、阿斯霉素等。
  (三)四环素类:包括四环素、土霉素、金霉素及强力霉素等。
  (四)氯霉素类:包括氯霉素、甲砜霉素等。
  (五)大环内脂类:临床常用的有红霉素、白霉素、无味红霉素、乙酰螺旋霉素、麦迪霉素、交沙霉素等、阿奇霉素。
  (六)糖肽类抗生素:万古霉素、去甲万古霉素、替考拉宁,后者在抗菌活性、药代特性及安全性方面均优于前两者。
  (七)喹诺酮类:包括诺氟沙星、氧氟沙星、环丙沙星、培氟沙星、加替沙星等。
  (八)硝基咪唑类:包括甲硝唑、替硝唑、奥硝唑等。
  (九)作用于G-菌的其它抗生素,如多粘菌素、磷霉素、卷霉素、环丝氨酸、利福平等。
  (十)作用于G+细菌的其它抗生素,如林可霉素、氯林可霉素、杆菌肽等.
  (十一)抗真菌抗生素:分为棘白菌素类、多烯类、嘧啶类、作用于真菌细胞膜上麦角甾醇的抗真菌药物、烯丙胺类、氮唑类。
  (十二)抗肿瘤抗生素:如丝裂霉素、放线菌素D、博莱霉素、阿霉素等。
  (十三)抗结核菌类:利福平、异烟肼、吡嗪酰胺等。
  (十四)具有免疫抑制作用的抗生素如环孢霉素。
  抗生素机制:1、阻碍细菌细胞壁的合成,导致细菌在低渗透压环境下膨胀破裂死亡,以这种方式作用的抗生素主要是β-内酰胺类抗生素。哺乳动物的细胞没有细胞壁,不受这类药物的影响。
  2、与细菌细胞膜相互作用,增强细菌细胞膜的通透性、打开膜上的离子通道,让细菌内部的有用物质漏出菌体或电解质平衡失调而死。以这种方式作用的抗生素有多粘菌素和短杆菌肽等。
  3、与细菌核糖体或其反应底物(如tRNA、mRNA)相互所用,抑制蛋白质的合成——这意味着细胞存活所必需的结构蛋白和酶不能被合成。以这种方式作用的抗生素包括四环素类抗生素、大环内酯类抗生素、氨基糖苷类抗生素、氯霉素等。
  4、阻碍细菌DNA的复制和转录,阻碍DNA复制将导致细菌细胞分裂繁殖受阻,阻碍DNA转录成mRNA则导致后续的mRNA翻译合成蛋白的过程受阻。以这种方式作用的主要是人工合成的抗菌剂喹诺酮类(如氧氟沙星)。
  5、影响叶酸代谢抑制细菌叶酸代谢过程中的二氢叶酸合成酶和二氢叶酸还原酶,妨碍叶酸代谢。因为叶酸是合成核酸的前体物质,叶酸缺乏导致核酸合成受阻,从而抑制细菌生长繁殖,主要是磺胺类和甲氧苄啶。
  磺胺药的发明历史:1932年杜马克在第一次世界大战后,出任了伍柏塔尔染料公司实验病理学和细菌学实验室主任。他与同事以蓬勃发展的德国化学工业为后盾,把染料合成和新医药的研究结合起来。他们先后合成了1000多种偶氮化合物,最终发现了一种早在1908年就已由人工合成的橘红色化合物。这种化合物能快速而紧密地与羊毛蛋白质结合,因而被用来给纺织品着色,商品名为“百浪多息”。它能够快速而有效的杀死链球菌,且生物毒性很小。同年,德国生物化学家格哈特·杜马克在试验过程中发现,“百浪多息”对于感染溶血性链球菌的小白鼠具有很高的疗效。后来,他又用兔、狗进行试验,都获得成功。这时,他的女儿得了链球菌败血病,奄奄一息,他在焦急不安中,决定使用“百浪多息”,结果女儿得救。令人奇怪的是“百浪多息”只有在体内才能杀死链球菌,而在试管内则不能。巴黎巴斯德研究所的特雷富埃尔和他的同事断定,“百浪多息”一定是在体内变成了对细菌有效的另一种东西。于是他们着手对“百浪多息”的有效成分进行分析,分解出“氨苯磺胺”。磺胺的名字很快在医疗界广泛传播开来。1937年制出“磺胺吡啶”,1939年制出“磺胺噻唑”,1941年制出了“磺胺嘧啶”……这样,医生就可以在一个“人丁兴旺”的“磺胺家族”中挑选适用于治疗各种感染的药了。杜马克,他出生于德国勃兰登省拉哥镇(现属于波兰),1935年,杜马克发表了有关药物的实验报告之后,立即引起了一系列磺胺类药物的发明。这样,磺胺类药物就成为人类征服链球菌感染的各类疾病的有效药物。1939年,由美、法、英等国医学家提名,杜马克被授予诺贝尔生理学和医学奖。当杜马克回信表示愿意受奖时,希特勒的盖世太保却逮捕了他。这样使得杜马克直到第二次世界大战结束之后,才前往斯德哥尔摩正式领奖。   青霉素的发明:青霉素是1928年11月由英国细菌学家弗莱明在培养皿中培养细菌时,发现从空气中偶然落到培养基上的青霉菌长出的菌落周围没有细菌生长,他认为是青霉菌长出了某种化学物质,分泌到培养基里,抑制了细菌生长,他把这种化学物质命名为青霉素,并发表了论文,公布于世,但由于他不能提纯青霉菌,因而工作到此为止,随着第二次世界大战的暴发,战场受伤人数增加,因伤口感染而死亡的人数增多,因而美国政府特别需要一种特效抗菌药物,在英国牛津威廉.邓恩爵士病理学院工作的德国生化学家恩斯特.钱恩向他的老板澳大利亚病理学家霍霍结德.弗洛里提出研究盘尼西林的建议。弗洛里决意弄清楚盘尼西林是否会影响动物体内的细菌,这是弗莱明未曾试验过的内容。钱恩的工作就是从霉菌里分离出活性物质。1940年5月,弗洛里给8只老鼠注射了致命的病菌。然后,他给其中4只注射了盘尼西林。第二天,未被注射盘尼西林的4只老鼠死了,而另外4只则安然无恙。弗洛里给一位同事打了电话,告诉她说:“这真是个奇迹。”弗洛里想在病人身上做盘尼西林试验,但是要生产出足够的盘尼西林,他得把他的实验室变成工厂才行。不久,实验室里就布满了管道,还散发出化学气味。1941年2月,他抽取了足够用于首例病人试验的盘尼西林。艾伯特.亚历山大警官因严重感染而生命垂危。1941年2月12日他开始接受盘尼西林注射。药效很显著,几乎使他康复。可惜弗洛里没有足够的盘尼西林继续为他治疗,没能把他救活。此后,又有5名病人被注射了盘尼西林,他们的病情都有好转。其中一些人活了下来。弗洛里决定制造更多的盘尼西林。但是,在战时的英国,没有人能够伸出援助之手,于是他去了美国。在那里,专家们设计了一种更好的霉菌培养方法,一家制药公司开始大量生产盘尼西林。他们需要盘尼西林,因为1941年12月美国参战了。在英国,弗洛里实验室的盘尼西林生产正加快步伐。化学公司开始提供帮助,并组织进一步的实验。到1943年,人们已确信无疑,盘尼西林是一种救生药。多亏弗莱明、钱恩和弗洛里,第一种抗生素诞生了。他们三人也因此获得了诺贝尔医学奖。1947年,美国微生物学家瓦克斯曼又在放线菌中发现、并且制成了治疗结核病的链霉素。
  各种抗生素的发明历史:1877年,Pasteur和Joubert首先认识到微生物产品有可能成为治疗药物,他们发表了实验观察,即普通的微生物能抑制尿中炭疽杆菌的生长。
  1928年,弗莱明爵士发现了能杀死致命的细菌的青霉菌。青霉素治愈了梅毒和淋病,而且在当时没有任何明显的副作用。
  1936年,磺胺的临床应用开创了现代抗微生物化疗的新纪元。
  1944年在新泽西大学分离出来第二种抗生素链霉素,它有效治愈了另一种可怕的传染病:结核。
  1947年出现氯霉素,它主要针对痢疾、炭疽病菌,治疗轻度感染。
  1948年四环素出现,这是最早的广谱抗生素。在当时看来,它能够在还未确诊的情况下有效地使用。今天四环素基本上只被用于家畜饲养。
  1956年礼来公司发明了万古霉素被称为抗生素的最后武器。因为它对G+细菌细胞壁、细胞膜和RNA有三重杀菌机制,不易诱导细菌对其产生耐药。
  1980年代喹诺酮类药物出现。和其他抗菌药不同,它们破坏细菌染色体,不受基因交换耐药性的影响。
  1992年,这类药物中的一个变体因为造成肝肾功能紊乱被美国取缔,但在发展中国家仍有使用。
  磺胺药的发明开创了化学合成抗生素的先河,它的意义是无于能比的,在后来的岁月中,人们仿造它的发明思路,创造出很多新的化学合成抗生素,如呋喃坦啶、痢特灵、灭滴灵等。
  青霉素的发明有着非常重大的意义,它开创了微生物合成抗生素的先河,从此各种抗生素就不断的产生,人们兴喜若狂,把它称作生命延长剂,历史学家把它列为二战中伟大的三项发明之一,即:原子弹、雷达、青霉素。后来人们认为,这是一项影响人类历史进程的伟大发明。
  抗生素的发明是人类和病原菌斗争中非常重要的一步,它基本上解决了细菌感染的问题,但人类和微生物斗争的路还很长,目标还很遥远,今后威胁人类生存的不是细菌而是病毒,现在一些医学界专家认为,病毒是威胁人类生存的主要微生物,如非典病毒、艾滋病病毒,人类和病源微生物的战斗还在继续,新药的发明创造还在继续。
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