在科技落后,战乱频发的年代,人们如果不幸被致命的细菌感染,很有可能就一命呜呼,交待在这里了。
抗菌药物的发现
20世纪30年代,许多疾病的“罪魁祸首”——细菌在高倍数的显微镜下原形毕露。
显微镜下的病菌
当时,许多的医学家和化学家都为了拯救苍生走上了寻找治疗细菌感染药物的道路。德国的病理学家格哈德·杜马克也是其中一员。
格哈德·杜马克
杜马克当时在欧洲最大的化学公司——法本公司的拜尔实验室工作。而上头分配给他的任务是在染料中寻找具有抗菌性质的物质,从而提取研发出抗菌的药物。
小朋友你是否有很多问号?找药物怎么找到染料里去了?
要知道,其实现在赫赫有名的制药及化工跨国公司最初其实是颜料公司起家的。两位创始人中有一位就是染料大师。
可染料跟医药这两样八竿子打不着的东西,又是怎么扯上关系的呢?这就有赖于一次偶然的发现了。
1856年,一位科学家在某次机缘巧合中发现一种紫色的染料竟然可以穿透细菌的外壳,把细菌的“内脏”也染上了鲜艳的紫色。
在进一步深入的实验后,又发现了一些合成染料还能抑制细菌的生长。
于是,一些科学实验室便提出要跟染料公司合作,一起往染料抑菌的方向钻研。在1925年,拜耳和其他公司合并为法本公司,摇身一变成为了一家化学制药公司。
杜马克为了能研发出拯救万生的抗菌药物便投身其中,整天泡在实验室里检验各种染料对细菌的杀伤力。估计比大学期末考试复习周的你还要勤奋。
开始的时候,他在小白鼠身上进行实验,三年期间,他尝试了数千种偶氮类的染料。
偶氮化合物是指含有偶氮基的一类有机化合物,“N=N”称为偶氮基。
他给一批小白鼠注射杀伤力极高的溶血性链球菌,再把它们分成两组,实验组和对照组。
微观下的链球菌
实验组的小白鼠被注射各种试验染料,对照组则什么都不注射。
可每次两组的小白鼠都会很快就死去,说明实验一直都在失败。直到有一天……
杜马克给实验组的小白鼠注射了一种叫“百浪多息”的红色染料。
红色染料百浪多息
结果对照组的小白鼠像往常一样一个个死去,而注射了“百浪多息”的小白鼠虽然有一些最终也难逃一死,但存活时间大大延长了,有的则奇迹般地活了下来。
在多次试验后,杜马克从百浪多息中提炼出一种白色粉末,并再次进行实验验证其功效,只不过这次实验对象不是小白鼠而是狗。
原本活蹦乱跳的狗在被注射了溶血性链球菌后,很快就被“凶残”的细菌折磨得躺在地上喘大气,并且难以动弹。
这时,杜马克将含白色粉末的溶液注射到狗身上。很快,狗就能摇晃尾巴,没过多久就重新活跃起来了。
这种白色粉末就是后来所说的磺胺,正是它在小白鼠和狗体内产生抗菌效果救下了他们,而它在体外并不会表现出抗菌活性。
磺胺化学式
为了慎重起见,杜马克又在其他的小动物身上做同样的实验,果然不出所料,百浪多息均产生了预想的疗效。
磺胺是一种合成染料的中间体。其实杜马克不是第一个发现磺胺的人,早在1908年磺胺就已经被人们合成并投入到染料工业的使用中了,但他是第一个发现磺胺抗菌特性的人。而且他在不知道前人发现磺胺的前提下能做出如此多的新发现也是个妥妥的大佬了。
我们都知道药物在上市前是要经过一系列临床试验的。而当时硫磺只进行过动物实验,还没对人体进行过临床试验,所以还不能正式投入使用。
可没想到正是这时,天公不作美,杜马克三岁的小女儿在一次意外中手部受到了细菌感染。
女儿的小手在受到感染后开始发炎肿胀,并且身体发烧不停。主治医生告诉杜马克,要想保住女儿的性命就必须进行截肢手术。
不知道是幸运还是不幸,感染杜马克女儿的正是他正在研究的链球菌。
链球菌侵入人体
想必天下的父母都不忍让自己的孩子年纪小小就被截肢吧,杜马克也是这么想的,于是他决定给女儿用还未经过人体试验的抗菌药物,也就是百浪多息。
之前实验时发现小型哺乳动物对百浪多息的耐受量在500mg/kg以下,若加大剂量则会引起呕吐等不良反应。而对人体应用多少剂量还未能确定,服用后会有什么副作用也未知。
一边是手部严重感染面临截肢的女儿,一边是还未能上市副作用未知的新药物,杜马克也是冒着一定的风险做出的这个决定。
他带着焦虑的心情分几次让女儿服用了超过10g的百浪多息,这个剂量可是比现代标准剂量多了几倍。
让人欣慰的是,女儿似乎没有出现什么不良症状,而且几天过后,女儿的病情明显有好转,原本要截肢的手臂也被保留了下来。
杜马克这一举措可谓是一石二鸟,既治好了女儿,又验证了百浪多息对人体的有效性。
虚惊一场~
于是他带着更大的热情投入到对百浪多息的研究中。经过三年的细致研究,他在1935年向全世界公布了第一种人工合成抗菌药的诞生。
百浪多息的普及
百浪多息作为第一种被发现的抗菌药,它能实现抗菌效果的原理不是直接杀死细菌而是抑制了细菌的繁殖。
各种在培养皿上繁殖后的细菌(图源网络,侵删)
细菌在生物体内想要繁殖需要好几步:
1. 它们先利用对氨苯甲酸(PABA)经过二氢叶酸合成酶的催化合成二氢叶酸。
2. 二氢叶酸再经过二氢叶酸还原酶的催化合成四氢叶酸。
3. 而四氢叶酸又是合成核酸的重要材料,没有核酸就无法繁殖细菌。
后面几步看不懂也没关系!百浪多息直接从源头上就切断了细菌繁殖的路线。
百浪多息中的有效物质磺胺在进入生物体内后就开始跟PABA抢夺二氢叶酸合成酶,PABA抢不过磺胺的话,后面的步骤也就无从谈起了。
杜马克利用工业染料合成抗菌药的消息引起了医学界很大的响应,百浪多息的药效也是杠杠的。
可就算是如此,当时人们的意识比较保守,可能也是认为用染料作药物不太靠谱,没有多少人使用这个新药。百浪多息的热度很快的就降了下去。
事情的转变发生在杜马克发表研究论文的一年后,当时美国总统富兰克林·罗斯福的儿子也患上了一种细菌感染的病——链球菌咽喉炎。
小富兰克林·德拉诺·罗斯福
总统问遍了全国的医生都说没有办法,只有死路一条。直到有一位医生提出让他的儿子试用德国新出的一种抗菌药,没想到百浪多息药效强劲,立马药到病除,救了他儿子一命。
此事一出,百浪多息是又火了一把,并且火遍美国乃至全球。也是从这时候起,人们才逐渐接受了这个新的抗菌药并投入到日常的治疗中。
百浪多息是人类合成的第一种商业化抗菌药,这足以让杜马克赢得当年的诺贝尔奖,1939年,杜马克也确实被授予诺贝尔生理学或医学奖,但他却不能光明正大地顺利接受这份奖项。
原来是因为1935年,诺贝尔奖委员会把诺贝尔和平奖授予了一位反法西斯的德国记者——卡尔·冯·奥斯耶茨基,这一举措激怒了德国当局。于是随后希特勒和纳粹党颁布了一项规定,禁止德国公民接受诺贝尔奖。
受限于国情,诺贝尔奖牌一直拖到1947年才送到杜马克手中,但奖金却早就被分完了。
杜马克接受诺贝尔奖项
现代医学科技发展飞快,抗菌药中的磺胺类药物已经基本被抗生素或喹诺酮类药物取代,甚至还研发出了因细菌对抗生素起耐药性而直接用病毒杀死细菌的噬菌体疗法。
多亏了杜马克为人类开启了抗菌之路,不然不知道世界上还有多少人要被截肢呢!
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