王震元

EDRF大發(fā)現(xiàn)

1941年12月8日，日本海軍突襲夏威夷的瓦胡島（珍珠港），從而揭開了美國(guó)直接參加第二次世界大戰(zhàn)的序幕。這期間，有大批美國(guó)適齡青年應(yīng)召入伍。但是，時(shí)年25歲的羅伯特﹒佛契歌德卻不在其列。原來(lái)，他在獲得化學(xué)博士學(xué)位進(jìn)入美國(guó)康奈爾大學(xué)醫(yī)學(xué)院后不久，一場(chǎng)事故導(dǎo)致他右眼視網(wǎng)膜脫落，幾乎完全失明。佛契歌德的傷殘既造成個(gè)人的不幸，又使得他在戰(zhàn)爭(zhēng)期間得以繼續(xù)留在專業(yè)崗位上，并努力進(jìn)軍生理學(xué)、藥學(xué)和生物化學(xué)等知識(shí)領(lǐng)域，為日后名垂青史創(chuàng)造了難得的機(jī)遇。這是佛契歌德本人所始料未及的。

1949年，佛契歌德進(jìn)入華盛頓大學(xué)擔(dān)任藥學(xué)系助理教授。他的研究課題是“藥物及其他物質(zhì)給平滑肌帶來(lái)的影響”。平滑肌是構(gòu)成血管等管狀或胃、膀胱、子宮等袋狀臟器壁的肌肉，具有使這些器官、臟器收縮或弛緩的機(jī)能。從1951年開始，佛契歌德發(fā)現(xiàn)，被切割成螺旋形的家兔胸部大動(dòng)脈——血管條，在腎上腺素和去甲腎上腺素作用下，都能產(chǎn)生收縮效應(yīng)。這是符合這兩種激素特性的。但是，當(dāng)他用乙酰膽堿無(wú)論是作用于靜息的血管條，還是經(jīng)其他化學(xué)藥劑進(jìn)行預(yù)收縮處理的血管條，結(jié)果仍都是收縮時(shí)，他就感到十分意外了。因?yàn)橐阴Ｄ憠A在當(dāng)時(shí)被公認(rèn)是一種很強(qiáng)的體內(nèi)血管舒張劑。

在此后的20多年中，佛契歌德雖然在血管的舒張作用、心肌細(xì)胞的收縮因子，特別是受體理論等領(lǐng)域都做出了開拓性的貢獻(xiàn)，但是他對(duì)乙酰膽堿的那種“反?！北憩F(xiàn)，卻始終未能找到答案。直到1978年5月，為了確定家兔主動(dòng)脈平滑肌是否存在受體時(shí)，佛契歌德決定重復(fù)當(dāng)年的實(shí)驗(yàn)。他吩咐助手戴維森將血管環(huán)用去甲腎上腺素作收縮預(yù)處理，然后再用新鮮的生理鹽水洗刷掉收縮劑。但是，當(dāng)佛契歌德繼續(xù)用乙酰膽堿處理時(shí)，血管竟沒(méi)有進(jìn)一步收縮，反而松馳了。佛契歌德從戴維森那里了解到，原來(lái)是他忘記洗刷這道工序了。佛契歌德在驚訝之余，終于恍然大悟。佛契歌德由此推測(cè)，戴維森很可能在過(guò)去每次操作過(guò)程中，都把某種在乙酰膽堿作用下能夠松弛血管的物質(zhì)，與收縮劑一起洗刷掉了。特別是他聯(lián)想起自己多年來(lái)做這種實(shí)驗(yàn)，如果在剪下動(dòng)脈過(guò)程中，只要不把手指和潮濕的過(guò)濾紙觸及動(dòng)脈內(nèi)膜，動(dòng)脈對(duì)乙酰膽堿就會(huì)起擴(kuò)張反應(yīng)時(shí)，更加確信這種物質(zhì)就是動(dòng)脈內(nèi)膜！

為了證實(shí)自己的推斷，佛契歌德又做了這樣的對(duì)比實(shí)驗(yàn)：把一段除去內(nèi)膜的動(dòng)脈與另一段同樣長(zhǎng)度但未除去內(nèi)膜的動(dòng)脈，內(nèi)表面相向疊在一起。那段除去內(nèi)膜的動(dòng)脈，如果單獨(dú)受到乙酰膽堿的作用就不會(huì)松弛。但在這種“三明治”式的實(shí)驗(yàn)材料中，乙酰膽堿卻表現(xiàn)出對(duì)血管很強(qiáng)的松弛效應(yīng)。于是，佛契歌德得出結(jié)論，這是“內(nèi)皮所產(chǎn)生的未知的彌漫性物質(zhì)引起了松弛”，并把這種物質(zhì)命名為“血管內(nèi)皮舒張因子”（EDRF）。他甚至還幽默地表示，嚴(yán)格地說(shuō)，RS才是松弛物質(zhì)，但他的名字縮寫是RF，所以才改稱的。1980年，佛契歌德與那位“操作失誤”的助手戴維森一起署名，將這一重大發(fā)現(xiàn)撰寫成論文寄給著名的《自然》雜志。編輯見稿后頗為為難，后經(jīng)壓縮后才勉強(qiáng)發(fā)表，這主要是由于他倆當(dāng)時(shí)還說(shuō)不清楚EDRF究竟是何種物質(zhì)。

一氧化氮露崢嶸

于是，另外兩位美國(guó)藥物學(xué)家路易斯﹒伊格納羅和法里德﹒穆拉德登場(chǎng)了。1977年，穆拉德發(fā)現(xiàn)，硝酸甘油必須代謝產(chǎn)生一氧化氮（NO）才能發(fā)揮擴(kuò)張血管的作用。由此他認(rèn)為，這種氣體可能就是對(duì)血液流通具有調(diào)節(jié)作用的信號(hào)分子，但這個(gè)推論還缺乏實(shí)驗(yàn)證據(jù)。伊格納羅在讀到佛契歌德的那篇論文后，就買了一小罐一氧化氮?dú)怏w。稀釋氮?dú)夂?，他將精?xì)的氣流注入器官保存室中。所用器官是牛冠狀動(dòng)脈條，并經(jīng)苯去甲腎上腺素預(yù)收縮處理。結(jié)果一氧化氮使冠狀動(dòng)脈條又快速顯著地?cái)U(kuò)張。但這種擴(kuò)張作用，又可被加入的血紅蛋白和亞甲藍(lán)阻斷。血紅蛋白可促進(jìn)一氧化氮的氧化，而亞甲藍(lán)是鳥苷酸環(huán)化酶的抑制劑。這就從反面證實(shí)，硝酸甘油在擴(kuò)張血管過(guò)程中，產(chǎn)生的一氧化氮必須將這種酶“活化”。伊格納羅團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步從牛肺中提純了鳥苷酸環(huán)化酶，并發(fā)現(xiàn)其中含有亞鐵血紅素。這表明一氧化氮必須與這種酶中心的亞鐵離子受體結(jié)合才能“活化”，并進(jìn)一步合成環(huán)磷酸鳥苷（CGMP）這種激素，從而使平滑肌松弛，血管得到擴(kuò)張。

1986年，伊格納羅在一次聚會(huì)上認(rèn)識(shí)了佛契歌德。他們相互交流了自己的研究成果，并用藥理學(xué)方法進(jìn)行了比對(duì)，發(fā)現(xiàn)EDRF與一氧化氮都能引起血管松弛和抑制血小板聚集，并減少血小板的粘附，使已聚集的血小板解聚。它們的半衰期都很短并相等，都可被血紅蛋白及亞甲藍(lán)所抑制，都是通過(guò)激活鳥苷酸環(huán)化酶，產(chǎn)生CGMP而發(fā)揮作用的。此外，據(jù)測(cè)定，它們的其他化學(xué)、物理性質(zhì)也完全相同。1987年，英國(guó)倫敦大學(xué)的科學(xué)家蒙卡達(dá)通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步確認(rèn)EDRF就是一氧化氮，并將研究成果發(fā)表在《自然》雜志上。

此外，研究還表明，佛契歌德當(dāng)年實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生EDRF，是一個(gè)十分復(fù)雜的生化、生理過(guò)程。大致可表述為：乙酰膽堿作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞相應(yīng)受體后，激活一種磷脂循環(huán)，產(chǎn)生鈣離子（Ca2+），同時(shí)打開細(xì)胞膜通道，使Ca2+進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)而濃度上升，與另一種鈣調(diào)蛋白物質(zhì)結(jié)合，使一氧化氮合成酶（NOS）“活化”（這種酶來(lái)自巨噬細(xì)胞，將L-精氨酸轉(zhuǎn)化），產(chǎn)生一氧化氮。而一氧化氮將另一種鳥苷酸環(huán)化酶（GC）“活化”，進(jìn)一步合成環(huán)磷酸鳥苷（CGMP）。于是平滑肌就在這種激素作用下松弛，使血管擴(kuò)張。

1998年12月10日，82歲高齡的佛契歌德與伊格納羅及穆拉德一起“由于發(fā)現(xiàn)一氧化氮是心血管系統(tǒng)信號(hào)分子”，而榮獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

“偉哥”意外問(wèn)世

在英國(guó)肯特郡的海邊被稱為三明治的小鎮(zhèn)上，有一所輝瑞公司的藥物研究中心。尼古拉斯·特雷特醫(yī)生自1980年開始，就在那里研究一種稱為“西地那非”（silednatie）的新藥。他希望通過(guò)釋放較多的一氧化氮，增加舒張心血管平滑肌的力度，從而對(duì)治療冠狀動(dòng)脈狹窄引起的心絞痛有更好的效果。但事與愿違，多次的臨床試驗(yàn)均以失敗告終。1991年4月的一天，特雷特醫(yī)生召開新聞發(fā)布會(huì)，決定終止研究。出乎意料的是，會(huì)場(chǎng)上一位胖胖的老頭站起來(lái)，大聲地說(shuō)：“我們不在乎你的失敗，只希望繼續(xù)得到這種藥物！”“為什么？”特雷特醫(yī)生深感驚訝。“是的，醫(yī)生。它對(duì)我的心臟看起來(lái)沒(méi)有好處。但是，”這位72歲的老人指向自己的褲襠，興奮地說(shuō)道，“對(duì)我這里起作用?！?/p>

人群中爆發(fā)出一陣陣哄堂大笑。在嚴(yán)肅的科學(xué)實(shí)驗(yàn)面前，這是極少有的滑稽場(chǎng)面。特雷特醫(yī)生細(xì)心地詢問(wèn)在場(chǎng)的患者，其中的大多數(shù)人不但均表示確有這種“不良反應(yīng)”，而且還不愿意交還已經(jīng)領(lǐng)取的藥物。這仿佛是黑夜中的一道閃電，照亮了特雷特醫(yī)生的創(chuàng)新思路。

研究表明，男性在性刺激作用下，大腦性中樞會(huì)發(fā)出興奮的信號(hào)，并從脊髓到達(dá)末梢神經(jīng)前端的陰莖神經(jīng)，釋放出信息遞質(zhì)——一氧化氮。一氧化氮進(jìn)入海綿體周圍后，構(gòu)成血管壁的平滑肌內(nèi)就會(huì)活化鳥苷酸環(huán)化酶，合成環(huán)磷酸鳥苷，使平滑肌松弛而血管擴(kuò)張。大量血液流入并充滿海綿體內(nèi)，產(chǎn)生陰莖勃起。顯然，勃起的能力和持續(xù)時(shí)間，與環(huán)磷酸鳥苷在血液中的濃度成正比例。而在這種狀態(tài)下如果射精，大腦性中樞就會(huì)停止釋放一氧化氮，特別是血管壁上會(huì)分泌一種5-磷酸二酯酶（PDE5），將血液中的環(huán)磷酸鳥苷分解，使平滑肌收縮恢復(fù)原狀，勃起結(jié)束。

由此可見，5-磷酸二酯酶與陰莖勃起呈“負(fù)相關(guān)”。進(jìn)一步研究還顯示，PDE5的活性主要在海綿體內(nèi)表達(dá)，而“西地那非”恰恰能抑制PDE5的活性。這就是為什么這種藥物治療心絞痛無(wú)效，而卻能造福男性性功能勃起障礙（ED）患者的根本原因。

1998年3月27日，美國(guó)食品藥品管理局（FDA）正式批準(zhǔn)這種藥物上市。它的商品名稱為Viagra，是Vigor（精力）和Niagra（尼亞加拉大瀑布）的合成縮寫，其涵義是“精力如澎湃的瀑布”。Viagra有幾個(gè)中文譯名，但目前普遍采用“偉哥”一詞。2000年7月4日，北京大學(xué)第一醫(yī)院的郭應(yīng)祿院士開出了我國(guó)第一張“偉哥”處方。據(jù)2014年7月底的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，這種設(shè)計(jì)成藍(lán)色菱形的小藥片，已經(jīng)使全球1000萬(wàn)勃起障礙患者恢復(fù)了正常的生理功能。因此，佛契歌德雖已于2009年長(zhǎng)眠于地下，但后人仍尊稱他為“偉哥之父”。