来源:医脉通
作者:芭比
抗菌史上的王冠——无菌环
青霉素的横空出世,是抗感染领域乃至整个医学史上的一件大事。它的诞生,稍晚于另一种特效抗菌药磺胺。1940年,牛津大学病理学系的钱恩与弗洛里,成功提取出了浓缩青霉素盘尼西林。
钱恩与弗洛里功绩虽伟,却并非是最早发现青霉素的人,真正慧眼识珠的青霉素发现第一人,是亚历山大·弗莱明(Alexander Fleming,1881.8.6-1955.3.11),今天,是弗莱明的138周年诞辰。
图 | Wikipedia
幸运女神的垂青:无菌地带的奥秘
弗莱明出生于一户农民家庭,是8个孩子中的老幺。他7岁时丧父,家道中落,13岁时意外地得到亲戚的一笔遗产,青年时期进入伦敦大学圣玛丽医学院学习,1909年起开始参与细菌学研究。
1914年一战爆发,弗莱明33岁,在英国皇家陆军担任军医。在部队后方的医疗帐篷里,他每天目睹着上百名士兵垂死挣扎,被细菌感染折磨得痛不欲生,人间炼狱的景象让弗莱明彻夜难眠,他下定决心找出一种有效的抗菌药,解除战友的病痛。1918年,弗莱明在日记中写道:“我深深渴望……发现某种杀死这些微生物的药物。”
1921年秋天,机会来了。弗莱明患上了感冒,正在医院实验台前工作时,一条鼻涕没憋住流下来,掉进了桌子上的皮氏培养皿里,一些细菌团马上溶解了,变得像玻璃一样透明,看上去仿佛“死了”。
让菌液变透明、死去的不是鼻涕,而是鼻涕里的溶菌酶,它是存在于眼泪、鼻涕、唾液中的自然抗菌物质,是细菌的“克星”。为了进一步研究,弗莱明召集同事亲友,发动大家一起擤鼻涕、挤眼泪,甚至把柠檬汁滴进眼睛里“催泪”,以收集分泌物研究溶菌酶。
经过一番钻研,弗莱明发现,溶菌酶虽能抗菌,却没太大的医药价值,不过知道了它之后,弗莱明开始留意起其他不含毒素的抗菌物质。
1928年,幸运之神第二次降临。夏日的一天,弗莱明敞开房间的窗户透气,带着青霉素的高度污染空气幽幽地飘进来,落在了书桌上敞开的菌板上。两个月后,弗莱明收拾桌子上的培养皿时发现,有一片霉斑周围,出现了一圈洁净的“无菌环”。
让这个“无菌环”上细菌消灭殆尽的,是一种青绿色的细菌——特异青霉。弗莱明就此推测, 特异青霉的分泌物具有抑制细菌生长的作用,他将自己的研究结论发表在了1929年的英国实验病理学期刊上,标志了青霉素的发现。
奶酪上的特异青霉 | Pixabay
但弗莱明的幸运戛然而止。由于他的专长在细菌学上,并不精通提炼粗培养液中的抗菌物质的技术,而且当时的纯化技术有限,无法有效纯化出足够质量的抗菌物质,使得弗莱明误认为,青霉提取物只能局部抗感染,无法成为真正治疗全身感染的药物,在临床上“前途暗淡”。
从青霉素到盘尼西林:金沙练就金砖
是金子总会发光,青霉素没被埋没,还要感谢弗莱明之后的两人——弗洛里和钱恩。
1938年,牛津病理学院的弗洛里和钱恩,正在进行溶菌酶研究,他们翻到了弗莱明关于青霉素的记述。他们惊讶地发现,自己医院里就能轻松采集到特异青霉,于是摩拳擦掌开始了分离和纯化工作。
他们最终成功提取出盘尼西林,得益于三方面运气:
第一,选择的实验对象是老鼠,而不是豚鼠;
第二,给老鼠注射的提取物粉末,其实含有不少杂质,但幸运的是都无毒。如果杂质一开始就杀死了老鼠,就可能误认为青霉素不安全而终止研究;
第三,注射后老鼠排出的尿是棕色的,和注射物颜色一样,说明青霉素被直接从尿液排出,可以滤过液体发挥抗炎作用。
1940年5月,真正震惊世人的实验揭开幕布——弗洛里和钱恩给8只白鼠注射了致死量的链球菌,4只注射了青霉素,4只作为对照。第二天清晨,对照组4只白鼠都死了,而注射青霉素的4只里活下来3只。弗洛里当时说:“这看起来倒像个奇迹。”
同年8月,《柳叶刀》刊载了仅有2页的论文《作为化学疗法的青霉素》,但该说的都说清楚了。1941年,牛津医院用青霉素为4个链球菌和葡萄球菌感染的儿童进行了治疗,全部治愈,且没有出现磺胺吡啶会引起的毒性。
二战中的儿童兵 | Pixabay
1943年,美军所有医院都用上了青霉素,它甚至成为二战中决定性的转折点。1944年诺曼底登陆时,辉瑞生产的青霉素已达每月1.3亿单位,可救治4万名伤病。1945年,弗洛里和钱恩因青霉素研究获得诺贝尔奖。
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评古论今•医学发现需要运气,也需要慧眼
在懒人的冰箱里,在未打扫的厨房里,发霉的面包、奶酪、橘子并不罕见。在没有科学素养的普通人眼中,它们是该扔的垃圾;在并不热切寻求抗菌方法的科学家眼中,它们是碍眼的俗物。但在弗莱明眼中,它成了灵感的源头。发现青霉素,幸运女神的垂青、科学素养的积淀、解救病痛的热切,缺一不可。
弗莱明虽距离最后盘尼西林的研发只有一步之遥,但这也是注定——提纯是个技术活,其中的困难,并非重复的努力就能跨越。这也说明,一项重大的医学发现,不仅需要智慧,还需要分工与合作。
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