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青霉素的故事: 弗莱明与抗生素的发现

时间:2023-07-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:在青霉素被应用于临床治疗之前,许多人因为各种病菌的感染而失去了生命。关于弗莱明发现了溶菌酶和青霉素,都是没有异议的。对弗莱明及当时的生物学家来说,如何提纯青霉素及应用于临床治疗,是最主要的问题。弗莱明指出,青霉素将会有重要的用途,但他自己无法发明一种提纯青霉素的技术,致使此药经过十几年仍未得以使用。所以在这10年中,弗莱明虽然发表了几十篇论文,但只有2篇论文与青霉素有关。青霉素的成功使用

青霉素的故事: 弗莱明与抗生素的发现

如果提起青霉素,我们自然都会想到英国微生物学家弗莱明[1]

弗莱明一生主要有两大贡献,一是在1922年发现了溶菌酶,二是在1928年首先发现了青霉素。

在青霉素被应用于临床治疗之前,许多人因为各种病菌的感染而失去了生命。1900年,一种结核菌在英国各地肆虐,夺走了53000多人的生命。据统计,在第一次世界大战期间,数百万士兵死亡并非因为炮火,而是因为感染了一种叫伤寒杆菌的病菌,虽然这种传染病在如今几乎不可能夺走病人的生命,但在当时,因为战争造成的肮脏环境,成为病菌繁殖和传播的温床。而其后,也有许多人死于一些流行感冒的爆发。

时代周刊》封面上的弗莱明

这些都因为当时缺乏有效抵制病菌繁殖的药物。弗莱明在1928年首先发现了青霉素,为青霉素治疗病人奠定了基础。这样,美国物理学家和作家哈特[2]在其所著的《影响人类历史进程的100名人排行榜》中,将弗莱明排在第45位。1945年,弗莱明、弗洛里和柴恩三人分享了当年的诺贝尔生理或医学奖。

为什么是弗莱明与其他两人分享?其他两人在青霉素进入临床应用上做了哪些贡献?弗莱明真的能承受得起“影响人类历史进程排第45名”的盛誉吗?

关于弗莱明发现了溶菌酶和青霉素,都是没有异议的。但是,弗莱明对人类的贡献,是否有如弗莱明的拥趸及他的一些传记所述的那么伟大呢?

1881年8月6日,弗莱明出生在苏格兰艾尔郡基马尔诺克小镇附近的山区洛克菲尔德的普通佃农家庭。虽然家中有兄弟姐妹8人,弗莱明排行老七,但父母对弗莱明的正规教育非常重视,5岁时就将他送到离家1英里以外的小学读书。在弗莱明13岁时,跟随他的当医生的哥哥去伦敦打工。1901年,他意外地继承了一笔遗产,从而有机会进入伦敦大学圣玛丽学院学习,并于1906年毕业后留在母校的研究室工作,做了赖特博士的助手进行免疫学研究。

有人认为,弗莱明一生最重要的两项发现,即溶菌酶和青霉素的发现是因为偶然因素和幸运。这种认识是把弗莱明“神绩”似的对人类的贡献的评价,拉回到“不屑”“鄙夷”的态度,这两种极端的评价都是不科学的。

1921年,患了重感冒的弗莱明坚持工作,偶然由于感冒将鼻涕滴到了一个培养基中,发现这个培养基有溶菌的现象。经过细致的研究,这种溶菌现象是由“鼻涕”造成的,最后发现在“鼻涕”中有溶菌酶,弗莱明将他的发现写成了一篇叫《皮肤组织和分泌物中所发现的奇特细菌》的报告。

金黄色葡萄球菌菌落的扫描电子显微照片

1928年的弗莱明,已经因为发现了溶菌酶而盛名远扬,所以也获得了非常重要的教授职位。这年的7月下旬,“懒惰”的弗莱明将许多没有清洗的葡萄球菌(医院内导致交叉感染的主要致病菌)培养基叠在了一起,放在阳光照射不到的试验台的一角,就去休假了。

为什么以“懒惰”来形容弗莱明?按照常理,弗莱明应该将这些葡萄球菌培养基清洗干净,并放在37℃的恒温箱中,但是弗莱明是将它们放在阳光照射不到的室温里。这样,就为“来历不明”的青霉菌孢子落入葡萄球菌培养基中创造了条件。而更加凑巧的是,据记载,1928年7月28日至8月10日的伦敦,有10多天十分难得的凉爽天气,极其适合青霉菌先行生长成熟(青霉菌的生长适合在温度不太高的环境中,而葡萄球菌的生长却需要稍高的气温),而10日以后,伦敦的气温阴差阳错般地升高了,为葡萄球菌的快速生长创造了非常有利的气温环境。这样,青霉素溶菌现象在诸多非常“偶然”“凑巧”的情况下被发现了,而且就发生在比较“懒惰”的弗莱明的眼皮底下。9月3日,度假归来的弗莱明来到实验室,正好他的前任助手普利斯来看望弗莱明,顺便寻问弗莱明眼下正在研究什么。弗莱明随手从试验台上拿起一个自己旅游之前未清洗的堆放在一起的葡萄球菌培养基,准备给他解释他当时正在研究的课题。此时,他突然发现葡萄球菌培养基边缘有一块白色,这显然与葡萄球菌大量繁殖的区域不同。这块区域就是葡萄球菌被抑制生长的区域!经过进一步研究发现,青霉菌产生了一种新的物质,1929年2月,弗莱明正式将这种青霉菌产生的物质命名为“青霉素”,并于同年在《不列颠实验病理学杂志》上发表了《关于霉菌培养的杀菌作用》的研究论文。值得指出的是,弗莱明当时发现的“青霉素”与我们今天普遍使用的青霉素完全不是一回事。对弗莱明及当时的生物学家来说,如何提纯青霉素及应用于临床治疗,是最主要的问题。但是,这篇论文并未引起同行的注意。弗莱明指出,青霉素将会有重要的用途,但他自己无法发明一种提纯青霉素的技术,致使此药经过十几年仍未得以使用。

弗莱明偶然发现青霉菌(www.xing528.com)

弗莱明

在1929年到1939年10年的时间里,弗莱明从未停止过对青霉素的研究,因为他知道,要把青霉素应用到临床治疗,还有很多事情可以做。所以,这10年时间里他做过类似于“青霉素粗提物的家兔以及小白鼠静脉注射”实验的研究。但是从研究的结果上看,有三件事情非常打击弗莱明的自信心。一是他在用天竺鼠做口服青霉素实验时,由于青霉素也杀死了肠道里的正常菌群,天竺鼠有极高的死亡率,所以认为青霉素具有极强的“毒性”;二是弗莱明发现葡萄球菌接触了青霉素后会迅速产生“耐药性”,青霉素对于治疗葡萄球菌效果不显著;三是青霉素极难提取,活性也不稳定,毕竟提取青霉素是生化学家的事,对弗莱明来说,这无疑是为难他的。所以在这10年中,弗莱明虽然发表了几十篇论文,但只有2篇论文与青霉素有关。而青霉素的临床应用问题的解决,弗莱明自己感到已经无能为力了,只能期待其他科学家的出现。

1935年由弗莱明提交给麦克劳德的青霉菌样本

二战宣传画:感谢青霉素,伤兵可以安然回家

在这里,我们需要介绍两位与弗莱明分享1945年诺贝尔生理或医学奖的弗洛里[3]和柴恩[4]。在1939年柴恩向弗洛里推荐青霉素之前,弗洛里对青霉素毫无兴趣,虽然他研究过溶菌实验。在牛津大学病理学院,柴恩和弗洛里为主要小组成员的科研小组积极推动青霉素的研究,并重复了弗莱明的工作,提纯了青霉素,并于1941年给病人成功使用。在英美政府的鼓励和支持下,牛津小组很快找到大规模生产青霉素的方法,英、美两国并于1944年公开在医疗中使用。1945年以后,青霉素遍及全世界。

青霉素的成功使用和它神奇的疗效,让它的发现者弗莱明“功成名就”。1943年,弗莱明成为英国皇家学会院士,并在1944年获封象征贵族身份的爵士。1955年3月11日,弗莱明与世长逝,他的遗体被安葬在著名的伦敦圣保罗大教堂。

1940年,媒体有去采访过牛津小组的核心成员有关青霉素的新闻。只是对新闻界冷若冰霜的弗洛里当然不会过多地出现在媒体上,也失去了“出尽风头”的机会;这样,媒体更会喜欢对“摄影师来者不拒”的弗莱明,而柴恩仅仅是位“年轻的生化学家,分析并提纯了青霉素”。这样就在前期宣传青霉素的过程中,牛津小组的贡献几乎被遗忘了。而弗莱明因为是青霉素发现者的身份,一时举世无双,名噪一时。但是,我们绝不能忘记牛津小组对青霉素在临床应用上的贡献,特别是牛津小组在各学科合作奋战的研究模式,值得大力推广。

柴恩(左)与弗洛里(右)

【注释】

[1]亚历山大·弗莱明(Alexander Fleming,1881~1955)是英国细菌学家、生物化学家和微生物学家。

[2]麦克·哈特(Michael H.Hart,1932~)是美国天体物理学家和作家。

[3]瓦尔特·弗洛里(Howard Florey,1898~1968)是澳大利亚裔英国医学家、药理学家,1960年出任英国皇家学会主席。

[4]恩斯特·伯利斯·柴恩(Ernst Boris Chain,1906~1979)是出生于德国的英国生物化学家。

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