“心绞痛”药物引发的意外发明（下）

王震元

EDRF大发现

1941年12月8日，日本海军突袭夏威夷的瓦胡岛（珍珠港），从而揭开了美国直接参加第二次世界大战的序幕。这期间，有大批美国适龄青年应召入伍。但是，时年25岁的罗伯特﹒佛契歌德却不在其列。原来，他在获得化学博士学位进入美国康奈尔大学医学院后不久，一场事故导致他右眼视网膜脱落，几乎完全失明。佛契歌德的伤残既造成个人的不幸，又使得他在战争期间得以继续留在专业岗位上，并努力进军生理学、药学和生物化学等知识领域，为日后名垂青史创造了难得的机遇。这是佛契歌德本人所始料未及的。

1949年，佛契歌德进入华盛顿大学担任药学系助理教授。他的研究课题是“药物及其他物质给平滑肌带来的影响”。平滑肌是构成血管等管状或胃、膀胱、子宫等袋状脏器壁的肌肉，具有使这些器官、脏器收缩或弛缓的机能。从1951年开始，佛契歌德发现，被切割成螺旋形的家兔胸部大动脉——血管条，在肾上腺素和去甲肾上腺素作用下，都能产生收缩效应。这是符合这两种激素特性的。但是，当他用乙酰胆碱无论是作用于静息的血管条，还是经其他化学药剂进行预收缩处理的血管条，结果仍都是收缩时，他就感到十分意外了。因为乙酰胆碱在当时被公认是一种很强的体内血管舒张剂。

在此后的20多年中，佛契歌德虽然在血管的舒张作用、心肌细胞的收缩因子，特别是受体理论等领域都做出了开拓性的贡献，但是他对乙酰胆碱的那种“反常”表现，却始终未能找到答案。直到1978年5月，为了确定家兔主动脉平滑肌是否存在受体时，佛契歌德决定重复当年的实验。他吩咐助手戴维森将血管环用去甲肾上腺素作收缩预处理，然后再用新鲜的生理盐水洗刷掉收缩剂。但是，当佛契歌德继续用乙酰胆碱处理时，血管竟没有进一步收缩，反而松驰了。佛契歌德从戴维森那里了解到，原来是他忘记洗刷这道工序了。佛契歌德在惊讶之余，终于恍然大悟。佛契歌德由此推测，戴维森很可能在过去每次操作过程中，都把某种在乙酰胆碱作用下能够松弛血管的物质，与收缩剂一起洗刷掉了。特别是他联想起自己多年来做这种实验，如果在剪下动脉过程中，只要不把手指和潮湿的过滤纸触及动脉内膜，动脉对乙酰胆碱就会起扩张反应时，更加确信这种物质就是动脉内膜！

为了证实自己的推断，佛契歌德又做了这样的对比实验：把一段除去内膜的动脉与另一段同样长度但未除去内膜的动脉，内表面相向叠在一起。那段除去内膜的动脉，如果单独受到乙酰胆碱的作用就不会松弛。但在这种“三明治”式的实验材料中，乙酰胆碱却表现出对血管很强的松弛效应。于是，佛契歌德得出结论，这是“内皮所产生的未知的弥漫性物质引起了松弛”，并把这种物质命名为“血管内皮舒张因子”（EDRF）。他甚至还幽默地表示，严格地说，RS才是松弛物质，但他的名字缩写是RF，所以才改称的。1980年，佛契歌德与那位“操作失误”的助手戴维森一起署名，将这一重大发现撰写成论文寄给著名的《自然》杂志。编辑见稿后颇为为难，后经压缩后才勉强发表，这主要是由于他俩当时还说不清楚EDRF究竟是何种物质。

一氧化氮露峥嵘

于是，另外两位美国药物学家路易斯﹒伊格纳罗和法里德﹒穆拉德登场了。1977年，穆拉德发现，硝酸甘油必须代谢产生一氧化氮（NO）才能发挥扩张血管的作用。由此他认为，这种气体可能就是对血液流通具有调节作用的信号分子，但这个推论还缺乏实验证据。伊格纳罗在读到佛契歌德的那篇论文后，就买了一小罐一氧化氮气体。稀释氮气后，他将精细的气流注入器官保存室中。所用器官是牛冠状动脉条，并经苯去甲肾上腺素预收缩处理。结果一氧化氮使冠状动脉条又快速显著地扩张。但这种扩张作用，又可被加入的血红蛋白和亚甲蓝阻断。血红蛋白可促进一氧化氮的氧化，而亚甲蓝是鸟苷酸环化酶的抑制剂。这就从反面证实，硝酸甘油在扩张血管过程中，产生的一氧化氮必须将这种酶“活化”。伊格纳罗团队进一步从牛肺中提纯了鸟苷酸环化酶，并发现其中含有亚铁血红素。这表明一氧化氮必须与这种酶中心的亚铁离子受体结合才能“活化”，并进一步合成环磷酸鸟苷（CGMP）这种激素，从而使平滑肌松弛，血管得到扩张。

1986年，伊格纳罗在一次聚会上认识了佛契歌德。他们相互交流了自己的研究成果，并用药理学方法进行了比对，发现EDRF与一氧化氮都能引起血管松弛和抑制血小板聚集，并减少血小板的粘附，使已聚集的血小板解聚。它们的半衰期都很短并相等，都可被血红蛋白及亚甲蓝所抑制，都是通过激活鸟苷酸环化酶，产生CGMP而发挥作用的。此外，据测定，它们的其他化学、物理性质也完全相同。1987年，英国伦敦大学的科学家蒙卡达通过实验进一步确认EDRF就是一氧化氮，并将研究成果发表在《自然》杂志上。

此外，研究还表明，佛契歌德当年实验中产生EDRF，是一个十分复杂的生化、生理过程。大致可表述为：乙酰胆碱作用于血管内皮细胞相应受体后，激活一种磷脂循环，产生钙离子（Ca2+），同时打开细胞膜通道，使Ca2+进入细胞内而浓度上升，与另一种钙调蛋白物质结合，使一氧化氮合成酶（NOS）“活化”（这种酶来自巨噬细胞，将L-精氨酸转化），产生一氧化氮。而一氧化氮将另一种鸟苷酸环化酶（GC）“活化”，进一步合成环磷酸鸟苷（CGMP）。于是平滑肌就在这种激素作用下松弛，使血管扩张。

1998年12月10日，82岁高龄的佛契歌德与伊格纳罗及穆拉德一起“由于发现一氧化氮是心血管系统信号分子”，而荣获诺贝尔生理学或医学奖。

“伟哥”意外问世

在英国肯特郡的海边被称为三明治的小镇上，有一所辉瑞公司的药物研究中心。尼古拉斯·特雷特医生自1980年开始，就在那里研究一种称为“西地那非”（silednatie）的新药。他希望通过释放较多的一氧化氮，增加舒张心血管平滑肌的力度，从而对治疗冠状动脉狭窄引起的心绞痛有更好的效果。但事与愿违，多次的临床试验均以失败告终。1991年4月的一天，特雷特医生召开新闻发布会，决定终止研究。出乎意料的是，会场上一位胖胖的老头站起来，大声地说：“我们不在乎你的失败，只希望继续得到这种药物！”“为什么？”特雷特医生深感惊讶。“是的，医生。它对我的心脏看起来没有好处。但是，”这位72岁的老人指向自己的裤裆，兴奋地说道，“对我这里起作用。”

人群中爆发出一阵阵哄堂大笑。在严肃的科学实验面前，这是极少有的滑稽场面。特雷特医生细心地询问在场的患者，其中的大多数人不但均表示确有这种“不良反应”，而且还不愿意交还已经领取的药物。这仿佛是黑夜中的一道闪电，照亮了特雷特医生的创新思路。

研究表明，男性在性刺激作用下，大脑性中枢会发出兴奋的信号，并从脊髓到达末梢神经前端的阴茎神经，释放出信息递质——一氧化氮。一氧化氮进入海绵体周围后，构成血管壁的平滑肌内就会活化鸟苷酸环化酶，合成环磷酸鸟苷，使平滑肌松弛而血管扩张。大量血液流入并充满海绵体内，产生阴茎勃起。显然，勃起的能力和持续时间，与环磷酸鸟苷在血液中的浓度成正比例。而在这种状态下如果射精，大脑性中枢就会停止释放一氧化氮，特别是血管壁上会分泌一种5-磷酸二酯酶（PDE5），将血液中的环磷酸鸟苷分解，使平滑肌收缩恢复原状，勃起结束。

由此可见，5-磷酸二酯酶与阴茎勃起呈“负相关”。进一步研究还显示，PDE5的活性主要在海绵体内表达，而“西地那非”恰恰能抑制PDE5的活性。这就是为什么这种药物治疗心绞痛无效，而却能造福男性性功能勃起障碍（ED）患者的根本原因。

1998年3月27日，美国食品药品管理局（FDA）正式批准这种药物上市。它的商品名称为Viagra，是Vigor（精力）和Niagra（尼亚加拉大瀑布）的合成缩写，其涵义是“精力如澎湃的瀑布”。Viagra有几个中文译名，但目前普遍采用“伟哥”一词。2000年7月4日，北京大学第一医院的郭应禄院士开出了我国第一张“伟哥”处方。据2014年7月底的统计数据表明，这种设计成蓝色菱形的小药片，已经使全球1000万勃起障碍患者恢复了正常的生理功能。因此，佛契歌德虽已于2009年长眠于地下，但后人仍尊称他为“伟哥之父”。