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第18章 生命化学故事(5)

这些形形色色的冷面杀手,危害人间已经有相当长的历史了。在古代,“毒若蛇蝎”这句话用来形容人心的狠毒,同时也说明了当时的人们对于天然有机物的毒性(蛇毒、蝎毒等)有了相当的认识。古代的人们,还在品尝异常鲜美的山中香蘑菇的同时,也尝到了毒蘑菇致命的威力。到现代,随着有机合成工业的迅猛发展,人类更加全面地暴露在有毒物质的包围之中。这些有毒物质按照来源可以分为:

1.化学有毒物质。无机的氰化物,重金属盐、硫化物、磷化物、一氧化碳等,还有众多的有机化学物质(包括大量有机合成药物)。它们有的能引起细胞的损伤及死亡,引发中毒性肝炎、急性胃炎等疾病,有的则具有基因毒性。使生物体基因突变而诱发肿瘤病。

2.生物来源有毒物质。这些有毒物质来自于各种异体生物,特别是细菌等微生物,它们能引起细菌性食物中毒、中毒性痢疾、败血病等疾病,同时大多伴随着各种感染症状。

这些外源性的有毒物质,在进入生命体的血循环系统后,也就开始了它们在体内的生物转化或代谢过程。肝以及其他一些器官和组织,对进入体内的外源性物质(也称为母体化合物)进行生物转化。主要的是把它们转化为失去了毒性的失活代谢物,然后通过泌尿系统排出体外,这一过程称为失活代谢过程。有时,母体化合物经过体内初步代谢后,产生毒性更强的有毒代谢物,与有关组织中的生物分子相互作用而导致了生物体的中毒。另外,生物转化过程也可能把本身没有毒但具有潜在毒性的化合物转化为有毒代谢物,这称为毒性的表现或者激活过程。在一般情况下,人体的解毒系统在中毒与解毒的平衡中保护着人体的生命安全,但是,一旦人体的解毒功能减弱或者有毒物质大量入侵,体内的生物转化作用来不及消灭这些外源性毒物,组织细胞便会受到毒性的破坏,冷面杀手也就开始在体内肆意为恶,诱发各种疾病反应,甚至导致生命体的迅速死亡。

在过去的三四十年中,通过科学家们的不懈努力,很多有机化合物的中毒机制、解毒机制逐渐为人所知,对各种有毒物质毒性的衡量标准也已经确立,人们在毒物面前的自我防护方法也已经广泛推广,这些对抵御这些冷面杀手的入侵,限制它们危害人类起到了积极的作用。科学家们已经认识到了,了解中毒性疾病群的病理过程的重要性和必要性。要彻底击败这个对生命体有着严重危害的敌人,科学的了解对手是必不可少的。为此,人类正在迈出积极的步伐。

攻克癌症

与以往相比,人类的寿命已经大大延长了。在古代麻风、天花曾是可怕的疾病;中世纪的欧洲流行过“黑死病”,至今人们还记忆犹新。19世纪,随着抗生素的发现,许多传染病被得到了有效的防治。而癌症依然使人们胆战心惊,因为人们至今还苦无良策来对付它。可以说,癌症是20世纪最严重威胁人类生命和健康的疾病之一。

当然,癌症并不是现在才出现的疾病。古病理学家曾经在恐龙骨胳上发现过癌损害的残迹;古埃及人也很早就用象形文字记载了人类的肿瘤。到公元前4世纪,许多肿瘤(如胃癌、子宫癌等)都有了记载,古希腊医生希波克拉底还用了“癌”这个词,来指那些扩散和危害生命的肿瘤。这些都说明:地球上癌症的存在已经有悠久的历史了。

癌症是一类疾病的总称,各种各样的癌不下于100种。它们有一个共同的特点就是:细胞的生长不受控制和调节。

在正常机体内,每种细胞都按一定的速度和各自的方式生长,像成熟的脑细胞很少分裂,甚至根本不分裂;而有些细胞,例如红细胞却经常在分裂。

机体内很多细胞通常处在“休息”状态,只有必要时才分裂和繁殖。例如,当我们的皮肤不小心被割破时,伤口处的细胞便开始分裂繁殖,形成修复组织;当伤口愈合后,细胞也就停止生长,再次进入“休息”状态。当机体重新发生需要新细胞的信号时,它们又能分裂出大量的细胞。

但是癌细胞不同,癌细胞对身体环境中的控制信号,不能正确地作出反应,而是任性地分裂繁殖,毫无节制地快速生长。越是恶性的肿瘤,生长得越快。癌细胞越长越多,形成肿块,压迫四周的组织,妨碍组织的血液供应,并且侵入到周围的组织内,破坏正常组织的结构和功能。

有时,癌细胞还会离开自己的原发部位,随血液和淋巴液到处游荡,在别处落脚,并长成继发性的肿瘤,这个过程称为转移。当癌生长到一定程度时,都可能发生转移。转移给癌症的治疗造成了很大的困难。即使原发性的肿瘤经手术或X射线治疗完全消除后,这种继发性肿瘤还在生长,并可再次转移,最后夺走患者的生命。

随着生物化学、药物学、细胞生物学和分子生物学等学科的发展,对于癌症产生的原因逐渐有了了解。

遗传理论认为:肿瘤的发生,是由于细胞所含的遗传信息发生了变化,如遗传信息的增加、减少或其他改变等。证据是:一些引起癌症的致癌病毒可将自己的遗传信息(DNA片断)插入到人类细胞的DNA链上,使遗传信息增加;而化学物质的渗入以及辐射都会使DNA链上的遗传信息发生改变。无论是致癌病毒的感染,还是接触某些特定的化学物质或辐射,都使癌症的发生率增加。

另外,长期以来人们对癌细胞的基因做了大量研究后发现,将癌细胞的某个基因激活后转导到正常细胞内,可使正常细胞在体外发生癌变,这种基因被称为癌基因。在正常细胞内,癌基因处于低表达状态而不发挥其作用,所以不致癌;当癌基因被各种致癌因素激活以后,变为高表达状态而导致癌症。在人和动物的体内都存在着癌基因,至今已发现有六十多种。它们与细胞和器官的发育增殖都有关,并能促进胚胎期细胞和器官的发育、增殖。因此,癌基因是刺激细胞生长的基因。

近半年还发现,正常细胞内还存在着另一类基因——抑癌基因,这种基因具有抗癌作用。一旦抑癌基因由于遗传或环境因素而丢失或失活时,抗癌作用会消失或减弱,人体就容易患癌症。已发现的抑癌基因有10多种,其作用是抑制细胞的生长和繁殖。

遗传因素、自身的免疫机能、环境中的生物、物理、化学等因素,都会成为引发癌症的诱因。在治疗癌症时,人们也大多是从这几个方面着手,来改善机体的健康状况的。

(1)手术疗法。手术切除局部的肿瘤,使早期的癌症极有希望被根治。

(2)放射疗法。深度X射线、镭射线、钴射线以及各种电子束、质子束、中子束等对处于增殖期的癌细胞有显著的杀伤作用,而对正常细胞的杀伤作用相对较弱;放射疗法能保留器官的功能,减轻手术的残疾后果。

(3)化学疗法。用化学药物氨甲喋吟、5-氟尿嘧啶、环磷酰胺、康红霉素、阿霉素、门冬酰胺酶及从天然植物中提取的长春新碱等。它们或干扰某些癌细胞的正常代谢,或通过渗入癌细胞而破坏癌细胞,对于多种癌症都具有一定的治疗作用。

(4)免疫疗法。利用生物技术,人工制取各种细胞因子,注入到患者体内,这些细胞因子可杀死肿瘤细胞,提高患者对自己体内癌症的抵抗力。

这四种疗法的用途,可以用一个简单的比喻来比较说明:如果在一块牧草(正常细胞)地里长出了一棵杂草(局部肿瘤),可以把它拔掉(手术疗法)或摧毁掉(放射疗法);如果野草在牧草里蔓延开了(转移性癌症),这时如果把它拔掉或摧毁掉会破坏整个草地,可选择在草地上喷洒除草剂(化学疗法),有选择地杀死野草,而不伤害牧草;如果草地中零星地散布着野草,则可施加化肥(免疫疗法),促进牧草的生长,使牧草长得比野草更快,将野草闷死。

在治疗癌症时,还常常运用综合疗法,而不是单独地用上述的四种方法。针对某一种特定的癌症或特定的病人,医生们精心地制订出治疗方案,使各种方法之间互相取长补短,更有效地治疗癌症。

例如手术和放射疗法并用,放射疗法可以破坏手术后还可能留在淋巴结和周围组织的少量癌细胞,而手术前进行放射治疗可使大的肿块缩小,降低局部肿瘤的复发,减少肿瘤转移的机会;放射疗法与化学疗法、免疫疗法结合,可有效地治疗那些已经转移的或是复发率较高的癌症患者。

癌症的早期诊断和治疗是20世纪人类面临的一个医学难题。许多人对这一难题作了长期深入的研究,进行了许多尝试,也取得了令人欣慰的效果。但是,我们至今与彻底解决这一难题仍有很大距离。无数生命科学家、医学家们仍在继续努力,以求攻克这一难关,像以往战胜种种疾病那样,再次为人类的健康带来福音。

不懈的斗争

生命是宝贵的,身体健康更是每一个生命体的一笔巨大的无可代替的财富。我们并不惧怕死亡,但是,如果当我们还是含苞待放的花蕾时,死亡的阴影就已经开始笼罩着我们,我们的生命的乐趣尚未品尝,大有希望的事业尚未开创,生命的意义尚未明了,生命的价值还没有体现,就离开这美好的世界,我们的确心有不甘。不说盛开的鲜花突然枯萎,就是日薄西山但仍有夕阳余晖的老年人,他们也期望着能有更多的时间去发挥余热,期望着看到这个他们倾注了毕生的心血的世界的美好明天,他们也希望着生命之花能常开不败。

为了这个美好的愿望,人类在他们的历史刚开始起步之始,就同人类的天敌——各种疾病进行了坚贞不屈的长期的斗争。一部人类文明的历史,同时也成了一部可歌可泣的与众多病魔勇作无畏抗争的英雄史。

远古时代,人类对病魔的侵袭近乎于一种听天由命、无可奈何的状态。不过,随着病魔一次次地肆虐人间,一次次劫难后的幸存者们,便对各种病魔有了或多或少的认识,对于可以用来抵御病魔为害人间的物质或方法,他们也有了一定的了解,并在实际的应用之中一次次地修正和创新。几千年人类与各类病魔的抗争中,人们积累了相当丰富的医学、药物学、保健学等各方面的知识。就拿我国来说,五千年文明,积累了中医药卫生保健的丰富经验,像以望闻问切为主的诊断手段,以多种天然药物活性的植物、动物及矿物为主体的中草药,以及针灸、药膳、中医经络理论系统等,这些都是中华传统医学的文化瑰宝,在现代生活中也越来越显出它们的活力。随着现代医药学及生物、化学的迅速发展,生物活性天然产物、药物构效关系以及其他以基因工程为主的科学知识为人类的生命健康打开了广阔的新天地,更有现代电子信息科技的帮助,药物的计算机辅助设计也日益广泛,这一切都为生命之花常开不败增添了新的希望。相信随着人类对疾病的认识的增加,我们将会有更强有力的手段来与病魔相抗争,并取得最终的胜利。

抗原的天敌

天花,曾经是一个有人类历史以来就存在的可怕疾病。天花死亡率极高,即使一些病人幸免于死,他们的脸上也会永远留下疤痘,还有许多人甚至丧失听觉、双目失明或者染上结核病。任何国家、任何民族都无法逃脱天花的侵袭。

公元前1000年保存下来的古埃及木乃伊尸体上就有类似天花的疤痘。相传曾经不可一世的古罗马帝国就是因为天花肆虐而衰亡了。公元846年,在入侵巴黎的诺曼人中间突然流行起天花,诺曼人的首领惊慌失措,那些久经沙场毫无畏惧的士兵也毛骨悚然。因为每4名天花患者中就会有1人死亡,另外3人也会留下丑陋的疤痕。残忍的首领为了不使传染病流行而影响战斗力,下令杀死了所有患天花的病人和看护。现在看来,这方法太残酷了。可在当时,这也许是阻止天花病流行的唯一办法了。18世纪,欧洲天花蔓延,死亡人数达到1亿5千万人以上。

而中国早在16世纪明朝隆庆年间,就已经开始用种痘术来预防天花了。人们采用较轻的天花病人的痘痴,用棉花浸蘸以后塞入鼻孔,这样就能预防感染上严重的天花了。这种方法在预防天花上取得了很好的效果。

到了17世纪,这种预防天花的种痘术传到了俄国、土耳其、朝鲜、日本和一些欧洲国家。

18世纪,英国医生琴纳发明了接种牛痘预防天花的方法。原来天花不仅危害人类,也同样袭击牛群,几乎所有的奶牛都出过天花。但天花在牛身上的发作比较平和,没有什么危险,当挤奶人接触到天花病牛身上的脓浆时,就会感染上牛痘,手指尖上长出小脓疱,并且感到不舒服,但是不久就好了,也不会留下任何不良的后果。而此后人体内也就产生了抵抗天花的防护力量。看来人只要得过天花,不论是严重,还是反应很轻微的牛痘,都可以预防天花的发生。

我们在日常生活中,难免会与各种病菌接触。病菌通过口、鼻或皮肤的伤口,侵入到我们的身体内部,于是引起了疾病。有的时候,当我们生过某一种病之后,许多年甚至一辈子都不会再生这种病了。是不是生过了某一种病以后,病菌就再也不能侵入我们的身体了呢?不是的,仍然还是会黏染上病菌,并且通过各种可能的途径侵入体内,只是并没有得病,我们毫无所知罢了。这是身体内的蛋白质在起作用。当一些病菌侵入我们身体内部的时候,就会刺激人体,在这种情况下便会迅速形成一种特别的蛋白质——抗体(刺激机体产生抗体的病菌就称为抗原)。

抗体的形状很像病菌的模子,病菌和抗体常能一一嵌合,嵌合后病菌就失去了活性,身体也就可以康复,而这种特别的蛋白蛋——抗体,就长期地留在血液里。过了几个月、几年,有的甚至几十年,如果再有同样的病菌侵入人体,这些抗体就会一马当先去迎战病菌,病菌一旦与抗体嵌合,就不再对人体产生危害。这样,我们便不会因又一次被这种病菌感染而患病了。

不过,各种传染病的病菌所刺激产生的抗体,在血液里存在的时间并不一致,有几个月的,有几年的,也有伴随人终身的。因此,我们患病后,有的数个月,有的几年,有的甚至一辈子都不会再患这种病了。

一般情况下,儿童比成人更易得病,人们常认为那是因为儿童的抵抗能力低。而实际上是因为儿童感染过的病菌种类少,体内形成的抗体种类相应地也少,抵抗不了各种新的病菌的侵袭;而成年人则“身经百战”,体内已准备了许许多多种抗体,兵来将挡,水来土掩,足以抵抗入侵的多种病菌。对于一些传染病,人们只要患过一次而侥幸活下来,就可以产生抗体,而获得抵抗这些病菌再次侵入的能力——免疫力。

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