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[转载]王联杰:筒箭毒的发现史

已有 5166 次阅读 2019-9-30 11:16 |个人分类:医学史话|系统分类:科普集锦| 筒箭毒, 竞争型肌松药, 发现史 |文章来源:转载

麻醉界公认肌松药的广泛使用是继1846年发现乙醚后麻醉历史中的另一次重大突破。几个世纪以来在南美洲的印第安人中流传着这样一个传说:一个猎人在打猎的时候碰到了一只犰狳但是敏捷的犰狳钻进了山洞不出来了猎人就拿一根长棍子从洞口去捅结果洞底一些植物的根被扭断了其中一根碰到了猎人腿上的伤口——猎人死了。什么东西这么厉害?后来人们发现将这种植物根上的浆液涂到箭尖上就可以毒杀猎物于是箭毒诞生了。

筒箭毒碱是从南美洲的植物浸膏箭毒(curarc)中提出的生物碱右旋体具药理活性。为非除极化型肌松药又称竞争型肌松药(competitive muscular relaxants)此类药物与运动神经终板膜上的N2胆碱受体结合能竞争性地阻断ACh的除极化作用使骨骼肌松弛。

最早使用筒箭毒的是南美洲人他们用蝎、毒蚁和某些植物蒸馏汁的混合物浸泡捕猎动物所需的弓箭经过这样处理的弓箭在射中动物后动物即刻麻痹死亡。浸泡弓箭的物质——马钱子(strychnine poisoning)为马钱科植物马钱成熟后的干燥种子是人类最早使用的肌松剂因其有毒且附于箭上故称为箭毒。

查尔斯·沃顿

 

查尔斯·沃顿

查尔斯·沃顿于1782年6月3日出生于英格兰北部的韦克菲尔德附近的沃尔顿大厅是一位第十九世纪的著名的探险家、博物学家和动物标本学家。

当他9岁时被送到天主教寄宿学校时他已经是一个热衷于爬树和鸟巢的人。14岁时查尔斯·沃顿被送到兰开夏郡新成立的天主教学校Stonyhurst学院。1804年22岁的查尔斯·沃顿离开了英格兰去了Demerara(现在的圭亚那)管理家族庄园。然而在1812年他放弃了庄园开始了他在南美的四次流浪中的第一次。“收集大量最强的瓦鲁利毒药并到达葡萄牙圭亚那的内陆边境要塞。”成为他最主要的目标。最终他成功了尽管他在返回后患上了疟疾。这次探险在他的《南美漫游记》得到了描述(第一次出版于1825年)。

沃顿于1816年1820年和1824年再次离开英国前往南美在那里他收集了许多鸟类和动物的皮毛。他把皮毛带回英国成为一名标本专家他所制作的标本比同时代要有更好的效果。

沃顿最经久不衰的成就是他早期在野生动物保护方面树立的榜样。从1821年到1826年他在沃尔顿大厅周围用9英尺高的墙包围了260英亩区域为野生鸟类提供了树木、灌木丛和建筑从而建立了一个野生动物保护区。这就是为什么沃顿被称为英国鸟类保护之父的原因。沃特说:“雨林已经教他怜悯他反对大规模的狩猎”。

查尔斯·沃顿的一生致力于自然。1865年5月查尔斯·沃顿去世被葬在了沃顿大厅。

吹箭筒与吹箭

查尔斯·沃顿在医学历史中也有浓墨重彩的一笔就是他在肌松剂筒箭毒的发现中起到了最大的推进作用。

箭的历史已有上千年了直至现在的亚玛逊河流域及中南美洲热带雨林里面一些原始部落的土著猎人仍还在使用吹箭筒猎杀小动物。箭上的毒药会让肌肉松弛一旦控制呼吸的肌肉被放松便会致命在数秒内杀死小型的动物大一点的动物则需要几分钟。

就在查尔斯·沃顿四次漂泊中的第一次他目睹了筒箭毒的效果并观察记录了它是如何制造还用它进行了各种实验。他较为详细地描述了印第安人如何用吹管射出箭来杀死300英尺外鸟类和小动物。查尔斯·沃顿还带回了一整套吹筒箭(箭筒箭矢箭头)现在还在在维克菲尔德博物馆展出。这些箭尖上涂有的灰色物质被利兹大学证实其中含有右旋筒箭毒碱。

 影视作品《启示录》玛雅猎人就地取材制作吹箭偷袭玛雅武士

 

查尔斯·沃顿还带回了一整套吹筒箭

来自皇家学会会长的挑战

什么刺激了沃顿对筒箭毒的兴趣还不是完全清楚。虽然以前的探险家包括著名的冯·洪博特、拉孔丹明和班克罗夫特都知道这种毒素。但刺激沃顿探险的原因在他1839年写给诺丁汉市长的一封信中得到了揭示。信中提到了许多年前可能是1800年他与皇家学会会长约瑟夫班克斯爵士SirJosephBanks举行了一次会议。

沃顿在信中写道:晚饭后谈话转到了外国的地方我告诉他关于印第安人的毒药以及他们是如何在追逐猎物中使用这种毒药。

“我的年轻朋友。”约瑟夫爵士说“我相信你相信你刚才讲的话但我告诉你我也是冒险者对这种毒药的性质所作的所有调查使我相信这种东西杀死人类和牛等较大的动物是不够的……。除非亲眼看到它对人类或牛的致命影响我们才不再怀疑它的致命毒。  

勇闯圭亚那

沃顿第一次接受挑战的机会出现在1812年当时他放弃了家族地产的管理开始了他的第一次探险。1813沃顿在写给斯托尼赫斯特学院查尔斯·赖特Charles Wright牧师的一封信中Stonyhurst学院档案馆写道:

......我于4月26日1812年离开了Stabroek镇(现为乔治敦)……在独木舟上与六个土著人共走了约400英里然后穿越陆路到了埃斯塞西博我从那里经过了阿普拉河。我从这条河的河岸走了七天从陆地、沼泽、森林到山上。然后我进入了皮拉拉河从那里进入了塔卡顿从那座塔孔到了马昂河从那里到了布兰科我在那里找到了圣约阿希姆堡。由于周期性的降雨和酷热的间隔我做了艰苦的工作。我收集了相当数量的著名植物与毒药并在牛的960磅体重上试了一试。我不知道它如此强大和致命。我有幸看到它在牛身上的所有表现看到牛的死亡……。”


Letter from Charles Waterton to the Mayor of Nottingham From British Museum of Natural History.

有趣的实验

沃顿随后就测试了所得到的毒药。他用毒药箭射中了一直中型犬的大腿。在3-4分钟内狗开始蹒跚地躺下.可怜的狗狗惨叫了一声随后声音逐渐低落在身体不能动了之后狗的心脏又跳动了几分钟。随后狗死了。

由约瑟夫给沃特顿的挑战是要证明它对大型动物有效。沃特顿描述了在一只体重900~1000磅400-450公斤的公牛上进行的实验。他一共用了三支毒箭。沃顿表示说箭毒在4分钟内就发挥了效果。这头牛开始顽强的站立着尽量保持不动。直到14分钟后公牛摇摇晃晃地倒下呼吸停止后心脏继续跳动25分钟后真正的死亡了。沃顿说“他的肉在晚餐时是甜的和可口的!”

沃特顿将这个实验与一只成年家禽的实验进行了对比。他描述了他在一只家禽上进行的实验:“第3分钟后它已经坐倒下了摇头晃脑就像一个疲惫的睁不开眼的旅人在努力保持姿势。第四分钟引起了痉挛生命在第5分钟逝去了。”

沃顿认为牛的死亡时间更长因为要考虑到它的体重它中的毒相对于家禽少。因此他认识到毒素的影响同剂量/体重有关而不是他对大型动物不起作用的。

 

南美印安第人的用于盛装熬炼管箭毒的陶罐。管箭毒是由一些植物根部、树皮、茎干以及一些热带树木和蔓藤叶子制成也有。制作这毒物时需要在这陶罐中蒸煮熬炼几小时而后倒掉上层水分罐中剩余物逐渐变稠最后熬成浆糊状管箭毒

解救之谜

沃顿想知道这种麻痹的毒药是否有解药。印第安人说把甘蔗汁或朗姆酒倒入动物的喉咙或将受伤的动物浸入水。他多次尝试这些补救办法但都完全失败了。

沃顿1813年春天回到英国。1814本杰明·布罗迪爵士和他本人在伦敦进行了一项实验由兽医学院的塞维尔教授协助使用沃顿提供的箭毒:证实动物在注射箭毒后进行持续人工通气可以存活。

对于这一著名的实验记载在沃顿提的《南美漫游记》中:“一只母驴中了毒显然在10分钟内就“死了”。接着它的气管被切开肺部用风箱通气。流失的生命又回来了。驴子抬起头环顾四周但通气系统断开了了她又一次地深深的垂下了头。人工通气被立即恢复不间断地持续了两个小时。这使驴免于中毒死亡。母驴站起来四处走动似乎既不激动也不痛苦……”善良伯爵可怜母驴把她从伦敦送到了威克菲尔德附近的沃尔顿大厅还给它起了个瓦拉利娅瓦鲁里亚的名字。

这本书后来版本中的一个注脚写道:“可怜的瓦拉利娅瓦鲁里亚在1839年2月15日星期六呼吸了最后一口气她在手术后活了将近二十五年。

1839沃特顿应邀到距离沃尔顿大厅40英里的诺丁汉希望可以用来控制一患有恐水症(狂犬病)的警察的抽搐。但当他到达时警察已经死了。沃顿后来又在诺丁汉著名的医生西布森的帮助下他在两匹驴上重复了实验以证明在患上狂犬病和破伤风的情况下使用箭毒是安全的。沃顿相信它的“镇静和麻醉性质”将使死亡平静没有痛苦。

后续的故事

Bernard在1857年阐明了箭毒对神经肌肉传导的阻滞作用。他将青蛙的后肢勒紧阻断其血液供应然后将箭毒注入青蛙体内观察到青蛙全身肌肉已经麻痹;针刺青蛙的前肢皮肤前肢肌肉出现麻痹不能够收缩但后肢能够产生刺激后的收缩反应此时直接刺激前肢的肌肉前肢的肌肉仍然能够收缩。因此他得出结论:刺激麻痹肢体的神经能够引起非麻痹肢体的运动表明箭毒并不影响感觉神经系统。直接刺激麻痹肢体的肌肉能够引起该肌肉的收缩说明箭毒并不是直接作用于肌肉。

Bernard揭示了箭毒作用的可怕结果:即箭毒中毒者神志清醒而不能运动一个不动的身躯静静地死去而牺牲者始终具有意识情感和智力一直存在死亡者经历了最可怕和最可悲的死亡过程。但是Bernard没能够正确说明他所观察到的现象的精确机制他认为箭毒的作用部位是在脊髓或脊髓的运动神经根

最终是他的学生Vulpian提出箭毒作用部位是神经肌肉接合部的运动终板。

1934年Dale HH和Feldberg W证实了在神经肌肉传导中运动神经释放的乙酰胆碱引起肌肉收缩。两年后Dale HH和Bacq ZM等人明确了箭毒能够阻断运动神经释放乙酰胆碱的作用导致肌肉麻痹。

1942年1月23日哈罗德·格里菲斯和埃尼德·约翰逊将筒箭毒引入临床麻醉。从那时起许多神经肌肉阻滞药物已经在实验室合成但是今天临床使用的右旋筒箭毒碱仍然是印第安人在秘鲁中部巴西中部靠近亚马逊河和奥里诺科河源头的荒野中制备的由古拉雷树脂中提取出来的就像沃顿时代那样。它由骡子运送到丛林中的一个简易机场然后送到制造商那里进行存储分离和净化。



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