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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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