有时运气是科学的跳板

本文首次发表在《蒙特利尔公报》上。这是救命稻草,放在每个急诊室!N-乙酰半胱氨酸(NAC)作为对乙酰氨基酚中毒的解毒剂非常有效。更为人所知的商品名是泰诺,对乙酰氨基酚非处方止痛药和退烧药约占所有急性肝功能衰竭病例的50%。大多数是因为意外过量服用,因为人们相信在缓解疼痛方面,越多越好。但令人担忧的是,许多病例,尤其是年轻人,是企图自残的结果。NAC作为解毒剂的发现是一个充满意外的引人入胜的故事。

1886年,医生阿诺德·卡恩和保罗·赫普在一本德国医学杂志上报道称:“一次幸运的事故把药掉到了我们手中。”。在诊断出患者肠道蠕虫后,他们开了当时常用的药物萘。然而,配药的化学家犯了一个错误,在处方中加入了乙酰苯胺,这是一种由查尔斯·格哈特于1852年首次从煤焦油中提取的苯胺中合成的化合物。

1856年,威廉·亨利·珀金在试图将苯胺转化为奎宁时意外发现了著名的淡紫色染料,当时人们对苯胺衍生物非常感兴趣,化学家们储备了这种化学物质,奎宁在治疗疟疾方面需求量很大。乙酰苯胺对蠕虫没有影响,但确实降低了患者的体温。碰巧的是,赫普的兄弟在一家制药公司工作,该公司对这一观察结果感兴趣。乙酰苯胺的退热能力得到证实,该药作为“抗铁盐水”

上市
这引起了染料制造商弗里德里希拜耳公司的化学家卡尔·杜伊斯堡的注意。该公司有一个巨大的硝基苯酚废料堆,这是染料生产的副产品,它正试图找到它的用途。杜伊斯堡现在意识到,硝基苯酚可以很容易地转化为各种分子结构与乙酰苯胺相似的化合物。他想,也许这些会让公司进入制药行业。

事实上,有一种化合物被证明是比乙酰苯胺更有效的退热剂,而且作为额外的好处,它没有降低血液携氧能力的副作用,而乙酰苯胺正面临着这个问题。这种名为“非那西丁”的药物取得了巨大的成功。直到1947年,乙酰苯胺和非那西丁出于同样的原因退烧才变得明显。在体内,两者都转化为对乙酰氨基酚,即实际的活性剂。

奇怪的是,对乙酰氨基酚早在1877年就由约翰·霍普金斯大学的Harmon Northrop Morse合成,1893年甚至被德国医生Joseph von Mering用作药物。虽然它可以退烧,但它从未上市,因为冯·梅林声称,与乙酰苯胺一样,它降低了血液的携氧能力。似乎由于冯·梅林的卓越,这一点没有得到进一步的研究。科学界被他切除一只狗的胰腺所吸引,并注意到它经常在地板上小便,即使它是在家里训练的。

对狗的尿液进行检测后发现,狗体内的糖分含量很高,冯·梅林得出结论,胰腺控制着血糖水平。如果这位崇高的医生说对乙酰氨基酚不适合作为药物,那么它就不是。这一观点没有受到质疑,直到发现对乙酰氨基酚是乙酰苯胺和非那西丁的活性代谢产物,才引发了对冯·梅林的说法的调查,但事实证明这一说法是没有根据的。

到了20世纪50年代,英国和美国的制药公司抓住机会,将对乙酰氨基酚作为退烧和止痛药物进行营销,吹捧其优于非那西丁和阿司匹林。非那西汀与肾脏疾病有关,而拜耳公司于1899年推出的阿司匹林具有胃肠道副作用。对乙酰氨基酚的销售一直很顺利,直到20世纪60年代末发现过量服用导致肝毒性的病例。没有已知的治疗方法,患者正在死亡。命运再次介入。1973年报道的一项偶然发现导致了过量服用的有效治疗。

Jerry Mitchell和David Jollow在美国国立卫生研究院工作,研究工业化学品溴苯的毒性。他们的研究与对乙酰氨基酚无关,但他们发现了另一组科学家的论文,他们一直在研究各种物质对已知致癌剂活性的影响。当时对乙酰氨基酚是一种非常受欢迎的药物,是他们研究的物质之一,发现它干扰了通常将分子附着在毒素上的酶的活性,使它们能够被排出系统。

了解到这一点后,Mitchell和Jollow想知道对乙酰氨基酚是否也会对溴苯的毒性产生影响。他们给一些大鼠注射溴苯,一些注射溴苯加对乙酰氨基酚,另一些只注射对乙酰氨基苯酚。令他们惊讶的是,单独使用对乙酰氨基酚的效果最大,导致大鼠肝损伤。现在的问题是,这是怎么发生的?事实证明,对乙酰氨基酚本身并不是罪魁祸首。一旦摄入,它就会被代谢成一种化合物,与肝脏中的蛋白质发生反应,导致损伤。

通常,身体可以通过将尿液中的罪魁祸首与谷胱甘肽结合来消除它,谷胱甘肽是身体的天然排毒物质之一。然而,在过量服用的情况下,谷胱甘肽的储存会耗尽,从而导致肝损伤。显而易见的补救措施?提高谷胱甘肽水平。谷胱甘肽由三种氨基酸组成,以“三肽”的形式连接在一起,可以在实验室中很容易地产生,但如果口服,则不会进入血液。谷胱甘肽的两种氨基酸在体内含量丰富,但半胱氨酸含量较少,是人体制造谷胱甘肽能力的限制因素。

不幸的是,半胱氨酸也不能作为口服补充剂,因为它不能承受胃的酸性环境。但事实证明,将乙酰基连接到半胱氨酸中的氮原子上会导致N-乙酰半胱氨酸在消化过程中存活下来,并被吸收到血液中,在那里它释放出半胱氨酸被细胞吸收,然后细胞可以利用它来制造谷胱甘肽。如果在过量服用后10小时内输注,静脉注射NAC几乎可以保证挽救生命。现在出现了一个明显的问题。为什么不将NAC纳入对乙酰氨基酚药丸中以降低潜在毒性?好问题。

首先,制药公司并不特别渴望引起人们对可能风险的关注。更重要的是,NAC相对不稳定,暴露在空气中会随着时间的推移而分解。尽管如此,人们仍会认为,有足够聪明的化学家可以想出一种方法,将NAC掺入对乙酰氨基酚片剂中,使其更安全。也许我们需要另一个幸运的发现。