发布日期：2024-09-25 05:51 点击次数：195
原文标题：《从有毒气体到人命守护者韩国主播，这位药理学家为一氧化氮正名》
一氧化氮（NO）曾盛大被视为一种有毒无益气体，应尽可能隔离。但是，其后的科学盘问揭示它在生物体内知道极为蹙迫的生理作用，NO 是首个被发目下动物体内起到气体信号分子作用的物资。这项始创性的责任是由好意思国药理学家斐里德・穆拉德通过实验论说的，当先他不测发现了含氮物资简略激活特定的酶，进而揭开了硝酸甘油养息心绞痛的机理 —— 即一氧化氮分子介导的信号转导简略促使平滑肌舒张；同期进一步证据了内源性 NO 的存在。本文将主要先容穆拉德的科研历程，展示他何如缓缓取得这项要害发现，见证科学与人命的奇妙再见。
撰文 | 郭晓强（河北体育学院）
提到一氧化氮（Nitric oxide，NO），各人第一印象是一种有毒气体和环境羞辱物，事实也真是如斯，但这种见解忽视了它在东谈主体中的蹙迫作用。
NO 无色无味，于 1779 年由英国驰名化学家约瑟夫・普利斯特里（Joseph Priestley）来源发现，他还发现一氧化二氮、二氧化氮、氧气、氨气、氯化氢等宽敞气体。后续盘问中，NO 齐被看作大气羞辱物，是香烟、柴油和汽油等毁灭副家具，经纯真车排放、工业排放和微生物开释等历程产生。毒理学实验自满，吸入一定量 NO（具体数值可能因要求和个体各异而异）可导致轻度呼吸匆忙和咳嗽，一段时辰后出现支气管痉挛和肺水肿；吸入高浓度 NO 会形成烧伤、痉挛、喉咙组织肿胀、上呼吸谈窒碍以致死一火。责任局势 NO 浓度允许上限为 8 小时内 25ppm（part per million，百万分之一），当达到 100ppm 时对人命和健康形成严重危急。
直到 20 世纪 70 年代，好意思国药理学家斐里德・穆拉德（Ferid Murad）来源揭示了其有利的一面，并进一步发现它在体内还知道着至关蹙迫的生理功能，NO 这个“百害而无一利”的标签才被去除。穆拉德也因此与他东谈主分享了 1998 年的诺贝尔生理学或医学奖。
1936 年 9 月 14 日，穆拉德降生于好意思国印第安纳州怀廷市一个侨民家庭。父亲来自阿尔巴尼亚，以策动小杂货店为生，因此经济要求有限，全家五口挤在一个发火 50 平米的斗室间。父母坚苦劳顿督察生计，逐日责任很万古辰，这为穆拉德带来很大影响，他从小就下定决心接力学习，以不再像父母这么勤恳。穆拉德在 12 岁时就成立成为别称医师的梦想，但“事与愿违”的是，穆拉德其后的责任比父母时辰更长且更接力，区别在于不再是只是为了生计。
高中毕业后，穆拉德面对一大抉择。由于家庭难以承担高额膏火，因此他需要寻找一所简略提供高额奖学金的大学。穆拉德当先决定选取免费的舟师学院或西点军校，但这些学校不解说医学课程，毕业后的四年兵役会迟延医学深造。他最终选拔迪堡大学（DePauw University）。迪堡大学是一所微型而优秀的文理大学，学校为穆拉德提供一份奖学金保险其完成学业，这里开设生物学和化学等医学联系课程，为他进一步医学深造提供了便利。
1957 年，大四的穆拉德准备央求医学院，当先决定去位于圣路易斯的华盛顿大学医学院，随后两个东谈主的建议让他透澈篡改了主意。一位是穆拉德大学期间选修科研时的导师福斯特・富勒（Forst Fuller），建议他接洽西储大学（Case Western Reserve University）新开设的基础和临床联接七年制医学博士课程；另一位是知友比尔・萨瑟兰（Bill Sutherland）的父亲厄尔・萨瑟兰（Earl Wilbur Sutherland），他是该课程的发起东谈主和知道东谈主，为穆拉德更凝视地先容了课程优点，包括奉命膏火外加每月 2000 好意思元津贴，诱东谈主要求使穆拉德最终选拔西储大学。
二、师出无名在穆拉德进入西储大学前，厄尔・萨瑟兰已取得一项要害发现。1957 年，萨瑟兰和助手西奥多・拉尔（Theodore Rall）盘问肾上腺素促进糖原判辨机制时发现，把肾上腺素添加到完整肝匀浆可促进糖原判辨；然后将肝匀浆离心分离成上清液（细胞质部分）和千里淀（细胞膜部分）两部分后，仅将肾上腺素再次加入上清液中，未发现肝糖原判辨较着加多，但重新加入千里淀后，糖原判辨活性收复，这一放浪标明细胞膜是肾上腺素知道生理活性所必备的。他们进一步使用肾上腺素处理细胞膜千里淀，同期补充能量分子 ATP 青年景一种耐热小分子物资，将该物资平直加入（不使用肾上腺素）上清部分也可加多糖原判辨，最终笃定该物资为环腺苷酸（cyclic adenosine 3'5'-monophosphate,cAMP）。萨瑟兰在此发现基础上冷漠驰名的“第二信使假说”，即激素作用于细胞膜特定受体并激活腺苷酸环化酶（adenylate cyclase，AC）生成 cAMP，cAMP 进一步知道活性完终身理效应；在这里激素是第一信使，cAMP 为第二信使。萨瑟兰因这一孝敬获取 1971 年诺贝尔生理学或医学奖。
萨瑟兰和拉尔联接率领穆拉德从事 cAMP 盘问。穆拉德任务是探索儿茶酚胺对 cAMP 形成的影响。在此历程中，他发现乙酰胆碱可扼制腺苷酸环化酶，从而减少 cAMP 生成，这是初次描画激素对 cAMP 的负调控，第二信使假说内容更为丰富了。其时，第二信使假说范畴快速发展，穆拉德算作见证者险些每天能看到新进展和新发现；他亦然参与者，并激勉出雄壮科研兴味，最终舍弃了蓝本的医师梦。另一方面，从这些盘问中，他老练掌持了 cAMP 特别他相似化合物的检测模范，为以前科研打下了精采基础。
1963 年，萨瑟兰在尿液中发现一种和 cAMP 结构高度相似的小分子 cGMP（环鸟苷酸），随后发现其平素存在。萨瑟兰当先臆测二者通常蹙迫，但事实并非如斯：用作盘问的激素齐通过 cAMP 介导响应，均不依赖 cGMP，这便留住一个蹙迫的未解之谜 ——cGMP 的功能是什么？这一问题成为穆拉德以前的科研标的。
1965 年，穆拉德获取博士学位后进入麻省总病院完成 2 年的实习责任，随后加入国立健康盘问院从事三年多博士后责任。1970 年，弗吉尼亚大学医学系新建一个临床药理部门，穆拉德加入并组建我方的科研小团队，开启孤苦盘问。
三、庸碌无奇选拔一个符合盘问标的是穆拉德来源需要处分的问题，其时可选 cAMP 和 cGMP 两种分子，二者天然结构极为相似，境遇却大相径庭 —— 一个大富大贵、一个无人问津；一个雅瞻念正盛、一个少东谈主问津。穆拉德不想见风使舵，他秉持“天生我才”理念，既然细胞可产生 cGMP，那 cGMP 就应有独有作用，只是目下尚未发现费力。
其时已知细胞有两类催化 cGMP 生成的鸟苷酸环化酶（GC），一类位于细胞膜，另一类位于细胞质。穆拉德选拔位于细胞质的 GC，实验设辩论为浅薄，他将细胞进行幻灭，离心去掉千里淀保留上清，然后不雅察不同物资对鸟苷酸环化酶活性的影响，模范是检测 cGMP 生成量（穆拉德已老练掌持）。穆拉德短期内也不准备对酶进行纯化（较为耗时），因此使用粗成品进行盘问，但需要将多量制备出的剩余样品实时储存。其时实验室最常用的卵白保存试剂为叠氮化钠，对保存后的样品进行检测时，穆拉德不测发现鸟苷酸环化酶活性大幅度加多，cGMP 生成量显耀升高。这一不测发现使穆拉德十分骇怪，就把实验室可用的试剂递次进行测试，放浪发现多种化合物如羟胺、苯肼和亚硝酸盐等也显耀激活酶活性，它们领有一个共同特征，那即是齐含氮元素，深化分析发现它们激活鸟苷酸环化酶原因在于响应中生成了 NO。
穆拉德还发现，这些物资不仅加多粗成品鸟苷酸环化酶活性，而且对完整细胞也具有活性。当使用这些化合物处理平滑肌细胞韩国主播，可较着加多细胞内 cGMP 含量；蹙迫的是，能进一步引起肌细胞舒张，而这是血管延迟的基快乐趣。因此，穆拉德决定进一步测试有实用价值的化合物，这些化合物要含氮并具有血管舒张活性，在此范例下他锁定养息心绞痛的药物 —— 硝酸甘油。
四、不测之喜1847 年，意大利化学家阿斯卡尼奥・索布雷洛（Ascanio Sobrero）初次在实验室制备出硝酸甘油（很多东谈主齐谬妄以为硝酸甘油由诺贝尔来源发现），这是一种蒸发性极强且极易爆炸的液体（索布雷洛本东谈主实验历程中伤疤累累）；19 世纪 60 年代，诺贝尔将硝酸甘油进行矫正研制出固态火药。令东谈主出东谈主预料的是，不久东谈主们发现硝酸甘油可用于养息心绞痛，后续又见效开发出单硝酸异山梨醇酯、硝普钠等多种药物，统称硝酸盐血管舒张剂，但药理一直省略。
1977 年，穆拉德测试硝酸甘油，发现可加多血管平滑肌 cGMP 含量并引起肌肉卤莽，原因在于它也可产生 NO。这项盘问灵验解释了硝酸甘油等药物养息心绞痛的药理机制，那即是生成 NO 生成后，由 NO 普及 cGMP 含量，从而已矣平滑肌舒张。这一发现平直为新药研发指明标的。1986 年，辉瑞公司开辟研发小组筛选养息心绞痛新药，旨趣是寻找磷脂酶 5（该酶降解 cGMP）扼制剂，最终得到西地那非。该药可灵验加多 cGMP 浓度，具有延迟冠状动脉和扼制血栓形成的作用。随后临床查验却发现西地那非对心绞痛缓解作用相配有限，而不测不雅察到对男性勃起功能挫折有奇效，这一无意发现促使神药“伟哥”诞生，穆拉德也因此获取“伟哥之父”的好意思誉。
穆拉德的念念想并未浅薄停留在硝酸甘油药理机制，而是进一步冷漠存在内源性 NO，即正常细胞可在激素和神经递质等刺激下由自己含氮化合物产生 NO，进而通过引导 cGMP 生成知道生理作用。按照臆测，内源性 NO 含量既低，存在时辰又短（这一特质幸免其毒性知道）。其时起先进时期齐很难平直检测 NO，一些凭据转折证据内源 NO 存在，但并不太令东谈主信服，因此迟迟未获科学界盛大收受，直到另一个无意发现。
五、最好助攻20 世纪 50 年代，纽约州立大学药理学家罗伯特・弗奇戈特（Robert Furchgott）盘问血管延迟的原因，柔软点是神经递质乙酰胆碱。将乙酰胆碱打针到动物体内可引起血管延迟和血压下落现象，因此他臆测乙酰胆碱可引起血管中肌细胞舒张，从而加多血管直径。弗奇戈特让学生用体外实验考据这一臆测，他们制备出一系列血管条，然后使用乙酰胆碱处理；淌若血管条变长则意味着肌细胞舒张，奇怪的是放浪类似性极差，更厚情况下出现血管条变短现象，和预期绝对相背，对这一现象一直无法解释。
1978 年，弗奇戈特决定重新盘问这个问题，此次实验者选拔使用血管环，放浪发现乙酰胆碱处理形成血管延迟，而且放浪相配强壮。进一步分析发现，两次实验的阔别就在使用的材料上，血管环不影响血管里面的内皮细胞，而血管条制备历程频繁会迫害内皮细胞。对此，他们将血管环里面也去掉内皮细胞，放浪用乙酰胆碱处理后，血管也不再延迟；制备保留内皮细胞的血管条用乙酰胆碱处理后则血管舒张，与之前的放浪一致；以致他们制备出三明治结构，那即是一条血管保留内皮，另一条去除，然后摈弃于通盘（内皮细胞居中），用乙酰胆碱处理可形成两条血管均舒张。这一系列放浪标明乙酰胆碱作用于肌细胞需内皮细胞生成一种特定中介物，弗奇戈特将其称为内皮来源舒张因子（EDRF）。弗奇戈特无法分离和笃定 EDRF 是何种物资，但它的功能引起穆拉德的雄壮兴味，因此与弗奇戈特疏通准备协作盘问，但由于其他原因而被迟延。
六、同归殊途EDRF 的发现引起很多盘问东谈主员雄壮兴味，寰宇各地多家实验室齐在尝试笃定 EDRF 骨子，后续盘问景仰地发现 EDRF 与 NO 具有极大相似性。
来源，EDRF 和 NO 生理功能相似性。二者齐会导致血管延迟，况兼齐通过激活鸟苷酸环化酶生成 cGMP 已矣。这少许和其他凭据促使穆拉德于 1986 年冷漠，EDRF 即是内源 NO。
其次，EDRF 和 NO 化学性质相似性。两种物资半衰期齐极短，况兼齐可影响血红素光谱采纳，且影响放浪分绝不差，而测试的其他任何分子齐不具备如斯神奇效果。基于此，穆拉德认定 EDRF 即是 NO。
1986 年，弗奇戈特和加州大学洛杉矶分校的路易斯・伊格纳罗（Louis Ignarro）在第四届舒张血管机制外洋研讨会上同期报谈这项发现，缺憾的是大多数东谈主并不敬佩他们的放浪。但随后越来越多的凭据复古 EDRF 和 NO 二者的一致性，科学界逐步收受了这一事实。
1988 年，盘问东谈主员证明精氨酸是体内 NO 生成的原料；1990 年，盘问东谈主员在大脑中获取催化 NO 生成的酶，称为大脑 NO 合酶（bNOS），又称 NOS-1；1991 年，进一步发现内皮细胞 NO 合酶（eNOS），又称 NOS-3；在巨噬细胞中发现引导型 NOS（iNOS），又称 NOS-2。至此，三种 NOS 轻浮已矣，它们知道不同生理功能，辩认为舒张血管、抵牾感染和神经保护。至此，体内存在 NO 已成科学事实。
后续盘问发现 NO 远比联想中更为蹙迫，它参与了平素的生物学历程，罕见是算作动物体内第一种气体信号分子，为其他气体信号分子如 CO、H2S 等发现和盘问提供蹙迫念念路，1992 年，NO 被《科学》杂志评为年度明星分子。
跟着 NO 蹙迫性日益流露，穆拉德也开动获取一系列科学奖励。1996 年，穆拉德和弗奇戈特分享拉斯克基础医学奖；1998 年，他们又和伊格纳罗分享诺贝尔生理学或医学奖。诺贝尔评奖委员会以为，穆拉德联系 NO 和 cGMP 的盘问发现不仅讲明了一类陈腐药物的责任旨趣，而且还为很多生理现象交融和疾病养息提供新念念路。目下已知，NO 在炎症形成、血液轮回、组织发育、平滑肌舒张和长期回想等历程均知道蹙迫作用，在腹黑病、中风、癌症、肺部高血压等临床哄骗方面也具有蹙迫后劲，如吸入 NO 养息患有延续性肺动脉高压的早产儿。
八、老而弥坚穆拉德一直挚爱着我方的科研业绩，执着于揭示人命高明并渴望能造福于东谈主类。
欧美色情1970 年到 1981 年间，穆拉德在弗吉尼亚大学责任，于 1975 年景为学校最年青老师之一，1971 年景为临床盘问中心主任和 1973 年临床药理学主任；他设立了一个临床和基础相结合的盘问团队，取得科研后果的同期还培养了一无数青年东谈主，他们成为科学发展的后备力量。1981 年，穆拉德加入斯坦福大学，直到 1989 年。
为了能将科研后果更好回荡，穆拉德于 1988 年加入雅培公司，担任副总裁，在随后的 4 年间开展新药研发和临床查验责任，果敢尝试一些疾病新疗法，缺憾的是未达我方预期而下野。1993 年，穆拉德躬行成立一家生物时期公司，担任总裁兼首席履行官，在未能筹备到敷裕资金而我方的干涉又破耗殆尽的情况下，创业中谈崩殂。
1997 年，穆拉德重回学术界，加入得克萨斯大学休斯敦分校，再次开展基础盘问。获取诺贝尔奖后，穆拉德日程变得冗忙起来，需要参与多种应答举止，因此有契机试验我方的学术理念。穆拉德元气心灵繁盛，在多家单元开展平素的盘问，2011 年时仍加入华盛顿大学责任。
2023 年 9 月 4 日，穆拉德在加利福尼亚州门洛帕克死一火，享年 86 岁。
穆拉德科研活命无缺讲明了人命历程需要“NO（一氧化氮）”，而科研历程更需要“NO（不）”。不死板传统念念维、敢于向靡烂不雅念挑战应是伟大科学家的先天身分。
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