第一节 医药同源,药能载医

说起药物,你可能会想到一些和“药”有关的成语,如“无可救药”“药到病除”等。没错,这些成语无一不是说明药对于疾病治疗的重要性。在古代,药物就是人类治疗疾病的重要手段。而如今,在人类所有的疾病治疗手段中,药物占70%以上。其他治疗手段或许是手术,或许是物理手段,比如各种放射治疗和康复治疗等。而即使是手术治疗,也要靠药物来保障,比如麻醉药、镇痛药、肌松药等;很多物理治疗也要使用辅助药物,比如中医的艾灸和西医的药物离子导入治疗骨质增生引起的麻木、疼痛等。药物既然这么重要,那么究竟什么是药物?

水就是药?——药物的本质

人在一生中,免不了要和药物打交道。妇女在怀孕时可能就需补充人体必需的各种微量元素和叶酸钙剂,婴儿出生后又要接种各种疫苗,生病了要吃药打针。人生越漫长,和药物相伴的时间可能越长。可对于药物的本质,你却不一定有透彻的了解。

不过,在讲述药物的本质之前,我想说一件发生在20世纪80年代初轰动全国的事件。情况大致是这样的。当时我国著名科学家彭加木彭加木事件:1980年5月,彭加木时任中国科学院新疆分院副院长,并担任中国罗布泊科学考察队队长,第三次带领一支综合考察队进入新疆罗布泊考察,揭开了罗布泊的奥秘。1980年6月17日上午,考察队在返回并重新穿越罗布泊的途中,汽油和水所剩无几。彭加木独自外出找水,走向沙漠深处,不幸失踪。率队在新疆罗布泊进行科学考察,罗布泊地区由于长年炎热缺水,人和动物一旦进去很难再出来,因此被称作“死亡之海”。彭加木一行进入罗布泊一个多月后,汽油和水几乎就要耗尽了,彭加木决定孤身外出找水,但他这一去就再也没有回来。之后人们猜测,彭加木可能没有找到水源,身体极度脱水导致休克,最后失去生命。可见,当一个人面临脱水状态时,普通的水对他来说就是救命的药啊!说到这儿,你可能就要问了,天天都喝的水怎么就成了药呢?我要告诉你,水就是药。你看,咱们每天吃的各种营养物质必须先溶解于水,然后才能被消化吸收,再被以水为主要成分的血液运往全身各组织、器官和细胞中。水与机体所有组织、器官、细胞发生相互作用,参与体内各种物质的化学反应,以水为主要成分的汗液排出体外还能帮助调节体温。另外,病人发生严重腹泻、呕吐、脱水时,需要进行补液(葡萄糖氯化钠注射液)治疗,里面的主要成分就是水,所以老百姓称之为“挂水”;感冒了,医生嘱咐你多休息、多喝水。你看,水是不是药物?

上面的例子涉及人的生理和药物的关系,我再举一个有关精神和药物之间关系的例子。一位人类学家指出,在新石器时代,人类就发现了罂粟,而考古学的研究证明那时人类应用罂粟的目的不是为了治疗疾病,而是为了产生宗教仪式上精神愉悦的感觉,是为了“高兴”和“幸福”。这是因为罂粟所含的阿片类物质能刺激脑内的吗啡受体,让人感到兴奋和欢快,于是人们就给它起了个“快乐植物”“忘忧草”的美名。很久之后,人们才逐渐了解罂粟的有效成分,提取了罂粟碱,发现了吗啡、可待因强烈的镇痛和镇咳效应,这两种药至今还是镇痛和麻醉领域不可或缺的药物。而罂粟中阿片类物质的愉悦和兴奋作用也使它成为一类重要的毒品。

从上面两个例子我们可以得出结论:凡是能与人的机体和组织发生交互作用,改变人的生理状态或精神状态的物质,我们都可以称之为药物。当然,我们不能因此说正常生理状况下每天喝水就是吃药,每天进食蔬菜、水果就是吃维生素C。我们通常所说的药物是狭义的药物,狭义的药物是指能影响人的生理功能或精神状态,用于治疗、诊断和预防疾病的物质。我们上面提到的水是广义的药物,而氯化钠注射液(生理盐水)、葡萄糖注射液是狭义的药物。一般认为,药品是产品化的药物,也是可以供人们直接使用的药物。关于药品的定义和性质,我会在第四节详细讲解。

黄土面止血——药物与药学的起源

明白了什么是药物之后,那么,人类最初是怎么发现和利用药物的呢?说到这儿,我想起亲身经历的一件事。20世纪70年代,我在农村插队。有一次生产队长带着我们在山坡上修渠引水。我拉着装满水泥的小车,后面几个人把小车往山上推。我不小心脚底一滑,握着车辕的手指一下子戳在地上,顿时皮开肉绽,骨头都露了出来,鲜血直流,疼得我嗷嗷大叫。一起干活的小伙伴都围上来看我,不知道怎么办才好。这时身材魁梧的生产队长走了过来,他扒开我握住食指的手看了看,然后说“没事儿”,并随手从地上抓起一把黄土面撒在我的伤口上。我惊呆了!这怎么行呢?但没过一会儿,伤口的血就止住了。

现在想起这件事仍然后怕,我庆幸自己没感染破伤风,否则在那种缺医少药的条件下可能丧命。说到这儿你可能猜到我要讲什么了,对了,就是药物、药学的起源。那一把黄土面就是“治疗”外伤出血的“药”,和我们如今使用的云南白药粉有相同的止血消炎的作用。你看,我在20世纪70年代还经历了一次“原始人类”采集“药物”来治疗疾病的过程。

从上面那个故事我们可以看出,药物是人类在长期的生产、生活和与疾病做斗争的过程中逐步发现的。最早的药物来自天然植物、动物及矿物原料。原始人类的生存条件艰难,他们不得不靠狩猎动物、采集植物果实、挖取植物根茎来填饱肚子,因此往往会误食一些有毒的植物,从而引起腹泻、呕吐、昏迷甚至死亡。《淮南子·修务训》记载:“尝百草之滋味,水泉之甘苦,令民知所避就。当此之时,一日而遇七十毒。”这样,经过长期实践,人类逐渐掌握了一些植物的形态和性能,逐渐能够判别哪些植物有毒、哪些无毒,逐渐发现患病时偶然食用了某种植物,病情就得到缓解,有的植物尽管有毒,但是适量食用可以治疗疾病,人类因此建立了对植物药的认识。据《史记》记载,“神农尝百草,始有医药”,说的就是人们认识植物药的过程。而狩猎和渔业的发展使原始人类了解了某些动物脂肪、血液、内脏及骨骼的食用价值和治疗伤病的作用,并积累了一些动物药的知识。中国民间流传“药食同源”的说法,比如大枣、山药、山楂、乌梅、赤小豆、牡蛎等,既是食物又是药物,这不正是对植物药、动物药起源的真实写照吗?随着采矿业的发展,人们对矿物的认识不断加深,并发现了矿物的治疗价值,积累了有关矿物药的一些知识。

用黄土面“治疗”外伤出血

你看,原始人类发现药物、使用药物的行为实际上是在种群生存、繁衍和竞争压力下的本能与自主行为,在本质上和动物行为是完全一样的。比如食草动物会寻找并舔舐含有矿盐的石头和土壤,以增加体内盐分,从而保持体力;食肉动物在捕猎和争夺配偶的时候受了伤,就会用唾液舔舐伤口,防止感染,促进伤口愈合;公山羊到了发情期会寻找并食用一种小草,这样能明显增加与母羊交配的次数和时间,从而繁衍更多的羊羔,之后人类在长期驯化山羊的过程中发现了公羊的这种行为,这种植物便为聪明的人类所用,这就是被我国南北朝时期的医药学家陶弘景发现并命名的著名中药淫羊藿。就这样,原始人类在与自然界的抗争中,在种族生存与繁衍的过程中,在与疾病和伤痛的斗争中,慢慢找到了药物,创造了最初的药物疗法。

药学发展到今天,经历了漫长艰辛的探索历程。在远古时代和人类发明文字以后的很长一段时间内,看病主要是靠占卜师、巫师,以及宗教信仰的仪式(直到现在还有萨满、祭司、药师佛、药王庙等)。人们通过采集各种植物,用自己的身体做“试验”,来判断这些“药物”的有效性。这种偶然发现药物并通过“试验”积累用药知识的过程就是药学的产生过程。

公元前4000—前3000年(一说公元前6000年),人类发现了阿片。但一直到公元前三四世纪,人类在医药学领域才有了长足的进步。西方的希波克拉底是那个时代著名的医药学家。他对人类疾病有了初步的认知,建立了自己的理论体系。又过了几百年,古罗马出现了杰出的医药学家盖仑(130—200年),他对后世的药学发展影响很大,尤其对植物制剂提取技术做出了巨大贡献。人们为了纪念他,到今天仍把用浸出法生产的药剂称为盖仑制剂。由于创造性的研究工作和对药学发展的奠基作用,他被称为药剂学的鼻祖。

现代药学这样来——现代药学学科的建立

欧洲进入中世纪后,由于连年战争的破坏和宗教对文化与科学的遏制,医药学发展得十分缓慢,甚至发生倒退。直到1500—1900年,欧洲迎来了文艺复兴和第一次工业革命,才涌现一系列科学发现与技术发明。化学、物理学、生物学、解剖学和生理学的兴起,大大促进了医药学的发展。借用今天的说法,那也是一个“知识爆炸”的时代。知识领域迅速扩大,于是医药学科开始出现分工。

学科的细分是科学发展的自然结果,科学技术越发达,学科的划分就越细。在亚里士多德的时代,自然科学只分为植物学、动物学、物理学、数学和地理学,连化学都被归为物理学,直到17世纪,药学的基础——化学才成为一门独立的学科。

于是,医药学的原始分工出现了。医药学领域中的一些人对疾病的诊断和治疗更有兴趣,积累了解剖学、生物学、临床诊断学和治疗学的知识,成了医学家和医生;而另一些人则热衷于研究药物的发现、制造和使用,成了专门的药学家和药师。其实,所谓“科学”就是“分科之学”,随着人类知识的不断扩充,“分科”与专业的细分是历史的必然。

知识的分工使医学成为利用科学和技术的手段预防、诊断、治疗人类疾病,促进患者健康的学科;而药学则慢慢从古代医药学中独立出来,发展成以化学为基础,连接医学与化学,研究外界物质与人体的相互作用,从中发现防治疾病所用药物以及如何使用药物的一门应用学科。于是现代药学诞生了,成为一门连接化学学科与生命学科的重要学科。

在近现代药学学科的发展史上,有一些重要的里程碑。1540年,德国植物学家瓦莱里乌斯·科尔都斯通过蒸馏分离成功得到了乙醚,它后来成为著名的麻醉药,极大地促进了外科手术的发展;拉瓦锡通过实验发现了氧气,提出了元素学说,他诸多的学术成就为现代化学奠定了基础,他也被公认为现代化学之父;1796年英国医生詹纳发明了牛痘疫苗,开创了疫病免疫预防的先河;合成化学逐渐发展,1828年,德国化学家维勒用人工方法将无机物合成为有机物——尿素,他也被认为是有机化学研究的先驱;除此之外,还有物理学、生物学、解剖学和生理学兴起,达尔文创立了进化论,巴斯德发现了微生物,J.N.兰利提出了受体假说……这些都大大促进了药学的发展。18世纪前后医学相关领域出现的大量发现和发明,以及人类科学技术水平的提高,给新生的药学学科提供了肥沃的土壤。19世纪末20世纪初,随着阿司匹林和砷凡纳明的问世,药物发明进入了合成化学时代。

进入20世纪,磺胺类药物、青霉素、链霉素相继问世,人类摆脱了对细菌感染性疾病的恐惧,使严重感染患者的生存率大大提高。从趋势上来说,大概从那时起,在现代科学技术的支撑下,药学逐渐走出“神农尝百草”式的实践,用“撞大运”的方式发现药物已渐渐成为过去。人类开始在实验室中通过化学手段合成药物,尤其是受体学说受体学说:是阐明药物作用分子机制的重要学说。据近代分子生物学和生物化学的研究,药物的作用必须与机体内的“接受物质”结合,才能发挥药理作用。受体在体内有特定的分布点,而体内也存在与受体相结合的内源性物质,叫作配体,如自主神经末梢释放递质乙酰胆碱和去甲肾上腺素等,它们都能与相应的受体结合产生作用。的提出与合成化学的发展,使药物发明有了科学的方向和方法,大大加快了新药发明的进程,也极大地促进了医学的发展。但就像其他学科的发展一样,药学学科的发展也很曲折,很多偶然的因素也有着重要的影响。关于这些我会在以后的章节中和大家细说。

概括来说,药学不断为医学提供丰富、有效的药物治疗知识,药物成为防治疾病最重要的物质手段。在农业的植物保护(除虫除草)、畜牧业的疾病防控领域,药学科学和药物都发挥着重要作用;在公共卫生和大健康领域,药物保障人类健康的作用更是无可替代。如果说食物是维系人类生存与繁衍的物质,那么药物就是让人类“活得更好与更长”的物质。

药物发现与药学发展史

“孪生兄妹”——药学与医学的关系

药学和医学究竟是什么关系?它们的联系和界限在哪里呢?

在我看来,无论从医药学的起源还是从其发展的轨迹来看,医学和药学就像一对孪生兄妹。原始人类在寻医找药的过程中“生”下了这对“孪生兄妹”。早期这对“兄妹”生活、成长在一个大家庭中,1500年后,这对“孪生兄妹”逐渐长大,不同的性别让他们有了不同的“外貌体征”和不同的“性格”,再后来他们分别“有了自己的家庭,有了各自的事业”。医学是以科学和技术的手段治疗、预防人的生理、心理疾病,以保障机体健康为目的,以生物学为基础的应用学科。在医学这个大家庭里,又有基础医学和临床医学,它们分别还有很多分支学科。

说完了医学,那么什么是现代药学?现代药学和医学的联系与区别又在哪里呢?要说清楚这个问题,我先给大家讲个故事。20世纪初,人们对高血压还缺乏认识,市面上更没有治疗高血压的药。但从20世纪50年代开始,医学界逐渐认识到高血压的危害,所谓的“良性”高血压也会导致心脑血管疾病甚至增加死亡的风险。与此同时,基础医学研究还涉及人体血压调控的机制,并逐渐深入到分子水平。基础医学研究表明血管紧张素肽原酶和血管舒缓激肽对血压有双向调控作用。依据这个药物的“靶点”,药理学家在美洲洞蛇的毒液中发现了一种多肽,并采用当时先进的定位突变生物技术,通过构效分析确定了针对“靶点”的药效基团,又通过生物测试,发现在药效基团的脯氨酸附近引入一个巯基能大大提高化合物的活性。就这样,药学工作者终于找到了高效的血管紧张素转化酶抑制剂,在20世纪80年代研发出了第一种血管紧张素转化酶抑制类抗高血压药“卡托普利”。之后,更多的普利类抗高血压药被推向市场,给高血压的临床治疗增添了新的“武器”。

医学与药学是一对“孪生兄妹”

看,这就是药学家所做的工作。临床医学提出问题,基础医学提供机制和靶点,而药学家根据临床医学的需求,用药物设计理论和化学合成理论寻找并研发针对靶点的有效药物,以供临床使用。你看,医学和药学“兄妹”俩配合得天衣无缝吧!所以,药学就是以化学为基础,连接医学、化学与生物学,研究外界物质与人体相互作用,从中发现防治疾病所用药物以及如何使用药物的一门应用学科。药学的分支学科也很多,包括药物化学、药理学、药剂学、药物分析学、制药工程学、药事管理学和临床药学临床药学:是在20世纪50年代中后期在美国被提出和创建的,是以患者为对象,以药物与人体相互作用为核心,以提高临床用药效益为目的,研究和实践药物临床合理应用方法的综合性应用技术学科。等。

我们前面把医学和药学比作孪生兄妹,在人类与疾病的斗争中,作为“妹妹”的药学一直和医学这个“哥哥”并肩作战。医学不断向药学提出问题,而药学的发展也在推动着医学的进步:没有麻醉药和消毒药的支撑,现代外科手术根本无法进行;没有免疫抑制药的辅助,器官移植就不可能成功;没有雌激素和促排卵药,就没有试管婴儿的诞生;没有造影剂的辅助,医学诊断学不可能取得今天的成就……药物成为医学发展的物质基础,几乎所有医学手段的实施和医学领域的重大进展都离不开药学的支撑和药物的辅助。

小结

1 一切能与人的机体发生交互作用的物质都是潜在的药物;狭义的药物是指能影响人的生理功能或精神状态,用于防治疾病的物质。药物是医学解决方案最重要的物质载体。

2 原始人类发现药物、使用药物的过程是在种群生存、繁衍和竞争压力下的本能与自主行为。

3 药学是以化学为基础,连接化学与生命科学,研究外界物质与人体相互作用,发现、发明防治疾病所用药物以及如何使用药物的一门应用学科。

4 在人类发展的历史长河中,医学与药学一同诞生,是一对有着共同基因的“孪生兄妹”。药学以其研究物质(药物)与人体交互作用的知识成为解决一个个医学难题的智慧源泉。

药问:

“我是谁?我从哪里来?

我要到哪儿去?”