风湿病知识
化学战的历史，可以追溯到第一次世界大战期间，作恶者是臭名昭著的德军。1915年4月22日，一个晴朗温暖的星期四，德军在法国的伊普雷（Ypres）城释放了致命的氯气云。从大铁桶中冒出的黄绿色浓烟，顺着风向飘向英法联军阵地，像从天而降的魔兽。随之而来的是，阵阵撕心裂肺的咳嗽，眼泪模糊了视线。氯气刺激人的呼吸系统，使其产生过剩的液体并囤积在肺部，导致中毒者类似于溺水一样的死亡。这场在伊普雷战役中正式诞生的毒气战，造成了前线士兵撕心裂肺般的痛苦。但很快，他们创造了一种有效的方法来对付这种呛人的气体：将袜子脱下，浸上小便，捂在口鼻处，过滤掉氯气。这种简单的土方法，大大减少了伤亡人数，也让这种毒气的杀伤力大打折扣。据英国统计，在1914年到1918年的四年中，造成英法联军约16万人中毒，但仅夺走了近2千多人的生命。鉴于氯气的杀伤力有限，同时，氯气需要准确的风向预测，如果自然风转向，失控的魔兽会反扑到释放毒气的德军阵地，无异于自杀。因此，氯气在德军的抱怨中，渐渐失去了魅力及威力。在军方的强力推动下，1917年，德国科学家又合成了一种更加恶毒和有效的发疱性毒气：二氯二乙基硫醚（即芥子气，mustard
Gas），分子式S(CH2CH2Cl)2。因为最初在法国的伊普雷（Ypres）城使用，这种毒气被称为Yperite；又因为它散发出来的气味类似于高浓度大蒜或者芥菜的味道，所以也被称为“mustard Gas”，后者在英语里更加常用。不过，无论是Yperite还是mustard Gas，中文的翻译都是“芥子气”。芥子气纯品为无色有微弱大蒜气味的油状液体，工业品呈黄色、棕色至深褐色、沸点217℃、熔点14.4℃、难溶于水，易溶于有机溶剂。对皮肤有强烈的渗透性，主要以液滴的形式使地面或物体染毒，作用时间可持续数小时甚至数天。芥子气的杀伤作用是缓效性的，潜伏期约2小时～12小时，潜伏期过后相继出现红肿、水泡和溃疡，愈合很慢；严重中毒者出现皮肤大疱、随之表皮松解脱落、失明、呼吸道灼伤而死亡。同时，德军可以将芥子气装入迫击炮弹中，直接发射到敌人阵地。据文献记载，在芥子气使用不到一年的时间，共有1万6千人中毒，约4千余人死亡，由此可见，芥子气的杀伤力远远高于氯气。鉴于芥子气的致死率极高，且毒性导致的症状极为痛苦，在第一次世界大战结束后，全世界各国达成共识，并于1925年制定了《日内瓦公约》，明确禁止使用毒气及化学武器。尽管在《日内瓦公约》中严厉禁止了毒气战，但在二战中，来自美国特工处的信息显示德国和日本都准备开展毒气战，希特勒扬言，他准备对任何入侵南欧的部队开展不择手段的打击，包括毒气战。为了不使希特勒找到发动毒气战的借口，1944年2月，联军司令艾森豪威尔决定以声明形式先发制人，申明“盟军政策是不使用毒气，除非敌人首先使用。但我们已严阵以待，准备还击。我们并不否认这是一次有意冒险的事件。”但是，这个本应后发制人的行动，悄悄地早于联军司令的声明展开了。1943年底，盟军的弹药船与油轮拥挤在意大利亚得里亚海东南部的沿海港口城市巴里（Bari），以支持盟军在取得北非和西西里胜利以后进一步向意大利推进的计划。携带着成千上万吨弹药和航空汽油的船舶蜂拥而至，停泊在巴里港。港口非常拥挤，船挨着船，岸上的卡车排着长队把从船上卸载的物资运输到仓库中去。其中，一艘名为“约翰.哈维”（John Harvey）的船停泊在港口的东码头。意大利东部当时在英国管辖下，为了加快在巴里的卸货任务，港口没有实行宵禁。相反，到了晚上这里还灯火通明。英国人深信，德军的空中力量在意大利已经消耗殆尽，不会对该地区的空域安全构成威胁。然而，不幸的是，他们悲剧性地低估了敌人。事实上，英国皇家空军（Royal Air Force ，RAF）在巴里岛区域附近并没有部署战斗机中队。而对德军指挥官而言，巴里港军用物资对于盟军的重要性是显而易见的。德国的高空侦察机时刻记录着港口物资的抵港动态和拥挤状况。德军迅速从意大利北部集结组建了轰炸机机队，并下令在1943年12月2日傍晚时分从东面开始对巴里港实施进攻。黄昏时分，经过20分钟的突袭，105架德军88式轰炸机快速掠过水面，快速摧毁了整个巴里港。此次突袭，德军无需耗费太多炸药，因为港内停泊的货船上面装满了大量的弹药和燃料，只需引爆一两艘，马上就会祸及周围所有船只，引起大范围的爆炸。就这样，一艘接着一艘的轮船轮番爆炸，给巴里港造成了毁灭性的打击。石油管线、油桶以及其他军用物资全部被点燃爆炸，整个巴里港硝烟弥漫，一片火海。数百人跳入亚德里亚海，拼命地挣扎着逃往安全地带。然而当他们挣扎着游离爆炸的货船或逃上救生艇时，沾染着燃油的海水再一次使他们置身于火海。燃油涌入他们的鼻孔、眼睛甚至喉咙，裹住了他们的身体，爆炸引起的烟雾使很多人呼吸困难。混乱中，有人闻到了一种奇怪的气味，这场灾难的幸存者们后来回忆说，这是一种类似于“大蒜”的臭味。从港口上方开始，一股浓重的烟云向整个城市上空蔓延，一个会讲流利英语的德国战俘对美国军警说：“这是芥子气的味道。”这位军警非常震惊，深吸了一口气以后就开始咳嗽：“简直是人间地狱啊！这是大蒜的味道。”很快，许多人出现了新症状：眼睛有刺激感、大量流泪、眼睑痉挛以至于失明；皮肤出现了硬肿，开始时是无痛性的，随后皮肤表层开始剥脱。最让人费解的是一些伤员的“休克”表现：尽管他们的血压很低、脉搏很弱，却没有表现出休克的征象，而且，对任何相应的治疗措施都毫无反应。医生们对这种无计可施的现象非常震惊。他们发现那些血压极低、脉搏微弱到几乎无法感知的伤员们，却大都感觉自己状态良好，最终等待他们的只能是平静的死亡。29岁的陆军中校斯图尔特.亚历山大（Stewart Alexander）是一位军医，曾经接受过防化训练，并曾在位于阿尔及利亚的由艾森豪威尔将军领导的盟军司令部服役过。12月7日，他被派到巴里港调查此事。一进入巴里港的病房，他立刻闻到一种浓重的“大蒜”味，他立即想到自己在两年前曾经进行过的芥子气研究。在检查幸存者们的身体时，Alexander立刻注意到了伤员们身上不寻常的皮肤损害，其分布状态证实了亚历山大关于化学武器损伤的推测。伤者凡曾暴露于港湾油污中的体表均有明显的灼伤。全身浸泡过油污海水，并曾被毛巾包裹过的伤员，全身都有灼伤表现。如果只有手或脚暴露在外，伤员的皮肤损伤就仅限于手和脚。只要曾被油污的海水溅到过，被溅湿的体表就有1度-2度的灼伤。灼伤引起的水泡随着油污流淌的方向在胸部和背部扩散。飞溅到身上的油污带着毒气挥发，如黑色乌云包裹侵蚀伤员的表皮，并侵入他们的腋窝和腹股沟造成表皮的灼伤。Alexander的调查认为如果上述这些损伤来自于液态的芥子气，毒气体会被巴里港的海水不同程度地稀释，因此不同浓度的芥子气会造成伤员们不同程度的损伤。初步尸检证实了芥子气中毒死亡的典型症状：严重烧伤、皮肤起泡、肺和呼吸器官的内壁剥离，实心的管状粘膜堵住了气管，不同死者之间的仅有区别只是症状的严重程度不等。这仿佛是在试验条件下，有意让芥子气使人受到最严重的烧伤似的。40个典型受害者的尸体中，至少包括12个民族或种族的人。在城内也发生了相似的惨景，在巴里有1000多市民死亡，很多是因为大片芥子气烟云笼罩城区所引起，其它人则是被那些席卷海岸的、充满了油状芥子气浪潮所扑打而中毒身亡。对死亡人员位置和船舶停靠位置的关联性分析显示：绝大多数死于芥子气的伤员都靠近约翰.哈维（John Harvey）号货轮；另一个突破性发现是：在现场查到的毒气弹都是美国生产的，而不是来自德国！最后，英国军方在事实面前不得不承认：John Harvey号上运载了100吨的芥子气！这些芥子气是装载在两千枚M47A1型化学炸弹中的，每个炸弹重约100磅。巴里港惨案发生后，这艘船的船员们无一人幸存，港务局并没有及时通知抢救伤员的医务人员们有关芥子气泄漏的事，从而造成了这场巨大的灾难！随后，Alexander还被警告，不准他把这个秘密泄露出去。1944年6月20日，Alexander在调查巴里港惨案的总结报告中写道：“这次芥子气所造成的整体伤亡情况超过了以往，更加严重和显著。”其中，一条主要的表现就是白细胞水平的严重下降。在开始的三、四天，主要是淋巴细胞数目的下降，随后，其他种类的白细胞也开始减少乃至消失。Alexander想到，在淋巴瘤和白血病患者的身体里，在病变骨髓的作用下，白细胞和淋巴细胞过度增生，异常的白细胞塞满了患者的血管和淋巴管。于是，他在报告中写道：“这种芥子气的混合物，也许会对白细胞过度增生的恶性肿瘤有着潜在的治疗作用。”在耶鲁大学，两位病理学家——阿尔佛莱德.吉尔曼（Alfred Gilman）和路易斯.古德曼（Loui S. Goodman），负责研究芥子气在动物体上的全身效应，目标是研发出一种解毒剂。他们研究了芥子气的多种化合物和混合物，最后聚焦于一种名为“氮芥”的混合物。他们研究了芥子气化合物在人体内的一系列化学转换，并在巴里港惨案的研究报告中指出正常淋巴组织对氮芥的高度敏感性，强调说这种敏感性可能是致命的。他们求助于大学解剖系的教授托马斯.多尔蒂（Thomas Dougherey），建议他开展动物试验并得到了他的支持，从动物试验开始进行了有关研究。Dougherey把一个剂量的氮芥用于淋巴瘤的小鼠模型，这个剂量预计在3周之内可能杀死试验动物。观察发现，经过这一个剂量的治疗，小鼠的淋巴肿瘤得到了一定的改善，体积开始缩小；给了两个剂量以后，肿瘤开始变软，体积明显缩小；最后，淋巴瘤完全消失，小鼠又开始活蹦乱跳。Dougherey非常欣喜，把这一令人兴奋的好消息通报给大家。1948年12月，耶鲁大学的医生们第一次把氮芥用于人类淋巴瘤的治疗，一位48岁的银匠，同时也是一位已经对放疗产生耐受性的终末期恶性淋巴瘤患者，成为第一个经受静脉注射氮芥的人。他的身体里到处都是增生的淋巴结，并产生了非常可怕的症状：头颈部的淋巴结增生使他无法咀嚼和吞咽；腋窝淋巴结的肿大使他的手臂无法放下；胸腔内肿大的淋巴结使他的回心血流受阻，从而出现了头颈部的肿胀……这位患者对于氮芥的治疗效果简直可以用戏剧性来形容，他体内的增生淋巴结很快退缩了，但是后来病情还是出现了复发，患者最终死亡。另外5位其他不同类型的晚期恶性肿瘤患者随后也都在耶鲁大学接受了氮芥治疗，但是效果都不尽人意。后来，默克（Merk）公司发展了这个药物，将其商品名定为“Mustargen”并应用于临床。但是在医生的处方中，“氮芥”的名字还是作为“最高机密”而被隐去，在处方中没有化学名，被称为“X化合物”。1943年—1946年，多个医疗机构在确保军事机密的前提下开展了氮芥的临床对照研究，这些多中心的研究为以后探索氮芥的治疗价值积累了足够的患者数据。1946年，当限制发布的禁令解除时，两项研究的报告公诸于世。Alfred Gilman公布了他对战时研究的第一篇结果报告；Dougherey当时已经成为国家研究委员会的主席，他综述了使用氮芥治疗160位不同类型恶性肿瘤患者的结果，重点强调了这个药物在白细胞增生性组织疾病治疗中的价值。随后，另外一些在战时进行的观察性研究报告也先后分别发表。1949年，Mustargen成为第一个被美国FDA批准上市的肿瘤化疗药物，在那个时代，药品的安全性最为重要，哪怕疗效不够显著也可能获批。截至1958年，通过各种临床试验，有关氮芥的临床疗效、风险效益分析等研究逐渐有了结果。很多肿瘤被控制后出现复发，这种复发可能导致患者对以后的治疗产生耐药性。但即便这样，氮芥还是在临床上得到了广泛的应用，毕竟，氮芥是医生手中唯一可靠的肿瘤化疗药。时至今日，氮芥仍被用于何杰金氏病、其他淋巴瘤以及急慢性淋巴细胞性白血病的治疗中。在肿瘤化疗药物的分类系统里，氮芥被分类为“烷化剂”，是最早用于临床并取得突出疗效的抗肿瘤药物。氮芥为双氯乙胺类烷化剂的代表，它是一高度活泼的化合物。研究显示：氮芥进入体内后，通过分子内成环作用，形成高度活泼的乙烯亚胺离子，在中性或弱碱条件下迅速与多种有机物质的亲核基团(如蛋白质的羧基、氨基、巯基、核酸的氨基羟基、磷酸根)结合，进行烷基化作用。氮芥最重要的反应是与鸟嘌呤第7位氮共价结合，产生DNA的双链内的交叉联结或DNA的同链内不同碱基的交叉联结，破坏DNA，阻止细胞分裂，启动细胞的“自杀”程序，促使细胞迅速凋亡。G1期及M期细胞对氮芥的细胞毒作用最为敏感，由G1期进入S期延迟。大剂量时对各周期的细胞和非增殖细胞均有杀伤作用。由于氮芥毒性很高，且不能口服给药，寻找更安全的替代品的努力在全世界展开。曾经做过医生的Norbert Brock博士于1949年加入了德国的NSTA公司。这是一个规模较小的医药公司，研究经费有限，无法开展多病种的大规模药物筛选。Brock以临床治疗肿瘤需求为导向，引入“跟随创新”的理念，试图找到一种方法，化学修饰有毒的抗肿瘤药，降低他们的毒性，使之成为“运输型”分子（transport form），在细胞酶的作用下转换成具有细胞毒性的活性分子（active
form）。Brock瞄准氮芥，他领导的团队合成并筛选了超过1000个氮芥异构体，终于如愿以偿，环磷酰胺脱颖而出。环磷酰胺作为氮芥的前体药，进入细胞后迅速被细胞酶开环、分解，在一系列代谢物中，氮芥成为主要的细胞毒物质，起到抗肿瘤的作用。50年代初期，两篇环磷酰胺治疗肿瘤的德文文章发表。1959年，美国FDA批准环磷酰胺作为第8个细胞毒抗癌药上市。环磷酰胺很快成为了治疗多种肿瘤的一线用药，世界卫生组织（WHO）将其列入基本用药名单。系统性红斑狼疮（SLE）是一个可累及多器官的自身免疫性疾病。肾脏，是主要受损靶器官之一，若SLE病人出现肾功能障碍，同时病理检查证明有肾脏组织学损害，即可诊断为“狼疮性肾炎（LN）”。在上个世纪的70年代以前，虽然已广泛使用了糖皮质激素，伴有LN的SLE患者的5年存活率仍仅为50%。因此，寻找有效的治疗LN的药物成为众多临床医生研究的目标。美国国家卫生机构（NIH）利用其临床研究的优势，在探索治疗LN领域成为先驱。1971年，John Decker医生领导的NIH团队率先在美国《内科学年鉴》（Ann Intern Med）上发表了环磷酰胺治疗LN的研究文章。此研究共有13例病人入组，7名病人服用环磷酰胺，6名病人服用强的松，治疗10周。结果显示，服用环磷酰胺的病人在改善抗－DNA抗体水平、补体水平、尿沉渣、蛋白尿及全身症状方面，显著优于强的松治疗组。此后，Decker医生的研究一发不可收，他的团队分别于1974年的《关节炎与风湿病》（A&R）杂志、1975年的《内科学年鉴》、1983年的《内科学年鉴》及1984年的《新英格兰医学》（NEJM）杂志报道了38例观察10周、38例观察2年4个月、53例观察85个月、62例观察44个月的试验研究，大人群长时间的观察结果再现了1971年的结论。但病人的生存率没有显著差异，环磷酰胺组的主要死亡原因是严重感染。因此，NIH团队试图修正研究思路，增加了静脉注射环磷酰胺的方案。1986年，以Austin医生为第一作者的文章在NEJM发表，并第一次证明，每月一次的静脉注射环磷酰胺，较口服环磷酰胺及强的松治疗LN更加有效。同时，合并应用强的松，可增加疗效。虽然这个试验进行到10年时，每组的病人仅剩下1个，它仍被医学界尊为里程碑式的研究，简称为“NIH方案”。仔细追踪，当今真正应用的NIH方案来自同一团队的后续研究，分别发表在1996年及2001年的《内科学年鉴》，研究分为三组，27名病人接受环磷酰胺静脉注射，28名病人接受环磷酰胺静脉注射，同时合并应用甲基强的松龙，27名病人接受甲基强的松龙，此续贯研究分别观察了6年及10年。除了将口服环磷酰胺改变成静脉给药，试验还汲取肿瘤化疗的经验，引入了诱导缓解与维持缓解的理念，在前6个月采取环磷酰胺每月静脉注射一次，当达到部分缓解或完全缓解后，改成每3个月静脉注射一次。结果显示，这个研究的第二组，即环磷酰胺合并激素的疗效及安全性最佳，从而奠定了NIH方案的基础。环磷酰胺的作用机理决定了其无法避免的不良反应。其中，包括细菌、霉菌、真菌、病毒等在内的微生物感染，是导致应用环磷酰胺治疗过程中的主要死亡原因；同时，诱发肿瘤、导致出血性膀胱炎、骨髓抑制、女性性腺损害等，也是其常见的副作用。鉴于环磷酰胺的天生毒性，尝试少用、甚至替代环磷酰胺的努力不断继续。法国的Houssiau教授率领欧洲十几个国家开展了“欧洲治疗LN研究”，他的方案将环磷酰胺的剂量减半（500mg），每两周给药，共六次，之后改用硫唑嘌呤作为维持缓解。10年观察结果显示，低剂量环磷酰胺联合硫唑嘌呤组治疗LN的疗效及安全性与NIH方案相当。这里有一个插曲，当Houssiau教授在美国风湿病年会上宣布其5年的结果时，他冒然使用了“欧洲方案”这个词，这时，听众席上站起了一个人，摇着他的手和头喊道：“如果你没有10年的数据，你无法挑战NIH方案。”人们仔细一看，提问者正是NIH方案的主要人物之一Austin教授。直到10年的数据公布，欧洲的学者们开始公开称谓这一“欧洲方案”了。2000年，NEJM发表了一篇震撼肾脏病及风湿病领域的文章。作者是香港的陈德茂教授。他将抑制器官移植排异反应的药物霉酚酸酯（MMF）用于治疗LN，结果显示MMF联合激素诱导治疗LN的疗效及安全性与NIH方案相当。虽然试验组及NIH方案对照组的病人数均仅为21例，观察时间仅为一年，但此研究意味着苦苦追寻的替代环磷酰胺的梦想即将实现。因此，国际顶级的NEJM放下了架子，刊登了全文，并辅以高评价的编者案。在陈德茂教授研究结果的振奋下，一个旨在发展MMF用于治疗LN的项目公司Aspreva成立。凭借着雄厚的资金及美好的期待，Aspreva联合了世界顶级的研究中心，开展了覆盖白人、黑人、南美洲人、亚洲人的多国多中心的“MMF治疗LN的Aspreva”研究。方案与陈德茂教授的研究相似，但是，其试验终点是MMF在治疗LN的疗效上优于NIH方案15%。因是国际多中心，给药剂量遵照了欧美人群的体重，强制规定给予随机到治疗组的LN病人3g/日MMF，包括亚洲人群。结果显示，半年的诱导治疗，MMF没有达到终点。回顾性的分层分析显示，MMF在黑人及南美人群的疗效优于环磷酰胺，MMF在白种人群的疗效与环磷酰胺相当，在亚洲人群中，环磷酰胺治疗LN的疗效优于MMF。令人担忧的是，在试验期间，全球共有9人MMF相关的不良反应死亡，其中7例发生在中国。试验的失败，直接导致了Aspreva公司的清算。因此，环磷酰胺的地位至今仍无法动摇。回首环磷酰胺的发展历程，充斥着霸权者的贪婪、战争的血腥、违规者的自残悲剧，但也洋溢着智慧者有准备的头脑、意外发现的快乐、伟大的科学发明及创新的壮举。自环磷酰胺诞生以来，以它为工具的研究文章已发表了近2万篇，有数以百万计的肿瘤患者被它治愈，病情得到有效控制。它的应用领域不断扩大，一线用药的地位不断的出现在多个学科的疾病治疗指南。在不太光彩的前世背景下，经过科学家们的努力，一个“杀人魔鬼”，变成一个治病救人的斩魔利剑。如何使用好这把双刃剑，需要以患者为中心，有机结合科学循证、分析推理、悟性直觉，成为集科学家、哲学家及艺术家于一身的优秀医生，成为头脑敏捷、眼光独特、武功高强的剑客。
版权所有 © 北京大学人民医院风湿免疫研究所
技术支持：优河马
