书城医学我是医学知识大王
17329100000011

第11章 K

抗体

抗体是由脾脏、淋巴结、骨髓、血管内皮等网状内皮系统组织的浆细胞部分所产生的,包含在血液的血清中的一种蛋白质。抗体的种类繁多,使用1948年诺贝尔化学奖获得者瑞典人蒂塞利厄斯所创造的电泳法分离血清时发现,它包含在血清蛋白质中的r球蛋白的部分。将r球蛋白再进一步细分,又可分为分子量小的rG球蛋白和rA球蛋白以及分子量大的rM球蛋白。其中的前两种(G和A)抗体是特异性抗体。它是当异物侵入机体时,把异物作为抗原而产生的抗体,所以只能用来对抗该种异物。由此看来,对各种不同的异物,就能够产生各种各样相应的抗体。M抗体是天赋的抗体,所以称为自然抗体,它除了决定血型的功能以外,对细菌和病毒等任何异物都起作用。它能对侵犯到体内的异物采取紧急措施。与此同时,G抗体和A抗体就作好准备,来击退来犯的异物。抗体不仅能破坏细菌,抑制阿米巴等微生物的活动和中和毒素,还能使得异物容易被白血球或吞噬细胞所吞食。

空间生命科学

空间生命科学是研究宇宙空间环境中的生命现象及其规律的学科,属空间科学和生命科学的边缘学科。在空间时代,人类和生物在宇宙空间中的活动成为现实,从而产生了相应的研究领域——空间生命科学。

抗菌药物受挫

1939年,对脑膜炎和由肺炎球菌引起的肺炎,医生给以磺胺药物后,疗效非常显著。但在20年后,磺胺药物只对半数病人有效。与此同时,人们发现,生产的各种抗菌素药物也慢慢地变得不那么有效了。原来,病菌不再害怕有特效的药物的原因,并不是由于那些病菌掌握了抵抗药物的本领,而是在未被杀死的残留菌株中产生了少量的能抗药的突变型菌株。它们躲过追杀之后,迅速地繁殖起来了。正常情况下,突变是缓慢的,在真核生物中,特别是多细胞生物,在每一代里,靠着基因与染色体的突变和不断重新组合,变异速度有所加快,而在细菌中,突变更为迅速,因为细菌繁殖非常快,只要少数亲代就可产生无数后代,尽管有效突变非常缓慢,但是突变的绝对数目仍然很高。

一种抗菌素无效时,另一种抗菌素仍能消灭抗药的菌株。新抗菌素和经过改良的”老“抗菌素,在和突变型菌株进行斗争,就不会有一种病菌能继续繁殖下去了。但道高一尺,魔高一丈,所以药剂与病菌间的斗争将永无止境。

抗生素

抗生素是常用药物,它能抑制有害病菌的生长。抗生素的种类很多,除少数几种可以人工合成外,大多数都是由抗生菌在发酵罐里通过发酵分泌出来的。抗生菌这类微生物,主要是一些放线菌以及若干真菌和细菌。它们产生的抗生素能抑制有些病菌生长,还能杀死某些病菌。如青霉菌产生的青霉素,链霉菌产生的链霉素,土霉菌产生的土霉素以及多黏芽孢杆菌产生的多黏菌素等,都能杀灭某些有害病菌。

抗生素工业

抗生素工业是以青霉素的生产为开端的,迄今已有60多年的历史。已发现的抗生素有数千种,已在临床使用的有上百种。其中β内酰胺类抗生素,如青霉素类、头孢霉素类占据首位。20世纪70年代以前,生产方法有两种,一是发酵法,二是半合成法,主要是化学法。20世纪70年代开始,出现了一种新的生产工艺——酶法半合成,即凡是用化学法裂解或合成的反应均用酶法代替。凡能用化学法半合成的头孢霉素几乎都可以用酶法半合成。这充分显示了酶法半合成作为抗生素生产工艺的后起之秀具有巨大的竞争力。

昆虫病毒

昆虫病毒是指以昆虫为宿主的病毒。既能在脊椎动物体内或高等植物体内增殖,又能在昆虫体内增殖的病毒很多,如动物病毒中的布尼亚病毒科、披膜病毒科的甲病毒属与黄病毒属、呼肠孤病毒科的环状病毒属、弹状病毒科的水疱性口炎病毒属与狂犬病毒属,以及植物呼肠孤病毒组与植物弹状病毒组的许多成员。从生物学角度讲,可以认为昆虫是这些病毒真正的宿主,但习惯上仍把昆虫当作这些病毒的媒介看待,理由之一是因为这些病毒与昆虫已建立了平衡关系,虽然能在昆虫体内增殖,但一般对昆虫不表现病原性。所以,狭义地讲,昆虫病毒是指以昆虫为宿主并对昆虫有致病性的病毒。

空气中的毒素

现代人所呼吸的空气中,悬浮着各式各样的有毒物质,这些毒素的来源包括汽车、机车排放的废气以及工厂排放的废气,主要是二氧化碳、一氧化碳、氮化合物、碳氢化合物和烟的粒子状物质等。

这些臭气一旦进入肺部,就会侵蚀肺脏的细胞组织——要提醒您的是,我们嘴巴吃进的毒素,在消化过程中会由肝脏分解,把毒素排出体外。但是,经由呼吸进入人体的毒素,是直接进入血液,经由血液,运送到身体各器官组织——这样一来,就会引起人体代谢异常、降低大脑的酵素活性、造成神经机能障碍,最可怕的是,它们具有强烈的致癌性。

抗癌新药TNF

TNF叫人体肿瘤坏死因子,是一种新型、有效的抗肿瘤药物。如将它注射到肿块中或其周围,可以成功地抑制肿瘤细胞的营养供给而导致它的坏死。此外,TNF还能杀伤转化细胞和某些病毒感染的细胞,而对正常细胞不仅没有破坏作用,相反还能刺激其生成。经临床验证,使用TNF以后,不少癌症患者病情都有不同程度的好转,有的病灶完全消失。早期TNF产品是从人体中分离得到的,数量极为稀少,价格极其昂贵,高达黄金价格的200万倍之多。

1989年,用在人的基因库中分离到的基因片段,构建成了在哺乳动物细胞、酵母和大肠杆菌中高表达的、生产人体TNF的工程菌,并经过小容量发酵罐试验,生产出了首批纯度达95%左右的TNF产品。据测试表明,其生物活性达到了国际同类药物的水平。TNF的成功研制,为肿瘤治疗开辟了一条新途径。

抗生素杀灭细菌

在20世纪初,细菌感染每年夺去上千万人的生命。抗生素发现于1928年。英国科学家弗莱明无意中发现一种青霉菌。青霉菌有杀死细菌的效力,但没有取得更大的进展。1939年,正在牛津工作的德国生化学家钱恩和澳大利亚病理学家弗洛里继续了弗莱明的研究。两年后制成首批青霉素,第一个采用此药的病人是个警察,他的头部、脸部、肺部受到严重的细菌感染,接受治疗仅仅5天,病情大为好转,康复之快令人惊异。不幸的是,由于没有足够的青霉素继续治疗,一个月后,这位警察还是死亡了。

科学家研制抗生素新品种,必须确保抗生素既杀死细菌,又不伤及人体组织,否则会引起腹泻、晕眩等副作用。人们尽量使抗生素只杀死某些细菌,但有些抗生素也会把一些人体所需的细菌杀死;这些细菌本来能够抑制有害微生物的生长,一旦被消灭,病人可能受到继发感染。举例来说,青霉素往往会杀死对抗念珠菌的细菌,而念珠菌会引起鹅口疮、阴道炎、皮肤炎等病。科学家最感头痛的,是细菌会不断演化,作出适应性改变,产生抗药性。

抗生素与抗菌素

抗生素与抗菌素,它们的原文都是antibiotics。由于”anti“的含义为”抗“,而”bio“的含义为”生物“,故译为抗生素。广义抗生素应是”生物在其生命活动过程中产生的(用化学或生物学方法所衍生的)极微量即具有选择性地抑制其他生物生理活性的一类化学物质“。而狭义上、习惯上所指抗生素系指”由微生物产生的,极微量即具有选择性地抑制其他微生物或癌细胞的化学物质“。这个名词最早由瓦克斯曼提出,但当时人们对抗生素的认识就局限在抗菌作用。1958年将抗生素改译为抗菌素。随着抗生素科学的迅速发展,它的作用范围已远远超出抗菌范围,如丝裂霉素、放线菌素D等可用于抗肿瘤,再如杀粉蝶菌素对鳞翅目幼虫有杀灭作用,还发现有些抗生素尚有强心、降血压、降胆固醇等作用。

克隆风波

乔治·华盛顿大学试管授精和人科学实验室是从17个各含2~8个细胞的人类胚胎入手,进行的人类胚胎克隆实验的。

研究人员从胚胎中分离出细胞,然后在细胞表面涂上一层冻胶状物质,以模拟天然人体结构为胚胎提供营养。这些细胞分裂,形成8个新的胚胎。双细胞的胚胎在实验结束之前已发育成2个细胞的胚胎。32个细胞的胚胎通常可用于试管授精。

尽管乔治·华盛顿大学的克隆研究并未能发育”成为完完全全的人的胚胎“,但这个思路会导致出现”令人不寒而栗“的可能性,即批量生产人或任意制造完全一样的双胞胎以备器官移植用。

科学家破译生命天书

遗传学由于破译了人类部分基因组而发生革命性的变化。决定一个人长成什么样子的生命蓝图就存储在受精卵的脱氧核糖核酸中,它携带着决定蛋白质结构的遗传信息——基因,这些基因按一定顺序排列。人体每一个细胞中的基因都排列在紧密缠绕在一起的脱氧核糖核酸”细线“上,进而组成一对对的染色体。基因是生命发育过程中的”指示“或”命令“,它可以说明为什么一个人的外貌和举止与别人不同,还可以说明为什么有些人易生病。

国际人类基因组计划是人类首次全面、系统地研究人类遗传物质DNA的一项国际合作公益计划。它的核心内容是,测定人类基因组的全部DNA序列,从而获得人类最基本的生物学信息,成果将由全人类自由分享,是21世纪生命科学的基础和先导。

目前由英国剑桥大学、日本庆应大学、东海大学医学院、美国的华盛顿大学和世界各地的几十个实验室的上百名科学家们组成的这个设备一流、人员一流的”人类基因组计划“国际小组,力图揭示和绘制人体10万个基因,30亿个碱基对图谱。他们很快就能将人类全部基因的排列搞清楚,到时会将关于人类所有DNA的完整资料在因特网上予以公布,建立起完整的遗传信息库。整个人类基因组工程一旦全部完成,就将成为有史以来科学研究领域中取得的最重大的成就之一。它是一份描述人类自身的说明书,是一本完整地讲述人体构造和运转情况的指南。届时,危害人类健康的5000多种遗传病以及与遗传密切相关的癌症、心血管疾病、关节炎、糖尿病、高血压、阿耳茨海默氏症以及多发性硬化症和精神病等,都可以得到诊断和治疗。遗传学领域的这一新突破几乎肯定会在21世纪引发一场医学革命,这项发现的重要程度超过了第一颗原子弹爆炸和人类登上月球。

窥视基因的显微镜

1996年,瑞士人弗雷德里克·岑豪森研制成功的一台名叫SIAM(扫描干扰无孔显微镜)的显微镜分辨率达到了1纳米(10米),比理论所预计的高出了450倍。到目前为止,人们认为视觉系统的分辨率直接同光波的长度有关。可见光的波长在0.45微米~0.75微米之间。因此,它的分辨率不能低于450纳米。SIAM摆脱了波长的限制。研制该仪器所使用的技术使人联想起全息照相术:图像不是直接观察到的,而是通过对光束反射的分析”复制“出来的。SIAM可以对不导电的标本进行分析。一些隧道效应显微镜也可以达到和SIAM差不多的清晰度,但是它们必须建立在有电流通过的基础上(首先必须使标本能够导电)。利用SIAM,可对活体标本切片进行研究,避免了由于使用物理化学处理方法而使切片受到破坏的危险。

另外,通过改变激光的波长(颜色),人们还可以获得一些关于被分析标本的成分的补充信息。每个分子都可以识别出来。在这一点上,利用SIAM最有发展前途的领域是人类基因图谱的绘制。这种显微镜可以大大提高遗传学家的工作效率,他们还可以把它变成诊断遗传病的工具。它也应该可以迅速地检查基因治疗的效果。在技术领域,SIAM的另一个引人注目的用途是储存数据。利用这种方法,有可能把100张只读光盘上的内容储存到一张同样规格的光盘上。

卡介苗

卡介苗是由法国细菌学家卡尔美和介林首先发明的。为纪念这两位先驱者的功绩,称他们制成的菌苗为卡介苗。他们于1902年开始用牛乳痈脓肿内分离出的牛型结核菌接种、培养传代。至1920年,他们把传代至231代的菌苗接种各种动物,证明能够产生对结核感染的免疫。1921年即进行人体试种,获得良好的效果。世界各国的卡介苗菌全从法国巴斯德研究所引进,引进的方法不同,有的直接引进,有的间接引进,但经各研究室传代保存以后,菌苗有变异,形成许多亚株。卡介苗系活菌苗,一定量苗液中须含有相当量的活菌数才有预防效果,中国制品为每毫克卡介苗含活菌数1000万以上,可在冰箱存放42天,温度过高,菌数下降影响效果。现多采用制成的菌苗加入保护剂后于-30℃下真空干燥,封口保存,这样有效期可延长为一年。

咖啡与血型转变

所有的红血球表面都呈现糖分子链结构。它们由基糖分子和依附在上面的糖分子组成。这些位于末端的残余糖分子决定血型。A型血是乙酰半乳糖胺;B型血是半乳糖;AB型血的红细胞兼有这两种糖链;O型血只有基链。输血时不同血型不相容,原因就在于抗体附着在异体血球的残余糖分子上,血细胞黏住便破裂。相反,并不存在向着基链的抗体。因此,O型血在输血时可以通用。由于血库的血保存时间有限,每年都有相当数量捐献的血白白浪费。因此,把各种血型转变成O型,是输血研究中的重要课题。一些研究小组最近又向着这个目标前进了一步。美国纽约林斯利—金博尔研究所的杰克·戈尔斯坦和他手下的工作人员成功地从咖啡豆中分离出一种酶,能将末端的半乳糖同基链分开。这样,B型血中红血球就变成了O型。他们起初是从试管中做这种酶的试验,发现血细胞的膜片没有受到损害,新陈代谢也未受影响。在第一阶段临床试验中,给自愿接受试验的健康人输送用咖啡豆酶处理过的B型血。虽然发现一些人身上B抗体增高,但”异体的“红血球在所有人身上都能存活,完成输氧任务。在第二阶段,对苦于红血球数量减少的病人做此试验。同医学研究的许多方面一样,生物工程也进入了这一领域,并且证明大为有益。处理一袋库存血(相当于半升血)戈尔斯坦需要用9.09千克~18.18千克咖啡豆分解的酶。仅美国每年便需要大约1100万袋库存血。因此,研究人员把咖啡豆的基因分离出来,然后输入细菌中,这样,细菌便能制造随意数量的纯产品。