是毒还是药?毒死光绪的鹤顶红,也是白血病患者的救命药

从传说中的鹤顶红开始

在各种传说中的毒药排行榜里,鹤顶红永远位居榜首。不过丹顶鹤头顶那抹红,只是鸟到中年的“谢顶”,鹤顶红这种神秘的东方毒药,实际上指的就是砒霜。

砒霜学名三氧化二砷,色白无味,口服60-200mg即可致死。在现代医学还没那么昌明的时代,这种无色无味、廉价易得、无法抢救的致命毒药,是古今中外当之无愧的“毒药之王”。

中国语言文化里习惯“避讳”,把一些不太好的词汇换个委婉的说法,鹤顶红就是古代人给红信石取的代称。红信石是由多种含砷矿物煅烧得来的一味中药,因为含有杂质硫而呈红色,俗称红砒。比起纯净的砒霜“白砒”,它的毒性还是要小一些的。

顺便一说,古代锻造提取的工艺并不完善,即使是提纯的砒霜,也避免不了含有大量的硫。硫遇银生成黑色的硫化银,或许这就是“银针试毒”的由来吧。当然了,这个方法实际上检测的根本不是三氧化二砷,纯属巧合罢了。

人类使用砷的历史

人类使用砷化合物的历史比我们认知中的更加久远,甚至可以追溯到公元前2000年,那时从炼铜中得来的三氧化二砷就被用来杀人和治病了。没想到吧,这种剧毒,最初是被当作药物的。

来看一下英文中砷这个词,arsenic,它来自于古希腊语arsenikon,这个单词的意思是“有效的、强有力的”,可见砷最初的意义还是挺正面的。

人类对砷的认识是随着医学的发展同步进行的。

公元前370年,希波克拉底就曾描述过金属矿工人的腹绞痛,他还使用雄黄(四硫化四砷)和雌黄(三硫化二砷)作为苛性药;亚里士多德和写下第一本百科全书《自然历史》的普利尼,也曾记述过砷的药用特性;盖伦认为硫化砷可以治疗溃疡;16世纪提出“万物皆有毒”的帕拉塞尔苏斯,已经把砷作为药剂广泛使用了。

东方世界对砷的认识也很早。中国古籍中有道是“砒乃大热大毒之药,而砒霜之毒尤烈”,并提出“古方并不入药,惟烧炼丹石家用之”。不过中医很崇尚顺势疗法,根据以毒攻毒的原则,倒是也有医生用砒霜治疗某些疑难险恶病症,《本草纲目》和《神农本草经》中都有相关的记载。

历史上最有名的含砷药物可能要数“福勒溶液”了。这种出现于18世纪的神秘溶液,被用来治疗各种疾病,风靡了整整150年。更有趣的是,在这之前,人们已经广泛使用砷来谋财害命,砒霜是当时最受欢迎的毒药,没有之一。这部分的故事我们一会儿再详细讲。

福勒溶液

砒霜还曾有个令人意想不到的作用——美容。

砷的毒性会使得血管变脆,导致毛细血管很容易破裂,正是维多利亚时代女性疯狂追逐的苍白肤色。

19世纪,人们口服含砷溶液,或通过吸入蒸汽、静脉注射或灌肠等各种方式使用砷。各类含砷的化妆品还宣称了去除粉刺、雀斑等各种“安全无害”的功效。笔者本人也在小说里读到过中国古代妇女服食砒霜美白的描述。

看看这些广告多可怕吧

到了20世纪,人们总算开始科学地看待砷了——不管是杀人还是治病。

一战和二战没忘记“毒药之王”的名字。除了光气、氯气、芥子气等臭名昭著的化学武器,其实美国陆军化学战服务公司还开发了以有机砷化合物为主的两种气体武器,Lewisite和Adamsite。幸运的是,这俩潜在“杀人魔”出现得太晚,没赶上一战,二战又输给了其他更恶劣的气体制剂,所以并没有上过战场。

另一方面,在这一百年里,出现了打破梅毒噩梦的经典药物胂凡纳明606,在抗生素出现之前顶起了一片天。砷化合物也开始被用于治疗毛滴虫、白血病等疾病。现在,亚砷酸注射液被用于治疗急性早幼粒细胞白血病(APL),在与反式维甲酸的联合治疗中,90%以上的患者保持了长期无病生存。在这段故事里,我国的中医老偏方和上一代科学家还起了不小的作用。

1912年的胂凡纳明治疗包

直到今天,砷也在医学(和伪医学)领域举足轻重。某些印度妇女会在妊娠头三个月服用含砷的药物,据说这样能够增加怀男孩的概率。

国王的毒药

砷在自然界的存在很广泛,它具有纯元素、三价和五价三种存在状态,可以以纯净物的形式存在,也能轻易和金属、碳、氧、氢等元素形成共价键。砷在元素条件下其实是无毒的,但是一旦转变为离子态,就会产生剧烈的毒性,一般来说三价砷毒性比五价砷更强,无机砷比有机砷毒性更强。

其实砷中毒至今还是个比较严重的问题,当然这会儿担心的就不是被投毒了,而是重工业带来环境污染等公共卫生问题。慢性砷中毒会导致多样性皮肤损害和多发性神经炎,还会导致癌症。孟加拉国四分之一国民都深受砷污染的水源困扰,至今还没有解决。

慢性砷中毒导致的色素沉着和角化病

相比较来说,急性砷中毒更加可怕。最常见的三氧化二砷,口服0.01-0.05g即可发生中毒,60-200mg即可致死,而且砷化物可以通过接触吸收,也就是说皮肤涂抹或者呼吸都是中毒的途径。

急性砷中毒普遍表现为恶心呕吐、腹泻,以及神经系统症状,跟食物中毒十分相像,再加上砒霜可溶于水,无色无味,难以检测,而且只要煅烧砷矿物就能够得到,这种便宜好用又隐秘的理想毒药顺理成章地加冕了“毒药之王”的桂冠。

在英文中,砒霜被称为“the king of poisons”或者“the poison of kings”,一个是毒药之王,一个是国王的毒药。后者得名源于,统治阶级特别喜欢使用砒霜杀死政敌。

历史记载第一个使用砒霜进行谋杀的人应当是罗马皇帝尼禄,公元55年,他为了保证自己的皇权稳固毒害了兄弟布里坦尼库斯。

尼禄之死

历史上另外一位以使用砒霜出名的大人物,就是著名的“毒药公爵”凯撒·波吉亚,他背后的波吉亚家族有一种秘传毒药Cantarella,为了保障政治和宗教地位,波吉亚们无情地暗杀政敌,这种无色无味的神秘毒药很可能就是砒霜。

1659年,一位名叫Giulia Toffana的意大利女性和她的女儿Girolama被处以死刑,罪名是用毒药谋杀了几百人。Giulia研制出了一种以自己名字命名的药水Aqua Toffana,她把这种药水卖给陷入婚姻困境的女性,帮助她们逃离可恶的丈夫。据Giulia自己供述,仅在1633年到1651年间,就有六百名男子被这种含砷的毒药杀死。

据说砷还会让葡萄酒的味道更好

还有更多的女性利用砒霜谋杀丈夫来获得财产,在17世纪的法国, 砒霜甚至被称为“继承粉末”。这种情况直到Marsh测试等检测砷的技术发展起来才有所好转。

砷的手下亡魂名单里,还有一个大人物。1821年,拿破仑死在了圣赫勒拿岛,尸检发现他的头发里含有少量的砷。有学者认为,拿破仑其实是死于卧室和浴室的绿色染料——舍勒绿,也就是砷酸铜。这种颜色清新的绿色一度被广泛用于装修和服装行业。

当时流行两种绿色的染料,舍勒绿和巴黎绿,这两种绿色实际上都来自砷和铜的化合物,生产巴黎绿的工人出现了多种中毒症状

从福勒溶液到“魔法子弹”

历史上最著名的砒霜药要数福勒溶液。

1771年,伦敦市场上出现了一种成分神秘的口服药剂,宣称可以治疗疟疾,托马斯·福勒对此很感兴趣。他试用之后感觉效果挺好,于是自己找人分析成分重新配置了一批,这就是后来风靡欧洲150年的福勒溶液。

福勒溶液的主要成分是1%的亚砷酸。1786年,福勒发表了一项研究,认为这种药剂对疟疾、发烧和周期性头痛疗效颇好。1809年,英国药典收录了福勒溶液,作为奎宁的替代品治疗疟疾,也可以治疗昏睡病(锥虫病)。1820年,美国药典也收录了福勒溶液。

不过不知道这期间又发生了什么,福勒溶液逐渐成了一种“万金油”药物,整个19世纪,它被用来治疗各种各样的疾病,包括但不限于哮喘、湿疹、牛皮癣、贫血、高血压、胃溃疡、风湿病和肺结核,含砷的乳膏也被用来治疗皮肤病。

福勒溶液火到什么程度,当时还出现了“仿制药”,比如以三碘化砷和碘化汞为主要成分的Donovan溶液和以三氯化砷未主要成分的de Valagin溶液,它们也被用于治疗类似的疾病。

现在来看,能治这么多疾病的“神药”有很大概率是个假药。不过砷化合物能够治疗梅毒倒是真的。

据说著名妹控凯撒·波吉亚先生也因梅毒毁容,所以经常戴着面具

1492年,哥伦布从新大陆返回,带来了人们从未见过的各种新奇玩意儿,包括梅毒螺旋体。这种微生物导致的可怕疾病很快随着西班牙雇佣兵传遍了欧洲。这期间倒是也有人提到砷可以治疗梅毒,比如前文提到的帕拉赛尔苏斯,不过砷首次真正走上梅毒治疗的现代医学舞台,还是要到十九世纪保罗·埃利希提出“魔法子弹”。

埃利希提出过这样的假设:一定存在某种治疗性的化学物质,能够针对特定微生物有杀伤作用,同时不伤害宿主的身体组织,这种抗菌作用应当是化学结构特异性的。这就是著名的“魔法子弹”理论。

因为对免疫学的贡献,保罗·埃利希获得了1908年的诺贝尔医学和生理学奖

基于这个理论,埃利希和实验室的伙伴们开始测试各种各样的有机砷化合物,并通过化学修饰来改良药物疗效——这也是现带化学药物研究的基础。

1907年,第606号化合物表现出了良好的抗梅毒螺旋体活性。1910年,它以Salvarsan之名销售,也就是今天我们说的胂凡纳明,当时的人们也把它称为606。之后两年里还出现了溶解性更好的新版本Neosalvarsan,909。

在等待青霉素出现的日子里,胂凡纳明可谓是梅毒患者的救世主了。

一张老偏方

1878年,波士顿医院的两名医生无意中发现,福勒溶液降低了两名正常人的白细胞计数,还明显减少了一名慢性粒细胞白血病(CML)患者的白细胞计数!很快,医生们开始使用砷化合物治疗白血病,三氧化二砷一直用到1953年白消安出现。

砒霜的毒副作用很大,有了放化疗之后,它很快就被淘汰了。如果没有中国科学家的坚持,砒霜的故事说不准就要在这里结束了。

1971年,黑龙江林甸县出了一位老中医,他手中有一张治疗癌症的验方效果非常不错,好多患者前去就医,当时下乡巡回医疗的哈尔滨医科大学附属第一医院的药剂师韩太云还帮着把药方改成了水针剂,肌肉注射见效更快。因为是71年的3月份,所以人们把这个药叫做713注射剂或者癌灵注射剂。

这个药很快引起了省卫生厅的注意,于是哈医大附一以张亭栋为首的5人火速前去了解情况。费劲儿好不容易到了当地一看,这药方也没什么神秘的,就三味药:砒石、轻粉(氯化亚汞)和蟾酥,根据患者的情况要么用水吞服要么直接把药粉涂抹在皮肤上就行了。

张亭栋在生命科学杰出成就奖现场,该奖项的另一名获奖者是屠呦呦

可是就这么一张看起来毫不科学的药方,还真的有效,不少癌症患者的症状都有好转!不过癌灵的毒性实在太大了,患者扛不住,医生也不敢用,最后也没推广开。

张亭栋倒没有这么简单的放弃。他本身是搞血液癌症的专家,自然想到用癌灵治疗白血病。经过测试,癌灵对白血病确实也有效果,只不过副作用也十分明显,患者们不同程度地出现了高血压、肾损伤等症状,可见药方还需要进一步改良,剔除有害物质,才能真正施用。

经过几轮测试,哈医的研究人员发现,原来是轻粉中的汞影响了肾功能、蟾酥导致了高血压,而砒霜本身就能够带来很好的治疗效果!

由于口服砒霜会造成胃肠道粘膜损伤,所以研究人员最终确定了静脉注射亚砷酸的给药方式,并在不断的临床实践中发现,砒霜对急性早幼粒细胞白血病(APL)具有非常显著的治疗效果,总体缓解率能够达到90%!

1994年,在国内一次学术会议上,哈医研究人员结识了上海瑞金医院的同行们。瑞金的王振义教授是白血病领域的名人,他的研究团队首次发现了全反式维甲酸对急性早幼粒细胞白血病的治疗功用,并且因为价格低廉、副作用少、使用方便很快成为国际标准疗法。

王振义

两组研究者一拍即合。在之后的合作中,研究者们发现砷剂和维甲酸的作用机制完全不同,但是靶向同一种致病蛋白,二者能够产生很好的协同作用,联合治疗能够令90%以上的患者实现长期无病生存,也就相当于临床治愈了。

2000年,亚砷酸注射液获FDA批准用于治疗急性早幼粒细胞白血病,学界也开始探索砷在其他癌症上的治疗效果。

不过这个故事还是有两个遗憾,一是因为国际视野不足,张亭栋们早期的研究并没有发表在国际期刊上,导致其学术成就并不为人所知;二是当时团队中各人的贡献尚且还有一些争议,所以我们的故事也没法说得太详细了。

吃着海鲜喝橙汁

对于我们这些普通人来说,砒霜上一次出现在视野里可能还要数那个海鲜和维生素C的谣言了。

砷是一种会在环境中富集的元素,多种海产品中都会含有微量的砷。不过这也不用担心,人体对砷有一定的代谢能力,食物中的这点是没啥影响的。根据谣言的说法,海产物、尤其是虾体内含有的砷是五价砷,能够与维生素C发生化学反应形成三价砷,从而导致砒霜中毒。

先不说海产中的砷主要是以无毒的有机砷形态存在,就算它们都来自被砷污染的海域吧!嗯,其实,五价砷就还蛮稳定的,五氧化二砷在400度以下都不会变成三氧化二砷的……

还有就是辟谣文里反复提过的,就算人体内真能发生这个氧化还原反应,那么你可能得吃上几百斤虾才行,毕竟“万物皆有毒”的前提是“只要剂量足”嘛。

所以吃海鲜安心就橙汁儿吧,砒霜害人的黑历史已经过去了,希望它将来能够帮助人类战胜更多疾病~

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