神奇的分子——藥物如何在我們身體裏起作用

央視國際 2003年12月10日 17:29

　　這是一片阿司匹林，由幾千億億個完全相同的化學分子組成。每個分子都是能夠獨立完成藥物作用的個體,這與我們的中藥完全不同。中藥的化學成分不是一種,而是多種分子的合作社, 而幾乎每片阿司匹林都是由幾千億億個相同的、長得一模一樣的分子組成。當初人們只知道阿司匹林能治頭疼、牙疼等痛症，卻並不清楚它們是怎樣治病的。後來隨著科學家們對細胞的認識逐漸加深,才弄清了阿司匹林的分子是怎樣在我們的細胞上發揮作用的。

　　在口服的西藥中，有幾千億億個藥物分子組成的軍團，他們將成批地進入我們的身體。而對於任何外來物質，我們的身體也會用一道道防線來阻擋！

　　在口腔、胃和小腸裏面，有各種強有力的分解酶，所以，藥物進入身體後的第一件事就是保存自己。

　　消化系統的各種消化液能把構成食物的複雜分子統統分解成更小的簡單分子，這樣才能把有用的分子吸收到血液中。小分子們即便進入了血液，肝臟也會努力把熟悉的食物分子和陌生的藥物分子區別開，並且把陌生的分子過濾掉。所以只有把藥物分子做的非常小，或者很像食物的分子，他們才有可能躲過肝臟的過濾。

　　經過人們多次精心設計和改造，阿司匹林分子基本上能夠避開肝臟對陌生分子的過濾，以相當多的數量進入血液循環，大搖大擺地逼近各種細胞。因為細胞膜本身也是由分子構成的，而且分子間存在一些縫隙，所以小小的阿司匹林分子才有機會鑽細胞膜的空子，進入細胞內部。

　　進入到細胞裏的阿司匹林分子，如果誰都不接受它，很快就會被當成異己消滅掉。但是，在細胞裏恰恰就存在著能夠接受阿司匹林的收容所，這是一種蛋白質。現代的阿司匹林分子就是根據這個蛋白質的特殊結構設計出來的。在這個能接受阿司匹林分子的蛋白質裏面，有一個獨特的空間結構，儘管它並不是特意為阿司匹林準備的，但卻正好能讓阿司匹林分子藏進來。只要阿司匹林分子能夠躲進這裡，它的藥效就能夠發揮出來，因為這個蛋白質的結構原本是為生産前列腺素準備的，如果阿司匹林分子佔了這個位置，前列腺素的生産就只好暫停。而這恰恰就是阿司匹林佔領這個位置的目的！

　　其實，前列腺素分子有著非常重要的生理功能，但是在不同的器官，前列腺素的作用各不相同。然而不管怎樣，只要前列腺素産生得太多，人就會感覺到疼痛。所以人們就想辦法讓生産前列腺素的這個分子“車間”停産，從而緩解疼痛。為此，人們花了幾十年的時間專門研究細胞裏那個能夠生産前列腺素的蛋白質，研究它的“車間結構”。後來終於明白，這個蛋白質叫環氧酶，而且在我們的身體裏，很多細胞都有環氧酶。比如胃細胞就有環氧酶，它生産的前列腺素可以保護胃粘膜。而最早發明的阿司匹林，破壞了各種細胞中環氧酶的生産，也使胃粘膜中的前列腺素停止了供應。結果，阿司匹林在緩解疼痛的同時還可能帶來胃出血、胃潰瘍等副作用。事實上，各種環氧酶在生産前列腺素分子時，生産流程是要受細胞內外一些特殊分子控制的。所以要想有針對性的製造藥物分子，就必須全面了解細胞的分子學特徵。

　　我們的身體是由各種器官組成的，而器官又是由細胞構成的。所以，細胞是各種器官生理功能的最小單位。每個細胞又是由扮演著各種角色的分子組合形成的。比如在細胞核裏有DNA的分子，它們負責整個細胞中所有蛋白質分子的設計和調控；細胞核外的空間叫細胞質，在這裡有各種蛋白質大分子，它們是負責生産各種活性分子的車間。像環氧酶就生産前列腺素，而另一些蛋白質能生産脂肪分子和糖分子。細胞的最外層叫細胞膜，上面也有很多蛋白質大分子，有很多專門傳遞和連接細胞內外信息的分子，他們具有很強的選擇性，能調節各種酶的生産狀態。在同一個細胞裏，正是由於各種化學分子之間的分工合作，才使整個細胞發揮一定的生理功能。

　　實際上，細胞核就相當於企業的設計指揮部門，而在細胞質中的網狀膜上佈滿了成千上萬的蛋白酶，它們就是各種各樣的生産車間。細胞所需的各種活性分子都必須在各自相應的生産車間裏才能製造出來。當然，不同生産車間所需的分子原料是不同的，最終的産品也是各式各樣。

　　前列腺素分子實際是環氧酶車間生産的最終産品，而阿司匹林佔了環氧酶的生産車間，使前列腺素的生産被迫停止。然而這種人為製造的停産最多維持幾個小時，就會被細胞自身存在的調控機制自動地恢復過來。所以藥片總是隔幾個小時就要再吃一次。

　　細胞自身存在的調控機制指的是：每種蛋白酶的生産情況都會不斷接受來自細胞核內部DNA的控制和細胞膜上信息的調節。就像一個企業的生産不僅會受到企業指揮中心的調控，也會經常受到 “市場”的調節一樣。那麼，細胞膜怎樣調節細胞內部各種酶生産呢？在幾乎所有的細胞膜上都有成千上萬叫做受體的調節分子和各種叫做離子通道的控制機構。受體分子能夠有選擇地與細胞膜外某種較小的化學分子結合，從而向細胞內傳遞某種細胞外的信息。如果細胞膜上的受體接受了細胞外的某種信息，細胞膜上鑲嵌的一種大的蛋白質分子就會變幻自己的空間結構，臨時形成連接細胞內外的離子通道，結果細胞外原本進不來的離子就進來了。

　　比如香煙中的某些化學分子一旦與心肌細胞膜上的受體結合，受體就會控制通道開放千分之幾秒。然而就是這短短的千分之幾秒，就足夠使成千上萬的鈣離子蜂擁進入細胞膜，從而使心肌細胞産生收縮。由於在分子水平上了解了受體和鈣離子通道的機理，許多新型藥物紛紛研製成功。這類藥物能夠控制離子通道的開啟，減弱心肌的耗氧量，保護心肌細胞。

　　實際上，人體中大多數重要的化學反應是在細胞兩種主要的大分子中進行的， 這就是細胞膜上的受體和細胞質中的酶。因為細胞外的重要信息要通過受體分子轉達進來。而在細胞內，所有重要的生命分子都需要在酶的幫助下才能生産。那麼藥物是怎樣影響受體和酶的呢？

　　受體和酶在空間造型上都有一個共同特點：在它們的表面有許多像螺母一樣的凹陷，每一種凹陷只能被特定的小分子所佔據。這些與它們匹配的小分子就像一個個螺釘；一個螺釘只配一個螺母。不同的螺釘或螺母不能互換。固定在細胞中的受體和酶等大分子要與各自的小分子結合才能發揮作用，所以藥物學家們通過設計這些小分子或它們的替代物來達到控制受體和酶的目的。

　　人有幾千億億個細胞，在每個細胞的細胞質中，成千上萬的各種蛋白酶都是最忙碌的分子。正是它們把無生命的化學反應組合成了複雜的生命過程。這就像一個個企業生産各種産品提供給市場一樣，它們是創造具體産品的最基本單位，是維持社會運轉的各種機器。

　　實際上，生産部門的每一個車間還要不斷接受市場的反饋。細胞膜上的受體就是連接和溝通細胞內外信息的“市場銷售部”。而且，受體傳遞信息時具有更明確的分工和更緊密的連接方式，因此工作效率也更高。可以説，酶和受體是細胞裏面所有分子中最辛苦、最受累的分子，然而他們也是最容易出毛病的分子。就像機器使用得越多，磨損也就越大一樣。生命大分子出了毛病就會影響生理功能。酶的錯誤在細胞上可能表現為産生了太多或太少的某種分子。受體的錯誤可能是接受或傳遞了錯誤的信息，甚至停止了工作。比如生産前列腺素太多就引起疼痛，生産胰島素太少就引發糖尿病等，甚至根本就生産了錯誤的分子。

　　事實上，科學家們需要了解每一種受體和酶分子出錯的原因，才能設計出療效更高和副作用更小的藥片。現在世界上分子藥片的種類已經達到了上千種，常用的藥物至少也有近百種。