自从克里斯蒂安 · 巴纳德(Christiaan Barnard)和他的外科手术小组在南非开普敦把一颗尸体心脏移植给一名绝望病人使举世瞩目以来,差不多已过了20年。那次移植的接受者术后不幸只活了18天,就被一种他的免疫系统无法抵抗的感染夺去了生命。这首例心脏移植手术导致了一百多例类似的尝试,但取得长期效果的较少。外科医生面临着专家们在较早的肾移植领域中遇到的同一主要问题——人体不那么容易接受新的配件。
经过约一年的试验,热情低落,心脏移植事业一蹶不振。研究人员提不出一种方法:既能抑制异体器官所激发的免疫反应,却不致剥夺身体对许多本来可以控制的感染的抵抗力。
然而近来许多从事移植的外科医生又重新回到这个领域里来了。以往4年中,心脏移植病人的生存率大大提高,肝和肺移植的大门已经打开。成功大部分应归功于一位免疫学家,而不是一位外科医生——以及一种称作环孢霉素(Cyclosporine)的药物。
当1970年这种药物才发现时,看不出有多大的前途,似乎注定要被束之高阁的。过了8年,环孢霉素才经验性地试用于人,又过了5年,食品和药物管理局才批准用于移植。这全亏与瑞士制药商山道士公司合作的免疫学家琼 · 博雷尔(Jean Borel)坚定不移的努力。
1970年,山道士的微生物学家们在寻找一种能产生具有抗菌活性的化学物质时,在从挪威南部取回的土壤中发现了一种真菌。这种真菌产生一种带有不寻常化学特性的物质,它不大像抗菌素,但某次对药物进行二度筛选时,博雷尔看到这种物质——环孢霉素——以前所未见的方式抑制着免疫反应。
我们体内击退入侵者的力量蕴藏在白细胞,主要是T和B淋巴细胞内。当它们察觉异体组织或入侵微生物表面上的化学结构或抗原时,这些细胞闻警而起。它们会通力合作摧毁任何陌生的组织甚至一个新的器官。
构成器官的组织具有高度复杂的抗原系统,除了孪生子以外,极难找到二个人的抗原系统同型。但在移植手术之前,仍然作出某些努力为接受移植者找匹配器官,特别是肾,因为近亲的抗原有时相似。但是如果给以抑制免疫反应的药物,抗原不完全一样的器官也可以应用。
大多数惯于抑制免疫机能的药物约束着所有各种免疫细胞,可使个体易于感染正常免疫系统不难抵抗的疾病。环孢霉素的性能不同,它有选择地仅抑制免疫系统的一部分,主要是T淋巴细胞。当这些所谓T助细胞发觉外来组织时,它们传讯免疫系统的其他细胞发动攻击。科学家发现,环孢霉素阻止T助细胞发出一种称为细胞激活因子的信使物质,但没有人确切知道这是怎么发生的。这种药物也能抑制别种细胞而留下足够的免疫机构不受损伤,以便抗击大多数种类的感染。
纵然这种药物引起博雷尔的兴趣,山道士当局却无动于衷。一度,山道士曾考虑取消所有免疫学研究,因为得出的实际应用如此之少。博雷尔心里明白,公司满有理由对环孢霉素缺乏兴趣。免疫抑制剂的销路狭窄,即便有前途,看来大量生产的困难会使环孢霉素的售价昂贵得出乎意外。
但博雷尔渴望弄清这种药物对淋巴细胞的奇特效应,说服公司当局同意他在有限的基础上研究环孢霉素。他和他的同事们对它如此不平凡的结果不无怀疑,继续搜集关于这种药物的资料。他感到难以相信任何免疫抑制剂会作用得这样有选择性。
当博雷尔在1976年一次科学会议上介绍他的发现时,引起了移植外科医生罗伊 · 卡尔尼(Roy Caine)的合作者剑桥科学家戴维 · 怀特(David White)的注意。据博雷尔称,怀特和卡尔尼试用环孢霉素于动物的器官移植,结果深受感动,于是访问山道士推进这种药物的进一步发展。
下一步是试用于人。在给移植病人服用环孢霉素之前,山道士的内科医生不能不找志愿者进行试验以确定剂量,并查明不会发生不良反应。这药呈粉末状,盛以胶囊,这是一种分装药物的常法。投药后24小时内不断采取血样测定环孢霉素含量,但毫无发现。可见药物通过消化系统未被吸收,由于无法抵达血细胞施加影响,被认为无效。
博雷尔怀疑药物不能吸收系由于盛装不当所致,一点不错。环孢霉素不溶于水,必须用别的液体如乙醇或油混合,然后饮服。他自愿试服,把环孢霉素混合在无水乙醇内,拌入一种称作吐温80的化学药品帮助其溶解,并掺入少许水。喝下这杯“倒胃口”的鸡尾酒,好比灌下了一满瓶酒,他顿感“飘飘然,晕头转向。”但在他的血内测出了环孢霉素,他用亲身试验证明它能够被吸收。目前这种药物的橄榄油混合剂给病人随牛乳或果汁服用。
卡尔尼在人体移植手术中开始用环孢霉素。他的第一批尝试非常成功,带领别的外科医生们接踵而起。据那时在斯坦福大学移植小组的布鲁斯 · 赖茨(Bruce Reitz)说,“在几名病人试用以后,我们再不回头去用传统药物(免疫抑制剂)了。从那时起,我们只用环孢霉素作为主要的免疫抑制药物。”
整个七十年代,斯坦福的心脏移植先驱者诺曼 · 沙姆韦(Norman Shumway)是少数施行这种手术者之一。他审慎选择病人(在这十年中每年 ~ 825名),并能保持63%接受手术的病人至少生存一年。现在用上了环孢霉素,他报道有83%的这类病人术后生存在—年以上;二年生存率已从56%增至76%。沙姆韦并且声称,自从1980年他开始给病人服用这种药物以来,他还没有发现过临床诊断得出的对移植心脏免疫排异的例子。
有了这种药物,肾移植的成功率也提高了。肾移植工作开始于五十年代,进程比较顺利。因为可以用于接受者亲缘密切的活体移植器官,免疫排异问题不大。在美国每年施行这种移植数千例,使病人免于依靠血液透析机生活。
环孢霉素取得的最影响深远的进步将发生在肝脏移植的病人。自匹兹堡基督教长老会大学医院的托马斯 · 斯塔兹尔(Thomas Starzl)1980年开始使用环孢霉素以来,1年生存率提高一倍以上,达到了70%。1年以上生存率仍然很高,现在全国卫生协会已把肝脏移植看作正式治疗而不是实验性的。
大多数病例,接受移植者服用环孢霉素减少了并发症,术后复原也更快。他们通常能够在依靠传统免疫抑制剂者所需的一半时间内出院。现任巴尔的摩约翰 · 霍普金斯医院移植小组组长的赖茨声称,“病情严重不出数周或数月很快就要死亡”的人,往往在心脏移植以后只需要住院4周即可康复,有的不到2个月就回到工作岗位上去了。
某些移植接受者能够表演很费力的体育技巧。有一名48岁的曾接受心脏移植者1983年6月在比利时参加一次12英里的赛跑,在16,000名出场运动员中以第12,031名跑完全程。妇女在接受移植后生了孩子,有的生了二、三胎。
当环孢霉素用作移植药物的研究正在进行中时,其他领域的研究者开始着眼于这种药物,推测它在阻止免疫上的选择性行动也许有别的用处。
免疫抑制有时用来治疗某些免疫系统出了毛病、攻击正常身体构成成分的疾病。这种机能错乱,能导致几种自身免疫疾病之一,其原因尚不清楚。博雷尔及其同事们发现,环孢霉素的寻靶行动可预防或治愈两种动物类似人的类风湿关节炎和多发性硬化病的病患。
加拿大安大略省伦敦市的卡尔文 · 斯蒂勒(Ca-lvin Stiller)给新近诊断出来的青少年突发性糖尿病人服用环孢霉素。他们中半数能暂停使用胰岛素,这为这种糖尿病是由自身免疫破坏产生胰岛素的细胞所造成提供了首例确实证据。1984年下半年,食品和药物管理局批准在美国青少年突发性糖尿病患者中控制性试用环孢霉素。
全国眼科协会的罗伯特 · 努森巴莱特(Robert Nussenblatt)也用环孢霉素治疗眼色素层炎,一种自身免疫疾病,能因免疫系统攻击并毁坏眼组织而致盲。他发现环孢霉素能完全防止动物突发这种疾病,并显著改进其他疗法无能为力的眼色素层炎病人的情况。
环孢霉素对其他自身免疫疾病效应的初步研究很有希望,已计划对这些疾病中的几种进行临床试验,包括多发性硬化病。
当科学家们试验环孢霉素的时候,他们偶然发现—种与它对人体免疫系统的作用无关的潜在用途。可导致血吸虫病和疟疾的寄生虫虽然在美国不足为患,但在世界别处却是对健康的严重威胁。科学家用环孢霉素为探针分析T淋巴细胞在抵抗小鼠所患这些疾病中的作用,又附带发现这种药物能直接保护这些动物。博雷尔预料不会用环孢霉素来治疗人的这些疾病,但已发现能杀死寄生虫而不致抑制免疫功能的衍生物,并正在调查研究中。
环孢霉素虽然好像很了不起,也有其致命的弱点——某些有害的作用。许多不利效应,如面部汗毛增生,比照此药救死扶伤的能力来说,显得无关紧要。医生们比较关切它对肾脏的毒性,那会降低肾脏从血液中清除废物的能力,这对刚接受了一颗新肾脏的病人来说是件啼笑皆非的事。肾的毒性如严重时通常可以逆转,同时可降低环孢霉素剂量或换用别种免疫抑制剂加以控制。
另一个严重问题是淋巴瘤的生长,有时为免疫系统组织的致命恶性肿瘤。免疫抑制的病人生淋巴瘤的机会比一般人多,因为免疫系统具有防癌作用。在移植病人使用环孢霉素的早期研究中,医生们惊悉生淋巴瘤者比用传统疗法的多。当移植外科医生对环抱霉素所知更多时,他们认识到他们使用这种药物的剂量太大了,还常常和其他免疫抑制剂并用,免疫系统抑制过多了。正如对付肾脏中毒那样,研究人员发现降低环孢霉素的剂量,不论单独使用或与低剂量类固醇并用,能防止器官排异而不增加产生淋巴瘤的危险。
为维持抑制能力,环孢霉素可能必须终身服用、无人知道它的长期效应将如何。它的副作用不仅是生理方面的:正如山道士当局所预测,这种药物的持续使用极端昂贵。年用量需花3千至5千美元不等。虽则公司正在努力发展成本较低的生产方法,但价格迅速下降的希望甚微。
[Science 85,1985年6月]