药理学研究接力者金国章:揭开中药延胡索镇痛奥秘

在中科院上海药物所神经药理实验室的墙上,挂着一个普通镜框,里面珍藏着一张写有“安贫乐道,志在前程,为国争光”的A4纸,这是1993年金国章写下的十二字箴言。学生们说,这是金先生一生的写照,也深刻影响自己的一生。

金国章,神经药理学家,中国科学院院士。他60余年兢兢业业,奉献于我国药理学事业,并取得多项原创性研究成果:对中药延胡索的镇痛有效成分进行系统性研究并开发出新药罗通定(又名颅痛定, Rotundin),堪称中药现代化的成功范例;发现以左旋千金藤啶碱(l-SPD)为代表的四氢原小檗碱同类物(THPBs),其具有对多巴胺受体D1激动和D2阻滞的双重作用;发现以延胡索乙素(l-THP)为代表的镇痛作用新机制;提出两个学术假说,一是l–SPD可匹配治疗精神分裂症,二是l-THP对脑内阿片系统具有“内稳态”调控作用,两个假说均得到科学验证,在国内外产生了重大影响。

钟情药理学,揭开延胡索镇痛之谜

1927年6月6日,金国章出生于浙江一个儒农家庭,在当地“耕读理念”盛行的环境下,曾任小学教师的父亲极其重视对子女的教育。金国章一边帮助祖父母务农,一边在父亲的辅导下认真学习,度过了艰苦但快乐的童年时光。

初中毕业时,一场持续数月的伤寒令他高烧七天不退,父亲请来中医为他诊治。这段经历让金国章亲身体会到中药的奥妙,“研究中药,治病救人”的种子自此埋在了他的心底。

病愈后他刻苦复习,考取了当地名校——金华中学。1947年夏天,带着全家借贷而来的路费,金国章到杭州参加高考,顺利成为浙江大学理学院药学系学生。

1952年2月,金国章凭借着出色的成绩和科研潜力,毕业分配到中国科学院上海药物研究所工作,成为国家分配到药物所的第一位大学生。

当时,正值研究所创建药理学实验室,金国章成为了留美归国的丁光生教授第一位助手,由此他迈进了神经药理学研究的大门。

1956年,肿瘤与神经药理学家胥彬教授从苏联学成归来,在他的指导下,金国章开始了延胡索有效组分的药理学研究。

延胡索是一味著名镇痛中药,根据《本草纲目》记载“味苦微辛,专治一身上下诸痛,妙不可言”。它针对胸痹心痛、经闭痛经、产后瘀阻、跌打肿痛等有较好的镇痛镇静效果,并有催眠作用。

我国药用植物化学家赵承嘏院士对此曾经展开过研究,系统分纯了延胡索的十多种生物碱,并确定了其化学特性和结构,然而它的镇痛有效成分究竟是什么,却始终是个问号。

金国章常说,在延胡索研究中,如果说李时珍是执棒起跑的第一人,那么赵承嘏先生是接力第二棒的人,自己只是站在两位巨人肩上,要奋力跑好“第三棒”。

1956年,金国章从赵承嘏院士手中接过他分离提取并珍藏了近20年的4种延胡索生物碱晶体。在“接棒”后的八年多岁月里,金国章从一名大学毕业生成长为上海药物研究所课题组长,他带领团队通过大量精心而艰苦的实验研究,阐明了左旋延胡索乙素(化学名左旋四氢巴马汀,l-THP)是中药延胡索镇痛作用的主要有效成分,研究开发出镇痛新药罗通定,并先后找到了含量丰富的新药源黄藤和千金藤植物。

这一研究成果被誉为新中国成立以来应用现代科学技术研究成功的第一个神经系统药物,也是中药科学整理成功的典范,获得国家新产品奖二等奖、列入国家药典、载入多版药理学教材并沿用至今。

1959年,该项目成为建国十周年献礼科研项目,也让金国章获得了参加首都国庆观礼活动的机会。作为上海市科技界代表之一,32岁的金国章踏上了自上海开往北京的火车,在天安门观礼台观看阅兵式的那一刻,科研报国的理想深深种在了金国章的心里。

追根问底,锲而不舍探求镇痛真相

金国章曾把中药现代化比作是“多刺的玫瑰花”,我国中药现代化基础研究是肥沃的土壤。他认为,研究成果逐步走向产业化,想要花朵化为果实,需要带着前瞻性的选题与创新精神,脚踏实地探索、切实地推进。

20世纪60年代,他通过大量的动物实验,发现罗通定既不是抗炎镇痛药,也不同于具有成瘾性的吗啡,确定了罗通定具有明显的“安定作用”。在罗通定获批成为镇痛新药后,它的“安定作用”的本质是什么?它不同于吗啡的镇痛机理是什么?仍然萦绕在金国章心头。

为找到这一问题的答案,他等待了十余年。1978年,因接受国防任务而不得不中断相关研究的金国章重归罗通定的研究。他特别珍惜这次机遇,夙兴夜寐,孜孜以求,较顺利地证明了罗通定的安定作用属于多巴胺受体D2阻滞剂的药理作用。

此发现对于科学整理中药延胡索的神经药理起到了关键性作用,但是罗通定的 “安定作用”与它的镇痛作用究竟是什么关系?还没有搞清楚。

“科学研究只有第一,没有第二”,带着力争第一的信念,金国章继续深挖罗通定与多巴胺受体的作用关系。

他指导研究生胡江元开展了大量的研究,最终获得了结果:一方面,l-THP以下丘脑弓状核D2受体为接口,调控脑干内源性内啡肽功能,作用于中脑导水管周围灰质,引起镇痛作用。另一方面,l–THP的D2阻滞作用在感觉运动脑区,抑制痛觉下传,二者双管齐下,发挥镇痛效应。据此,金国章提出了l–THP对脑内阿片系统具有“内稳态”调控作用的科学假说,揭开了延胡索乙素的镇痛作用的新机制,从而为多巴胺神经药理研究开拓了一个新的领域。

提前二十年

为精神分裂症研究指明新方向

经过三十余年的不断探索,金国章团队从中药延胡索和千金藤中成功分离出了四氢原小檗碱(THPBs)同类物17种,其中,在植物中含量较高的为左旋四氢巴马汀(l-THP)和左旋千金藤啶碱(l-SPD)。前者已开发成药(罗通定)而被系统研究。针对左旋千金藤啶碱(l-SPD)的研究同样是神经药理领域具有创新意义的工作。

这项工作经历了10多年,由几十位研究生届届相传,从整体水平、细胞水平和分子水平的不同层次,揭示了l–SPD的“双重作用”。

“双重作用”是指 l-SPD对多巴胺受体既有激动又有阻滞的新型药理作用。据此,金国章大胆提出“匹配治疗的假说”:针对“脑区多巴胺功能不平衡”这一精神分裂症的病因,l-SPD能有效区分脑内多巴胺D1受体与D2受体,并分别采取D1激动作用以针对大脑皮层功能低下所引起的病人的阴性症状,又可以阻滞皮层下的D2亢进作用,对治疗精神分裂症具有极大优势。而后,此假说的临床验证论文在国际著名药理学杂志TIPS上发表。

继1987年,金国章正式明确l-SPD的“双重作用”后,又在1997年提出了“匹配治疗”的观点。2000年又发现了l–SPD具有复合型双重匹配作用。

二十世纪六、七十年代,学术界和制药界普遍认可“单靶点、高亲和”的治疗策略,很少有人接受“多靶点匹配治疗”的观点。随后的十多年里,药学界逐步发现,疗效好的神经系统药物往往具有多靶点的特征。

近年来陆续上市的抗精神分裂药物,都是多靶点的药物,符合金国章提出的“匹配治疗”观点。可见,金国章当年提出匹配治疗的观点和具体策略,提前20年为抗精神分裂症指出了“匹配治疗”的研究方向。

这项研究涉及多个学科领域,研究中发现的左旋千金藤啶碱( l-SPD)相关的新型药理作用,在国际多巴胺受体研究领域极富创新价值。金国章也因此获得国家自然科学奖三等奖、中国科学院自然科学奖二等奖、上海市科技进步一等奖、何梁何利基金科学与技术进步奖等多个奖项。

他在自述中将这一段时光称为:自己科研生涯中最值得回忆的一幕。

十二字箴言

儿时田间地头的劳作赋予他良好的体质和坚忍不拔的意志,培养了他吃苦耐劳、对科研工作执着追求、乐于奉献的坚韧品质。“安贫乐道”是金国章对人生的总结。

1993年,全国兴起了轰轰烈烈的“下海热”,象牙塔般的科研机构也被席卷其中,许多科研人员放弃了自己的事业,投身到“商海”之中。

一天晚上,金国章在实验室隔壁无意间撞见一名学生参加了传销活动,他便及时阻止,并进行规劝。

这件事发生后,金国章十分担忧年轻人为了一时的利益荒废了学业、自毁前程。三思之后,他提出“安贫乐道,志在前程,为国争光”这十二个字,与研究室师生共勉。

在组会上,金国章反复向学生讲解这十二个字的含义:安贫是中国人治学的精神理念,做基础研究要淡泊名利、目光长远,对于正在读书的年轻人,只有静下心来,才能做出成绩,拥有远大前程。

“不管将来你们毕业去国外深造,还是在国内发展,都应为国家作贡献,为国争光。生活每一天都在变,而科研人员的志向与方向不能变。”

金国章的话铿锵有力,拨散了学生们心中关于理想与物质的迷茫,让研究组全体成员专心投身于药理学的研究与探索。

2007年,金国章院士八十华诞,几十位在国内外科研、教学和企业工作的学生发来贺信,几乎每人都提到十二字箴言对自己的深远影响。

2019年1月29日16时30分,金国章在上海中山医院逝世,享年92岁。“安贫乐道、志在前程、为国争光”的信念是他笃志力行的探索足迹,也鼓舞着后辈科技工作者不断奋斗,为国奉献。

如今,药理学研究的接力棒仍在传递,在金国章的研究基础上,经过结构优化和研究,又有两个新药获批临床,金国章的学术思想和科研成果将在一代又一代药理人手中继续传承、发扬光大。

(采集工程项目办公室/中国科协创新战略研究院)