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诺奖人物科普篇(十三):Barry Marshall,喝下细菌的“科学狂人”!

历史编译稿回顾马歇尔与沃伦的幽门螺杆菌研究及医学史经历;保留Famous Scientists英文来源。

诺奖人物科普篇(十三):Barry Marshall,喝下细菌的“科学狂人”!主题插画

历史编译稿:本文保留原稿的科学人物叙事。英文资料来源为Famous Scientists;具名作者及译者未能从导出稿中核实,原发表日期待核实。

胃溃疡,是曾经困扰医学界的一大难题。

原稿称,20世纪全球约有10%的人会在生命的某个阶段受到消化性溃疡影响,但当时医学界的主流观点认为:胃部没有细菌存在,胃溃疡和压力有关。压力大、吸烟、情绪不稳定被认为是胃溃疡的主要诱因。

原稿描述,当时对溃疡的片面认识,影响到了治疗方式与治疗效果。在缺乏有效根治感染办法的时期,手术常被作为治疗严重病例的一种办法:切除病人胃部溃疡相关部位后,再重新与肠道相连。这为患者带来了巨大的经济压力与病痛折磨。

在质疑声中,为了证明自己与主流学说截然相反的研究观点,1984年的一个早上,巴里·马歇尔(Barry Marshall)走进实验室,将从病人胃部提取出的细菌培养液一饮而尽,成功染上胃炎。

幸运的是,马歇尔成功治愈了自己!2005年,因为“发现幽门螺旋杆菌及其在胃炎和消化性溃疡病中的作用”,巴里·马歇尔被授予该年度的诺贝尔生理学或医学奖!

图1:巴里·马歇尔
图1:巴里·马歇尔

致命的疾病:胃溃疡

巴里·詹姆斯·马歇尔(Barry James Marshall)于1951年9月30日出生在西澳大利亚的卡尔古利市。他的父亲是一名钳工和车工学徒,后来经营着一家炸鸡加工厂;母亲是一名护士学徒。巴里是他们四个孩子中的长子。

8岁时,巴里随家人搬到了西澳大利亚的州府佩斯。他在纽曼学院接受了高中教育。1969年,巴里前往西澳大利亚大学医学院就读,并于1974年获得医学和外科学士学位(MBBS)。

图2:西澳大利亚大学
图2:西澳大利亚大学

在并不遥远的过去,胃溃疡(胃粘膜上的洞)是一种棘手的疾病。溃疡使高酸性的胃液烧到胃部其他组织,造成严重的疼痛和内出血。这种疾病往往会带来致命的后果。

20世纪70年代,詹姆斯·布莱克(James Black)发明了一种名为西咪替丁(Tagamet)的新药,它可以有效抑制胃酸分泌,降低胃内酸度。西咪替丁成为了当时世界上销量最高的处方药,也是第一种年销售额超过10亿美元的药物。它可以促进溃疡愈合、缓解症状,但若幽门螺杆菌感染仍存在,溃疡可能复发。

就在这个时候,刚刚获得行医资格的巴里·马歇尔做出了专攻胃肠疾病的决定。促使他做出这个决定的原因,仅仅是胃肠科医生的晚上和周末一般都很空闲!

成为胃肠科医生后,马歇尔发现:每天都会有一两名患有出血性胃溃疡的病人前来就诊,他们中的许多人必须进行部分胃切除手术,失去一半的胃。

在那个时候,外科医生和医疗机构都认为:胃溃疡往往出现在生活压力大的人身上,压力是加剧胃酸分泌的罪魁祸首。

图3:胃溃疡
图3:胃溃疡

胃溃疡诱因:细菌or压力

1979年,还是一名初级注册医师的马歇尔参与了一个研究项目,在这里他遇到了病理学家罗宾·沃伦(Robin Warren),后者正在与任何愿意倾听的人(事实上并没有多少人愿意)谈论人们胃里存在的细菌。

沃伦曾在一个胃粘膜活体标本中意外发现一种存在于胃部的细菌:他用银染色法证实了自己的发现。

但是在那个年代,微生物不可能在胃部存活的观点是如此根深蒂固,以至于胃肠病医生们往往并不重视消毒工作。沃伦观察到:细菌正是通过未经消毒的器械从一个病人转移到另一个病人身上。

马歇尔和沃伦发现:幽门螺杆菌与多例消化性溃疡存在密切联系,他们认为这种细菌在许多病例中具有病因作用。胃溃疡和十二指肠溃疡的感染比例并不相同,不能把原稿的“90%胃溃疡”概括当作普遍数值。

“没有人相信胃里真的会有细菌,几乎所有医生都被告知胃部不会有微生物的存在。”—罗宾·沃伦

图4:罗宾·沃伦
图4:罗宾·沃伦

为了进一步了解情况,马歇尔和沃伦从胃溃疡患者的胃部采集了细菌样本,并试图在培养皿中培养这些细菌。但是几个月后,他们没有看到任何效果。直至1982年的复活节,那个周末他们的医院特别繁忙。培养皿中的样本原本会在两天后被扔掉,但那次却保留了更长时间,因为没有人可以处理它们。

到了星期三,才有人注意到这些培养皿。那时,大量的细菌菌落已经生长出来。马歇尔和沃伦将这些细菌命名为幽门螺旋杆菌(Helicobacter pylori)。

当马歇尔得知他的细菌样本以往总是只有两天的生长时间时,他感到非常惊讶和恼火。如果之前他就花点心思了解医院是如何培养细菌样品的,他的工作可能会进展得更快。

马歇尔认为:幽门螺旋杆菌可以通过抗生素进行治疗。他试验了一些药物,但都没有取得效果。

马歇尔对此感到困惑,他开始回顾胃溃疡的治疗历史,然后发现在19世纪60年代,德国医生阿道夫·库斯莫尔(Adolf Kussmaul)曾使用铋化合物来治疗胃溃疡。而碱式水杨酸铋(Pepto-Bismol),一种非处方药,正在被一些胃溃疡患者用于缓解他们的症状。

因此,马歇尔开始给他的病人服用铋化合物,尽管病人的症状有所改善,幽门螺旋杆菌也得到抑制,但是病情却总是反复发作,无法根治。

图5:幽门螺旋杆菌
图5:幽门螺旋杆菌

后来,马歇尔同样给一名胃溃疡病患者服用铋化合物进行治疗,但是该患者还患有另一种感染性疾病,并正在服用甲硝唑这种抗生素。

这成为了突破口!这位病人的胃溃疡被治愈了。

马歇尔因此意识到:铋化合物和甲硝唑的双重攻击杀死了幽门螺旋杆菌,并治愈了胃溃疡。

在1984年初的那几个月里,马歇尔在一些病人身上试验了铋化合物和甲硝唑的联合治疗—这四名病人的胃溃疡被完全治愈了。

然而,医疗机构仍然对此保持质疑。

我突然意识到,医学上对溃疡病的理解近似于一种宗教信仰。无论怎样严谨的逻辑推理,都无法推翻人们心中认定的“真实”。—巴里·马歇尔

图6:抗生素疗法
图6:抗生素疗法

质疑与争议下的“自我献身”

马歇尔和沃伦相信他们找到了治疗胃溃疡的方法,并开始在会议上介绍他们的工作,这帮助他们找到了重要的科学(但不是医学)盟友—微生物学家马丁·斯基罗(Martin Skirrow),他曾在比利时主持过一次关于弯曲杆菌的会议。斯基罗邀请马歇尔前往英国伍斯特的医院进行讨论,这位年轻的澳大利亚医生分享给他的研究成果让他印象深刻。

1984年,马歇尔和沃伦向著名的医学杂志《柳叶刀》发送了一篇论文。该论文在同行评议阶段被拒收。

马丁·斯基罗对此进行了干预,数月后,《柳叶刀》最终发表了马歇尔和沃伦的论文。

在文章中,马歇尔和沃伦展示了一些案例,他们认为幽门螺旋杆菌早已被科学家发现过,只是被遗忘了。

在对100名转诊接受胃镜检查的患者进行检查后,他们发现这种细菌与胃窦炎(部分胃黏膜的炎症)存在密切的联系。

我们认为幽门螺旋杆菌与慢性胃炎存在病原学上的联系,可能也与消化性溃疡有关。—巴里·马歇尔和罗宾·沃伦

图7:胃镜检查
图7:胃镜检查

为了建立幽门螺旋杆菌和胃溃疡之间的因果关系,马歇尔认为自己是唯一能够对人体实验给予完全知情同意的人,他决定让自己感染这种细菌。他只向几位值得信赖的同事告知了此项计划,因为他担心一旦消息被泄露,伦理委员会将拒绝他的实验许可。

应马歇尔的要求,弗里曼特尔医院的微生物学家尼尔·诺克斯(Neil Noakes)制作了一个含有大量细菌悬浮液的烧杯。当马歇尔把烧杯放在嘴边,一口气喝下50毫升浑浊的棕色细菌液体时,诺克斯只能惊奇地看着。

五天后,马歇尔开始感到不适,他每天都因胃痛而在夜里醒来并呕吐。在他喝下这些液体的十天后,他接受了测试,发现幽门螺旋杆菌在他的胃里增殖。

通过这个实验,马歇尔证明了幽门螺旋杆菌是一种病原体。

然后他的呕吐停止了。他的胃部再次被检测(这是他喝下液体后的第14天),幽门螺旋杆菌消失了。在马歇尔的案例中,幽门螺旋杆菌似乎已经被他自身的免疫系统打败了。

马歇尔及其同事在1985年4月15日的《澳大利亚医学杂志》上发表了这个相当震撼人心的实验。

图8:胃溃疡带来的不适与疼痛
图8:胃溃疡带来的不适与疼痛

起初,医学和制药领域忽视了马歇尔和沃伦的发现。马歇尔观察到:没有人能够从他的发现中获利,因为他的治疗方法使用的是廉价的、没有专利权的药物。

1984年7月,美国医学作家拉里·奥尔特曼(Larry Altman)博士通过电话与马歇尔进行交谈,并为《纽约时报》写了一篇文章:新细菌与痛苦的胃病有关。奥尔特曼将胃溃疡与幽门螺旋杆菌联系了起来。但他发现这篇文章很难通过审核得到发表,因此他不得不在文章中加入了来自耶鲁大学和塔夫茨大学医学教授的质疑声音,并告诉读者抗生素不太可能治愈胃溃疡。

文章发表后,众多饱受胃溃疡之苦的读者绕过医疗机构,开始用信件轰炸马歇尔,希望他能够提供关于如何治愈胃溃疡的建议。

这也意味着有更多胃溃疡病患者争相参与马歇尔的下一个临床试验。

1985年,马歇尔在皇家珀斯医院对各种治疗胃溃疡的方法进行了一项双盲安慰剂对照实验。

他发现,使用西咪替丁作为治疗药物的旧疗法,在104名病人中只能治愈10人。而使用新的治疗方法(铋剂和抗生素)时,只需要治疗14名患者,其中就有10人可以痊愈。

20世纪90年代初,其他研究人员开始测试马歇尔的治疗方法。

最终,在1994年,美国国立卫生研究院的共识指出:对于有幽门螺杆菌感染的消化性溃疡患者,应采用抗微生物药物联合抑酸治疗,不论是首次发病还是复发。这不等于所有消化性溃疡患者都一定感染此菌。

2005年,马歇尔和沃伦因“发现幽门螺旋杆菌及其在胃炎和消化性溃疡病中的作用”而被授予该年度的诺贝尔生理学或医学奖。

图9:科学狂人巴里·马歇尔
图9:科学狂人巴里·马歇尔

1994年,世界卫生组织(WHO)和国际癌症研究机构(IARC)将幽门螺旋杆菌定为Ⅰ类生物致癌因子。

2021年底,美国卫生及公共服务部(HHS)将幽门螺旋杆菌慢性感染列为人类致癌物。

面对扑面而来的质疑与争议,巴里·马歇尔凭借着无与伦比的自信与悍然无畏的勇气,“献身”科学,奋起反击,用令人惊叹的医学成果击溃质疑之声,改写了无数胃溃疡病人的命运。

保持热爱,执着坚守,走过那段不被理解的时光,他们终将得见光明!

原文链接:

https://www.famousscientists.org/barry-marshall/

资料来源:《Famous Scientists》

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编辑说明

编辑说明:本稿为医学研究史叙事。幽门螺杆菌与胃溃疡、十二指肠溃疡的关联比例不同;原稿的“90%胃溃疡”不能通用。抑酸药可促进溃疡愈合,但不等于根除感染,1994年NIH治疗共识也限定为有幽门螺杆菌感染的溃疡患者。具体用药、试验治愈人数和自我感染经历保留为历史报道,不构成当前治疗方案;原稿所谓自行免疫清除不能推广到其他感染者。诺奖为马歇尔与沃伦共同获得,原正文保留双方贡献。

补充参考资料

2005年诺贝尔医学奖科学说明

1994年NIH消化性溃疡原始共识

来源与编辑记录

根据博士科普公众号完整历史文章导出恢复。

校订说明:编辑说明:本稿为医学研究史叙事。幽门螺杆菌与胃溃疡、十二指肠溃疡的关联比例不同;原稿的“90%胃溃疡”不能通用。抑酸药可促进溃疡愈合,但不等于根除感染,1994年NIH治疗共识也限定为有幽门螺杆菌感染的溃疡患者。具体用药、试验治愈人数和自我感染经历保留为历史报道,不构成当前治疗方案;原稿所谓自行免疫清除不能推广到其他感染者。诺奖为马歇尔与沃伦共同获得,原正文保留双方贡献。

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