分子生物学家迈克尔 · 扎斯洛夫(Michael Zasloft),1989年7月,在缅因州的山地沙漠海岛生物实验室内,得到一个客座讲师职位之后,他观察到他所照管的星鲨在防护圈内作环绕游动。由于他曾经听过一位海洋生物学家,谈到怀孕的母鲨就是这样用海水冲洗其法娄皮欧氏管,来清除胎儿的废弃物。他就想鲨鱼究竟用什么方法,使浸泡着它们胎儿的、充满微生物的海水进行消毒呢?此刻,他已经研究过的déjà vu——一种非洲爪蛙(Xenopus laevis),又重新回到了他身边,就在两年以前,扎斯洛夫对放在漆黑肮脏防护容器中,受过新鲜外伤的非洲爪蛙,为什么极少受到侵染的现象进行思考。因而很快地就发现了Magainins(马伽素),一种存在于非洲爪蛙皮肤中的肽的族系,能够杀死细菌、原生动物和真菌。现在他想鲨鱼难道不会也产生一种与之相类似的抗菌化合物吗?
回答是肯定的。扎斯洛夫和宾夕法尼亚大学的研究生卡伦 · 穆尔(Karen Moore)在今年2月15日出版的《国家科学院进展》上,发表的报告中报道说,在鲨鱼皮肤中离析出来的化合物,能够杀死范围很广的微生物。这种化合物的结构太使人惊奇了,竟然是一种甾类化合物!虽然从植物中已经离析出来几种抗菌的甾类化合物,现在却是第一次从动物体内离析出来的。这项发现使长期以来困惑人们的一个难题,鲨鱼究竟是如何防御微生物侵染的疑问,总算有了分晓。
这件事虽然引起了人们很大的兴趣。但是,真正使医学家们议论纷纷的,却是那种被研究者们称为鲨烯胺(Squalamine)一一一因为是从鲨鱼(Squalus acanthias)身上离析鉴定出来的物质,它能够有效地杀死假丝酵母(Candida),假丝酵母是一种对免疫系统受到抑制的患者(包括艾滋病和癌症患者)顽固侵染的真菌。哈佛大学医学院的肾脏病专家富兰克林 · 爱泼斯坦(Franklin Epstein)说:“全身感染真菌是肿瘤病学者现有的祸根,对这类感染我们还没有好的治疗方法。”关键问题是,目前市场上的抗真菌药物均有毒性。爱泼斯坦说,鲨烯胺的结构,看来是无毒的。但是,还需要在哺乳动物中,试验其毒性和有效性。
扎斯洛夫在山地沙漠实验室,道尔顿式地走红一阵之后,就和穆尔花时间进行试验,分离出一种鲨鱼抗菌剂。他们选中了星鲨,因为这是一种经过广泛研究的物种。仅仅几个月,就从这种动物的胃和其它各种器官中,离析出一种化合物,并在抗菌检验中证实非常有效。在培养试验中,鲨烯胺杀死各种细菌,如埃氏比大肠杆菌,葡萄球菌和链球菌等的效力,简直就和已经广泛使用的抗菌素氨苄青霉素一样。
扎斯洛夫根据他以前用Magainins做过的试验,曾推测这种新的抗菌剂是一种肽。但是,经过化学分析,很快就证实它并不是肽。扎斯洛夫和穆尔用质谱仪和核磁共振仪测试,证明其分子有两种化学组分,这种情况在动物界中并不少见:一种是甾类化合物,类似在胆固醇合成途径中的一种分子;另一种化合物是亚精胺,一种和核酸相互作用的胺,具有稳固细胞膜的作用。
鲨烯胺除了具有作为人的治疗药物的潜力之外,它还使研究鲨鱼的人们非常振奋:他们认为鲨烯胺很可能是鲨鱼防御感染系统中的“缺失环节”。这些防御感染系统曾经长期困扰着一些生物学家。有人坚决认为动物的免疫系统根本不足以承担保护其防御侵染的任务。另外许多研究者却认为鲨鱼能够产生比高等脊椎动物更为高级的抗体的全部组分。扎斯洛夫说:“人们几乎可以认为鲨鱼是一种完全免疫的动物。”以上问题的要点在于,科学家们长期以来都在寻求动物可能用来防止感染的其他解释。
瑞士巴塞尔免疫学研究所的免疫学家路易斯 · 杜 · 帕斯奎尔(Louis Du Pasquier)说:“发现鲨烯胺,对鲨鱼的免疫系统来说,形成了另外一种完全不同的观点。”他还说,病原体在遇到鲨鱼免疫系统中的细胞之前,就会被鲨烯胺杀死。因此,鲨烯胺很可能作为鲨鱼防御病原体的第一道防线。据他推测,当鲨鱼在冷水中游动时,体温下降,使它们的免疫系统几乎失效的时候,这种甾类化合物可能就担负起防御的任务。萨拉梭塔的莫特海洋实验室的分子生物学家卡尔 · 吕尔(Carl Luer)赞同鲨烯胺可以提供抗体之外的防御作用的设想,虽然还没有弄清楚它的确切作用。
对于鲨烯胺在鲨鱼的疾病防御中,肯定具有关键作用的观点,有些科学家仍在争论不休。亚利桑那大学的分子免疫学者约翰 · 马查洛尼斯(J. Marchalonis)坚决主张“鲨鱼的免疫系统比人们想象的更为有效——其抗体的自然水平实际上对抗御任何病害都是有效的。”他还说,鲨烯胺对鲨鱼来说可能在和免疫细胞的相互作用中,承担调节作用。其理由是鲨烯胺也能像类皮质激素甾类化合物的作用那样,随着压力而杀伤T细胞。扎斯洛夫也承认鲨烯胺能按这条途径作用。但是,他争辩说,鲨烯胺也可能像Magainins那样,使微生物的膜穿孔,而直接杀死微生物。
目前,扎斯洛夫暂时把解决鲨烯胺的生物学作用,留给了免疫学者们。他担任了宾夕法尼亚州普利茅斯会内Magainin制药公司研究部的主席。但是,他说他至为关切的还是要把这种甾类化合物开发成为药物。他的实验室将要着手解决的问题,就是要弄清鲨烯胺怎样杀死微生物的。他还要彻底地描述这种甾类化合物的抗生活性,以及找出可能具有抗菌活性的相关化合物。他还说,鲨烯胺或者它的族系甚至可能存在于人类之中。由于它是由两个普遍存在的化合物构成的,扎斯洛夫断定,“在别处发现它的机会是相当多的。”
[Science,1993年2月]