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烏腳病

WeGenius第11刊‧2004年‧中山醫學大學應用化學系呂鋒洲教授

~~烏腳病~~

我是從台南二中畢業的,相較於其他學校,南二中成績並不是相當的優秀,但是在學校的教導下,我仍然順利的保送進入台大農工系就讀,因此我相當的感激南二中對我的栽培。在農工系念了一年以後,慢慢覺得自己並不是非常適合工程這方面,工程所學的應用力學、材料力學等等都讓我十分的頭痛,於是在大二升大三的那年暑假,我花了很大的功夫終於轉系到當時相當熱門的農化系。

一次偶然的機會下,在報紙上看到了一篇報導:「台大醫學院生化所董大成教授發現營養米可以改善台北市兒童的健康」,那時候才知道台大醫院確實有這麼棒的人才、師資能來改善國人的健康,這令我很感動,也讓我感覺到,或許醫學會比農業更適合我,也能更直接地對人類有所貢獻,於是我便下定決心報考台大醫學院生化所,付出了許多時間與努力,終於金榜題名。這樣一個偶然的機緣帶給我的動機,卻影響了我日後的研究發展;就像我的許多研究,都是突如其來的點子,事後卻衍生出意想不到的發現。

在我那個年代,台大醫學院生化所原名是生理研究所生化組,一班就只有四、五位學生。一進入研究所,當時我的面試主考官就是董大成教授,他指定給我一個工作主題:酵素學,於是我便開始鑽研酵素學,像是如何去純化、結晶、提煉酵素等等,這些研究都是現今分子生物技術的源頭。

畢業後,我留在學校當助教,從助教升格為講師,國科會提供給講師機會出國進修三年,在國外那段時間,我持續之前酵素學基理方面的研究。但是當時外國的科技領先台灣大約十年,國外使用的儀器,在台灣都沒有。回到台灣後,最新的知識完全派不上用場,所學無法發揮,讓我感到相當的徬徨,一度以為自己失業了,所幸從事黴菌毒素學的林國煌教授願意提拔我。1970年代,黴菌毒素、黃麴毒素是相當熱門的話題,所以我便在他的指導下學習、研究。

台大醫學院公共衛生研究所從事的烏腳病研究,所裡老一輩的教授都認為砷是引起烏腳病的主因,但是部分剛從美國留學回來的年輕老師卻不贊同這個想法,所以他們就來找我一起做研究,共同找出烏腳病的真正病因。

那個時候我在做黴菌毒素的研究,要先培養菌種,等它發酵以後再提煉出毒素,所得到的東西才能進行實驗研究,這是一項很累的工作。在提煉的過程中,我們需要用一種紫外燈(UV light)照射黴菌,因為黃麴毒素含有螢光,照射紫外光後便能很清楚的觀察到。

有一次,我拿著這個紫外燈好奇的照照看在烏腳病實驗中提供給小白老鼠的飲用水,發現燒杯裡面竟然有藍綠色的螢光反應,這個靈光一閃,決定了我一生的研究工作。所以,我便帶了一位學生到台南縣烏腳病病村進行調查,蒐集了下榻旅館附近所有的井水,全部的檢體都有螢光產生!當時的喜悅難以言喻,在下一站嘉義,我也成功證實我的發現。烏腳病的病因考倒了中外的學者,這個因素促使我接下挑戰,繼續走下去。

1975年,我在台灣醫學會雜誌發表了第一篇文章,那是一篇充滿挑戰性的文章,當時的大環境,多數的人都認為原先的學說是很好的,怎麼一個年輕人持有微小的證據就想要提出反對,不免令人質疑,因此許多人都不贊成我發表,還好林國煌老師的大力支持,讓我能順利發表。1979年,我將在水中發現的螢光物質注射進入大白鼠體內,致使老鼠的尾巴變成黑色,這個發現發表在台灣醫學會上,原本期待能得到些鼓勵,反而被不支持我論點的學者當面指責。然而,要不是這樣一個挫折,我的烏腳病研究在那個時候或許就結束了,因為別人的批評與挑戰,讓我有繼續研究下去的動力。

1986年,我再度將螢光物質提煉出來,這次注射到小白鼠的體內,得到的結果也是一樣的。我花了很長一段時間才研究出螢光物質是腐植酸所造成,於是在1994年,我從國外進口純腐植酸做實驗,同樣造成烏腳病的現象。這項發現雖然也被反對派的學者攻擊,但是我們已經確定就是腐植酸在搞鬼,所以進行下一階段的研究,從分子生物學的觀點探討腐植酸的基理及作用機制。也因為由這段研究過程,使我漸漸走出一條自己的路,雖然至今仍遭遇到許多的阻力,但是我相信等待後人的驗證,這項學說一定可以取信於大眾的。

我在台灣一直反對砷是烏腳病的病因,但是我的論述在某種程度上來說遇到了一些瓶頸,我希望能夠找到可以驗證我理論的方法。所以在1993到1995年這段時間,我和大陸學者合作,去了北京、山東、內蒙古、新疆、貴州等地考察。當我在北京的時候,正好遇到一位患有烏腳病的年輕女生,她才初中畢業,手腳卻都已經爛光了,和台灣烏腳病一模一樣。大陸稱烏腳病為脈管炎,有一位醫生在山東開了一個專門收留脈管炎病人的收留所,這間收容所不同於一般的病房,而是以獨立門戶的形式,病人的家屬可以陪同病人一起住在這裡,共同照顧病人,這種方法稱為家庭醫療。

那個女孩子也被送來這裡,我研究比較台灣和大陸的烏腳病發現了一些特點:台灣的烏腳病通常有皮膚病,也就是砷斑,這是砷中毒的典型症狀,還有末端血管的病變;而大陸的脈管炎卻只有末端血管的症狀,並沒有砷斑。發現了這個不同點之後,我去了貴州找證據,當地人會把食物掛在灶上面,當他們燒煤塊的時候的煙會燻到食物,這樣的烹調方式導致居民有砷班的症狀出現,卻沒有烏腳病。

藉由北京和貴州這兩個地方病人的症狀證明了烏腳病不是主要由砷引起的。而台灣烏腳病是由「污水」引起的,若要減少這類的病,改善水質當然是第一個步驟,所以我接著研究了RO逆滲透水(Reverese Osmosis)、電解水等。作為一個好的研究者並非消極的去避免接觸有害物質,而是要積極的尋求有效的補救防護措施。

烏腳病的研究中,讓我知道腐植酸本身是一種相當穩定的「自由基」,結構中有酚酸的存在,大量的酚酸鍵結在一起即為腐植酸,它能吸收大量的能量,能量變化的過程中便可以放出螢光。一般來說,物質皆是由分子構成,分子的外圍有電子軌道圍繞,最外層的電子若非成對,就容易失去或是獲得電子,這種帶有奇數電子的不安定分子、原子就稱為「自由基」。因此「自由基」大致上分為兩類,一類是有機物質的自由基,另一類則是元素的自由基,像「含氧自由基」、「含氮自由基」。

當時發現腐植酸是一種「自由基」後,我花了許多精力去研究「自由基」到底是什麼,讀了很多書之後發現,「自由基」可說是百病之源。所以我在1990年參加日本自由基學會回國後,就極力向國人介紹什麼是「自由基」,並且在93年辦了一本雜誌,不過後來因為經費不足而停刊了。

不穩定的「自由基」會搶奪其他化合物的電子,被搶奪的化合物會因失去電子成為另一個「自由基」,於是再去搶奪其他共價鍵的電子,這樣一直繼續下去的反應稱為自由基的鍊鎖反應(Chain Reaction),例如多元不飽和脂肪酸,這是組成細胞膜的物質,極易受到自由基的攻擊,一但遭受攻擊,不飽和脂肪酸便會形成「自由基」,其鍵結斷裂後形成的小分子具有毒性,將危害到人體;此外,假若「自由基」攻擊蛋白質、DNA等人體內的物質,受到攻擊的對象就會被氧化破壞,這就是「自由基」可怕的地方。

我這一路研究下來,其實都是有脈絡可循的。另外附帶一提,我常覺得自己和「光」結緣,剛開始做研究是利用「螢光」找到腐植酸,後來又用「化學發光法」檢查自由基的存在,在另外許多實驗裡面也用到了和「光」有關的儀器,不知不覺中,與「光」結下了很深的緣分。

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