小硝（硝酸甘油）的百年故事
1847：首次发现硝酸甘油
18 世纪末至 19 世纪早期，在法国革命和拿破仑战争的冲击下，欧洲的革命和战争频仍，*不已，单纯的冷兵器已无法满足大规模战争的需要。19 世纪下半叶，一种爆炸威力强大的炸药——硝酸甘油问世。
1847 年，在都灵 Theophile-Jules Pelouze’s 实验室工作的意大利科学家 Ascanio Sobrero （索布雷洛）发现了甘油三酯（GTN）并非偶然。他首先利用甘露醇开展工作，并且成功制造了爆炸性的硝化甘露醇。然后，他开始用甘油进行实验，1 年之内，他利用硝酸和硫酸的混合物完成了甘油的硝化反应。他发现，除非在反应过程中对混合物进行冷却，否则这一反应将高度放热，并且导致的爆炸。 1847 年，Sobrero 在 delle Scienze di Torino 学院发表了著名的演讲，演讲过程中他引爆了少量混合物来证明自己的发现，并将自己的研究成果发表在会议报告（Comptes Rendu）中。
在合成了新化合物之后，Sobrero 做了一个非常伟大的举动，就是亲自品尝了自己合成的化合物，并描述了它的性状—甜的，带有刺鼻和芳香气味，印象更深刻的是，「品尝前需要做好充分的预防措施，因为即使将极少量的化合物放在舌头上，也会产生数小时的剧烈头痛。」
他是首位观察到这个现象的人，「剧烈头痛」的发现具有深远意义, 但当时他并不知道这种新化合物的药用价值。后来他写道：「当我想到那些在硝酸甘油爆炸中遇难的受害者，并且这种情况很可能在未来持续发生，我就会羞于承认自己就是它的发现者。」
1851：提高硝酸甘油的稳定性
诺贝尔（Alfred Nobel）与Sobrero和硝酸甘油的联系可以追溯到Pelouze的工作。1850年，Alfred踏上了前往北美和欧洲的访问旅程，这次旅程的关键转折点是Alfred Nobel来到了Pelouze的实验室。
诺贝尔在1851年加入Pelouze的研究，他发现Sobrero已经在4年前制造了硝酸甘油。诺贝尔立即认识到这一新发现的化学产品的潜力，并返回斯德哥尔摩，开始了相关实验。他已经认识到使用爆炸品的主要问题在于实现可控制的引爆。
因此，在1863年，诺贝尔实现了他人生中第一个具有划时代意义的发明——诺贝尔l专利引爆器。同时他用硅藻吸附硝酸甘油, 提高了它的稳定性，而接下来发生的事情已经被我们所熟知：这一“新”型炸药的发展，诺贝尔家族的成功，以及世界历史上最知名奖项的创立。
在晚年，诺贝尔饱受严重心绞痛折磨。极为讽刺的是，1890年诺贝尔的医生建议他服用硝酸甘油缓解心绞痛。
在1896年10月份，也就是去世前7周，他这样写道：“这真是命运的讽刺，医生给我开的药竟然是硝酸甘油！为了避免吓到化学家和公众，他们管它叫做三硝基甘油。”最终他拒绝了医生的建议，没有服用硝酸甘油来进行治疗。
1867：首次将亚硝酸戊酯用于心绞痛
Brunton是一位享有卓越学术生涯的苏格兰人，后来成为现代药理学的奠基人。他曾经在苏格兰的爱丁堡（爱丁堡是当时著名的心血管系统疾病研究中心）跟随法医学教授Douglas MacLagan接受训练。他在22岁时发表了关于洋地黄和尿量的医学博士论文，并被大学授予金奖。
Brunton坚持不懈地寻找心绞痛的原因以及缓解方法。他观察了很多心绞痛病例，研究不同治疗药物和治疗方法（氯仿、地高辛、乌头草、放血„）的疗效。
期间，Brunton注意到一个特殊病例：一位26岁的男性病人经常在凌晨2:00-4:00之间定时因严重心绞痛来住院。“我注意到每次心绞痛发作时脉搏张力急剧增加，而当疼痛消失后张力随之下降。”这使Brunton意识到，如果某种方法能够降低病人血压，那就很可能可以缓解疼痛。Brunton将5-10滴亚硝酸异戊酯滴在一块布上让病人吸入。30-60秒内就产生了效果：病人面部潮红，脉搏不再微弱纤细，取而代之的是强有力的搏动，并且疼痛几乎瞬间消失。
有趣的是，Brunton对他第一个病人情况的解释说明可能存在缺陷：心绞痛不够典型，而Brunton将其归因于高血压。然而，他关于血管的扩张能够缓解病情的断言无疑是正确的。
1878：首次将硝酸甘油用于心绞痛
William Murrell是一位英格兰医生，他熟知Brunton对亚硝酸异戊酯的研究工作，1878年他将硝酸甘油应用于心绞痛治疗，是首位采用这一治疗方法的医师。
Murrell同时观察到亚硝酸异戊酯和硝酸甘油在缓解心绞痛持续时间方面的差别，并在1878年夏天开始用硝酸甘油治疗心绞痛病人。而这些经验促使硝酸甘油作为降压药而非缓解心绞痛的‘储备药物’入选了英国药典。
然而，Murrell使用的液体制剂不够方便，因此他向英国化学家William Martindale请教，希望制备出一种“更加稳定和便携的制剂”。最终，他制作出了大约1粒巧克力1/100大小的剂型，这样携带方便，服用起来也很优雅。
1885：对硝酸酯类药物进行了完整的论述
1885年，Brunton里程碑式的著作（Textbook of Pharmacology and Therapeutics；药理学和治疗学教材） 出版，首次针对硝酸酯类药物进行了完整论述，硝酸甘油从军工界进入到制药领域，奠定了它缓解心绞痛的地位。
毫无疑问，Brunton被列为现代药理学奠基人之一，是当之无愧的。他丰硕的研究成果、良好的个人魅力以及诚信的品德使他名气大增，成为伦敦最广为人知的咨询医师。
在随后的几年，Brunton与他的同事们一直在寻找比亚硝酸异戊酯作用时间更长久的化合物，并发表了大量相关研究，这其中也包括对亚硝酸甘露醇的研究。
20世纪工业界“试验“
到19世纪末，硝酸甘油从军工界进入到制药领域，奠定了它缓解心绞痛的地位。但是后面机制的研究又经过了80年漫长的等待。
在20世纪早期，医学界受技术条件所限对于硝酸酯作用机制的研究没有实质性进展，但是工业界却发现了2个现象（这相当于大规模人体临床研究了），一个是星期一病，一个是周日心脏病发作。
星期一病，就是工人工作第一天会感觉头痛头昏，但慢慢就耐受适应了，但是经过一个周末，这种耐受就会消失，到周一上班有开始头痛。所以有些工人就会在周末下班后把硝酸甘油涂在衣服上预防周一头疼发作。周日心脏病发作，是更严重的情况，长期在这个环境里会对硝酸甘油产生耐受，一旦周末回家，就发生撤退现象，（血管收缩）发生心肌缺血，发生非劳力性心绞痛，甚至猝死。
1950年 ISDN在瑞典上市
二硝酸异山梨酯（isosorbide dinitrate, ISDN），一种新的硝酸酯类药物于1950年在瑞典上市。
这种药物口服完全吸收，有显著的首过效应，主要在肝脏中进行代谢，代谢产物为异山梨醇－2monoitrate , IS-2-MN）和 异山梨醇－5monoitrate , IS-2-MN）。
ISDN由于显著的首过效应和较短的半衰期，使其适合作成缓释制剂。目前的缓释制剂用于预防和治疗心绞痛，能显著提高运动耐力，部分或完全预防心绞痛的发生，显著降低运动诱发的ST短压低的幅度。
1970年：发现新的适应症
随着对硝酸酯类药物研究的不断深入以及临床观察病例的不断积累。同时医学界对冠心病及心衰发病机制的认识在20世纪60-70年代也到达了一个新的阶段。
1970年，基于硝酸酯类药物的药理学作用，硝酸酯类药物也扩展到了新的适应症－心肌梗死、心功能衰竭。其对于冠心病的作用机制主要为舒张冠脉，解除痉挛，改善心内膜下供血。 而对于心功能衰竭的治疗机制主要包括：
1.舒张静脉，降低前负荷：硝酸酯类选择性舒张静脉，增 加静脉容量，减少回心血量，缩小心脏容积，降低室壁张力，因而降低心肌耗氧量。
2.舒张动脉，降低后负荷：硝酸酯类能舒张动脉，降低心 脏射血阻抗即心室的后负荷，使左室压降低，室壁压力降 低，与舒张静脉，降低前负荷共同导致心肌耗氧量降低。
硝酸酯类既降低前负荷，又降低后负荷，能减轻心脏负担，是其治疗充血性心力衰竭的作用基础。
1977年 Ferid Murad：硝酸甘油缓解心绞痛药理学机制研究
的重要开始
继Brunton开创性的工作之后，研究者专注于探索含亚硝酸化合物对各种生理系统的影响，由于受技术条件所限对于硝酸酯作用机制的研究一直没有实质性进展。
等待了80年之后，时间推进到20世纪70年代，硝酸酯类药物的作用机制的奥秘才被逐步揭开。
20世纪70年代，药理学家Ferid Murad和他的同事致力于研究各种血管扩张剂（包括硝酸甘油）的作用机制及其如何影响鸟苷酸环化酶的活性。他们发现，含亚硝酸化合物以及一氧化氮都能够激活鼠类肝脏和牛支气管平滑肌中的可溶性鸟苷酸环化酶，从而引起环磷酸鸟苷（cGMP）水平升高，进而产生血管舒张。
因此，他设想亚硝酸化合物是通过生物转化为NO而发挥作用的。只是当时的实验条件无法证实他的设想。Murad对于一种气体可以调节平滑肌功能的想法很着迷，他推测激素和一些其他的内源性因子或许也能通过一氧化氮来发挥调节作用。
1978年：第一个5-ISMN药物上市
硝酸异山梨酯（isosorbide mononitrate，ISMN，IS-5-MN）在1978年上市。ISMN为二硝酸异山梨酯的主要生物活性代谢物，与其它有机硝酸酯一样，主要药理作用是松弛血管平滑肌。
ISMN释放一氧化氮（NO），NO与内皮舒张因子相同，激活鸟苷酸环化酶，使平滑肌细胞内的环鸟苷酸（cGMP）增多，从而松弛血管平滑肌，使外周动脉和静脉扩张，对静脉的扩张作用更强。
静脉扩张使血液潴留在外周，回心血量减少，左室舒张末压和和肺毛细血管楔压（前负荷）减低。动脉扩张使外周血管阻力、收缩期动脉压和平均动脉压（后负荷）减低。冠状动脉扩张，使冠脉灌注量增加。总的效应是使心肌耗氧量减少，供氧量增多，心绞痛得以缓解。
1980：血管内皮细胞在血管舒张中的作用 在关于硝酸酯类药物的作用机制的研究中，药理学家Robert Furchgott和同事John Zawadzki的研究发现对此产生了深远影响，而他们的试验结果是来自于意外。 当时大多数实验结果显示乙酰胆碱（Ach）是种扩血管物质，而他们注意到乙酰胆碱在体内会产生强大的血管扩张作用，而在体外研究中乙酰胆碱并不总是产生血管舒张。当乙酰胆碱浓度高于0.1umol/L时，会通过毒蕈碱受体引起兔的主动脉收缩，而较低浓度则会产生明显的舒张效应。这个结果发表以后，引起学界很多质疑，于是他重新检查了整个实验，发现偶然间发现乙酰胆碱之所以失去血管扩张作用，是由于实验员粗心，没按照操作流程，使得高剂量组实验用的血管壁摩擦，血管内皮受损。
因此，他就想血管内皮受损释放出了里面某种扩血管的物质，他称之为内皮舒张因子（EDRF），可以使得血管扩张。这项工作在1980年发表，作者强调了内皮细胞在血管平滑肌舒张过程中的作用。由于缺乏技术手段，Robert Furchgott无法探索EDRF究竟是什么物质。
1987：确认一氧化氮就是内皮舒张因子(EDRF) 历史进行到以 Louis Ignarro 为首的第三代药理学家时期，有条件的实验室出现了，他们终于证明了内皮源性舒张因子就是一氧化氮。（就像克里克跟沃森提出 DNA 是双螺旋结构的设想一样，光有设想是不够的，需要有技术条件的实验室拍摄到双螺旋结构的X光晶体衍射图才最终证实 DNA 的双螺旋结构。）
1986 年 7 月 11 日在美国明尼苏达州罗切斯特市举办的血管舒张专题研讨会上，Louis Ignarro和Salvador Moncada 两个研究组分别报告了各自的研究成果，不约而同地指出内皮舒张因子和一氧化氮之间具有惊人的相似性，认为它们是同一种物质。
Ignarro 接着总结道，经过一系列辉煌的实验研究之后，我们可以肯定的说，内皮源性舒张因子就是一氧化氮。他首次展示了氧合血红蛋白以相同的方式抑制内皮依赖性和一氧化氮诱导的血管舒张。
接着，他展示了内皮舒张因子和一氧化氮通过相同的血红素依赖机制激活可溶的鸟苷酸环化酶，然后，他证明邻苯三酚通过超氧阴离子激活后能够明显抑制内皮源性舒张因子和一氧化氮的环磷酸鸟苷累积效应。
最后，Ignarro 展示超氧化物岐化酶能够增强内皮源性舒张因子和一氧化氮的舒张效应和环磷酸鸟苷累积效应。
1992：science年度分子
1992年，NO 被 Science 评为年度明星分子（Molecule of the year），同时 Science 以“Just say NO”为封面，并以“NO News is Good News”为题，回顾了 NO 的发现及研究历程，高度评价了其生物学作用。文章中对 NO 的认识过程做了一个有趣的回顾和评价：灰姑娘的故事——从可能的有毒气体到具有细胞通讯和防御功能的女王。
在1992之前十年，NO 作为一个有毒分子其名声并不好，它是空气中的主要污染物之一，破坏臭氧层、导致酸雨、可疑的致癌物等等。而在近五年，不同的研究发现这种曾经的有毒物质竟然是人体日常活动重要的参与者。谁也没有料到，这么一个奇怪的分子竟然在生理学上发挥如此重要的作用，研究者们探索了 NO对于大脑、动脉、免疫系统、肝脏、胰腺、子宫、周围神经以及肺的功能。他们发现，NO 在人体多项活动中发挥重要作用，从消化系统功能、血压调节到抵御微生物入侵的各个方面。
在1992年，NO 成果的临床应用研究同时沿多条路线广泛开展起来，大量的研究论文所提供的证据，使得 NO 迈进了信号传导分子的殿堂。
1998：相关研究者获得诺贝尔医学／生理学奖 终于，在诺贝尔去世100年后，诺贝尔奖殊荣给了“NO”。1998年10月12日，诺贝尔大会在卡罗林斯卡医学院举行，大会决定将1998年的诺贝尔医学或生理学奖授予Furchgott、Ignarro和Murad，以表彰他们在发现一氧化氮是心血管系统的信号分子方面做出的贡献。
很显然，如果没有Lauder Brunton、Hering、1998年诺贝尔医学和生理学奖获得者以及Moncada的研究，我们将愧对Sobrero和Nobel的发现。如果没有早期的实验研究者经历头痛和潮红，硝酸甘油可能永远也无法进入制药领域。
而现在，我们知道生理性一氧化氮是在一氧化氮合酶（NOS）的作用下，由L-精氨酸转化为L-瓜氨酸而合成。一氧化氮的释放激活鸟苷酸环化酶，从而引起血管舒张。一氧化氮释放的主要决定因素是血流速度（剪切力），因此血流加速（及其对血管壁的压力）撞击血管内壁会引起一氧化氮释放，而一氧化氮会反过来调节血管阻力，使血流恢复正常。血液中一氧化氮合成后将在10秒内迅速转变成硝酸盐和亚硝酸盐。
一氧化氮已经成为最普遍存在的细胞间信号传导分子：一氧化氮参与生理系统活动的各个方面，而且作用范围不断扩大。更重要的是，人们已经发现它是血小板聚集的抑制因子，参与呼吸控制、神经递质的调节、胰岛素释放的控制、细胞凋亡和免疫应答。
硝酸酯 — 不断焕发新的生命力
1999年，在德国的柏林特别举行了“硝酸酯-120年” 大会，以纪念硝酸酯的临床应用120周年。而以会议为主题编撰完成的“120 years of nitrate therapy prepared for the next millennium”也在2000年出版。
书中纳入多位在硝酸酯研究领域建树颇丰的专家的精彩文章，对硝酸酯的药理研究及临床应用历程做了全面而系统的回顾，并从多个不同角度对硝酸酯未来的研究及应用前景进行了展望。
进入新千年，众多心血管新药的不断出现迅速改变着心血管疾病的药物治疗体系。但硝酸酯类药物的作用依然不可取代，它仍然是心血管疾病治疗中使用最为广泛的一类药物。其在冠心病、心力衰竭诊疗指南中的地位仍不可动摇。
与此同时，随着对硝酸酯类药物作用机制的研究进一步深入，其治疗用途也在不断扩展。比如：硝酸酯类药具有抑制血小板粘附和聚集的作用；可抑制血管平滑肌细胞增殖；可抑制单核细胞对血管内皮细胞的粘附；拮抗低密度脂蛋白(LDL )氧化；用于高血压危象的治疗。
而硝酸酯类的非心血管作用也不断被发现，如：硝酸酯类药物可降低门脉高压：预防肝硬化静脉曲张出血；扩张胆管协助排石；治疗慢性肛裂；预防骨质疏松；促进妊振子宫预成熟；治疗开角性青光眼；对良性前列腺增生的治疗作用。
硝酸酯类药物的安全性和有效性经过了历史的检验，展现了强大的生命力。毫无疑问，本世纪硝酸酯药物将仍然具有广阔的研究及治疗前景，并且将在医学治疗的各种领域起着越来越重要的作用。
（未完待续„„）
