环境
2013年8月21日，在叙利亚首都大马士革市郊的古塔（Ghouta）地区，发生了化学武器袭击事件，造成重大人员伤亡。对这一事件中的死亡人数，各方估计不同，从281人（法国情报局）到1729人（叙利亚反对派武装"自由叙利亚军"）不等，受伤人数估计在3600人左右。
这就是震惊世界的"古塔化学袭击事件"。那么，这一事件中的焦点物质—沙林，究竟是种什么东西？它是如何让人中毒的？人们又是怎样发现它的呢？
1938年，德国科学家在研制新型杀虫剂时，意外合成了一种剧毒毒剂。它不仅能高效杀虫，而且还能高效杀人。这是怎么回事呢？
我们都知道，人活着，就离不开体内神经系统的正常运作。其中，交感/副交感神经系统可以支配心肌、平滑肌和腺体，让我们的心脏不断收缩和舒张，让胃肠不断蠕动，并让各种腺体保持分泌；而运动系统神经则负责支配骨骼肌，在我们拿东西、走路的时候，就是它指挥着身体各处的骨骼肌协调一致完成种种动作的。这两种神经系统合称为"传出神经系统"，它们产生效用的关键因素，就是递质和受体。
递质（transmitter)，不妨理解为一把钥匙；而受体（receptor)，就像一把锁。对剧毒的沙林而言，最有意义、最重要的递质是ACh（acetylcholine，乙酰胆碱)，对应的受体则是ACh受体（acetylcholine receptors）。
ACh是一种在神经末梢里合成、贮存并释放的递质。有这种功能的神经，被称为胆碱能神经（cholinergic nerve），包括全部交感神经的节前纤维、全部副交感神经、运动神经和极少数的交感神经节后纤维。换言之，胆碱能神经占据了传出神经系统的主体地位，地位十分重要。相应地，在神经末梢的"对面"或说效应器上，则分布着ACh受体，它可以特异性地与ACh相结合。ACh受体可以分为两种亚型，即M胆碱受体亚型和N胆碱受体亚型。
现代研究证实，M胆碱受体亚型与很多受体一样，也属于"G蛋白偶联受体"这个"超级大家族"。在胆碱能神经末梢中贮存的ACh被释放出来后，会与M胆碱受体亚型相结合，使后者偶联的G蛋白被激活，进而引发一系列极为复杂的生化反应，最终导致多种生理效应，包括心率减慢、心脏内传导速度减慢、胃肠道平滑肌收缩、膀胱平滑肌收缩、瞳孔括约肌收缩（缩瞳）、睫状肌收缩（近视）、唾液腺分泌增强等，统称"M样作用"，通俗一点说就是出现心跳变慢、血压下降（此时可能伴有反射性的心率上升）、恶心、嗳气、呕吐、腹痛及排便、尿意增强、视物模糊、唾液增多以及出汗等等现象。
与"M样作用"相近，N胆碱受体亚型与ACh结合后，也能让机体出现"N样作用"，包括植物神经兴奋和骨骼肌收缩，也包括分泌肾上腺素和去甲肾上腺素。其中，分泌出来的这些肾上腺素和去甲肾上腺素对血管、心脏、平滑肌和机体的代谢过程都有着复杂而微妙的影响，这里就不一一列举了。
2013年8月，一位联合国专家在大马士革一上怀疑遭到化学袭击的地方开始工作
既然能引起这么复杂和多样的生理作用，释放递质的量当然也不是越多越好，否则这些不断强化的效应，会让人的正常的生理机能越"走"越"偏"，进而对人体造成严重伤害。因此，体内还有一套精妙机制，可以消除过度释放的递质。
对ACh来说，主要的消除手段就是AChE（acetylcholinesterase，乙酰胆碱酯酶）。AChE也在神经细胞内合成，然后沿轴突一路转运到神经末梢。作为一种高效的生物酶，AChE可以说是ACh的"天敌"，1分子的AChE，可以在1分钟内彻底水解至少10000个ACh分子。这些ACh分子被水解后的主要产物是胆碱，随即就被神经末梢重新摄入，成为合成新一批ACh的原料。
因此，如果"能干活"的AChE少了，那么已经释放出来的ACh就会逐渐"堆积"，M样和N样作用也就越来越明显。
至此，沙林能让人中毒的道理，也就真相大白了。原来，它可以与AChE牢牢地结合在一起，使AChE完全失去水解ACh的功能。这样一来，没有了"天敌"的制约，ACh便迅速"堆积"起来，M样、N样作用表现得越来越明显，人的生理功能也被折腾得乱七八糟—这就是我们说的"中毒"。
当然，除了沙林以外，还有很多化合物也能与AChE牢固结合，它们被统称为抗AChE药（抗胆碱酯酶药，anticholinesterase agents），又可以细分为两类。
第一类，名叫"易逆性抗AChE药"。它们与AChE的结合并不稳定，整个过程可以逆转，AChE因此也容易"复活"，因而能够用于治病救人。第二类，叫"难逆性抗AChE药"，主要是有机磷（organophosphates）类。它们与AChE结合得极为牢固，AChE的"武功"也就不可逆地被"废掉"了，因此基本不具备药理学意义而只有毒理学意义。我们说的沙林，正是这一类的典型代表。
沙林中毒也好、其他有机磷类中毒也好，M样和N样作用往往会同时出现，症状因此变化多端，医学上称之为"急性胆碱能危象"（acute cholinergic crisis），包括眼部症状（瞳孔缩小、眼球疼痛、睫状肌痉挛、视物模糊）、腺体症状（流泪、流鼻涕、流口水）、呼吸系统症状（胸腔紧缩感）、消化系统症状（厌食、恶心、呕吐、腹痛、腹泻）等等。在严重中毒时，会出现口吐白沫、呼吸困难、大汗淋漓、大小便失禁、心率缓慢、血压下降、肌肉抽搐或震颤、意识模糊乃至昏迷，最后因呼吸衰竭和继发性的心血管功能障碍而死亡。
有机磷类可以阻断AChE水解ACh，ACh由此堆积并出现中毒症状，这根毒理链条在昆虫身上同样管用。因此，这类物质首先是作为杀虫剂而被研发出来的，它就是我们耳熟能详的有机磷农药，包括大名鼎鼎的敌百虫（dipterex)、乐果（rogor)、马拉硫磷（malathion)、敌敌畏（DDVP)、一○五九（systox E1059，内吸磷）等等。
这样我们就不难明白，为什么科学家在研制新型杀虫剂时，"一不小心"就能搞出剧毒的沙林来了。其实，有机磷农药也好，有机磷毒剂（比如沙林）也罢，它们原本就是"本家兄弟"，不过是毒性不同、用途不同而已。
（更多精彩图片及完整内容请阅览《科学世界》2013年第11期）
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