华法林的发现史：从灭鼠药到救命药

张 路

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院血液内科，北京 100730

在过去的近半个世纪，华法林一直是口服抗凝药物的代表和支柱，广泛用于血栓栓塞性疾病、心房纤颤、人工瓣膜置换术后等领域，是口服抗凝药物中的“霸主”。据统计，每100个英国人，至少有1人长期使用华法林[1]，而在老年患者中比例更高。但随着达比加群酯、利伐沙班等新型口服抗凝药物的出现，可以为患者提供更安全和方便的治疗，华法林的“霸主”地位逐渐受到挑战[2]。在华法林由盛转衰的重要转折时刻，作为见证者，我们有必要对这一划时代药物的发现历史进行回顾，在致敬华法林发现者的同时，深思其带给我们关于科学研究规律的启示。

1 甜苜蓿病

20世纪20年代，北美洲大草原的牧民发现了一种奇特现象：牲畜进食发霉的甜苜蓿干草后约15 d会有出血表现(轻微外伤后出血不止，甚至会发生自发性出血，血液难以凝固)，并在30～50 d内死亡[3]。1924年，加拿大兽医 Frank W.Schofield在《美国兽医学学报》(JournaloftheAmericanVeterinaryMedicineAssociation)详细描述了这种疾病，并认为该病可能与发霉干草中的黑青霉等有关。由于与甜苜蓿干草有关，该病也被称为“甜苜蓿病”。经过近10年的研究，人们发现：避免牲畜食用发霉的干草，或对发病后牲畜进行输血治疗，对甜苜蓿病有一定防治效果，但由于病因尚未破解，在整个20世纪30年代，该病对北美畜牧业仍构成很大威胁。这一时期，席卷世界的经济危机正给美国人民的生活带来极大困扰(图1)，病因尚未破解的“甜苜蓿病”疫情导致大量牲畜死亡和经济损失，这对北美牧区的居民无疑是雪上加霜。在损失了牲畜的居民中，有一位名叫Ed Carlson的农夫，在一场暴风雪中，他用卡车载着一头死亡的奶牛、一桶来自于死亡奶牛的不凝血、约45 kg甜苜蓿干草，跋涉约300 公里，来到了当地一所不起眼的农业试验站，在那里他偶遇了1个月前刚刚开始研究“甜苜蓿病”的生化学家Karl Link，从而开启了发现华法林的波澜壮阔之旅。

图 1 经济危机中的美国群众[4]

2 Karl Link教授生平

Karl Link教授(1901—1978年)[5]生于美国印第安纳州的拉波特市，父亲是一位路德教牧师。Karl Link于1918至1925年就读于威斯康辛大学农业学院，并于1925年获得了农业化学博士学位。随后，他在美国国家教育委员会的资助下，前往欧洲进行博士后培训，曾在苏格兰和瑞士进行研究并先后与Fritz Pregl (1923年诺贝尔化学奖得主)和Paul Karrer(1937年诺贝尔化学奖得主)共事。在完成欧洲的培训后，Karl Link于1927年回到美国威斯康辛大学谋得教职，遗憾的是，Karl Link在瑞士期间罹患肺结核，因当时结核病治疗手段相对落后，他一直受疾病困扰，直至去世。

在那个风雪之夜，Ed Carlson送来的死亡奶牛、不凝血和发霉的干草，为Karl link教授提供了珍贵的研究材料。经过6年的不懈努力，1941年，他终于发现了“甜苜蓿病”的元凶：甜苜蓿中含有的天然香豆素，虽然香豆素本身并不具有抗凝作用，但在真菌(发霉)的作用下会被氧化为双香豆素，干扰维生素K依赖性凝血因子的功能，引起出血。经济向好时，牧民们一般不会将发霉的草料喂给动物，而是重新更换干燥的草料，因此“甜苜蓿病”的问题并不突出；但在经济萧条时期，牧民们无力替换发霉饲料，该问题即突显出来。至此，困扰北美牧区近20年的怪病之谜得以完美解答。

3 从灭鼠药到口服抗凝药

第二次世界大战期间，美国鼠患严重，亟需有效的灭鼠手段。1945年，因“胸膜炎”住院休养的Karl Link想到了采用双香豆素的衍生物作为灭鼠药的主意。因双香豆素起效慢,患“甜苜蓿病”的牲畜30～50 d后才死亡，所以Karl Link与其合作者在筛选了上百种双香豆素衍生物后，最终在1948年发现了苄丙酮香豆素并将其作为理想的灭鼠药。由于这项艰苦的研究工作是在威斯康辛大学校友基金会(Wisconsin Alumni Research Foundation，WARF)的资助下完成的，所以将这种香豆素衍生物命名为Warfarin(WARF：基金会；-arin：香豆素词尾)，中文译为华法林，沿用至今[6- 7]。作为灭鼠药，华法林取得了巨大成功(图2)，也是后续效果更强的灭鼠药溴敌隆(又称“超级华法林”)的原型药物。

图 2 华法林的分子结构[8]

随着华法林在灭鼠事业上的巨大成功，逐渐有医师开始尝试在临床中使用该药用于抗凝。因曾用作“灭鼠药”，患者在接受该药上存在一定困难。转机出现在1955年，二战英雄、五星上将、时任美国总统的艾森豪威尔在打高尔夫球后出现心肌梗死，随后接受了华法林治疗。这一事件增加了民众对华法林的接受程度，于是逐渐发生了我们所熟知的华法林用于临床治疗的诸多故事。尤其是在20世纪80年代，世界卫生组织推荐采用国际标准化比值监测华法林疗效后，克服了制约华法林广泛应用的剂量控制问题。自此，在全世界范围内，华法林正式成为使用最广泛的口服抗凝药物。

4 历史的启示

回顾华法林的发现史，我们饶有兴趣地发现许多貌似偶然的事件堆叠：经济寒潮令牧民无力更换发霉的牧草；绝望的农夫突发奇想，冒雪驱车数百公里，在不起眼的地方农业试验站偶遇一位刚刚于1个月前才开始对“甜苜蓿病”感兴趣的生化学家；由于罹患疾病，不得不住院休养的生化学家研究起了灭鼠药物；全民英雄、美国总统在任期内突发心肌梗死并从该药获益。

然而，偶然中总是存在着必然，伟大的创新背后是厚积薄发：美国从1875年开始建立起遍布全美的农业试验站体系，重视基础科研和农业应用，为Ed Carlson与Karl Link历史性会面创造了机遇；虽然威斯康辛州不是美国经济发达地区，却因重视教育，伫立着一所始建于1848年、世界综合大学排名前100强的著名大学威斯康辛大学，这所大学不仅为Karl Link教授提供科研场所，其校友基金会也恰好为华法林的研究提供了经费支持，并为写入医学史的该药物冠名；虽然Karl Link罹患肺结核，但他坚持不懈、不断尝试，即便在住院休养期间也心系研究。华法林的故事，不但为我们揭示了科学研究从现象(牲畜出血死亡)到本质(双香豆素抗凝作用)、从实验室(发现双香豆素的化学结构，并合成其衍生物)到实践(灭鼠药)及临床应用(口服抗凝药“霸主”华法林)的一般规律，还提示我们，良好的基础教育和基础科研条件，以及充分的经费支持，是催生划时代意义发现的重要条件。

5 结语

作为目前最重要的口服抗凝药物，随着新型口服抗凝药物的不断涌现，华法林时代或许已经开始由盛转衰。当我们怀着对先辈深深的敬意，在这个特殊的时间节点回顾华法林的发现史，为我们未来的科学研究带来了有益启示。

[1] Pirmohamed M. Warfarin: almost 60 years old and still causing problems [J]. Br J Clin Pharmacol, 2006, 62: 509- 511.

[2] Patel MR, Mahaffey KW, Garg J, et al. Rivaroxaban versus warfarin in nonvalvular atrial fibrillation [J]. N Engl J Med, 2011, 365: 883- 891.

[3] Schofield FW. Damaged sweet clover: the cause of a new disease in cattle stimulating hemorrhagic septicaemia and blackleg [J]. J Am Vet Med Assoc, 1924, 64: 553- 575.

[4] https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Volunteers_of_America_Soup_Kitchen_WDC.gif?uselang=zh-cn.

[5] Burris RH. Karl paul link[M]//Burris RH. Biographical Memoirs V.64. Washington DC:National Academy Press, 1994:175- 195.

[6] Wardrop D, Keeling D. The story of the discovery of heparin and warfarin [J]. Br J Haematol, 2008, 141: 757- 763.

[7] Petit DW, Berne CJ. Medical progress: DICUMAROL [J]. Calif Med, 1947, 67: 40- 44.

[8] https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Warfarin#/media/File:Warfarin_ball-and-stick_model.png.