您的位置: 首页>信息公开>专家视角>科普健教

锂的前世与今生

发布时间:2020-04-07   作者:主任医师 程万良   来源:精神科   点击数:93380

在现今社会,锂电可谓大行其道。从心脏起搏到智能手机,从深海潜水艇到载人航天器……锂电池可是大展风彩,风光无限!金属锂作为锂电池的核心要素,自然就成了备受推崇的“动力王子”,在医学界,尤其是精神医学界,锂则别有一番风光,碳酸锂可是治疗双相障碍的首选药物。

说起锂,科学界认为它是一个神秘的元素。在138亿年前的宇宙大爆炸时生成了痕量的锂,使得锂成为了宇宙中最古老的三种元素之一(另两种为氢和氦)。有科学家认为,锂主要来自垂死的低质量恒星,经由宇宙射线散裂生成。然而,迄今为止,科学家们还没有真正搞清楚它的起源和生成过程。大自然中的锂主要是:

       从石头中走出来的

      元素锂能有今天的出头之日,应当感谢瑞典的一个小学徒。他叫阿尔费德森(1792-1841),是当时世界著名的化学大师贝齐里乌斯(1779-1848)的得意门生。阿尔费德森是锂元素的发现者,因此也是锂元素飞黄腾达的第一个“贵人”。 

图片1.png

阿尔费德森(1792-1841)

1817年的某日,阿尔费德森从朋友那里得到一块石头,是来自瑞典的一块叫做透锂长石。阿尔费德森如获至宝,并对透锂长石进行了分析研究。结果发现,石头中含有80%的氧化硅和17%的硅土,那么缺失的3%是什么呢?阿尔费德森穷追不舍,最终确认这是一种尚未被发现的新元素。

阿尔费德森把这个发现和想法告诉了他的导师,贝齐里乌斯把这一新元素命名为lithium(英文), 来源于希腊语lithos(意为石头)。这就是锂的发现过程,然而由于阿尔费德森并没有从锂盐中分离出金属锂来,所以没有为锂元素的应用带来新的突破。

       由于锂具有很高的反应性,因此不允许锂以分子的形式存在于自然界。自然界中的锂主要以矿物形式存在,如锂辉石、锂云母、透锂长石和磷铝石等。纯粹的锂(Li)是一种银白色的金属元素,与锂盐具有不同的含义。锂盐为锂的盐类化合物,如透锂长石的主要成分为LiAlSiO;锂辉石的主要成分为LiAlSi2O3,这些都是天然的锂盐。

  图片2.png

那些后来应用于人类医药和生活之中的锂,像碳酸锂、氯化锂、柠檬酸锂等,都属于人造的锂盐。纯锂金属是通过电解由熔融氯化锂和氯化钾的混合物生产的。

图片3.png 

金属锂

1855年,德国化学家本生和英国化学家马提生通过电解氯化锂获得了大量的金属锂。1923年,德国的一家公司才开始锂的商业化生产。

需要说明的是,在一般的大众语境中,锂的含义更广泛,既可以是金属锂,也可以是锂离子,还可以是锂盐。

锂一旦开始商业化生产,必然会进入人们生活的各个领域,然而锂与其他的发现和发明所不同的是,

        出现之初人气爆棚

相对于如今锂的电池应用,人们在健康和医学方面的探索却经历了更加曲折的历程。锂元素曾被当作一种灵丹妙药,被应用于饮料和代用食盐等食品领域。

图片4.png

 

锂电池

1929年,美国含有复合柠檬酸锂的饮料开始销售,并在市场上引起了不小的轰动。该饮料击败了600家柑橘味苏打水竞争对手,并在1936年成为了市场的领导者。

据美国《赫芬顿财经》报道,这种含锂饮料是由“七喜”创办人查尔斯格里格(Charles Grigg)发明的。最初的名字为“Bib-Label liated Lemon Soda”,意思是“Bib-Label锂化柠檬味苏打水”。上市不久,格里格决定将他的发明重新命名为“七喜”(7Up)。

图片5.png

 

Seven-UP广告

为什么要在饮料中添加柠檬酸锂?在当时,人们对锂盐的疗效深信不疑,因此对富含锂的天然水十分推崇。此前有人就发现,那些供水中含有天然锂元素的地区,抑郁症和自杀率要比其他地区低。而柠檬酸锂是19世纪末和20世纪初十分流行的专利药品之一,主要用于多种心理疾病的治疗。格里格别出心裁地把柠檬酸锂与软饮料联系了起来,并把柠檬酸锂作为一个“卖点”。

7Up中的锂盐也许并不是为了预防和治疗抑郁症。其实7Up最初的定位据说是治疗宿醉。所谓宿醉,是指人们在饮酒后出现的一系列生理和心理上的不愉快的体验。这是由于人们在短时间内摄入大量酒精或含酒精饮料,而出现的中枢神经系统功能紊乱状态。事实证明,7Up中的柠檬酸锂为一种情绪稳定剂,有利于解除宿醉状态。这样一来,7Up很快就成为了宿醉患者的首选饮料!然而好景不长,

 

         锂盐出现安全问题

19世纪锂盐首次用于痛风和风湿病以来,锂盐的医疗用途已经有了很大的发展,但锂盐的安全问题受到了人们的关注。

20世纪40年代,锂盐在食品中的使用遇到了“红灯”。此前含锂矿泉水以及饮料往往只含有微量的锂,因此高浓度锂的危险性没有被重视。高盐(氯化钠)摄入是高血压的主要原因之一,过量钠还会损害人们的肾脏。因此有医生为高血压和肾衰竭病人开具锂盐处方,用氯化锂来取代膳食食盐。然而用无限量的氯化锂作为代用食盐的问题就来了,许多关于严重锂副作用以及部分死亡的报告向人们敲响了警钟。

这些负面报告严重影响了锂的公众形象,并使其背上了不好的名声。1948年,美国FDA对锂盐疗法发出了禁令,并禁止生产商在啤酒与饮料中加入锂盐,这使得“七喜”最终改变了其饮料配方。然而此路不通有他途,面对锂在食品行业从大起到大落,

 

      锂盐在医药领域有了新突破

“石头”著称的锂元素,一直被神秘的面纱笼罩着。尽管锂盐应用于精神疾病治疗走过了一段怪异之路,但是锂盐在当今的精神药物中仍然占有一席之地。

之所以说锂盐走过了一段怪异之路,是因为这个故事从一个错误的假设出发,走过了极其漫长的怪异旅程,最后却以一种传奇药物结束。这个错误的假设就是:

       锂盐疗法溶解尿酸?

1859年,英国医生加罗德爵士( 1819-1907)曾在痛风病人的血液中发现了尿酸,并错误地认为碳酸锂可以溶解体内的尿酸。他是明确尿酸在情感障碍中作用的第一人,也是建议将锂作为一种药物使用的第一人。

图片6.png

 

加罗德爵士( 1819-1907)

其实,尿酸是食物中嘌呤代谢的产物,沉积在关节中就会引起痛风症状。用锂盐溶解痛风患者体内的尿酸并没有显著的效果。也就是说,锂盐并不能缓解痛风的症状,然而它却让躁狂痛风患者平静了下来。后来,学界对“尿酸素质”概念提出了批评,并把锂盐疗法视为无稽之谈。虽然锂盐在痛风的治疗方面出现“乌龙”,但是在治疗躁郁症方面确是实实在在的“硬核”。

       碳酸锂治疗躁郁症

       早在十九世纪中叶,即有文献描述了锂盐治疗痛风及“一般的紧张不安”(general nervousness),当时还被用作抗癫痫药及助眠药。但与如今精神科临床实践关系更密切的是,1887年,纽约的William Hammond教授首次使用锂盐治疗躁狂;1894年,丹麦精神科医生Frederick Lange使用锂盐治疗忧郁型抑郁。因为锂盐在用于医疗用途时,出现了引人注目的安全问题,并随着锂盐在食品行业中的使用遇到了“红灯”,有关锂盐疗法的各项研究进入低谷,报道也逐渐销声匿迹。


     图片7.png

William Hammond教授1828-1900)

图片8.png   

Frederick (Fritz) Lange (1842-1907)

 

在锂盐疗法销声匿迹约50年之后,澳大利亚墨尔本的John Cade( 1912 - 1980年)医生,他原本在一个老兵医院从事慢性精神疾病治疗工作,他的父亲也是一位精神科医生,并且身患抑郁症。


 图片9.png

约翰·凯德博士( 1912 - 1980年)

 

早在1944年,凯德就发现了一件挺神奇的事儿:从某些英国的水井中取出的水有助于治疗精神病。实验发现,这些井水中恰恰含有锂盐,当时也没太在意。在以后的寻找躁郁症病因的过程中,他发现甲状腺的过分活化或者过分不活化会引出这种精神失调症。凯德推测说:尿中有某种物质可能是生成躁郁症的原因。躁狂是处于一种体循环内毒物过多的状态,而忧郁症是属于被剥夺状态。于是他开始从躁狂患者尿中寻找此种毒物,他把躁狂、精神分裂症、忧郁症和正常人的尿样给猪腹膜内注射。结果注射躁狂患者尿样的猪中毒致死,其它组未见异常。为了确定这种特殊的致死物质,他又给鼠注射纯含氮物尿素。结果尿素导致了与上面结果相同的致死模式。

       二战期间,凯德医生在日本人建造的樟宜(新加坡)战俘营里度过了3年多时间。他是一个战俘,又是一名医生。他所经历的精神痛苦,再一次激发了他对躁狂和抑郁病人的关注。回到澳大利亚之后,凯德经过短暂康复就到一家精神病院任职了。他继续寻找能够改变尿素毒性作用的东西。

       

       凯德在一个未用过的厨房里进行相关的实验,并发现了锂盐可以用于治疗躁郁症。当时,他给豚鼠注射尿液,观察它们的古怪行为。并发现一剂碳酸锂就能让豚鼠平静下来,从而进入到昏昏欲睡的状态。他于1949年公开发表了该项研究结果,提示锂盐可有效治疗躁狂。这在精神疾病的治疗方法中,碳酸锂还是第一种有效的治疗药物。目前药用制剂主要为碳酸锂片剂及胶囊,还有枸橼酸锂糖浆、醋酸锂和溴化锂等。

 

 图片10.png

约翰·凯德博士的厨房实验

正是由于凯德开创性的工作奠定了锂盐在精神药物中的地位。凯德将碳酸锂用于失衡心灵的修复,从而做出了影响世界精神健康的重要医学发现。

 图片11.png

约翰·凯德博士发现碳酸锂可以用于治疗躁郁症

尽管凯德的研究看起来很有希望,锂的副作用却仍是一个大问题。但是顺着这条研究之路,1951年,Erik Strömgren 和Mogens Schou在丹麦开展研究,发现锂盐针对躁狂的疗效优于安慰剂;1964年,丹麦精神科医师Poul Christian成功发现了锂盐预防双相躁狂及抑郁发作的价值。经过许多科学家的长期努力,最终证实了锂的治疗效果。到20世纪60年代,锂盐的使用彻底改变了躁郁症的治疗。1970年,凯德获得了美国精神病学奖,并成为了美国精神病学协会的杰出会员。1976年,在纽约大学医学院举行的国际锂会议上,凯德作为特邀嘉宾出席会议。

图片12.png

  Erik Strömgren(1909-1993)  

 图片13.png

Mogens Schou(1918-2005)

 图片14.png

         a:Poul Christia Baastrup (1918-2002)      b: John Cade            c: Mogens Schou

 

锂盐被誉为生物精神病学史上的重大发现之一,并且是第一种针对主要精神障碍的有效治疗手段。即便我们仅考虑近代史,锂盐也可以被视为第一种真正有用的精神药物:John Cade的研究发表三年后,1952年抗精神病药氯丙嗪才得以问世,后者是第二种临床可使用的精神药物。锂盐也是人类发现的第一种心境稳定剂。对比精神药物的三大元老——锂盐、氯丙嗪及丙米嗪,可以明确地说,锂盐是最令人瞩目的常青树。

图片15.png 

碳酸锂分子式模型

 

 

即使如今,锂盐在精神科仍大有用武之地:

· 锂盐是治疗双相障碍的心境稳定剂的金标准,被高度推荐治疗躁狂,治疗双相抑郁也被认为有用;

      ·   锂盐是一种优秀的抗自杀药物,无论单相抑郁还是双相抑郁;

      ·   锂盐是难治性抑郁症有用的增效治疗手段。

       目前锂盐仍是治疗双相障碍躁狂发作以及预防双相障碍复发的一线药物。

很多研究还发现,有一部分


下一篇:高三学生家长如何做好陪伴考生的心理建设     上一篇:清明节的思念:致远在天堂的亲人!

联系方式