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发现促胰液素的故事 　　

    这里讲述这样一个故事：在新的现象面前，科学工作者摆脱了传统概念的束缚，大胆提出新的设想，从而发现了一个广阔的新领域。

 一 

    故事发生在1902年1月。当英国两位生理学家贝利斯（William M．Bayliss，1860-1924）和斯他林（Ernest H．Starling，1866-1927）正研究小肠的局部运动反射时，他们看到一篇新发表的法国科学家 Wertheimer的论文，声称在小肠和胰腺之间存在着一个顽固的局部反射。对此，他们感到了很大的兴趣。这个法国人的实验是这样的：当将相当于胃酸的盐酸溶液注入狗的上段小肠时，会引起胰液分泌。为了进一步分析它的机制，他发现直接把盐酸溶液注入狗的血液循环，并不能引起胰液分泌；中等剂量的阿托品（能阻断副交感神经）也不能消除这个反应。Wertheimer甚至还进行了更为关键的进一步实验：他把实验狗的一段游离小肠袢的神经全部切除，只保留动脉和静脉与身体其他部分相连。当把盐酸溶液输入这段小肠袢后，仍能引起胰液分泌。但他仍然坚信这个反应是"局部分泌反射"，一个顽固的神经反射，因为他认为，小肠袢的神经是难以切除得干净、彻底的。

    贝利斯和斯他林看了这篇论文后，立即用狗重复了法国学者的上述实验，证实了他的结果，即放置盐酸溶液于这段切除了神经的小肠袢后，确能引起胰液分泌。但他们深信切除神经是完全的。那么，怎样解释这个结果呢？他们大胆地跳出"神经反射"这个传统概念的框框，设想：这可能是一个新现象——“化学反射”；也就是说，在盐酸的作用下，小肠粘膜可能产生了一个化学物质，当其被吸收入血液后，随着血流被运送到胰腺，引起胰液分泌。

    为了证实上述设想，斯他林立即把同一条狗的另一段空肠剪下来，刮下粘膜，加砂子和稀盐酸研碎，再把浸液中和、过滤，做成粗提取液，注射到同一条狗的静脉中去，结果，引起了比前面切除神经的实验更明显的胰液分泌。这样，完全证实了他们的设想。一个刺激胰液分泌的化学物质被发现了，这个物质被命名为促胰液素（secretin）。这是生理学史上一个伟大的发现！

 二 　　

    促胰液素的发现，使贝利斯和斯他林很快意识到，这不仅是发现了一个新的化学物质，而是发现了调节机体机能的一个新概念、新领域，动摇了完全由神经调节的概念。也就是说，除神经系统外，机体内还存在着一个通过化学物质的传递以调节远处器官活动的方式。为了寻找一个新词来称呼这类化学信使，他们采纳了同事哈代（W．B．Hardy）的建议，创用了源于希腊文的一个字“激素”（hormone，“刺激”的意思）这个名称（1905）。促胰液素便是历史上第一个被发现的激素。这样，产生了"激素调节"这个新概念，以及通过血液循环传递激素的"内分泌"方式，从而建立了"内分泌学"这个新领域。从此，国际上一个寻找激素的热潮开始了，使内分泌学出现了惊人的发展。迄今，不论在植物界和动物界都有激素存在。在低等和高等动物机体内已经发现了几十种激素，而且每年都有新的激素被发现，激素的重要意义是不言而喻的。

    在促胰液素发现之前和之后，贝利斯和斯他林都没有进行过消化腺分泌的研究。 贝利斯应用物理、化学观点，发展了普通生理学概念，著有《普通生理学原理》一书，文字典雅精炼，被誉为经典著作。斯他林工作更多，主要在血液循环生理方面，有著名的“斯他林心脏定律”等。

 三 　

    其实，这个故事还应当从巴甫洛夫实验室讲起，因为他们对这个问题研究得最早，也很深入，但把问题弄得异常复杂了。关于酸性食糜进入小肠引起胰液分泌这个现象，早在1850年就由著名的法国实验生理学家克劳o伯尔纳（Claude Bernard）发现过，但似乎没有引起世人注意。后来又被俄国巴甫洛夫实验室的道林斯基（Dolinski）于1894年重新发现。我们知道，巴甫洛夫被认为是现代消化生理学的奠基人，他对消化生理学的贡献是十分卓越的。在上世纪末时，他和他的门徒们积20多年的创造性工作，写成了《消化腺工作讲义》（1897；英译本1902）这部经典著作，获得了1904年诺贝尔生理学或医学奖，赢得世界荣誉。

    根据当时传统的神经论主导思想，也是巴甫洛夫学派特别信仰的思想，他们认为，盐酸引起的胰腺分泌是一个反射。他们原先设想，迷走神经和内脏大神经都可能是这个反射的传出神经。1896年，巴甫洛夫的另一个学生帕皮尔斯基（Popielski）对上述现象的产生机制进行了分析。他发现，切断双侧迷走神经、 切断双侧内脏大神经以及损坏延髓后，这个反应仍然出现。他设想，在胃的幽门部可能存在着一个胰液分泌的“外周反射中枢”。又过了几年，帕氏发现，即使切除了太阳神经丛、毁坏脊髓以及切去胃的幽门部，盐酸溶液仍能引起胰液分泌。因此，帕皮尔斯基于1901年被迫修正了他自己过去的假设，认为这是一个局部短反射，其反射弧连接十二指肠粘膜和胰腺的腺泡细胞，通过位置于胰腺外分泌组织中的神经节细胞而实现局部短反射作用。法国学者 Wertherimer等进行同样机制的分析是于1901～1902年独立地在法国进行的。

四 　　

    贝利斯和斯他林的促胰液素的发现于当年发表后，引起了全世界生理科学工作者极大的兴趣，也引起巴甫洛夫实验室工作者的极大震惊。这个新概念动摇了后者多年来奉为圭璋的消化腺分泌完全由神经调节的神经论思想，使他们一时难以接受。他们一方面力图收集已有的证据来反驳这个化学调节理论，一方面认真重复贝、斯二氏的实验。但促胰液素的客观存在是经得起实践检验的。

    曾离开苏联定居加拿大的巴甫洛夫的一个老学生巴布金（B．P．Babkin）在撰写巴甫洛夫传记时，有这样一段生动的描述：“巴甫洛夫让他的一个学生来重复贝利斯和斯他林的实验，巴氏本人和其他学生都静静地立在旁边观看。当出现（提取物引起）胰液分泌时，巴氏一言不发地走出实验现场回到书房。过了半小时后，他又回到实验室来，深表遗憾地说：'自然，人家是对的。很明显，我们失去了一个发现真理的机会！”

     从以上促胰液素发现的历史，我们从中能取得什么经验教训呢？正是由于被传统的旧概念所束缚，使巴甫洛夫和他的同事们以及法国的 Wertheimer等不能从客观事实出发下结论，轻易地失去了发现一个近在眼前的真理的机会。而贝利斯和斯他林过去从来没有进行过这方面的工作，却在短短的时间内获得了这项重大成就，难道这是偶然的机遇吗？不是的，这是自然科学唯物主义的胜利成果。这种历史上的正反两方面的经验教训，是值得我们记取的。

红细胞生成素研究新进展

    红细胞生成素（erythropoietin, EPO）是一种糖蛋白激素，分子量约34kD。血浆中存在的EPO由165个氨基酸组成，糖基化程度很高，糖基成分主要是唾液酸。根据碳水化合物含量不同，天然存在的EPO分为两种类型，α型含34%的碳水化合物，β型含26%的碳水化合物。两种类型在生物学特性、抗原性及临床应用效果上均相同。人类EPO基因位于7号染色体长22区。1985年其cDNA被成功克隆，并利用基因重组技术开始大批量生产重组人促红细胞生成素（recombinant human erythropoietin, rHuEPO）,广泛用于临床。传统认识中，EPO是一种作用于骨髓造血细胞，促进红系祖细胞增生、分化，最终成熟的内分泌激素。对机体供氧状况发挥重要的调控作用。在胚胎早期，EPO由肝生成，然后逐渐向肾转移，出生后主要由肾小管间质细胞分泌。随着近年来研究不断进展，对于EPO的认识产生了一次革命性的飞跃。

1.EPO对红细胞容量的精细调节

    EPO作为促进红细胞生成，增加红细胞容量的主要激素，已广泛应用于临床。但其中仍有许多问题未解决，如： EPO产生的机理；EPO作用于造血细胞前体的胞内信号转导机制等。

2.EPO在脑缺血时的神经元保护作用

    除肾脏外，体内其他组织也能产生EPO。近来大量研究表明脑组织中也有EPO和EPOR的表达。同时发现EPO的生成量与脑组织的供血供氧情况相关。脑缺血时，EPO的生成量成倍增加，并对神经元起保护作用。

3.EPO的其他作用
 
（1） 神经元增生作用
    除了代谢异常条件下的神经元保护作用，EPO在正常生理条件下具有促使神经元增生肥大、树突增多、功能增强、分化良好等一系列营养性作用。
（2）促进神经系发育
    除造血细胞外，EPO对于胚胎期神经系统的发育也有重要作用，其作用的发挥随胚胎发育阶段不同而变化。
（3）保护红细胞膜
    Chattopadhyay等发现EPO能够防止氧自由基攻击红细胞膜，避免脂质过氧化等变化。
（4）促进肠黏膜发育
    Juul等证明EPO能明显促使新生大鼠的小肠黏膜增生，增加小肠长度，扩大黏膜吸收面积。同时在胚胎和新生儿的肠细胞质膜上也检测到EPOR，但rHuEPO不能透过小肠黏膜被吸收，口服rHuEPO只能促使肠黏膜增生，对造血系统没有影响。
（5）对女性生殖系统的作用
    Sasaki等发现子宫和输卵管也能产生EPO，其作用可能是协助雌激素完成血管再生过程。这些EPO的产生也受到雌激素调节。
（6） 增强放疗敏感性
    Stuben等移植人肿瘤细胞到小鼠身上，发现使用EPO后，肿瘤的生长速度没有明显异常，而放疗效果却明显好于未EPO治疗的小鼠，便具体机制不详。
（7） 增加促性腺激素、改善性功能
    Wu等给25名男性肾衰伴尿毒症病人使用EPO六个月后，病人体内的性腺素水平明显提高，性功能也得到改，生活质量提高。

    当然，长期大量使用EPO也会产生一些副作用，如血管反应性下降，血压升高，血粘度增加，血栓形成等，情况严重的还会造成脑部供血不足，甚至引发脑缺血。Dillard等还发现给前庭神经鞘瘤病人术前常规应用EPO治疗能使瘤体迅速增长，用免疫组织化学染色的方法确定肿瘤细胞有EPO和EPOR基因的表达。推测EPO可能与该肿瘤的发生有一定关系。

    综上所述，EPO已经从最初单纯促红细胞生成的内分泌激素扩展成为包括内分泌、旁分泌甚至自分泌多种方式，全身作用与局部作用相结合的多功能激素。它的众多生理功能，如促进造血细胞前体增生分化，代谢应激时保护神经元等，归根结底就是EPO强大的抗凋亡作用在不同受体细胞、不同情况下的具体表现。随着研究的不断深入和临床试验的开展，EPO必将在更多领域里发挥更大的作用。