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克劳德·伯尔纳--实验生理学的奠基人

  【摘要】克劳德·伯尔纳是19世纪法国伟大的生理学家和一代哲人,他一生的实验研究几乎遍及生理学的各个领域。生理学家公认伯尔纳在胰腺的消化功能、肝脏的糖元生成功能、血管运动机制、箭毒和一氧化碳等毒物作用机制的研究方面都处于当时的领先地位。伯尔纳的研究为现代生理学和生物化学以及巴甫洛夫的工作奠定了基础,开创了实验生理学的先河。
     克劳德·伯尔纳(Claude Bernard, 1813-1878)是19世纪法国的伟大生理学家和一代哲人,他一生的实验研究几乎遍及生理学的各个领域,研究论文被印成18卷文集,并曾四次荣获科学院实验生理学奖。
     他的研究为现代生理学和生物化学以及巴甫洛夫的工作奠定了基础。同时他又从理论上确立了生理学在医学科学中的地位。
 他给生理学下了这样的定义:“生理学是一门科学,其目的在于研究生物现象,并且确定这些生物现象出现的种种物质条件。”他指出,实验生理学是为医学科学提供根据的唯一途径,是医学中最科学的一部分。
     伯尔纳对生理学重要地位的认识,不仅来自于他对生物科学的深入了解,而且来自于他终生从事实验生理学研究的切身体验。今天生理学发展的现实充分证明了伯尔纳思想是正确的,正如法国化学家杜马(J.B.Dumas,1800-1884)所称赞:“伯尔纳不仅是伟大的生理学家,他本人就是生理学。”
     生理学家公认:在生理科学的四个不同领域,伯尔纳的名字始终居于首位,它们是:(1)胰腺的消化功能;(2)肝脏的糖元生成功能;(3)血管运动机制;(4)箭毒和一氧化碳等毒物的作用机制。
 一、对胰腺消化作用的研究
     伯尔纳在1846年对胰腺特性的研究起自于偶然的观察。一次他碰巧看到食草动物兔子反常地排出食肉动物才有的酸性而清澈的尿,并通过解剖兔子观察肉类在其胃中的消化方式,天才地推理出胰腺与脂肪的吸收有关。这是一个全新的观念,在那个时代,胰腺被称作“腹部的唾液腺”。
     他又通过实验证明了胰液既能作用于碳水化合物,又能将中性脂肪分解为脂肪酸和甘油。1849年,他发表了论文《关于胰液的消化作用》,这不仅在法国,而且使全世界的科学家感到一位具有出色才华的生理学家已经出现在巴黎。
     在研究胰液的功能时,伯尔纳还对狗进行了抑制胰腺的实验,他发现这使实验动物产生一组症状:严重的消瘦伴有食欲亢进,最后死于全身衰竭。可惜当时他并没有认识到这就是糖尿病的症状。1889年,德国冯·梅林(B.J.Von Mering,1856-1908)与俄国学者明科夫斯基(O. MNHKOB CKHH 1858-1931)才实验报道摘除胰脏可引起糖尿病。成为实验揭示胰腺与糖尿病联系的先驱。
     此外,伯尔纳在进行胰腺对中性脂肪的消化实验时,发现胎儿在临近出生时,胰腺才具有这种功能。正是这个事实,导致班廷(F.G.Banting 1891-1941)极力从胚胎中的小牛或小羊的胰腺提取胰岛素,1921年制备出胰岛素提取液,并获1923年的诺贝尔医学奖。
 可见,伯尔纳关于胰腺功能的实验研究在消化及内分泌生理学史上具有开创性意义,为后来明科夫斯基、班廷等人的成就开辟了道路。
 二、肝脏糖元生成功能的研究
     伯尔纳几乎完全依靠自己的研究,发现了肝脏的糖元生成功能,这是伯尔纳对生理科学最伟大的贡献。
     1843年,伯尔纳就开始研究各种食物在体内的代谢,在此之前这还是一个空白的领域。当时流行的观点是:动物仅能通过氧化分解食物提供有机物,而不能在体内制造糖、脂肪和蛋白质。
     1848年,伯尔纳从断食几天后完全食肉的狗的肝脏中提取出糖。1849年,他将经同样处理的狗进行了解剖,证实了肝脏把糖合成糖元储存在细胞内,突破了机体不能合成糖元的传统定论。同时,伯尔纳也发现针刺动物的第四脑室底部,可引起血糖和尿糖的一过性增高,即所谓的“伯尔纳糖刺”。
     他用著名的穿刺法造成了“人工糖尿病”。这个实验表明:哺乳动物体内糖的产生受神经系统的调节与控制。1850年10月,他的著名论文《人与动物肝脏的新功能》发表,得到了很高的评价,并荣获科学院实验生理学奖。
     1857年,伯尔纳成功地分离提纯了糖元,这对新陈代谢思想产生的深远影响甚至超过维勒(Wohler ,1800-1882)对尿素的分离。在有关糖元问题的研究中,伯尔纳“不仅奠定了第一块基石,而且留下了一座几乎建成的房屋”。
 三、对血管运动神经的研究
     伯尔纳对血管运动神经的发现几乎与糖元的发现一样具有重大的意义。
     1852年,伯尔纳在研究神经系统对营养和温度的调节作用时,发现了交感神经是缩血管神经。1857年,他通过研究支配颌下腺的神经的作用,证明了舒血管神经的存在,从而阐明了机体器官血液供应的调节与复杂的神经结构有着密切的关系。这是自哈维经典性的发现以后,对血液循环认识最重要的进展之一。今天,血管运动功能的思想已成为一条主要线索贯穿在生理学和病理学的学说中。
 四、关于毒物作用机制的研究
     在毒理学方面,伯尔纳主要研究了一氧化碳和箭毒的作用机制。他关于一氧化碳的研究始于1846年,而集中研究则是在1856年之后进行的。他通过实验得出结论:一氧化碳与红细胞的亲和力比氧强,当血液与一氧化碳接触,气体交换麻痹,产
 生窒息死亡。揭示了一氧化碳中毒现象的直接原因。
     1845年,他开始注意到一种称作箭毒的特殊物质,当时对这物质的生理效应全然不知。伯尔纳把箭毒注入青蛙的皮下,青蛙死后立即进行解剖观察,发现神经特性完全消失。
     1857年,他又发现:箭毒作用于神经和肌肉的接头处,引起死亡的机制是影响了被神经控制的呼吸肌运动。
     伯尔纳关于箭毒作用机制的实验为肌肉的自主应激性提供了有力的证明。此外,他还对士的宁、烟碱、乙醚等进行了药理学研究,为实验药理学的诞生和发展创造了条件。他的有关箭毒作用部位与一氧化碳作用机制的研究已成为药理学中的经典实验。
     以上仅是伯尔纳对生理科学的主要贡献,但通过上述四方面的业绩足可为我们展示出他在实验生理学园地上辛勤耕耘、硕果累累的生动景色。


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