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内环境恒定概念的提出——伯尔纳的伟大贡献

2015-1-20 15:38| 发布者: admin| 查看: 1702| 评论: 0

摘要: 王志均. 内环境恒定概念的提出——伯尔纳的伟大贡献. 生物学通报, 2007, 42(9): 56—57.

 

王志均   (北京医科大学  北京   100083


这里讲述一个科学家的故事:他毕生从事科学研究,十分勤奋,常以实验室为家,贡献极多。但有识之士 认为,他在晚年时总结一生的工作,进行逻辑推理,提 出“内环境恒定”概念是他的许多重大贡献中最伟大的。他就是 19 世纪法国著名的实验生理学家克劳德· 伯尔纳 Claude Bemard 18131878

(一)

伯尔纳认为,机体生存在2 个环境中,一个是不断变化着的外环境,另一个是比较稳定的内环境。内环境是围绕在多细胞动物细胞周围的体液,包括血液、淋巴、组织液等,深居于机体的内部,为机体的细胞提供了一个适宜的生活环境。

内环境本身的一个很大特点,就是它的理化性质变动得非常小,例如它的组成成分的数量和性质,都是 相当恒定的。如以狗的血清和组织液内所含的离子相对成分来说(以 Na+ 100 来计算),则K+ 6.62Ca2+ 2.8 Mg2+ 0.76 Cl 139。而且,所有哺乳动物和人,其血清和组织液中的离子成分非常相近。再如血液的pH ,正常时为7.4,它的变动范围一般仅在 7.357.47 最大变化范围为 7.07.8 ,超过这个限度,机体就不能生存了。这是多么令人惊奇的稳定程度!这里,不妨再举一个生动的例子。18世纪英国的一个实验生理学家勃莱登( C.Blagdon )于 1775 年进行的自己身体的试验指出:如果空气干燥,人可以在  120℃室温下停留 15 min 并无不良反应,体温仍可保持稳定。在此温度下,只用13   min ,就可使一盘牛肉烤熟。这说明人或高等动物的维持体温恒定的能力是极强的(但须注意,若在湿度饱和的空气中,室温虽只 4850 ,人只能耐受很短的时间,这是因为汗液不能蒸发的缘故)。也正是由于内环境变动得非常小,就能在机体的外环境不断变化的情况下,使细胞有更大的生活自由。 伯尔纳还观察到,高等动物机体许多特性所保持的恒定程度比低等动物的要大。他认为,这种差异是由于在进化上逐渐发展了一个内环境的缘故。根据这些 观察,他总结出一句话“内环境恒定是(机体)自由和独立生存的首要条件”。这被有识之士认为是伯尔纳对生命现象高度概括的具有丰富内容的一句名言。

伯尔纳认为,身体内所有的活命机制,尽管种类不同,功能各异,但只有一个目的,那就是:使内环境保持恒定。这也是他的一个高度概括的极为精辟的见解。因为一旦内环境恒定遭到破坏,生命即告终止。这样看来,对多细胞动物的细胞来说,内环境不仅提供了一个供应营养物质和排除代谢产物的媒介,而且也提供了一个稳定的生活环境。

(二)

伯尔纳被誉为近代医学之父,这不是偶然的。他毕生从事于生理学实验研究,锲而不舍地工作,有很多重要的发现,几乎在生理学的每一部分都有他的足 迹,除提出“内环境恒定”概念以外,他的最主要的科学成就包括以下几个方面:

伯氏被认为是首先发现胰液作用于3 类主要食物(脂肪、糖类和蛋白质)的重要消化液。他发现肝糖元,观察了它的理化特性,并进一步纯化了它。从而他 认为动物能生产糖,亦即所谓的由肝糖元转变为糖的 “生糖作用”。他发现损伤第4脑室底部,可出现血糖升高及糖尿。这是人类第1次发现的一个著名手 术——“人工糖尿病”。这个实验的重要意义在于神经 系统能控制哺乳动物糖的产生。其实,伯尔纳曾多次企图切除狗的胰腺,他确曾描述过一例切除胰腺的狗,此狗死于过度消瘦状态虽然它的食欲极好。但他并未注意其尿中是否有糖。这说明这位天才的研究家接近于发现糖尿病。如果这时发现切除胰腺可产生永久性糖尿病,那么,治疗糖尿病这个可怕的疾病的胰岛素,可能提早50年即可发现。正是由于错过了这个机会,直到 1889 年才由德国的方米伦和明考斯基 Vonmering Minkoski 做了切除胰手术而发现糖尿病,从而引导班廷Banting 1921 年发现胰岛素。

伯尔纳还发现了交感神经的血管收缩作用,这说明神经能管制血液向器官流动的量。他还研究了某些毒物的作用,如一氧化碳CO和箭毒。当血液与 CO 接触时,血液就失去功能,使气体交换瘫痪,呼吸困难,最后因窒息而死。他认为红细胞与血液的呼吸作用有关,箭毒是南美土人射猎动物时箭头上敷的毒素,动物中此毒后无痛苦,还可进食,但数分钟后渐渐进入睡 眠,以后约 6 min 即安静地死去。伯尔纳经过研究后认为,箭毒并不损伤肌肉,也不损伤神经,而是阻断了神经与肌肉相连接的神经-肌肉接头。