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胃消化生理學研究歷程分析

來源:原創論文網 添加時間:2020-03-02

  摘    要: 生理學史上有許多設計巧妙的消化實驗。對食物在胃中的消化研究中,科學家從物理學、化學等不同角度進行了研究,并逐漸深入研究了胃的結構、生理功能和調節等。

  關鍵詞: 胃; 消化; 斯帕蘭札尼; 巴甫洛夫; 林可勝;

  生命科學史是一部思想史,揭示了自然科學“定量化、觀察、實驗、在自我更正中完善和積累”的本質,展示了科學家探索知識的歷程等[1]。1773年,意大利科學家斯帕蘭札尼(Lazzaro Spallanzani, 1729—1799)的鷹消化實驗以小巧的金屬籠排除了胃的物理性消化作用,推測有化學物質參與了肉塊的消化。此實驗設計巧妙,是科學史上的經典實驗之一。胃的消化研究的歷史值得挖掘。

  1 、博雷利等從物理學角度對胃消化的研究

  近代人體解剖學的創始人維薩里在1543年出版的巨著《人體的構造》中介紹了消化系統的結構。人們逐漸認識到營養物質對動物是必需的,開展了一些有關消化的研究。受當時物理力學迅猛發展的影響,醫學機械學派的代表人物博雷利發現火雞可以粉碎玻璃球或鉛塊,認為胃的消化與牙齒一樣是壓力在起作用[2]。這一觀點忽視了化學性消化,是片面的。

  2 、列慕爾等人從化學角度對胃消化的研究

  近代化學的奠基人帕拉塞爾斯(Paracelsus)、海爾蒙特(J B van Helmont)都認為生命的本質是化學變化,生理現象可以用化學過程來解釋,他們開創了醫學化學學派。海爾蒙特將食物在人體的消化過程分為了6步,其中第1步是“食物在胃里與胃和脾臟產生的酸液作用”[2]。西爾維斯(Franciscus Sylvius)提出: 生命體的化學過程與非生命體的化學過程是同一回事,食物在消化道內的消化就是通過復雜的化學過程把食物分解為小分子。

  對食物消化的機理研究,需要特殊的研究手段。荷蘭解剖學家格拉夫(Regnier de Graaf)曾用野鴨的羽軸插入狗的胰腺主導管收集胰腺的外分泌液。1752年,法國的博物學家列慕爾采用了更加巧妙的方法研究了雕的胃液,他把細粒的海綿(他先確認了海綿不能被雕消化)塞入管壁有小孔的小管中讓雕吞下,一晝夜后取出發現海綿中增加了可以消化肉末的黃色液體[3]。

  史蒂文斯(Edward Stevens)深入到研究人胃的消化。他在1777年發表的論文和一位具有特異能力的人有關,該人從7歲起就喜歡吞食小石頭,靠此取樂眾人獲得報酬謀生。史蒂文斯用銀球(球里有很多針可以插入的孔)裝入牛肉和魚肉,讓這位具有特異能力的人吞下,21 h后取出發現牛肉和魚肉重量均大大減少。

  斯帕蘭札尼是偉大的實驗生物學家,他證實了列慕爾關于胃液的消化作用,在鷹的消化實驗中發現了化學性消化。他空腹吞下裝有咀嚼過的50 grain(1 grain等于0.065 g)面包的亞麻制的小袋子,23 h后取出發現面包被消化。然后他發現咀嚼過的肉和未經咀嚼的肉也可被消化[3]。他還首次進行了人工消化實驗,即提取出鳥的胃液與肉類或種子混合裝入瓶中,放在自己腋下保溫2~3 d后發現裝入的物質開始液化[4]。

  3、 胃液成分和分泌調節機制的探明

  19世紀,胃的消化生理研究進一步深入。1803年,科學家提出胃液中的酸性物質有重要作用。1823年,證明胃液含有鹽酸,鹽酸對食物的消化具有重要意義。19世紀20年代,美國軍醫博蒙特(William Beaumont)利用士兵馬丁的偶然形成的胃瘺(因為滑膛槍走火打傷了腹部,傷口難以愈合,常有食物流出)研究證明了胃液存在鹽酸,胃液對食物的消化是化學過程,胃液分泌受環境因素和心理因素影響,并且發現不同的食物在胃里的消化經歷的時間不同,他還描述了食物攝入量與胃液分泌量的關系等。細胞學說的提出者之一施旺在1836年寫到:“酸有助于另一種基本消化物質的形成,這種物質一旦形成,就能獨立地進行消化”[5]。他把這種物質命名為胃蛋白酶。后來,科學家發現胃蛋白酶原在鹽酸作用下轉變成有活性的胃蛋白酶,逐漸清楚了胃蛋白酶的結構和功能、胃里維生素B12吸收與貧血的關系等。
 

胃消化生理學研究歷程分析
 

  巴甫洛夫(1849—1936)開始研究胃消化過程的調節,他改進了小胃制備法,在1889年開始了“假飼”實驗,將狗的食管切開,喂食后食物從切口出來并不進入胃里,通過胃瘺管發現仍分泌了胃液,這說明胃液的分泌受神經調節支配。后來人們發現外來神經和胃壁的內在神經共同調節胃的消化。

  我國現代生理學的奠基人林可勝(1897—1969)發現狗進食脂肪后腸黏膜產生的物質通過血液傳遞可抑制胃液分泌。1930年,林可勝將該物質命名為腸抑胃素,這是中國發現的第一個激素,也是20世紀早期內分泌學的重要成果[6]。目前已發現四十多種胃腸道激素[7]。其中,抑胃肽、生長抑素、膽囊收縮素等具有抑胃素的功能。

  近年來,科學家嘗試在可控的環境下進行物質的消化,模擬生物的胃腸道的溫度、酸堿度、消化液組成及運動,可以在一定程度上代表物質在生物體內的變化。這對藥物開發等具有重要意義。

  參考文獻

  [1]王永勝.生物學核心概念的發展——高中生物新課程的科學史資源[M].北京:人民教育出版社,2007:2-5.
  [2]汪子春,田洺,易華.世界生物學史(第2版)[M].吉林:吉林教育出版社,2009:70-72.
  [3]吳襄.近代生理學發展簡史[M].北京:高等教育出版社,1996:36-38.
  [4]讓·泰奧多里德.生物學史[M].北京:商務印書館,2000:60.
  [5]陳達維.施旺對生理學的貢獻[J].生物學通報,1987,22(2):46.
  [6]陳孟勤.20世紀中國生理學的發展[C]//中國科學技術協會.科技進步與學科發展——“科學技術面向新世紀”學術年會論文集.中國科學技術協會,1998:5.
  [7]吳彬,劉志睿,吉永華.從腸抑胃素的基礎研究到瘦素的藥用開發[J].生理學報,2013,65(5):562-568.

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