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胃消化生理学研究历程分析

来源:原创论文网 添加时间:2020-03-02

  摘    要: 生理学史上有许多设计巧妙的消化实验。对食物在胃中的消化研究中,科学家从物理学、化学等不同角度进行了研究,并逐渐深入研究了胃的结构、生理功能和调节等。

  关键词: 胃; 消化; 斯帕兰札尼; 巴甫洛夫; 林可胜;

  生命科学史是一部思想史,揭示了自然科学“定量化、观察、实验、在自我更正中完善和积累”的本质,展示了科学家探索知识的历程等[1]。1773年,意大利科学家斯帕兰札尼(Lazzaro Spallanzani, 1729—1799)的鹰消化实验以小巧的金属笼排除了胃的物理性消化作用,推测有化学物质参与了肉块的消化。此实验设计巧妙,是科学史上的经典实验之一。胃的消化研究的历史值得挖掘。

  1 、博雷利等从物理学角度对胃消化的研究

  近代人体解剖学的创始人维萨里在1543年出版的巨着《人体的构造》中介绍了消化系统的结构。人们逐渐认识到营养物质对动物是必需的,开展了一些有关消化的研究。受当时物理力学迅猛发展的影响,医学机械学派的代表人物博雷利发现火鸡可以粉碎玻璃球或铅块,认为胃的消化与牙齿一样是压力在起作用[2]。这一观点忽视了化学性消化,是片面的。

  2 、列慕尔等人从化学角度对胃消化的研究

  近代化学的奠基人帕拉塞尔斯(Paracelsus)、海尔蒙特(J B van Helmont)都认为生命的本质是化学变化,生理现象可以用化学过程来解释,他们开创了医学化学学派。海尔蒙特将食物在人体的消化过程分为了6步,其中第1步是“食物在胃里与胃和脾脏产生的酸液作用”[2]。西尔维斯(Franciscus Sylvius)提出: 生命体的化学过程与非生命体的化学过程是同一回事,食物在消化道内的消化就是通过复杂的化学过程把食物分解为小分子。

  对食物消化的机理研究,需要特殊的研究手段。荷兰解剖学家格拉夫(Regnier de Graaf)曾用野鸭的羽轴插入狗的胰腺主导管收集胰腺的外分泌液。1752年,法国的博物学家列慕尔采用了更加巧妙的方法研究了雕的胃液,他把细粒的海绵(他先确认了海绵不能被雕消化)塞入管壁有小孔的小管中让雕吞下,一昼夜后取出发现海绵中增加了可以消化肉末的黄色液体[3]。

  史蒂文斯(Edward Stevens)深入到研究人胃的消化。他在1777年发表的论文和一位具有特异能力的人有关,该人从7岁起就喜欢吞食小石头,靠此取乐众人获得报酬谋生。史蒂文斯用银球(球里有很多针可以插入的孔)装入牛肉和鱼肉,让这位具有特异能力的人吞下,21 h后取出发现牛肉和鱼肉重量均大大减少。

  斯帕兰札尼是伟大的实验生物学家,他证实了列慕尔关于胃液的消化作用,在鹰的消化实验中发现了化学性消化。他空腹吞下装有咀嚼过的50 grain(1 grain等于0.065 g)面包的亚麻制的小袋子,23 h后取出发现面包被消化。然后他发现咀嚼过的肉和未经咀嚼的肉也可被消化[3]。他还首次进行了人工消化实验,即提取出鸟的胃液与肉类或种子混合装入瓶中,放在自己腋下保温2~3 d后发现装入的物质开始液化[4]。

  3、 胃液成分和分泌调节机制的探明

  19世纪,胃的消化生理研究进一步深入。1803年,科学家提出胃液中的酸性物质有重要作用。1823年,证明胃液含有盐酸,盐酸对食物的消化具有重要意义。19世纪20年代,美国军医博蒙特(William Beaumont)利用士兵马丁的偶然形成的胃瘘(因为滑膛枪走火打伤了腹部,伤口难以愈合,常有食物流出)研究证明了胃液存在盐酸,胃液对食物的消化是化学过程,胃液分泌受环境因素和心理因素影响,并且发现不同的食物在胃里的消化经历的时间不同,他还描述了食物摄入量与胃液分泌量的关系等。细胞学说的提出者之一施旺在1836年写到:“酸有助于另一种基本消化物质的形成,这种物质一旦形成,就能独立地进行消化”[5]。他把这种物质命名为胃蛋白酶。后来,科学家发现胃蛋白酶原在盐酸作用下转变成有活性的胃蛋白酶,逐渐清楚了胃蛋白酶的结构和功能、胃里维生素B12吸收与贫血的关系等。
 

胃消化生理学研究历程分析
 

  巴甫洛夫(1849—1936)开始研究胃消化过程的调节,他改进了小胃制备法,在1889年开始了“假饲”实验,将狗的食管切开,喂食后食物从切口出来并不进入胃里,通过胃瘘管发现仍分泌了胃液,这说明胃液的分泌受神经调节支配。后来人们发现外来神经和胃壁的内在神经共同调节胃的消化。

  我国现代生理学的奠基人林可胜(1897—1969)发现狗进食脂肪后肠黏膜产生的物质通过血液传递可抑制胃液分泌。1930年,林可胜将该物质命名为肠抑胃素,这是中国发现的第一个激素,也是20世纪早期内分泌学的重要成果[6]。目前已发现四十多种胃肠道激素[7]。其中,抑胃肽、生长抑素、胆囊收缩素等具有抑胃素的功能。

  近年来,科学家尝试在可控的环境下进行物质的消化,模拟生物的胃肠道的温度、酸碱度、消化液组成及运动,可以在一定程度上代表物质在生物体内的变化。这对药物开发等具有重要意义。

  参考文献

  [1]王永胜.生物学核心概念的发展——高中生物新课程的科学史资源[M].北京:人民教育出版社,2007:2-5.
  [2]汪子春,田洺,易华.世界生物学史(第2版)[M].吉林:吉林教育出版社,2009:70-72.
  [3]吴襄.近代生理学发展简史[M].北京:高等教育出版社,1996:36-38.
  [4]让·泰奥多里德.生物学史[M].北京:商务印书馆,2000:60.
  [5]陈达维.施旺对生理学的贡献[J].生物学通报,1987,22(2):46.
  [6]陈孟勤.20世纪中国生理学的发展[C]//中国科学技术协会.科技进步与学科发展——“科学技术面向新世纪”学术年会论文集.中国科学技术协会,1998:5.
  [7]吴彬,刘志睿,吉永华.从肠抑胃素的基础研究到瘦素的药用开发[J].生理学报,2013,65(5):562-568.

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