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醫學 1902

胰腺分泌的機制

威廉·貝利斯與歐內斯特·斯塔林

腸中的酸,經血液把一種化學物質送到了胰腺——這是第一種激素,也是內分泌學的誕生。

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In depth · the introduction

人人都以為,身體像電話網一樣靠線路連接。倫敦的兩位科學家卻發現,它還運行著一套郵政系統——而且寄出了第一封信。

核心想法

貝利斯與斯塔林發現,器官之間交談,不只通過神經,還通過釋放進血液的化學物質。當酸到達腸道,腸的內壁就往血流裡投下一種化學物質;血液把它帶到胰腺,胰腺於是傾瀉出能中和酸的消化液。他們把這種化學物質叫做促胰液素。

三年後,斯塔林給這一整類經血液傳遞的信使起了個名字:激素。你聽說過的每一種激素——腎上腺素、胰島素、睪酮——都是同一類信號。這是有史以來第一個被當場捕獲的激素,它也開啟了內分泌學這門科學。

它是如何誕生的

1902 年,著名的俄國生理學家伊凡·巴甫洛夫,已經讓全世界相信:消化是由神經掌管的——是食物與酸所觸發的反射。貝利斯與斯塔林,在倫敦大學學院共事(又是同一個家族的姻親——貝利斯娶了斯塔林的妹妹),決意去檢驗:腸到胰腺的那個信號,是否真的需要神經。

他們取來一段狗的腸子,切斷了通往它的每一根神經,只留下血液供應。然後,他們往裡面滴入酸。遠在一旁的胰腺,照樣分泌了。這信號不可能是經神經傳遞的——它必定在血液裡。為了證明,他們刮下腸的內壁,用酸浸泡,再把這液體注入一條靜脈:胰腺噴湧而出。他們興奮極了,僅僅一週之後,就把這結果報告給了皇家學會。

它為何重要

它揭示了整個身體的第二套控制系統。神經像私人電話線——迅捷,且只瞄準一個目標。激素則像被倒進河裡的一則訊息:它抵達所有人,但只有那個調到了這條訊息頻率的器官,才會對它作出行動。正是對激素的理解,後來讓醫生能用胰島素治糖尿病、用甲狀腺素治甲狀腺功能低下,乃至更多。它是現代醫學的奠基之一。

一個可以想像的畫面

想像腸道需要告訴胰腺:「酸來了——快派援兵。」神經會是一通電話:一根從這頭連到那頭的線。可貝利斯與斯塔林證明,腸道其實是把一張封好的便條扔進了血流,就像把一隻裝著訊息的瓶子投進河裡。這便條漂過每一個器官,但只有胰腺讀得懂它——而一旦讀懂,它就行動。把電話線全切斷,便條照樣送達,因為它從來就不是靠線路傳遞的。

一張可互動示意圖:一個腸與一個胰腺,由一條血液通路和一條可切斷的神經通路相連,下方是一條劑量—反應曲線。一個滑桿抬高酸的刺激,胰腺的分泌便沿一條飽和曲線攀升;一個按鈕切斷神經、給牠們打上一個叉,可分泌卻毫無變化——訊息是經血液傳遞的。

它的位置

這是兩位巨人世界觀之間的一個轉折點。巴甫洛夫——他因對條件反射的研究,也在本館之列——曾讓神經成為消化的主宰;貝利斯與斯塔林則證明,化學與它共享了這把王座。他們所發起的激素觀念,一路直通二十年後班廷與貝斯特的胰島素,通向腎上腺素與性激素的發現,乃至今天用於糖尿病與減重的腸激素藥物,如 GLP-1 受體激動劑。內分泌學,正是從這裡開始的。

The original document
Original source text
W. M. Bayliss & E. H. Starling · J. Physiol. 28 (1902): 325–353
The question: nervous or chemical?
The paper opens on a known fact — that acid entering the small intestine provokes a flow of pancreatic juice — and on the prevailing explanation, descended from Pavlov's school, that this was a nervous reflex carried along the nerves of the gut.
The decisive experiment
Bayliss and Starling isolated a loop of jejunum in an anaesthetised dog and cut every nerve to it, leaving it connected only by its blood vessels. They introduced dilute acid into the loop — and the pancreas, at a distance, still poured out juice. A nervous reflex was ruled out: the signal had to travel by blood.
Secretin
They then scraped the lining of the jejunum, ground it with sand and dilute acid, filtered the result, and injected the filtrate into a vein. The pancreas responded as vigorously as to acid in the gut itself. The active substance — released from the gut wall into the blood by acid — they named secretin.
[ … ]
Conclusion
The authors conclude that pancreatic secretion is governed not by a nerve but by a chemical messenger produced in the intestinal lining and carried in the bloodstream. The full paper — with its seventeen figures and secretion tracings — is available at the source below.
University College London · 1902