220｜内分泌：激素如何控制生理活动？

内分泌系统和神经系统密不可分，共同对身体进行调节和控制。

我是孙轶飞，欢迎来到《医学文明300讲》。

人类很早就发现了肌肉、血液和大脑等结构，这意味着，对于运动系统、循环系统，乃至神秘而复杂的神经系统，人们早就知道它们的存在，并进行了越来越深入的研究。

但直到十九世纪中叶，医学家才隐约感觉到，人体里似乎还有一个比神经系统更神秘的系统，同样可以调控人体的各种生理活动。而直到二十世纪初，医学家才确定了内分泌系统的存在。今天我们就来认识一下发现内分泌系统的故事。

内分泌与外分泌的区别

先了解一下什么是内分泌系统。

很多细胞都有分泌功能，制造出对人体有用的成分，而分泌可以有外分泌和内分泌两种方式，它们的区别在于运输方式。

不管排到体外还是体内，只要用管道运输就是外分泌。比如肝脏制造胆汁、胰腺制造胰液、汗腺制造汗水。而有些细胞和组织不经过管道，分泌物直接进入血液或者组织液，然后在局部发挥作用，或者经过血液运输到它发挥调控作用的地方，这就是内分泌。

可以看出，内分泌的分泌物可以被血液运到远处，而且这些发挥作用的有效成分是某种化学物质，需要在分子层面认识。这些特点导致了内分泌系统很隐蔽，不可能被古代的医生认识，只有在基础学科足够发达的时代才会被发现。

从贝尔纳的假想到动物实验

那么，是谁做到了这一点呢？

我们课程的第184讲提到了法国生理学家克劳德·贝尔纳（Claude Bernard, 1813-1878）。

他在十九世纪中期提出了一个假想，人体中的所有器官都能分泌某种物质，并让人体稳定运行。这个观点让他被尊称为“内分泌学之父”。

但他只是提出了想法，并不知道自己所说的物质具体是什么，更不知道它们怎么发挥作用。

他只是隐约看到远处似乎有一扇大门，真正推开这扇门的是两位英国生理学家威廉·贝利斯（William M. Bayliss，1860-1924）和欧内斯特·斯塔林（Ernest H.Starling，1866-1927）。

1902年，贝利斯和斯塔林进行了一番思考——如果动物的身体完全由神经系统控制，那么把动物某一个器官的神经完全切断，这个器官肯定就不会工作了。

然后他们动手做了实验，把一条狗的胰腺周围的神经全部切断了，但当他们喂狗吃东西的时候，胰腺还是分泌出了大量的胰液。这个实验很简单，但结论很明确。在动物的身体之中除了神经系统，一定还有一种神秘的物质，也在对身体进行调控。

促胰液素与激素的命名

接下来，贝利斯和斯塔林成功分离出了这种能促进胰腺分泌胰液的物质，并把它命名为促胰液素。三年之后的1905年，斯塔林创造出了激素（hormone）这个单词，音译就是荷尔蒙。而促胰液素就是第一种被发现的激素。

斯塔林还进一步解释了激素的功能：它们产生于人体的某个器官，然后被血液运输到发挥作用的地方。很明显，这个解释被一直用到了今天。

判断激素的两个标准

那么，什么样的物质可以被看作是激素呢？斯塔林给出了两个标准。

• 第一，如果切除分泌这种物质的腺体，一定会导致疾病甚至死亡。
• 第二，如果把健康个体的腺体移植过来，能让接受移植的个体病情缓解。

这两个标准相当严谨、严格，但是不够灵活。事实上，今天医学界对于激素的定义也相当宽泛，很多物质是不是激素依然存在争议。但可以确定的是，激素可以调控人体的生理活动。在今天，医学界认为人体中存在上百种激素。

用虎符理解激素与受体

问题是，神经系统能控制人体很好理解，毕竟解剖学家已经很清楚地了解了神经在人体中的走行和分布，它们就像电缆一样传递神经信号。

但内分泌细胞和组织只是分泌出了一些分子，并释放到血液或者组织液里，分子又不会思考，它们怎么正确找到发挥作用的地方，又怎么能在很远的器官和组织里发挥作用呢？

我们可以打个比方，激素起作用的方式很像是古代调动军队用的虎符。虎符分成两半，一半由将军携带，另一半在国君手里，当需要出兵的时候，使者手持虎符来到军中，如果两个虎符严丝合缝，统兵大将自然会接受命令。

虎符制度有两个细节。

• 第一，国君可以远程调动军队。
• 第二，特定的虎符可以调动特定的军队，而不是随意调兵。

激素也是以类似的方式发挥作用，它们跟随血液到达远处，只有遇到和自己能组合到一起的受体时才发挥作用。通过这样的方式，内分泌系统实现了对生理活动的调节。

内分泌组织与内分泌腺

那么，激素是从哪里被分泌出来的呢？

内分泌系统可以分成两部分，分别是内分泌组织和内分泌腺。内分泌组织分布非常广泛，全身很多地方都有，它们在其他系统的器官里占据一小块地方默默工作。而内分泌腺是相对比较独立的器官，比如甲状腺、甲状旁腺、肾上腺、垂体、松果体，等等。

神经系统与内分泌的层级关系

想必你已经发现了奇怪之处，垂体和松果体在大脑里，明明属于神经系统，为什么也是内分泌腺呢？这就要说到内分泌系统和神经系统的关系了，虽然解剖学家把它们划分成了不同的系统，但它们之间的关系相辅相成、密不可分。

早在十九世纪末期，法国神经病学家皮埃尔·马里（Pierre Marie，1853-1940 ）就已经发现，巨人症和肢端肥大症跟垂体功能有关系。虽然马里医生还不知道什么是生长激素，但他已经通过敏锐的观察发现了问题的关键。

在初步认识垂体功能的基础上，英国著名内分泌专家杰弗里·哈里斯在1939年提出了一个假说，他认为神经系统里的下丘脑可以分泌激素，并以此控制垂体继续分泌其他激素，而垂体分泌的激素可以控制甲状腺、肾上腺等内分泌腺。

根据这个假说，内分泌系统也存在层级关系，而且层级比较高的下丘脑和垂体同时属于神经和内分泌两个系统。

这个假说把两大系统结合了起来，迅速受到了学术界的重视，很多人都试图验证这个假说，而取得成功的是两个人，分别是法裔美国神经科学家罗歇·吉耶曼（Roger Charles Louis Guillemin，1924-2024）和波兰裔美国神经科学家安德鲁·沙利（Andrzej Wiktor Schally，1926-2024）。

吉耶曼与沙利的竞争

沙利是吉耶曼的助手，两人合作了五年时间，但什么也没发现。沙利心理压力很大，但吉耶曼一点都不懂安慰人，反而怀疑起沙利的能力，而沙利虽然是助手，却只比吉耶曼小两岁，也没把他当上司。

结果两人不欢而散，从此开始恶性竞争。花费了大量时间和金钱之后，双方背后提供研究资金的机构等不下去了，两个机构决定开会讨论，还要不要继续资助这对进展缓慢的冤家对头。在危急关头，吉耶曼在会议开始的三周之前有了突破，挽救了两个人的事业。

最终，吉耶曼和沙利一起获得了1977年的诺贝尔医学奖。

下丘脑垂体轴的研究意义

那么，他俩的研究有什么意义呢？

他们分别独立发现了好几种下丘脑分泌的激素，而且发现了这些激素能控制其他内分泌腺体。这意味着，哈里斯在1939年提出的假说是正确的，在神经系统和内分泌系统之间存在着联系，也就是“下丘脑-垂体轴”，两位科学家揭示了这个系统里化学信号传导的本质，给现代神经内分泌学奠定了基础。

因为两位科学家推动了激素的定量测量，所以很多内分泌疾病的诊断变得更加简单、快捷、准确，比如糖尿病、库欣综合征等等。而且不仅是诊断，既然知道了这些疾病在分子层面的发病机制，自然可以给予更具针对性的治疗。

可以说，吉耶曼和沙利的研究极大地促进了医学发展。当然也回答了我们刚才提出的问题，为什么神经系统里的器官有内分泌功能，因为它们本来就是不可分割的。

耶洛与贝尔松的合作

然而故事到这里还没有结束，1977年的诺贝尔医学奖得主其实有三个人，你已经知道吉耶曼和沙利做出了里程碑式的发现，谁能和他俩的成就并列呢？她就是伟大的女物理家罗莎琳·耶洛（Rosalyn Sussman Yalow，1921-2011）。

耶洛出生于1921年的美国，在她生活的年代里，美国女性还不能获得和男性同等的受教育机会，在学术界的发展也困难重重，但耶洛还是在普渡大学取得了学位，并在核医学领域开始了研究。

虽然她是物理学家，不懂医学，但她幸运地聘请到了优秀的贝尔松医生（Solomon Aaron Berson，1918-1972），两人成功地把物理学和医学研究结合到了一起。

放射免疫测定法与早期诊断

耶洛和贝尔松合作发明了放射免疫测定法，也就是利用放射性测定人体中的激素含量。这种技术的灵敏度非常高，人体中极其微量的激素也无所遁形，有了这项技术，内分泌学才终于成为了一门精确的科学。

在此之前，医生只能根据症状推测患者的病情，比如因为甲状腺素分泌不足导致的呆小症，不但影响身高还会影响智力，但呆小症患儿在刚出生的时候并没有明显症状，因此医生很难及时诊断、治疗，无数孩子因此错过了治疗时机。

技术共享与诺奖的遗憾

但耶洛和贝尔松的放射免疫测定法问世之后，他俩没有申请专利，甚至邀请世界各地的科学家到他们的实验室学习。短短几年时间，这项技术就被推广到了全世界，以呆小症为代表的众多内分泌疾病从此可以及时被发现了。

凭借这样的成就和悲天悯人的胸怀，耶洛同样获得了1977年的诺贝尔医学奖。唯一的遗憾是，贝尔松医生在1972年因心脏病去世，没能得到应该属于他的荣誉。

诺奖委员会在颁奖词里写道：“我们正在见证内分泌学新时代的到来，这份荣誉有贝尔松的一份大功劳。”

总结

内分泌系统因为作用方式隐秘，所以直到二十世纪才被医学家发现。贝利斯和斯塔林发现了促胰液素，并命名了激素。吉耶曼、沙利证明了内分泌和神经系统的密切联系，而罗莎琳·耶洛发明了放射免疫测定法，他们三位共同获得了1977年诺贝尔医学奖。贝尔松医生因心脏病于1972年去世，成为了诺奖的遗憾。

思考题

你知道哪些常见病属于内分泌疾病吗？

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好啦，今天的内容就到这里，明天见！