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张昌绍 饶毅:被遗忘的中国生命科学之父

2022-01-16 09:06军事

来源|科学讨论

到目前为止,全世界中国人设计的最美的生理实验是林克生1964年做的狗脾交叉灌注实验。他用此来鉴别镇痛药物是作用于外周还是中枢,并首次证明阿司匹林镇痛是在外周,这是镇痛和阿司匹林研究的里程碑。

林克生是第一位被选为美国科学院院士的中国科学家。他是一位成就卓著的科学家,是康科德早期主要的医学教育家之一,也是规划中国军医培养体系的将军。

二战期间,罗斯福总统请史迪威将军向蒋介石致敬。史迪威说,我要吐了。但他很高兴给林克生一枚奖章。

罗伯特·克林,1897-1969年

生理学家林克生为我国生命科学和医学研究的发展奠定了基础。生物化学家吴宪有可能与它并驾齐驱。

林克生是中国近代最杰出的科学家之一。他也是一个有趣且多才多艺的人。不幸的是,林克生不为中国公众所知,几乎被中国生命科学界遗忘。2001年第一次写这篇文章的时候就是这样,2021年第三次发表这篇文章的时候似乎还是这样。

2001年,我在田纳西州范德比尔特大学做学术报告时,遇到一位受林克生影响的美国教授,这让我想写下这些年从不同渠道了解到的一些林克生的故事。

林克生的父亲林文庆是新加坡华侨,祖籍福建厦门。据说他是孙中山先生的博士,后来是厦门大学的创办校长。林克生出生于1897年。他在海外长大,在英国爱丁堡大学医学院学习,然后接受研究生教育获得博士学位。1924年回国,任北京协和医学院生理学系教授、系主任。1949年赴美,先是在普林斯顿高等研究院担任研究员,后在迈尔斯制药厂研究部担任实验室主任,1969年去世。

20世纪20年代,中国的现代科技和教育还处于起步阶段,大学课程开得好总体来说是好的。相当多的研究类似于中国人血红蛋白或骨骼长度的测量。虽然研究很重要,但很原始。在这样的背景下,林克生是中国早期为数不多的能够进行高水平科学研究的科学家。他在生理学和神经科学方面做了很好的研究。一方面,当时洛克菲勒基金会出资成立协和医学院,提供了更好的条件,倡导科学研究。另一方面,林克生的知识、能力和勤奋是他取得科学成就的重要因素。

学术的

林克生对科学有着执着的热爱。1969年去世时,他还在《国家科学院院刊》和《生理年回顾》上发表论文。他的主要研究工作是胃肠生理学和神经生理学。他对疼痛的研究之一是通过实验方法区分外周镇痛药和中枢镇痛药。

疼痛对于保护人类非常重要,没有疼痛的人很难长期健康生活。先天疼痛不足的人会有认知偏差,很难活到成年。疼痛常常让人不舒服,人们常常希望有一种止痛的方法。

一般来说,由于其物理和化学性质,伤害性刺激可以特异性激活疼痛神经末梢,并将信息从疼痛神经传递到脊髓并上传到大脑,从而引起疼痛。

长期研究证明,痛觉的传导通路与温度、触摸压力、瘙痒等其他身体感觉的传导通路是分离的,而不是其他感觉过强后变成痛觉。已经发现了对痛觉传导神经非常重要的钠通道蛋白Nav1.7及其基因SCN9A。增加其功能的突变导致自发或轻微的刺激和疼痛,而它们的缺失导致无痛。因为它是痛觉神经特异性的,所以这些突变不会影响其他感官,如温度和触摸压力。

镇痛药物可以在外周发挥镇痛作用,也可能在中枢发挥镇痛作用。

1964年,当时在美国迈尔斯制药厂工作的林克生发明了区分药物是在中枢还是在外周发挥镇痛作用的方法。

林克生的实验设计是将狗的脾脏与自身血流完全分离,供体犬血流灌注,其余照常。也就是说,R的其他器官,包括中枢神经系统,继续被R的血流灌注,R的脾神经保持完整。众所周知,通过血液向R的脾脏注射缓激肽会引起疼痛。注射D时阿司匹林能抑制疼痛,注射R时阿司匹林不能抑制疼痛。

林克生的实验设计

这些实验表明阿司匹林的镇痛作用是在脾脏发挥的,而不是在中枢神经系统。同样的实验,如果注射吗啡,只有R能抑制疼痛,而D没有用,说明吗啡的镇痛作用不是在外周发挥,而是可能在中枢发挥。

林克生通过这个漂亮的实验设计,建立了识别中枢和外周镇痛的标准模型,可以识别很多药物外周和中枢的区别。他也有两个实验证明阿司匹林的外周镇痛作用:将疼痛的缓激肽注射入脾脏引起脾脏感觉神经分布的冲突增加,可以被阿司匹林阻断,但不能被吗啡阻断;向脾脏注射缓激肽会引起疼痛。如果将阿司匹林通过与缓激肽相同的局部途径注射入脾脏,镇痛所需剂量低于静脉注射阿司匹林镇痛剂量的10%,而头部颈动脉注射8倍量的阿司匹林不能引起镇痛。相反,头部颈动脉注射吗啡引起的镇痛所需剂量低于局部脾脏注射所需剂量。

林克生用三个实验证明阿司匹林的镇痛部位在外周,这是阿司匹林研究的里程碑之一。阿司匹林在外周如何发挥镇痛作用?其生化机制是抑制前列腺素的合成,某些种类的前列腺素可以刺激疼痛系统的外周神经末梢,因此阿司匹林可以缓解某些疾病的疼痛。

林克生的研究成果也支持了中国科学家邹刚和张昌绍的发现:吗啡在中枢神经系统中起镇痛作用。

林克生的实验在去年还被英国科学家韦恩爵士称为镇痛研究的经典之作,韦恩本人也因为研究阿司匹林的镇痛机制获得了1982年的诺贝尔奖。

教育

林克生是最早受到世界科学界尊重的中国科学家之一。他是协和第一任中文系主任。

当时康科德的待遇和西方差不多,可以招到好教授。埃德蒙·考德里,康科德解剖系的早期负责人,是圣路易斯华盛顿大学解剖系的负责人,我曾经在那里工作过。康科德药理学系还招了哈佛医学院药理学系主任柯来叶,因为哈佛医学生喜欢柯来叶,抗议他不离开哈佛去康科德。这些都说明了当时协和的吸引力,也说明协和的大部分部门都是由非华人主持的。林克生成为协和第一位美籍华人院长,体现了他为人民服务的能力。

1957年迈尔斯制药的研究部聘请林克生成立研究部并主持实验室时,并不是因为林克生是药理学家,实际上林克生是生理学家。1962年前后,我在范德比尔特大学遇到的教授曾在林克生的实验室工作过一个暑假。他的感觉是,迈尔斯制药雇佣林克生是因为他对自己的研究水平和声誉深信不疑。在那里,林克生可以自由选择课题,不必研究药物。林克生也是迄今为止为数不多的在权威年度评论杂志系列发表评论文章的华裔美国人。

1942年林克生当选美国科学院外籍院士,1965年任美国科学院院士。当时,其他当选美国科学院院士的美籍华人有物理学家吴健雄、数学家陈省身、应用数学家林家翘、物理学家李政道和杨振宁。在这些美籍华人科学家中,林克生在中国的工作时间最长。事实上,他职业生涯的相当一部分是在中国。

正因为有这样一位优秀的科学家在中国进行科学研究和教育,林克生以自己的实践在中国早期科技教育中做出了很好的示范作用。

因为林克生活跃,所以他在中国的工作并不局限于自己的研究。他在中国科技发展中发挥了重要作用。他创办了《英汉生理学杂志》,这是中国生命科学领域唯一的期刊,当时中国还没有其他生命科学研究期刊。本刊主编是香港的安儿、协和大学药理学系主任易伯恩、协和大学生物化学系系主任吴宪。

《中国生理学杂志》的文章质量如此之高,以至于20世纪三四十年代,当时在澳大利亚的英国神经生理学家埃科斯对这本杂志充满期待,这是中国科学期刊史上的一个杰出记录。可惜的是,这本杂志在mainland China和台湾省被分成两本杂志后,很难说还能再实现。林克生还担任中华医学会会长。1948年,林克生作为中国生物医学的天然领袖,在中央研究院院士制度的建立中发挥了作用。

贡献

林克生对中国的贡献超出了科学的范畴。

抗日战争时期,林克生领导医疗系统致力于救国救民。日军进攻上海时,他带领红十字医疗队参与救援。1937年,林克生在汉口组织了20多支医疗队,成为中国红十字会的主力军。在贵阳,林克生主持了全国战时最大的医疗中心,并组织培训班培训了1.5万余名医疗技术人员。他创立并领导了中国军队救护系统,1941年后,他成为当时政府军事医疗系统的主要领导职务,其中包括军医处处长。林克生不仅带领组织,还奔赴缅甸前线给予急救。林克生曾两次因战时工作向美国颁奖:1943年被罗斯福总统授予荣誉勋章,1946年被授予自由勋章。

林克生在教育上直接和间接为中国培养了一批高层次人才。他和他的协和同事培养了中国最优秀的一批医生、医学家和生命科学家。在当时现存的医学院中,虽然有几所比较好的医学院,但协和是唯一一所医研并重的学校,是中国学术医学的摇篮。未来,被中国大众熟知的协和名医,如妇产科的林,与林克生的同事伊伯恩做过研究;内科的张从湘雅毕业后,在康科德深造期间也做过研究;而泌尿科医生吴杰平,是康科德最后一个用英语开设所有课程的医学生。

林克生还直接培养了包括中国科学院生命科学部主要创始人冯德培在内的中国生命科学家。1986年,冯德培因在中国的科研成果被选为美国科学院院士。20世纪40年代中后期,林克生指导曾经是学生的年轻同事冯德培筹建中央研究院医学研究所。林克生1949年离开中国大陆,可能是因为他曾在政府和军队服役。据冯德培后来告诉我,当林克生离开大陆时,他认为他的继任者冯德培应该能够留在中国大陆,继续发展中国科学。冯德培不负众望,领导中国科学院上海生理生化研究所,该所后来成为上海中国科学院的几个生命科学研究所,长期以来一直是中国生命科学的主要中心。中国医学科学院是协和医科大学的附属机构,军事医学科学院也是中国生命科学的主要支柱。抗战结束后,林克生创办的国防医学中心成为上海第二军医大学和台湾省国防医学院。

离开中国后,林克生对中国的影响仍然不仅是通过他之前的工作和教育产生的,而且从他到达美国到去世,他一直关注着中国科学特别是生命科学的发展。他是当时为数不多的在英文期刊上引用中文文章的科学家之一。中国科学院上海药物研究所邹刚和上海第一医学院张昌绍在20世纪50年代末60年代初发现了吗啡镇痛的脑位点,是一项领先世界的工作。他们的论文首先发表在《生理学报》上,然后发表在《中国科学》上。林克生大概一直在看中文刊物。他在英文文章中引用了邹刚的文章,并向国际科学界介绍了中国的工作,这对世界承认中国的这一成就发挥了重要作用。

林克生也是一个有趣的人。传说他讲课时可以双手在黑板上画画。据邹刚介绍,林克生在英国时第一次引起了未来妻子的注意。作家林语堂在《八十年自述》中回忆,林克生曾在中国学术大潮中给过他庇护。他在缅甸的时候,环境迫使他临时想办法开火车。我上面提到的美国教授对林克生的优雅印象深刻。虽然当时他跟林克生学的是生物,但是林克生在暑假结束的时候给了他一套数学书。

回顾对中国科学和社会做出贡献并具有个人特色的林克生,了解中国近代科学发展史,可能会使人们更加珍惜中国近代科学技术的高质量开端和人们在科学技术教育中形成的优良传统,从而改善科学技术教育的氛围,努力推动中国科学技术的进一步发展。

本文初稿发表于2001年《世纪中国》第一期。2020年,由于在《生物概念与方法》第十章中增加了林克生对阿司匹林镇痛作用的研究,所以这篇论文的第二稿于2020年4月26日在赛先生处发表。生物学概念和方法。

来源:

1)出版物:

生理学年度评论,

神经科学年度评论,

中国生理学杂志第1-17卷;

香港21世纪杂志,

药理学家,

美国国家科学院院刊,

生理学报。

2)通过以下方式写作或交谈:

陈方正,

冯德培·戈尔茨坦,

吴阶平。

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