《實(shí)驗(yàn)動物科學(xué)》 四、著名醫(yī)學(xué)科學(xué)家的重大發(fā)現(xiàn)與動物實(shí)驗(yàn)的關(guān)系

1．哈維（William　Harvery,1578～1657）英國醫(yī)生，實(shí)驗(yàn)生理學(xué)的創(chuàng)始人之一。他采用狗、蛙、蛇、魚、蟹和其他動物進(jìn)行了一系列動物實(shí)驗(yàn)。根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了血液循環(huán)，證實(shí)了動物體內(nèi)的血液循環(huán)現(xiàn)象，并闡明了心臟在此過程中的作用，指出血液受心臟推動，沿動脈流向全身各部，再沿靜脈返回心臟，環(huán)流不息，他還測定過心臟每搏輸出量。1628年發(fā)表《動物心血運(yùn)動的解剖研究》，1651年發(fā)表《論動物的生殖》，這些成就對生理學(xué)和胚胎學(xué)的發(fā)展起了很大作用。恩格斯對哈維的發(fā)現(xiàn)給予了高度的評價，曾說：“由于哈維發(fā)現(xiàn)血液循環(huán)，而把生理學(xué)確定為一門科學(xué)。”

2．科赫（Robert　Koch,1843～1910）德國細(xì)菌學(xué)家。他采用牛、羊和其他動物作實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了結(jié)核地菌。他發(fā)明用固體培養(yǎng)基的“細(xì)菌純培養(yǎng)法”，首先采用染色體觀察細(xì)菌的形態(tài)，并運(yùn)用這些方法，分離出炭疽桿菌、結(jié)核桿菌和霍亂桿菌，同時確證這些細(xì)菌與疾病的關(guān)系，提出了“科赫原則”，作為判斷某種微生物是否為某種疾病的病原的準(zhǔn)則，1905年獲諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎。

3．巴斯德（Louis　Pasteur,1822～1895）法國微生物學(xué)家、化學(xué)家、近代微生物學(xué)的奠基人。他在病原微生物方面的研究，奠定了醫(yī)學(xué)微生物學(xué)的基礎(chǔ)。在研究蠶病，雞霍亂和炭疽病中，證實(shí)傳染病是由病原微生物所引起。采用鳥類作動物實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)被減毒的雞霍亂和炭疽病原菌能誘發(fā)免疫性。晚年在鳥和家兔上進(jìn)行狂犬病疫苗的研究，對狂犬病免疫作出了很大貢獻(xiàn)。他在研究炭疽病中，證實(shí)傳染病是由病原微生物所引起的，其中有一個生動的事例。巴斯德很想知道有的地方為什么不斷發(fā)生炭疽病，而且總是發(fā)生在同樣的田野里，有時相隔數(shù)年之久。巴斯德從埋了十二年之久，死于炭疽病的羊尸體周圍土壤中，分離出這種病菌。他奇怪這種有機(jī)體為什么能這樣長時間地抗拒日照以及其他不利因素。一天巴斯德在地里散步時，發(fā)現(xiàn)一塊土壤與周圍顏色不同，遂請教農(nóng)民。農(nóng)民告訴他說，前一年這里埋了幾只死于炭疽病的的羊。一向細(xì)心觀察事物的巴斯德注意到土壤表層有大量蚯蚓帶出的土粒。于是他想到蚯蚓來回不斷從土壤深處爬到表層，就把羊尸體周圍富有腐殖質(zhì)的泥土以及泥土中含有的炭疽病芽胞帶到表層。巴期德從不止步于設(shè)想，他立刻進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了他的預(yù)見。接種了蚯蚓所帶泥土的豚鼠得了炭疽病。

4．巴甫洛夫（ИBaH　ΠeTpOBчh　ΠaBлOB,1948～1936）俄國生理學(xué)家，他一生作了大量的動物實(shí)驗(yàn)，在心臟生理、消化生理和高級神經(jīng)活動三個方面作出了重大貢獻(xiàn)。早年發(fā)現(xiàn)溫血動物心臟有特殊的營養(yǎng)性神經(jīng)，能使心臟增強(qiáng)或減弱。在消化腺的研究中，他在狗身上創(chuàng)造了許多外科手術(shù)，改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方法，以慢性實(shí)驗(yàn)代替了急性實(shí)驗(yàn)，從而能夠長期地觀察整體動物的正常生理過程，在研究消化生理過程中，形成了條件反射的概念，從而開辟了高級神經(jīng)活動生理學(xué)研究，他的高級神經(jīng)活動學(xué)說對于醫(yī)學(xué)、心理學(xué)以及哲學(xué)等方面都有很大影響。1904年獲諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎，著有《動物高級神經(jīng)活動（行為）客觀研究二十年經(jīng)驗(yàn)》等著作。由于他在研究中經(jīng)常不斷地使用狗作研究對象，因此他的一些著作也以狗來命名，如《狗的血壓的正常變動范圍》、《狗的心臟的神經(jīng)支配》等。他對動物實(shí)驗(yàn)給予了高度的評價，如說“沒有對活動物進(jìn)行試驗(yàn)和觀察，人們就無法認(rèn)識有機(jī)界的各種規(guī)律，這是無可爭辯的?！彼麑?shí)驗(yàn)動物的作用和習(xí)性也很了解，有很多精辟的論述，如他說“狗由于素來對人好感，由于它的機(jī)敏、耐性以及馴順而十分愉快地為實(shí)驗(yàn)者服務(wù)許多年，甚至終身?！薄爸挥挟?dāng)必需才用貓作實(shí)驗(yàn)，因?yàn)檫@種動物性情急燥，本性兇惡，善叫?！薄俺斯芬酝猓彝檬亲畛Ｓ玫膶?shí)驗(yàn)動物，因?yàn)樗且环N馴順而活潑的動物，而且很少尖叫與反抗”。

5．貝爾納（Claude　Bernard,1813～1878）法國生理學(xué)家，他的最重要的發(fā)現(xiàn)為肝臟的產(chǎn)糖功能和血管運(yùn)動神經(jīng)。他觀察到刺激第四腦室底部能使動物發(fā)生暫時性的糖尿癥，表明身體內(nèi)糖的產(chǎn)生是受中樞神經(jīng)系統(tǒng)控制的。胰液能分解中性脂肪的功能和美洲箭毒能麻痹骨骼肌肉的作用機(jī)制也是他發(fā)現(xiàn)的。他區(qū)別有機(jī)體的外環(huán)境和內(nèi)環(huán)境，他所指的內(nèi)環(huán)境主要是血液。認(rèn)為盡管外環(huán)境不斷變化，內(nèi)環(huán)境卻保持恒定是生命的保證，這個概念啟發(fā)了后來生理學(xué)的許多的研究。貝爾納在上述一些重大發(fā)現(xiàn)中，作了大量動物實(shí)驗(yàn)，其中有幾個典型例子，如貝爾納要根據(jù)沖動沿交感神經(jīng)傳導(dǎo)并引起化學(xué)變化從而在皮膚中生熱的假說，切斷了家兔頸部的交感神經(jīng)，希望導(dǎo)致兔耳變涼。使他吃驚的是：該側(cè)的耳朵卻變得更熱了。貝爾納將耳血管與通常使耳血管保持適當(dāng)收縮的神經(jīng)作用彼此脫離了聯(lián)系，結(jié)果血液流量增大，耳朵變熱。貝爾納起初并沒有認(rèn)識到自己的所作所為，他完全偶然地發(fā)現(xiàn)了動脈中的血流量是由神經(jīng)控制這一事實(shí)，這是自哈維經(jīng)典性的發(fā)現(xiàn)以后，人類對血液循環(huán)認(rèn)識最重要的進(jìn)展之一。又如，有一天，別人給貝爾納的實(shí)驗(yàn)室送來了幾只從市場上買來的兔子。貝爾注意到實(shí)驗(yàn)桌上兔子排的尿清亮而帶酸性，不象尋常草食動物那樣混濁而帶堿性。他推斷，這多半是由于沒有喂食，兔子從自己身體的組織中吸取養(yǎng)份，因而處于食肉動物的營養(yǎng)狀況。他用喂養(yǎng)和禁食互相交替的方法證實(shí)了這個觀點(diǎn)，這種作用過程果然使兔尿反應(yīng)發(fā)生了預(yù)期的變化。這是一次精彩的觀察，多數(shù)研究人員也就心滿意足了，但貝爾納卻不然。他要求“反證”，于是用肉食喂兔子，果然不出所料，兔尿呈酸性，貝爾納為完成這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，最后對兔子作了解剖。用他自己的話說“我偶然注意到白色乳狀的淋巴液初見于離幽門約三十厘米處十二指腸下部的小腸中。這引起了我的注意，因?yàn)樵诠返纳砩狭馨鸵撼跻娪谑改c的上部緊靠近幽門的地方。”再仔細(xì)觀察，他看到胰導(dǎo)管的開口是與淋巴液開始含有白色乳糜的位置一致，脂肪質(zhì)的乳狀液使這種乳糜成為白色，這樣就發(fā)現(xiàn)了胰液在脂肪消化中的作用。

6．　萊夫勒（Friedrich　Loffler,1852～1915）德國細(xì)菌學(xué)家，在白喉研究的早期，證明了實(shí)驗(yàn)動物因注射白喉?xiàng)U菌而死亡時，細(xì)菌仍留在注射點(diǎn)的附近。他認(rèn)為動物死亡是由細(xì)菌的毒素所造成。根據(jù)這一假說，魯（Emile　Roux,1853～1933法國細(xì)菌學(xué)家、醫(yī)生）做了大量動物實(shí)驗(yàn)，企圖證實(shí)細(xì)菌培養(yǎng)液中的這種毒素，雖做了很多努力，卻都失敗了。盡管如此，魯仍堅(jiān)信這一假說，最后孤注一擲，給豚鼠注射了35毫升的大劑量培養(yǎng)液濾液，奇怪的是，這只豚鼠在注射了如此大劑量的液體居然沒有立即死亡，過了一些時候，他滿意地看到這只豚鼠死于白喉中毒。確認(rèn)了這點(diǎn)以后，魯很快就查明，這只豚鼠開始只所以不死是因?yàn)榕囵B(yǎng)液中細(xì)菌培養(yǎng)時間不夠長，產(chǎn)生的毒素不足所致。因而，增加細(xì)菌培養(yǎng)時間就能夠制成毒性很大的濾液，這一發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了預(yù)防白喉的免疫法，并使抗血清用于治療（1890年Von　Behring發(fā)現(xiàn)患白喉病愈后豚鼠的血清中含有某種物質(zhì)，可以保護(hù)其他豚鼠），從而開始了抗毒素治療的新的時代。

7．馮梅林（Baron　Joseph　Von　Mering,1849-1908）德國內(nèi)科醫(yī)生，閔可夫斯基（Oscar　Minkowsk,1858～1931），出生于俄國的內(nèi)科醫(yī)學(xué)、病理學(xué)家。1889年在斯特拉斯堡研究胰臟在消化過程中的功能時，用手術(shù)切除了一個狗的胰臟。過后，一個實(shí)驗(yàn)助手發(fā)現(xiàn)這只狗的尿招來了成群的蒼蠅。他將些事報告給了閔可夫斯基，經(jīng)分析尿后發(fā)現(xiàn)其中有糖。正是這一發(fā)現(xiàn)，使我們認(rèn)識了糖尿病和后來用胰島素控制糖尿病的方法。胰島素是由Banting和Best二氏從家犬體內(nèi)首次分離出的，這一發(fā)現(xiàn)拯救了無數(shù)糠尿病患者的生命。

8．里基特（Charles　Ricet）法國生理學(xué)家，在用實(shí)驗(yàn)動物試驗(yàn)海葵觸手提取物，以測定其毒素劑量時，突然發(fā)現(xiàn)，與第一次相隔一段時間第二次的微小劑量常使動物迅速死亡。起先他對此大為震驚，簡直不能相信這是他自己做出來的結(jié)果。確實(shí)，他說過，他發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)敏感作用或稱過敏性完全是不知不覺的，他原來認(rèn)為這是絕對不可能的。這種過敏感現(xiàn)象的的另一表現(xiàn)是由戴爾（Henry　Dale）發(fā)現(xiàn)的。他在豚鼠的幾條不隨意肌內(nèi)注射血清時，突然發(fā)現(xiàn)有一條肌肉對馬血清反應(yīng)特別強(qiáng)烈。在尋找這一特別現(xiàn)象的原因時，他發(fā)現(xiàn)這只豚鼠在不久前曾注射過馬血清。由于前次已注射過馬血清（稱感應(yīng)劑量）使豚鼠對馬血清（異性蛋白）感受提高，因此第二次再注射馬血清（稱決定性劑量）時豚鼠可比第一次注射反應(yīng)強(qiáng)烈得多。這證實(shí)了過敏的本質(zhì)是抗原抗體的反應(yīng)，從而推動了變態(tài)反應(yīng)性疾病的研究。

9．洛伊（Otto　Loewi），格次茨大學(xué)藥物學(xué)教授。1921年，他以創(chuàng)造性的思維，僅采用簡單的動物實(shí)驗(yàn)方法，就發(fā)現(xiàn)了副交感神經(jīng)的神經(jīng)介質(zhì)為乙酰膽鹼?！按稳账哌M(jìn)實(shí)驗(yàn)室，以生物學(xué)歷史上少有的利落、簡單、肯定的實(shí)驗(yàn)證明了神經(jīng)沖動的化學(xué)媒介作用。他準(zhǔn)備了兩只蛙心，用鹽水使其保持跳動。他刺激一只蛙心的迷走神經(jīng)，使其停止跳動。然后他把浸泡過這只蛙心的鹽水取出來浸泡第二只蛙心。洛伊滿意地看到：鹽水對第二只蛙心的作用，同刺激來迷走神經(jīng)對第一只蛙心的作用相同：搏動的肌肉停止了跳動。這就是世界各國對化學(xué)媒介作用不僅在于神經(jīng)與它們影響肌肉和腺體之間，而且也存在于神經(jīng)單元本身之間?！?/p>

10．其他一些著明科學(xué)家采用動物實(shí)驗(yàn)獲得重大發(fā)現(xiàn)的例子還很多，如：

化學(xué)致癌物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)：1914年日本人山極和市川用瀝青長期涂抹兔耳朵，成功地誘發(fā)出皮膚癌，后經(jīng)分析瀝青中主要含有3，4-苯駢芘的化學(xué)致癌物，從而證實(shí)了化學(xué)物質(zhì)的致癌作用。從此，許多化學(xué)物質(zhì)都相繼被證實(shí)可經(jīng)誘發(fā)動物的腫瘤，為腫瘤病因的化學(xué)因素提供了更多的證據(jù)。使人們充分認(rèn)識到化學(xué)致癌因素在人類惡性腫瘤的病因中占有極重要的地位。現(xiàn)在已知的有致癌作用的化學(xué)物質(zhì)，種類繁多，分布廣泛。如3，4-苯駢芘、1，2，5，6-雙苯蒽、20-甲基膽蒽等多環(huán)碳?xì)浠衔?，均被動物?shí)驗(yàn)證明是強(qiáng)烈的致癌物質(zhì)。用這些物質(zhì)涂抹動物皮膚可引起皮膚癌，注射在動物皮下則可引起肉癌。氨基偶氮染料，可引起動物肝癌和膀胱癌。芳香胺類染料，可引起膀胱癌，其中芳香酰類（如N-2-乙酰氨基芴）可使多種動物引起肝、腸、乳膜、外耳道、膀胱等不同部位的腫瘤。亞硝胺類化合生是一類分布廣，致癌性強(qiáng)，能引起多種動物及多種器官發(fā)生腫瘤的天然存在的致癌物，甲基芐基亞硝胺、甲基丙烯基亞硝胺等不對稱的亞硝胺主要引起食管癌；二甲基亞硝胺、二乙基亞硝胺等對稱亞硝胺，主要引起肝癌；甲基亞硝基脲和甲基亞硝基烏拉坦能誘發(fā)大鼠的小腸、肝、腎、腦的腫瘤和胃的腺癌。

Ringer′s液的發(fā)現(xiàn)：林格（Sidney　Ringer,1835～1910）英國內(nèi)科醫(yī)生、生理學(xué)家。在對離體的青蛙心臟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，生理學(xué)家通常使用生理鹽水作為灌液。用這種方法可使青蛙心臟繼續(xù)保持約半小時的跳動。一次，在倫敦大學(xué)醫(yī)院，一位生理學(xué)家發(fā)現(xiàn)他的青蛙心臟連續(xù)跳動了好幾個小時，他非常驚訝，大惑不解，他能想到的唯一可能原因是季節(jié)的影響，而這一點(diǎn)他也確實(shí)的報告中提出來了。后來，發(fā)現(xiàn)這是由于他的實(shí)驗(yàn)助手在制作鹽水溶液時用的不是蒸餾水而是自來水。根據(jù)這個線索斷定自來水中的某些鹽份引起了生理活動的增加。林格就是這樣發(fā)現(xiàn)了這種以他名字命名的溶液。這種溶液對實(shí)驗(yàn)生理學(xué)的貢獻(xiàn)頗大。

脾結(jié)節(jié)法測定多向造血干細(xì)胞方法的發(fā)現(xiàn)：1961年J.E.Till和E.A.McCulloch兩位加拿大血液學(xué)家在研究正常小鼠骨髓細(xì)胞放射敏感性時，對受致死劑量射線照射的小鼠移植一定數(shù)量的同種骨髓細(xì)胞后9～10天，取出脾臟，在苦味酸一甲醛固定液中固定后，可以肉眼見到脾臟表面上生成圓形結(jié)節(jié)。從而創(chuàng)立了脾結(jié)節(jié)法。同時他們進(jìn)一步觀察到脾結(jié)節(jié)的生成量與移植骨髓的有核細(xì)胞數(shù)之間呈比例關(guān)系，因此，可以作為評定骨髓細(xì)胞功能的一個重要測定方法，為測定造血細(xì)胞的功能提供了一個定量的研究方法，后來，進(jìn)一步的工作證明，脾結(jié)節(jié)的生成是起源于單一細(xì)胞的，這類細(xì)胞具有很強(qiáng)的增殖能力，同時又具有向骨髓紅系、粒系和巨核系細(xì)胞進(jìn)行分化的能力，符合了造血干細(xì)胞的基本特征，因而稱脾結(jié)節(jié)的生成細(xì)胞為多向性造血干細(xì)胞或多潛能性造血干細(xì)胞。因此脾結(jié)法是目前公認(rèn)的多向性造血干細(xì)胞的測定方法，它的發(fā)現(xiàn)大大促進(jìn)了血液學(xué)的研究。

單克隆抗體技術(shù)的發(fā)明：雜交瘤（Hybidoma）合成單克隆抗體（Monoclonal　antibodies）的近年來生物醫(yī)學(xué)中的一項(xiàng)重大突破。從根本上解決了免疫學(xué)中長期存在的“特異性”和“重復(fù)性”問題，顯出它的發(fā)展前途無可限最。

單克隆抗體技術(shù)是由英國劍橋大學(xué)兩位科學(xué)家G.Kohler和C.Milstein于1975年發(fā)明的，他們在60年代發(fā)展起來的細(xì)胞雜交技術(shù)基礎(chǔ)上，成功地把兩種細(xì)胞融合在一起，一種是已適應(yīng)體外培養(yǎng)的小鼠骨髓瘤細(xì)胞（都來自BALB/C品系的小鼠）和一種經(jīng)綿羊紅細(xì)胞免疫的小鼠脾細(xì)胞融合，形成雜交細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)這種融合的雜交細(xì)胞兼有兩個親代細(xì)胞的特征，即既有骨髓細(xì)胞無限生長的能力，又有漿細(xì)胞合成單一抗體的能力。因此，這種免疫細(xì)胞通過克隆化，成為單克隆系（單一純化的無性繁殖系），就能產(chǎn)生大量單一類型的高純度抗體，這種抗體就叫做“單克隆抗體”。如果把雜交細(xì)胞再種入動脈體內(nèi)，可形成“雜交細(xì)胞瘤”瘤體產(chǎn)生大量抗體，就可從動物體液中抽出含有單克隆抗體的體液，把這種雜交細(xì)胞在體外培養(yǎng)，培養(yǎng)液中就有大量的單克隆抗體，可供實(shí)驗(yàn)研究和臨床研究使用。最近，在探索用于融合的人體漿細(xì)胞瘤方面已獲得成功，為單克隆抗體直接用于人類疾病的診斷、預(yù)防、治療以及發(fā)病機(jī)制的研究，特別是為人類惡性腫瘤的免疫診斷、免疫治療，開辟了更為廣闊的前景?，F(xiàn)在，單克隆抗體技術(shù)幾乎深入到生物醫(yī)學(xué)的各個領(lǐng)域，甚至滲入到過去認(rèn)為免疫血清學(xué)方法達(dá)不到的范疇，具有無法估量的作用。

醫(yī)學(xué)史上一些科學(xué)家采用動物實(shí)驗(yàn)而獲得重大發(fā)現(xiàn)的例子很多，現(xiàn)僅例舉其中一部分，簡表如下：

表1-1　早　年　醫(yī)　學(xué)　研　究

發(fā)　現(xiàn)年　份發(fā)　現(xiàn)　人所　用　動　物血液循環(huán)1628哈　維蛙、蛇、魚、蟹、其他醚麻醉1846瑪　登鳥類、其他細(xì)菌與疾病的關(guān)系1878科　赫牛、羊、其他細(xì)菌致弱用免疫1880巴斯德鳥類狂犬病免疫1885巴斯德鳥類、家兔蟲媒傳播疾病1898史密斯等牛蚊傳播瘧疾1898羅　斯鳥類

表1-2　現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究

發(fā)現(xiàn)年　份發(fā)　現(xiàn)　人所　有　動　物腫瘤的病毒病原1910洛　斯雞胰島素1921班　定狗休克治療1927博萊羅克狗抗細(xì)菌藥物（百浪多息）1935多麥克小鼠心肺旁道器1953葛　明貓小兒麻痹癥疫苗1954索爾克恒河猴變性腦病的病毒病原1965格但斯克猩猩心臟移植1967伯納德狗

從上面大量實(shí)例中我們可以充分看到實(shí)驗(yàn)動物和動物實(shí)驗(yàn)在促進(jìn)醫(yī)學(xué)科學(xué)的發(fā)展中起著極其重要的作用。醫(yī)學(xué)離開了實(shí)驗(yàn)，就談不上醫(yī)學(xué)的進(jìn)步。我們強(qiáng)調(diào)動物實(shí)驗(yàn)的重要性，并不是為證明它是促進(jìn)醫(yī)學(xué)發(fā)展的唯一途徑，相反，我們僅僅認(rèn)為臨床觀察一樣，動物實(shí)驗(yàn)的出現(xiàn)是醫(yī)學(xué)發(fā)展的客觀需要。人與動物從生物學(xué)的角度看是大同小異的。這就從根本上保證了動物實(shí)驗(yàn)的可靠性，由于種種主客觀原因可能造成動物實(shí)驗(yàn)與臨床觀察的脫節(jié)，但這不能構(gòu)成否定動物實(shí)驗(yàn)的理由。為了促進(jìn)醫(yī)學(xué)發(fā)展，關(guān)鍵的問題在于正確解決好這個矛盾。動物實(shí)驗(yàn)應(yīng)由過去比較注重分析實(shí)驗(yàn)逐步轉(zhuǎn)向更多地注重綜合性的實(shí)驗(yàn)，而臨床研究應(yīng)盡量創(chuàng)造條件做一些分析性的實(shí)驗(yàn)。我們應(yīng)當(dāng)特別注意分子生物學(xué)和遺傳工程學(xué)給我們提供的機(jī)會；注意在具有多種動物品質(zhì)的模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。當(dāng)然，不能否認(rèn)臨床研究和實(shí)驗(yàn)室研究存在差異，它們各有特點(diǎn)，也正因?yàn)槿绱?，醫(yī)學(xué)的這兩個研究門類都長期存在，不能相互替代。它們是促進(jìn)醫(yī)學(xué)發(fā)展的兩個根本途徑和手段，也是互相補(bǔ)充、互相促進(jìn)的。