軀體的智慧 · 第七章 血液蛋白的穩態

I 蛋白食物完全和糖類一樣重要；甚至可以說其重要性勝過了糖，因為它不但含有儲備的能量，而且還有某些化學元素，包括作為軀體構造中基本成分的氮。所以，對軀體細胞結構的原始組建，對機體磨損或消耗部分的修補、復原，以及對血液正常膠體成分的供給，蛋白都是必需的。 由於軀體機器在其執行日常任務中承受的壓力及其本身的活動，它不斷受到摩擦損耗和小的損傷。機體的專門維持需要蛋白。在繁重而長時間的肌肉工作當中，蛋白的大量需要似乎不像糖類會遇到的那樣緊迫，但在軀體結構的一切部位中所發生的微小破壞，總起來看，是很可觀的，也是不可避免的。 用於修復和維持的蛋白供給可以不是連續進行的；在文明人當中，一日必不超過三餐；而在野生的食肉動物中，食物可供利用的蛋白只是偶爾得到補充。面對蛋白的經常需求和定期攝入，能不能有所儲備以應不足之需呢?在蛋白食物被消化和吸收到體內後，蛋白分子上含氮部分迅速離解並很快地由腎排出，這反映了蛋白儲備的積累肯定是有限的。但儘管有限，還會有所儲備。 有證據說明蛋白實際上是積存在體內的貯藏部位中。托馬斯(Thomas)曾靠計算過的高蛋白飲食生活了一個時期。然後他停止吃蛋白食物，又靠純糖類飲食生活了8天，其攝入量經過計算證明足以供應日常活動的能量。在這個時期內，通過腎丟失的氮逐漸減少直到固定在每天2．2克。他認為這個數量反映著軀體不可避免的「損耗」，也就是軀體結構在使用過程中的裂解。以相等的耗損率來計算8天中氮排出總量應在18克左右(8×2．2=17．6)。因為實際上他丟失了66克，他推測這個差，即48克(66-18)一定是原先儲備在體內的。蛋白約含1/6的氮；因此儲備蛋白約為300克(6×48)，接近2/3磅。 布斯比(Boothby)用過另外一種計算方法。有一種蛋白分子的組成物質——肌酐，由於它在尿中十分恆定，而且在攝取蛋白食物時變化不大，因而被當作細胞生活的伴隨物，用以測量必然進行於細胞中的分解過程。一個叫列凡欽(Levanzin)的職業受試者在31天的飢餓狀態中丟失了10．7克肌酐。計算表明這代表了軀體結構中分解出來的62克氮。但列凡欽在飢餓期間丟失的氮是277克。因而，看來那215克(277-62)並非原來合成到軀體結構中的，而是處於儲存蛋白狀態中的。 但是關於蛋白在機體內的貯藏還有更多的直接證據。用顯微鏡對肝細胞進行觀察，以及對其成分的化學分析結果支持了下述結論：和貯存糖類一樣，肝也能儲藏蛋白。阿法那西耶夫(Afanassiev)在1883年觀察到，如對一隻狗餵以富有「白蛋白類」飼料，則肝臟變得堅實而有抵抗力，而且肝細胞形態變大，並在結構索間含有蛋白顆粒，這個觀察結果被更近期的一些研究所肯定。這些近期研究還表明，當給動物以大量蛋白食物時，在肝細胞中就會出現細微小滴或團塊。它們對蛋白化學試驗(米倫氏反應)呈陽性反應；這無疑證明了它們是由簡單蛋白組成的，它們在動物處於飢餓時會消失掉，而在餵以蛋白時又再現出來。 肝細胞的鏡下觀察結果與塞茨(seitz)和梯希門內夫(Tichmeneff)所作的生物化學分析的結果相符。塞茨在飢餓動物和經過類似飢餓後再餵以小牛肉(它不含脂肪和糖元)的動物身上測定了肝含氮量與軀體其餘部分含氮量的比例。他發現餵肉的動物和飢餓動物一樣，肝中所含的氮比軀體其他部分的含量高出2至3倍。梯希門內夫的類似試驗也得到相似證明。他把一組小鼠餓了兩天，然後殺死其中一半。他對其餘動物飼以大量熟肉，並在經過一定時間的消化和吸收後也同樣將其殺死，然後他比較了兩組動物的肝臟。結果以對本身體重的百分比來表示，則餵肉動物肝臟重量約多20％，但該組動物肝的含氮量則要多出53％到78％。 根據所有這些證明看來，顯然在肝內有像糖類那樣多量的蛋白在細胞內儲存或沉積著。另外，和糖的儲存一樣，它的儲存形式比運輸形式更為複雜，正如循環中的葡萄糖是以糖元形式存放著一樣，循環中組成蛋白的胺基酸則以蛋白形式儲存起來。 II 我們考察了蛋白儲存的證據，它們是分散在肝細胞中。這種肝內儲存具有價值的證據在哪裡呢? 血液是機體的組成部分之一，從血液中可以定量地分離出蛋白，並測定其更新的速度和程度。人們在血漿中已經發現三種不同的蛋白——一種白蛋白，一種球蛋白，還有一種特殊蛋白即纖維蛋白元，它屬於球蛋白一類並與血液的凝塊形成有關。白蛋白和球蛋白彼此在許多方面相類似，但白蛋白溶於純水，而球蛋白則必須有鹽的存在才能保持其溶液狀態。血漿中蛋白總量約為6％，其中纖維蛋白元只占一小部分(0．2—0．4％)。 血漿蛋白是血液的組成部分，不是通過循環輸送、供養遠位組織細胞的營養物質。這種說法的根據可從下述事實中看到。不論在飢餓狀態下還是在一個時期以高蛋白攝食後進行測定時，都看不到血漿蛋白的百分比的規律性發生變化。其次，如果人為地使之減少，儘管給以豐富肉食，其恢復是緩慢的，可延續數日之久。最後一點是，在沒有蛋白食物攝入的情況下仍能得到恢復。 通常血漿中蛋白的濃度是明顯地恆定的。這種恆定的重要性主要與這些蛋白作為一種膠體所具有的機能有關。由於能產生滲透壓並且不會很快滲出毛細血管壁，這些蛋白能防止血漿中鹽溶液自由滲出到血管周圍間隙或通過腎小球漏至體外。關於這種血漿中膠體機能的一些問題我們在前面討論液床的維護及其水分供給控制的諸因素時已經了解到了。 巴爾克洛夫特(Barcroft)和史特勞普(Straub)所做的實驗提供了說明血漿蛋白在保持血液中水和鹽含量方面的重要性的若干例證。他們取出大量兔血並用離心沉澱法從血漿中分離出血細胞。然後他們將血細胞混合在與血漿等量並含有與血漿等比例的相同鹽類成分的鹽溶液中。他們將這種細胞懸液注射到該兔的靜脈中使之與動物血液其餘部分立刻混合。這樣做的結果，唯一的重要區別在於血漿中膠體成分的減少。尿的排出迅速增加到原有速度的40倍之多!無疑，這種增加的部分原因是由於通過腎小球囊的濾出速度很快，以致迅速通過腎小管而幾乎沒有機會再行吸收。這個實驗清楚地證明了血漿蛋白在保持血中水和鹽分的突出的重要性。 但是，血漿蛋白的穩態還不僅是血容量穩態的必要條件；其中的一個成分——纖維蛋白元，由於它在出血情況下對血液凝固所起的作用，因而它對保存血液本身是必不可缺少的。因此，軀體液床本身之所以能夠存在要取決於血漿蛋白的恆定性。 III 我們現在來探討血漿中蛋白百分率賴以保持均衡的方法，有關這種方法的資料主要來自G.H.惠普爾（Whipple）及其同事的實驗。他們反覆從動物身上採血，照前一節的方法將其混懸於生理鹽水溶液後又輸回血循環內。他們用這種辦法把血漿蛋白從6％減少到2％左右。在後來的實驗中甚至減少到1.5％和 0.9％。在所有的實驗中，血漿中蛋白的百分率立即迅速上升。在最初15分鐘內就增加了10到14％，而在24小時內就恢復了損失量的40％。看起來很可能，這種恢復相當一部分是相對性質的——就是說，這是由於血漿中膠體成分減少，水和鹽逸出到淋巴間隙並由腎排出，因而留下的膠體就變得濃縮起來了。因此對這種血液樣品的測定就可能錯誤地反映出蛋白已經或多或少地得到了恢復。惠普爾對關於他的結果所作這種解釋提出了異議，他發現如果在肝循環(通過一個「艾克氏瘺管」)建立旁路，使來自消化道的血液不經過肝臟而直接進入下腔靜脈(見圖1)，則看不到這種迅速恢復。他還觀察到纖維蛋白元的恢復不像其他蛋白那樣快，如果這種恢復用血液單純濃縮來解釋，自然不應發生這種情況。除了這些以外，試驗結果也證明了血液並不發生明顯的濃縮。他由此得出結論：血漿蛋白在一度減少後早期的急劇增加，是由於儲存蛋白的釋放，而並非由於鹽溶液穿過毛細血管壁逸出造成的濃縮。將血細胞事先懸浮在用阿拉伯膠這類另外的膠體代替血漿白蛋白、球蛋白的鹽溶液後，所看到的血細胞的恢復可能對濃度的迅速上升進一步提供了決定性的證明。不管怎樣，以後的緩慢地上升到正常水平，無疑是某種恢復作用的結果。如前所述，在最初24小時內血漿蛋白恢復到損失量的40％。此後該過程變得比較緩慢，直到2至7天內達到正常狀態為止。在這種恢復過程中，肝臟所起的作用可從上面提到的在肝門脈循環建立旁路的效果中得到說明；在帶有艾克氏瘺管的動物，血漿蛋白下降後頭三天中完全看不到回升。而且像氯仿或磷這一類物質的作用給肝臟造成的損傷可使這種恢復過程明顯地延緩。 纖維蛋白元與其他蛋白有所不同。如前指出的，在最初的15分鐘不發生迅速回升。出血本身的確可能使纖維蛋白元從儲存中充分釋放出來。另一方面，血漿纖維蛋白元的比率在24小時末就恢復正常，或者還可能提前一些。如果排除了肝臟的作用，就不再發生這種非常迅速的回升了。 IV 雖然關於血漿蛋白穩態的實驗表明，在需要這種物質的時候肝臟是它的一個重要的來源；雖然上面引用的證明支持了肝臟是蛋白的一個儲存場所的看法，但是關於儲存和釋放的方式我們幾乎完全無知。誠然，史梯貝爾(stübel)已經觀察到了肝細胞內小的蛋白顆粒或團塊通過皮下注射腎上腺素可以大大減少。如果這些團塊物質有助於供給血液凝固所必需的蛋白成分，就像纖維蛋白元依賴於肝臟的意義一樣，則此種物質在腎上腺素和交感—腎上腺機制興奮條件下引起的釋放可能用以說明某些血凝加速現象。如我在第二章中所指出的，在注射腎上腺素後，或在刺激內臟神經後，或因大量出血使交感神經發生作用之後，都有血液凝固的加速，但都要在血液能夠流經肝臟和腸道的條件下才能產生。同樣屬於這類作用範圍的是，在低血糖極期，當交感—腎上腺活動處在高峰時，血液的凝固是非常迅速的。 最近里克(Riecker)和文特(Winters)發表了關於注射腎上腺素對血液纖維蛋白元影響的一個有趣的實驗報告。他們利用凝塊中纖維蛋白的形成作為測定纖維蛋白元的手段，發現對狗和人皮下注射腎上腺素都能在短短几分鐘內引起血液中纖維蛋白成分的明顯增加。增加的平均最高值為36.3％。與此變化相平行的是凝血時間的縮短，平均約60％。由於福斯特(Foster)和惠普爾還有米克(Meek)提供了纖維蛋白元來自肝臟的證據，並由於發現了腎上腺素有刺激肝細胞把儲存的糖元變為葡萄糖的作用，因而可以相當地肯定，腎上腺素或交感—腎上腺裝置至少也能以類似方式從肝儲備中釋放纖維蛋白元。 很可能，蛋白還儲存在肝以外的其他地方，同樣可能的是，甲狀腺是控制儲存與釋放的重要因素。布斯比，桑迪佛(sandiford)和司洛斯(Slosse)曾經提出報告：當能夠加速體內氧化過程的甲狀腺素把機體的代謝率提高到一個新水平時，在均衡的氮攝入下可以出現負氮平衡(即軀體有氮的虧損)。當代謝率提高之後，體內氮的儲存就較前減少。如果一旦甲狀腺的分泌停止(在氮的均衡攝入不變的條件下)，就會得到氮的正平衡，使得代謝率下降到一個新的較低的水平；這也就是說，機體有了較多的氮積存。這些效應在一個患黏液水腫的人身上要明顯得多(和正常人比較)。的確，如布斯比所作的推測，黏液水腫的「水腫」可能是皮內及皮下部分積存的蛋白量的一種異常情況。甲狀腺治療對減少黏液水腫病人組織內白蛋白 [1] 的效果，支持了認為甲狀腺在某種程度上參與了蛋白調節與代謝的觀點。 雖然前面的討論著重表明血漿蛋白的穩態對於維持機體血管內外液床的容量與特性以及對於保衛機體免於丟失液床中的不可缺少的成分——血液都具有頭等的重要性，但這些討論也說明了還有多少問題仍有待探求。在這裡，和其他有用物質一樣，恆定性要靠位於充足和缺乏之間的儲存來達到，而在這方面肝臟起著一個重要的作用。交感—腎上腺系統似乎影響貯藏物質的釋放。甲狀腺不同的機能活動也可能有決定作用。在儲存過程的管理上是否還需要一些特殊的動因?我們對此尚不了解。 參考文獻 Afanassiev.P flüger's Arch., 1883, xxx, 385. Boothby, Sandiford and Slosse. Ergebn. d. Physiol., 1925, xxiv, 733. Foster and Whipple. Am. Journ. Physiol., 1922, lviii, 393, 407. Meek. Ibid., 1912, xxx, 161. Riecker and Winters. Proc. Soc. Exper. Biol. and Med., 1931, xxviii,671. Seitz. P flüger's Arch., 1906, cxi, 309. Stübel. Ibid. 1920, clxxxv, 74. Tichmeneff. Biochem. Zeitschr., 1914, lix, 326. Thomas. Arch. f. Physiol., 1910, 249. Whipple, Smith and Belt. Am. Journ. Physiol., 1920, lii, 72. * * * [1] 目前認為是黏蛋白。——譯者