让睾酮走向历史舞台的内分泌学先行者 ——Arnold Adolph Berthold
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编者按:Berthold(伯索尔德)的工作被认为是时代的“早产儿”,人们会用夸张的口吻宣称Berthold的研究“建立了一门新的学科”,称其为“内分泌学的第一次实验”,甚至把他的文章当作是“现代内分泌学的基础”。
一个男孩:平凡木匠家的老五
现在德国的西北部有一个名叫明斯特(Münster)的大学城,位于安河和多特蒙德-埃姆斯运河河畔,自公元804年起即有文字记载,十二世纪时建城。到了1803年2月26日,这座小城的一家普通的木匠家里诞生了第五个小生命,他就是Arnold Adolph Berthold。
图 1 Arnold Adolph Berthold
他小时候过得并不快乐,席卷德国西北的拿破仑战争几乎贯穿了他的童年。虽然父亲通过日以继夜的努力工作,避免他们家背负上沉重的债务,但六个孩子的六张嘴,还是让家中的经济宽裕不到哪儿去。在战争阴霾下成长起来的Berthold也没有受到良好的教育,但到了上学的年龄,Berthold还是进入了高级中学(Gymnasium)学习拉丁语、希腊语等古典课程并颇为喜爱。在这一时期,他还表现出了对于自然历史的兴趣,立志学医。
1819年8月1日,16岁的Berthold独自踏上了前往哥廷根大学(Georg‐August‐Universität Göttingen)的路。在哥廷根大学,Berthold是一个优秀而又勤奋的学生,在他就读期间“数学王子”Karl Gauss也是那里的老师,哥廷根著名的医生Johann Blumenbach则教授他医学知识。虽然在就读期间曾经得过猩红热,但他也因为近视避免了兵役。1823年9月10日,在离开家乡四年多之后,二十岁的他终于获得了医学学位。
在哥廷根停留了一年多之后,他开始游历德国的一些诊所和大学,最终在1825年于柏林停下了脚步,想要“安定”下来。在这期间,他依然保持着对于自然科学的极大热情,开始研究汞和煤气对人类的影响。不过,到了1825年的晚些时候,他又感到“不安”,随后又启程追随他的科学梦想。他访问了德国,乃至巴黎的几个研究中心,并接触了十九世纪几名享有盛誉的生理学家之后,最后放弃了继续执业行医的想法。
1825年,可能是Berthold最重要的转折点。在看完外面的世界之后的那年秋天,他以一篇关于鹦鹉甲状腺的论文重新回到了哥廷根大学,开始担任医学讲师(Privatdozent)的职务,之后便再也没有离开……
三十而立:走马上任大学教授
十九世纪二十年代末,重归哥廷根的Berthold甚至还未年满30岁,但他已经获得了尊重和名誉,过着稳定而又平静的生活。在医学院和外科医生 Langenbeck一起领导了解剖学和生理学的教学工作,在自己的研究领域著述颇丰,涉及的领域包括妊娠的时长、头发的形成、男性的两性畸形、砷中毒的解救等各个方面,甚至还抽空研究了一下自己的近视问题。这一连串的成果让他很快在1835年、33岁的年龄被擢升为正教授,并在1840年被任命为博物馆动物学部的主任。
Berthold还是一名很好的老师,在他的鼓励之下,Carl Bergmann开始研究不同动物体内热量产生和调节的机制,并创造出了变温动物(poikilotherm)和恒温动物(homeotherm)的概念,Bergmann法则后来也成为动物学中一个绕不过去的规律——同一种类恒温动物的体形会随着生活地区纬度或海拔的增高而变大——动物还会根据外在环境的冷热来产生或散发热量以保持体温的恒定。这些研究结果均离不开Berthold的支持。
1830年,法国七月革命的发生似乎并没有打断Berthold的科学研究。1837年,Ernest Augustus成为汉诺威的国王并废除新宪法,把自己的名字加到哥廷根大学里的行为,也没有在Berthold的心中掀起多少波澜。虽然以格林童话作者格林兄弟为代表的七名教授因为反对这些事件被逐出了哥廷根大学,但Berthold依旧沉醉于他的科学研究,还在1829年出版了一本人类和动物生理学的教科书,内容经过几个版本迭代,在当时被广泛使用。
此外,他还在1842年参与编撰了Wagner的四卷本生理学和病理生理学词典,并在第一卷中撰写了一篇长达20页的关于性生理学的文章——而这可能才是让Berthold名留青史的真正原因——从那几颗年轻公鸡的睾丸开始,睾酮开始走上了历史的舞台……
图 2 睾酮的结构
名留青史:六只公鸡的睾丸实验
1849年2月8日,Arnold Adolph Berthold在哥廷根皇家科学学会会议上的发言让听众们着实吃了一惊,他发表了一项不寻常的实验——他从六只年轻公鸡身上取下了睾丸,使他们成为阉鸡。对于其中的两只阉鸡,他后续没有进行任何的操作,这两只阉鸡被用作实验“对照”;对于另外两只阉鸡,他将摘下的一只睾丸放回了公鸡的腹腔中,但没有连接神经或血管。
在接下来的几个月里,他观察到两只睾丸被移植回腹腔的年轻阉鸡和普通公鸡一样正常长大,它们的头上长出了鸡冠,颈部长出了红色肉垂。他们的行为也和普通的公鸡一样开始互相打斗,开始追逐母鸡;而那两只作为“对照”的阉鸡还是原来的样子,既没有鸡冠,也没有肉垂,对于母鸡毫无兴趣。随后的解剖结果显示,移植回两只阉鸡腹腔的睾丸已经重建了血运,“自体移植”的睾丸让这两只阉鸡“重振雄风”。
对于最后余下的两只阉鸡,Berthold同样将睾丸移植回了他们的腹腔,但交换了它们的睾丸。结果发现,“同种移植”的睾丸同样恢复了正常的血运,并让两只阉鸡和普通的公鸡无异,鸡冠、肉垂、打鸣、打架、追逐母鸡一件事儿也没漏,甚至还发现了它们能够产生活跃的精子。
在此之前,维持机体协调的功能被认为主要由神经系统负责,但在这一实验之后Berthold认为,睾丸能够向血液中释放出某些物质以维持雄性的行为和第二性征,而这一现象与神经系统无关。这意味着,除了神经系统之外,血液循环可能也参与到了维持身体各个部分之间和谐运作的机制之中。
其实,人们很早就已经注意到了睾丸的作用。早在罗马共和国时期人们就为了让公鸡少打架、多长肉而阉割公鸡,阉鸡的性格明显更温顺,肉质也更肥美。在中国的华南地区同样有近3000年的阉鸡传统,但这些鸡最终都成为了人们盘中的美餐,而没有推动科学的发展。
1771年,John Hunter报告了阉鸡可以在重新植入睾丸后恢复雄性的特征,但这一工作并没有得到明确的书面记载,仅存在于一些会议参与者的零星报道之中。而在近80年之后,这一工作的实际结果才再次被Arnold Adolph Berthold所确认。虽然回顾这一工作时,人们会用夸张的口吻宣称Berthold的研究“建立了一门新的学科”,称其为“内分泌学的第一次实验”,甚至把他的文章当作是“现代内分泌学的基础”,但是在当时这一试验的发表并没有引起多大的波澜,甚至连Berthold自己也没有再进行深入的研究。
实际上,知道1889年Brown-Séquard把狗和豚鼠睾丸的提取物注射到自己体内之前,这一领域一直无人问津。Berthold的工作被认为是时代的“早产儿”,当时的科学界对于他的研究仍然有抵触情绪——科学可能并不仅仅是一系列“真实”数据的集合,科学也是一种社会现象,需要其他人接受并认为这些数据的确“真实”,因而可信——或许在大多数学科萌芽之际都是如此,内分泌学概莫能外。
图 3 A A Berthold以医生及动物学家的身份被后世牢记
Reference
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