一九○四年,腎上腺素問世後不久,英國有位年輕的生理學家艾略特(Thomas R. Elliott, 1877-1961)就發表了一系列文章,強調注射腎上腺素與刺激交感神經所造成的作用極為類似,於是他推論:腎上腺素可能參與了交感神經的訊息傳遞。
交感神經屬於自主神經的兩大分支之一,另一支則是副交感神經。自主神經系統的構造從古希臘時代的解剖學家起就有所記載,但比起由意識支配的感覺與運動系統來,其解剖與功能要複雜得多;一直要到十九世紀,在德、法、英等國的解剖與生理學家陸續努力下,才建立起今日我們所熟知的自主神經系統:包括由胸椎與腰椎所發出的交感神經,以及由腦幹與薦椎所發出的副交感神經。同時,無論交感與副交感神經從腦與脊髓發出後,並不直接控制內臟器官,中間還要經過一道轉接手續,形成神經節的構造;因此,自主神經有所謂的節前與節後神經元之分。
將自主神經系統的結構與功能集大成的,是十九世紀末英國劍橋大學的兩位生理學家迦斯克爾(Walter H. Gaskell, 1847-1914)及蘭利(John N. Langley, 1852-1925)。他倆都是現代英國生理學祖師爺福斯特(Michael Foster, 1836-1907)出色耀眼的弟子。至於本文開頭提及的艾略特,則是蘭利的學生。
雖然迦斯克爾及蘭利已將自主神經系統定性得相當清楚,但其中還有一塊重大的空隙,也就是神經與神經、神經與肌肉、神經與腺體之間的聯繫,究竟是如何完成的。當時多數人接受的觀念,是說神經與神經之間具有實質的連繫,電流可直接從上一個神經元傳向下一個。然而,也就在十九世紀末,有越來越多解剖、生理與藥理的證據顯示:神經與神經之間具有微小的間隙,電流無法直接穿越,而有賴化學物質的參與;這也就是神經傳遞的化學理論。
雖然蘭利自己是最早提出神經細胞上具有「接受物質」,可對化學物質反應的人,但在不曉得這些化學物質是什麼東西之前,他並不支持艾略特的大膽假設,說腎上腺素就是交感神經所分泌的物質。後來以發現副交感神經的神經遞質(乙醯膽鹼)而獲頒一九三六年諾貝爾獎的戴爾(Henry Dale, 1875-1965),當時也不贊同艾略特的說法,理由是他自己的實驗顯示腎上腺素類物質有不只一種作用。因此,艾略特被迫放棄了他的假說,同時也放棄了研究生涯,成為臨床醫生。
一九二一年,美國的知名生理學家坎能(Walter B. Cannon, 1871-1945)在研究動物的壓力反應時,使用切除腎上腺以及心臟上所有神經末梢的動物,發現刺激該動物的交感神經,仍可引起心跳的加速,顯示交感神經確實可分泌類似腎上腺素的物質,經由血流輸送而影響心跳。坎能將該物質稱為交感神經素(sympathin)。在後續的研究中,坎能也同戴爾一樣,發現交感神經素的作用不只一種,興奮及抑制都有。
雖然艾略特與坎能的觀察及推論都算正確,但他們有所不知,腎上腺髓質除了分泌腎上腺素外,還分泌少量的正腎上腺素(noradrenaline);而交感神經末梢分泌的神經遞質,以正腎上腺素為主。正腎上腺素是腎上腺素的前驅物,比腎上腺素只少了一個甲基;兩者的作用雖然近似,但對於受體亞型具有不同的親合力,也就有稍微不同的作用。由於艾略特及坎能使用的腎上腺素是動物腎上腺的純化產品(派德公司製造),都參雜了正腎上腺素,最高可達36%,因此造成了混淆的實驗結果;這些細節,是當年完全想像不到的。一直要到一九四六年,才由瑞典的馮歐勒(Ulf von Euler, 1905-1983)確認交感神經分泌的是正腎上腺素(馮歐勒因此得到一九七○年的諾貝爾獎)。至於腎上腺素受體,還要等到一九七四年,才由美國的列夫寇維茲(Robert J. Lefkowitz, 1943-)等人得到證實。
從腎上腺素的分離、胰泌素的發現,到激素觀念的建立,至今不過一百年出頭;但百年來,內分泌學早已成為一門獨立的學問,新的激素也不斷得到發現,目前的數字已達五十左右。假使貝里斯、史達靈、阿貝爾、高峰等人復生於今日,一定難以相信他們當年發現的激素,只不過是冰山一角而已;他們幫忙奠基的學問,也已龐大到難以憑一人之力完全消化吸收的地步。
目前我們已知,內分泌系統與神經系統聯手構成了體內的控制系統,也協同解釋了許多人體的奧祕,包括本文一開始提到的生長、新陳代謝、因應外在環境,以及生殖等功能。時至今日,人類壽命普遍增長,許多慢性的老年疾病也多與內分泌系統的失常有關;無論是增強、補充甚或阻斷某些激素的作用,都是常見的治療之道。因此,可以預見在下一個百年裡,還會有更多精采的故事發生。
原載2006/1/10中副「生理人生」專欄