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人体解剖组织学发展简史拾偶

已有 3737 次阅读 2018-1-17 10:41 |系统分类:科研笔记

人体解剖组织学发展简史拾偶

刘延龄

   你想学好这门科学吗?

   你先了解它的历史吧!

                ————LVshaowen

    医学史是将医学置于社会的政治、经济、宗教、和文化的语境中来考察,强调医学的发展不能脱离它所处的时代和当时的医学思想观念。科学史(医学史)能告诉我们过去的经验和历史教训,告诉我们科学发展的的曲折过程和科学发展的基本规律,涉及无数伟大的科学家、发明家是我们学习的榜样,历史不应该忘记他们,教科书编写应该为他们重重提上一笔。

   系统完整的人体解剖学的发展,一般认为从古希腊医学之父希波克拉底Hippocrates(公元前460~377年)参照动物的描述开始,但他把神级和肌腱混淆,认为脑是分泌黏液,提出了体液学说:“认为人体由血液、粘液、黄胆和黑胆四种体液组成,这四种体液的不同配合使人们有不同的体质,四种体液不平衡导致疾病”,改变了当时医学中以巫术和宗教为根据的观念。古罗马医学家和解剖学家盖伦Galen(130~200年)将希波克拉底的医学理论一直传递到文艺复兴,他总结了前人的资料并用自己的观察充实古代解剖学,著有《医经》,对血液运行、神经分布及诸多脏器已有较详细而具体的记叙,但由于当时欧洲正处于宗教统治的黑暗时期,禁止解剖人体,该书主要资料均来自动物解剖观察所得,故错误之处甚多。宗教统治在一千五百多年中严重地阻碍了科学文化的进步,也严重束缚了医学和解剖学的发展,虽有错误,就是维萨里的老师J·Sylvius(1478~1555年)虽亲眼看到不符合Galen教义的事实,但不敢说Galen 有错误;而塞尔维特Servetus(1500~1553年)是肺循环的发现者,由于违反教条并说出了真话,被统治阶级判处火刑而活活烧死。

    西方近代医学的发展得益于文艺复兴以后,文艺复兴的口号是:“我是人,人的一切我应该了解”,以此来反对神学的统治,文艺复兴时代的文化,就是以科学理性反对蒙蔽主义,恩格斯指出:“文艺复兴是一个产生学问上、精神上和性格上的巨人时代”。人体解剖,古代的人认为身体是灵魂寄居之处,在封建社会,各民族无例外地禁止解剖尸体,因此人体解剖学得不到发展,这个时代的医书只能讲授盖伦的《医经》,解剖图几乎全是根据动物内脏绘成的。首先革新解剖学的是意大利的达·芬奇(Leonardo Di Ser Piero Da Vinci,1452-1519),是意大利文艺复兴时期的一个博学者,除了是画家,他还是雕刻家、建筑师、音乐家、数学家、工程师、发明家、解剖学家、地质学家、制图师,植物学家和作家。他成为文艺复兴时期人文主义的代表人物,他认为作为现实主义的画家,有明白人体解剖的必要,尤其需要了解骨骼与肌肉,于是从事人体解剖,他所绘制的700多幅解剖图,传至今日还有150余幅,画得大都准确、优美。他首先对盖伦解剖学提出质疑,他曾往气管吹入空气,但无论如何用力,也不见心脏膨胀起来,于是得出结论:盖伦所谓肺与心相通的学说是错误的,他还检查过心脏的构造与形态,他所画的心脏图较以往有关图画正确得多,此外,他还发现了主动脉根部瓣膜的活动及其性质,证明瓣膜的作用在于阻止血液回流,他所提到的心血管方面的问题,引起了医学家们的高度注意。

     根据直接的观察来写作人体解剖学教科书这一工作由比利时最著名的解剖学家维萨里(Andreas  Vesalius(1514~1564年)完成,他亲剖尸体,于1543年出版了著作《人体的构造》,震动一时。维萨里先肄业于卢万大学,后转入巴黎大学,当时,这两所大学讲解剖时,按照传统教授高坐椅子上,手捧盖伦《医经》讲课,助手和匠人在台下操作,而且一年内最多只允许进行3或4次解剖。维萨里不满足这种状况,曾夜间到野外去盗窃尸体来进行解剖,当时意大利的帕多瓦大学有欧洲最好的解剖教室,于是他到那里任教,他将工作中积累起来的材料整理成书,公开发表了《人体构造论》,此书指出盖伦的错误达 200多处,如 五叶肝、两块下颌骨等,并指出盖伦的依据是动物如猴等。维萨里也受到当时保守派的指责,维萨里不得不在《人体结构》一书出版的第二年,也就是在1544年,愤然离开帕都瓦,维萨里来到西班牙,担任了国王查理第五的御医,从此中断了对解剖学的研究。在西班牙,他度过了比较安宁的二十个年头,尽管如此,教会的魔爪仍不肯放过他,有一次,他为西班牙的一位贵族做验尸解剖,当剖开胸膛时,监视官说心脏还在跳动,便以此为借口,诬陷维萨里用活人做解剖,宗教裁判所便趁此机会提起公诉,最后判了维萨里死罪,由于国王菲里普出面干预,才免于死罪,改判往耶路撒冷朝圣,了结了此案,但在归航途中,航船遇险,年仅50岁的维萨里不幸身亡,人体解剖学的创始人安德烈·维萨里就这样悲惨地结束了科学家伟大的一生。另一位叫法洛皮奥(Fallopio Gabriel 1523~1562)意大利解剖学家,对耳和生殖器官的解剖作出重大贡献,在比萨大学(1548~1551)和帕多瓦大学(1551~1562)任教,法洛皮奥解剖了人的尸体,作了详尽观察,总结成《解剖学观察》(1561)一书。他发现了输卵管、三叉神经、位听神经及舌咽神经、半规管,并命名了输卵管、阴道、胎盘、阴蒂、前庭及迷路,发现面神经管,称为法洛皮奥管,他还是避孕膜的发明者,他和维萨里推翻了盖伦的许多解剖学观点,对文艺复兴时代的医学发展卓有贡献。当时有一批解剖学者和医生的努力,发现了许多人体的结构,如欧斯达丘司(Eustachius,)罗马大学解剖学家Eustachius(约1510/1520- 1574) 1563年最早描述了咽鼓管有骨部和软骨部,咽鼓管的管腔呈卵圆形,以及咽鼓管从鼓室向鼻咽的走行方向。为了纪念Eustachins的贡献,后人也将咽鼓管称为欧氏管。)、习尔维(Sylvius)Sylvian裂(大脑外侧裂),Sylvian窝,Sylvian线,Sylvian点,Sylvian静脉,sylvian aqueduct脑导水管、瓦罗留(Varolio)脑桥Varolio valve(回盲瓣)、阿兰契( (Aranti)主动脉瓣结、半月瓣结、第四脑室终凹等、保塔罗(Botallo)动脉导管等,以他们名字命名的结构至今仍保留在解剖学的教科书中。《人体的构造》为近代医学奠定了基础,它的意义如同哥白尼的《天体运行论》为天文学开创新纪元一样,是生物学发展史上的一个里程碑。

     英国名医哈维William  Harvey(1578~1657年)学识渊博,不仅熟悉维萨里的解剖学,而且十分熟悉古代拉丁诗人和散文家的作品,他阅读过奥古斯丁的著作,也通晓圣经,还特别崇拜亚里士多德,佛朗西斯·培根和阿朗得尔伯爵都来请他看病。他于1615年发现了血液循环的基本规律,但因教会决议“禁止血液在体内循环的学说”,直到1628年才出版他的名著《心血运动论》;哈维最先在科学研究中,应用活体解剖的实验方法,直接观察动物机体的活动。同时,他还精密地算出自左心室流入总动脉,和自右心室流入肺动脉的血量。他分析认为血液绝不可能来自饮食,也不可能留在身体组织内,他断定自左心室喷入动脉的血,必然是自静脉回归右心室的血,这样就发现了血液循环,哈维血液循环学说推翻了盖伦提出的血液产生于肝脏,消失于全身的错误理论,但是哈维的著作《动物心血运动论》没有说明血液怎样由动脉进入静脉的。弥贵尔·塞尔维特(Miguel Servet, 1511—1553),西班牙医生,文艺复兴时代的自然科学家,肺循环的发现者,是解剖学家维萨利的门生。他与当时流行的盖伦的观点相抵触,他第一次提出关于血液由右心室经肺动脉分支血管,在肺内经过与它相连的肺静脉分支血管,流入左心房的正确看法。他认为血液是通过肺从右心室流入左心室的,限于当时条件,他未能提出有系统的循环的概念,“循环”一词未被使用。但后人基于他的功绩,常将肺循环称为“塞尔维特循环”。1553年,他秘密出版了《基督教的复兴》(Christianism Restitutes)一书,在此书中,他用一元论的观点,并阐述了上述有关肺循环的看法。他的书,被天主教徒与基督教徒视为异端邪说,宗教裁判所对他进行缉捕并判处火刑,他拒绝放弃自己的观点,于 1553年10月23日在日内瓦被烧死在火刑柱上,塞尔维特昂首挺胸走向火刑柱,这时,有人说:只要承认错误,还为时不晚,塞尔维特不屈地摇摇头,终于英勇死去,他的所有著作也同他一起上了火刑场,恩格斯愤怒地说:“值得注意的是,新教徒在迫害自然科学的自由研究上超过了天主教徒。塞尔维特正要发现血液循环过程的时候,教皇加尔文便烧死了他,而且还活活地把他烤了两个钟头”。哈维和伽利略是同时代的人,他们在不同的领域内都对人类作了重大的贡献,但是自于身处的环境不同,个人的遭遇也迥然不同,伽利略受到有权势的罗马天主教会的迫害,在幽禁中悲惨地死去。哈维却成为詹姆士一世父子的上宾,由于当时显微镜还没有观察认识到组织,虽然1590年荷兰詹森父子制作了世界上第一架真正的显微镜,也称跳蚤显微镜,是这个时期最伟大的发明之一。没有显微镜,就不可能有细胞学说和细菌学的诞生,在它发明出来之前,人类关于周围世界的观念局限在用肉眼,或者靠手持透镜所看到的东西。意大利解剖组织学家马尔皮基M·Malpighi(1628~1694年)于1661年应用显微镜观察动物组织发现毛细血管,才真正完成全部血液循环的线路,著有«肺脏解剖观察»一书,同时开创了显微镜下组织学的开端;另一位是荷兰业余科学家列文胡克(Antonie van Leeuwenhoek 1632-1723 )荷兰显微镜学家、微生物学的开拓者,做过许多显微镜观察,最先看到精子、血细胞,他在观察蝌蚪的尾巴时发现血细胞从毛细血管中流过的情形。他和马尔皮基的观察填补了哈维在血液循学说中留下来的空白,说明血液怎样由动脉进入静脉的,当然17世纪的显微镜观察研究还很肤浅,真正的组织学是19世纪才发展起来。

   从1665年英国物理学家罗伯特·胡克 (Robert Hooke)发现细胞到1839年细胞学说的建立,经过了170多年。在这一时期内,科学家对动、植物的细胞及其内容物进行了广泛的研究,积累了大量资料。1668年,Hedi提出了“一切生命来自卵子”,1672年荷兰的格拉夫(Graaf)发现了卵泡,马尔皮基主张“卵源说”,1677年列文胡克发现精子,主张“精源说”,1797年德国胚胎学家C·F·沃尔夫在《发生论》一书中已清楚地描述了组成鸡胚、植物胚胎的“小球”和“小泡”,但还不了解其意义和起源的方式。1833年英国植物学家R·布朗 (Robert Brown)在植物细胞内发现了细胞核;接着又有人在动物细胞核内发现了核仁。19世纪30年代,已有人注意到植物界和动物界在结构上存在某种一致性,它们都是由细胞组成的,并且对单细胞生物的构造和生活也有了相当多的认识。在这一背景上,德国学者施莱登M·J·Schleiden(1804~1881年)和施万T·Schwann(1810~1882年)创立细胞学说,又推动了组织学的进一步的发展。施莱登 (Matthias Jakob Schleiden)在1838年提出了“所有的植物都是由细胞组成的”的观点,次年施万 (Theodor Schwann)提出“所有动物也是由细胞组成的”,对施莱登提出的“所有的植物都是由细胞组成的”的观点进行了补充,施旺进一步加以充实和普遍化,指出所有动物不论是肌肉还是神经,是柔软还是坚硬组织都是由细胞组成,还进一步提出动物和植物的细胞从整体而言,结构上是相似的,细胞是生物体结构和功能基本单位,并发现了神经纤维的神经膜细胞即(Schwann cell)施万细胞。施莱登和施旺的细胞学说为19世纪生物学的研究指出了方向,细胞学说将植物学和动物学联系在一起,论证了整个生物界在结构上的统一性,以及在进化上的共同起源,有力地推动了生物学向微观领域的发展,恩格斯将它列为19世纪自然科学三大发现之一。然而,施莱登和施旺虽然正确地指出新的细胞可以由老的细胞产生,却提出了一个错误的概念即新细胞在老细胞的核中产生,由非细胞物质产生新细胞,并通过老细胞崩解而完成。由于这两位科学家的权威,使得这种错误观点统治了许多年,后来其他许多研究者的观察表明,细胞的产生只能通过由原选存在的细胞经过分裂的方式来完成,特别是1855年,德国病理学家微耳肖(R.C.Virchow,1821-1902)提出“一切细胞来自细胞”的著名论断,彻底否定了传统的生命自然发生说的观点,这不仅在更深的层次上揭示细胞作为生命活动的基本单位的本质,提出了疾病的细胞病理学说,它标志着希波克拉底体液学说的终结和现代医学的诞生,被认为直至于此细胞学说才全部完成。尽管当时细胞学说的某些部分还需完善,然而其中心思想仍广泛而深刻地影响了后来生物学的发展,任何生物学和医学的重要问题都必须从细胞中寻求最后的解答,正如施莱登M·J·Schleiden所说:“你想了解生命吗?你就去研究细胞吧!”。

     英文tissue(组织)一词来自法文的tissu,其原意为编织物。此词由法国解剖学家和生理学家比沙(Bichat,Marie Francois Xavier (1771~1822)首先用于生物学中,他认为肉眼解剖有机体所分离的膜和脏器,是多种不同性质和质地的编织物,他称这些编织物为tissu(组织),并提出人体由21种组织组成,如肌肉组织、神经组织、骨骼组织、血管组织、腺组织等,但他未做过显微镜的观察,他解剖的尸体就达六百具之多,他主要用眼睛观察,连显微镜都不用。他确实也是不求甚解,因为他是个极端的活力论者,否认物理学或者化学能够有助于了解生命, 他第一个使解剖学家和生理学家注意到,人体的器官是一种较简单结构的复合体,他虽未曾借助于显微镜,但是他明确指出,每一器官是由不同类型的“组织”所构成的,“组织”(tissue)一词是他创用的,因为它们一般是扁而纤细的薄层,而且不同的器官可具有一些共同的组织,他证实了总共二十一种类型的组织,1801年出版了一部讨论此问题的书:《普通解剖学》,他可以说是组织学的奠基人,也是通向细胞学说的重要一步,一代之后,施莱登和施旺的研究工作达到了这一点。比沙本来满可以看到这一成就,可是他三十岁就去世了,他是晕倒在实验室的楼梯上很快死去的。其后,瑞士显微解剖学家Mayer(1815-1892)于1829创用histology(组织学)一词,此词源于希腊文,由histos(组织)和logos(科学)二字组成,意即研究组织的科学。法国博物学家拉马克Jean-Baptiste de Lamark (1744-1829),生物学一词是他发明的,最先提出生物进化的学说,获得性遗传理论的创始人,50 岁成为巴黎动物学教授,1809 年他认为只有具有细胞的机体,才有生命,拉马克一生勤奋好学,坚持真理,与当时占统治地位的物种不变论者进行了激烈的斗争,反对居维叶提出激变论,居维叶(Georges Cuvier,1769-1832)法国动物学家,比较解剖学和古生物学的奠基人,反对生物进化论,但他正确地提出了物种自然灭绝的概念,并论证了现存种类与绝灭种类之间在形态上和“亲缘”上的相互联系,在客观上为生物进化论提供了科学的证据。拉马克的一生,是在贫穷与冷漠中度过的,晚年双目失明,病痛折磨着他,但他仍顽强地工作,借助幼女柯尼利娅笔录,坚持写作,把毕生精力贡献于生物科学的研究上,终于成为一位生物科学的巨匠,他对动物组织学的认识很有启发性,著有《动物学哲学》他说:“在很长一段时间里已得到公认的是,所有形成包覆结构的膜,即覆盖着大脑、神经、血管、各种腺体、内脏、肌肉纤维、以及机体皮肤等所有器官的膜,都是细胞组织的一般产物。但据我所知,尚无人领悟到细胞组织是所有器官的一般组成基质,倘若离开了细胞组织任何活体都无法存在,亦无法形成”,他逝世10年后才诞生了细胞学说。德国解剖学家、生物学家弥勒(Muller,J.P.1801-1858)著有《人体生理学手册》在组织学方面研究了分泌腺组织、勃起组织、软骨、和硬骨组织,弄清了结缔组织的类型和分布状态,发现了早起胚胎发育的“弥勒导管”(中肾旁管)。1837 亨利(Henle,F.G.J.1809-1885)也是组织学创始者,研究了结膜腺、视网膜、内弹性膜、肾组织、肾小管环形部分称为亨勒环,发现描述了人体上皮组织。此后由于显微镜的改进和发展,一些学者对有机体的微细结构做了许多观察,其中瑞士组织学家柯立克(A·Kolliker1817-1905)于1841和1844年分别阐明了精子也是一种细胞,卵也是细胞,著有«组织学手册»,将人和高等动物的组织归纳为四类,即上皮组织、结缔组织、肌组织和神经组织,这个见解得到许多学者赞同,至今仍然成立,这四类组织起源于胚胎发生时的外、中、内胚层,各具有特定的构造和机能特点,按一定的配布样式结合成各器官,再由这些器官组成系统进而形成完整的有机体。19世纪意大利学者高尔基(Camello Golgi,1843-1926)首创镀银浸染神经元技术,西班牙卡哈尔(Romon Y cajal,1852-1934)建立了镀银浸染神经原纤维法,并提出了神经元学说,神经元学说得到大多数科学家的支持,但高尔基还是固执己见,卡哈尔认为神经细胞之间仅有接触关系,没有向高尔基宣称的神经细胞的轴突彼此融合在一起构成网络,后被英国生理学家谢灵顿(Charles Scott Sherrington,1857~1952)命名为突触,高尔基和卡哈两人于1906年获诺贝尔生理和医学奖。起初,“组织学”同“显微解剖学”是有区别的,“组织学”着重于研究有机体的组织,而“显微解剖学”是研究各器官的微细结构,以后由于研究的进展,认为这样的划分并无必要,于是将组织学和显微解剖学合称组织学。组织学的建立和发展使机体复杂的微细结构得以从四类组织的概念上进行分析,不同的基本组织组合成器官,从而使机体微细结构的研究有了基本的指导概念。1932年德国卢斯卡(Ruska)和科诺尔(Knols)发明了电子显微镜,随后1981年宾尼格(Binning)和罗雷尔(Rohrer)发明了扫描隧道电子显显镜并于1986年获诺贝尔奖,使科学家有了一双能看到原子的眼睛,使组织学研究向细胞的超微结构和分子原子方向发展。

    十九世纪末叶和二十世纪初,宏观大体人体解剖学走上了繁琐地孤立静止地描述人体形态结构的境地,使部分学者感到彷徨和失望,认为解剖学已经成为科学的“化石”,到了山穷水尽的地步,完全看不到发展的前景。

随着信息技术革命浪潮的涌动,解剖学和电子计算机结合,如CT(Computed Tomography)MRI和体视学,特别是现代外科朝着有限化、显微化、取代化、信息化发展的趋势中,临床解剖学将在颅脑外科、微创外科、神经导航外科、内窥镜外科、立体定位、外科介入治疗等方面的基础研究领域大有用武之地;组织学向微观的组织化学、免疫组织化学、细胞生物学、分子生物学方向发展,使这个古老的学科唤发出青春的异彩,尤其是我国南方医科大学钟世镇院士领衔的“数字化虚拟中国人”研究,它是通过对有一定条件的人体标本进行切片,每切一片进行拍照扫描,然后转化为计算机大数据,最后形成一个虚拟人的数据集,“虚拟中国人”成功的构建,它将在医疗、教育、军事、影视、航空、航天、体育等方面得到广泛地应用。

参考文献从略




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1 吕健

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