神奇的邮递员——乙酰胆碱
神经递质的职责就是传递信息,很像是邮递员,简称邮差。邮差,顾名思义就是邮局派遣的差事,那自然少不了接管信息的邮局,也就是突触。当突触接受刺激,第一时间对这些“信息”进行处理,并派出邮递员——神经递质,然后将信息传达到下一个神经元,就完成了它邮差的使命。乙酰胆碱,是神经递质的一种,自然也是当之无愧的邮递员。
说起乙酰胆碱这个神奇的邮递员,德国科学家奥托·洛维是必须要提到的。正是奥托·洛维的渊博的学识与那个奇妙的梦才将这个“神奇的邮递员”从茫茫脑海中找了出来。接下来,让我们一起随奥托·洛维踏上神奇的发现之旅吧。
20世纪初时,奥托·洛维是英国伦敦斯他林实验室的一名助手,在那里他遇到了许多生理学领域明星级别的学者,学识和眼界方面都得到了大幅度提高,并且有了自己的想法:刺激迷走神经或交感神经,或许在其末梢会释放化学物质以传递神经冲动于各自的效应器官。简单来讲就是,神经受到刺激后,所产生的化学物质很有可能就是传递信息的邮递员。
不巧的是,当时奥托·洛维这个伟大的设想只是在脑中一闪而过,他并没有详细追究。幸运的是,奥托·洛维回国后这个逐渐淡忘的想法又奇迹般地在他脑海中复活了,这次他紧紧抓住了这个猜想,并尝试通过各种途径去验证,更是经常性地陷入沉思。
功夫不负有心人,一个奇怪的梦终结了他几年来坚持不懈的探索。一个晚上,已经进入睡眠的奥托·洛维做了一个有关实验设计的梦,关键时刻他突然醒来,于是他打开灯,将梦中所想到的内容记在了纸上,然后躺下继续睡,不知不觉又进入了梦乡。睡醒后已是第二天的清晨,他想起昨晚曾写过一些东西,找来后发现纸片上字写得太潦草,根本无从辨认,他虽心有遗憾,却并没有太在意。
随着夜幕降临,奥托·洛维一天的工作也接近了尾声,忙完一切后,他躺在床上。在他渐渐进入睡乡时,昨晚的梦又开始了。睡梦中的他熟练地进行着实验操作,按部就班地验证17年前关于化学传递的猜想。半夜醒来,趁着实验设计在脑中还未消退,他立即起身向实验室奔去,按照梦中所想开始蛙心实验。
奥托·洛维先是找来两只活蹦乱跳的青蛙,然后分离出两个蛙心,并进行了处理:其中一个蛙心(1号蛙心)带有神经,另外一个(2号蛙心)没带神经。接下来,他分别给两个蛙心装上了蛙心插管,又在插管中注入少许任氏液(一种比较接近两栖动物内环境的液体,主要用来延长青蛙心脏在体外的跳动时间与保持两栖类其他离体组织器官的生理活性)。他尝试着刺激1号蛙心的迷走神经(让心跳变慢的神经),持续几分钟后,发现1号蛙心的心跳变慢了。这时奥托·洛维将1号插管中的任氏液吸出,转移到2号蛙的心脏中,结果2号蛙心的心跳速度也变慢了。也就是说,将任氏液转移到没有神经的蛙心中,与刺激带有神经蛙心的迷走神经效果是一样的。
为了谨慎起见,奥托·洛维按照上述方法,刺激1号蛙心的交感神经(使心脏加速的神经),持续刺激几分钟后,发现1号蛙心的心跳变快了。将1号插管中的任氏液转移至2号蛙心后,也出现了同样的结果。实验结果表明,心脏不直接归神经管辖,它的直接上司应该是神经末梢释放出的特殊化学物质。
事后,奥托·洛维回忆起这件事也觉得不可思议:如果是白天他绞尽脑汁、深思熟虑之后想出了梦中的实验设计,他肯定不会去尝试。因为他觉得神经末梢所分泌出的化学物质的量一定是少之又少的,可能只够影响它的效应器官,不会有多余的量溢出到心腔的液体中,更何况这种化学物质还是被任氏液稀释过的,实验结果在他看来是完全不可能的。然而幸运的是,深夜醒来他并没有去思考梦中的实验设计是否可行,而是马上冲进实验室亲自操作,最终获得了成功。
历经近五年的探索,奥托·洛维终于在1926年将迷走神经末梢所释放出的化学物质初步确定为乙酰胆碱,三年后亨利·戴尔在动物体内发现了乙酰胆碱,并证实了它是动物机体内的组成成分。亨利·戴尔的这项发现进一步支持了奥托·洛维的“乙酰胆碱是神经递质”的观点。
正是因为发现了神经递质这个神奇的邮递员,奥托·洛维与英国科学家亨利·戴尔分享了1936年的诺贝尔生理学奖。除了奥托·洛维和亨利·戴尔所发现的乙酰胆碱外,神经递质还有好多种,如生物原胺类、氨基酸类、肽类,等等。值得一提的是,乙酰胆碱不仅是最先发现的神经递质,同时它也有着不容小觑的作用,“记忆分子”是它的另外一个名字。
乙酰胆碱是中枢神经胆碱能神经系统的一种重要递质,在学习和记忆等相关的生理活动中起着至关重要的作用。而胆碱是合成记忆所倚重的股肱之臣——神经递质乙酰胆碱的原料,这些胆碱主要是磷脂胆碱所提供的,乙酰胆碱的合成除了胆碱外,还需要维生素B5的参与,维生素B5和胆碱恰恰是增强记忆力和改善精神状态的不二法宝。如此看来,乙酰胆碱是当之无愧的“记忆分子”。
我们的脑组织中含有大量的乙酰胆碱,然而随着年龄的增加,乙酰胆碱的含量呈下降趋势。相关数据表明,正常老人大脑的乙酰胆碱含量比青年时下降了30个百分点,阿尔茨海默病患者的乙酰胆碱含量仅为青年时的20%~30%。美国医生伍特曼发现这种现象后,就尝试给老年人吃富含胆碱的食品,发现确实有防止记忆衰退的作用。后来英国和加拿大等国科学家对这种现象进行了深入的研究,并得出一致的结论:只要供给足够的胆碱,60岁左右的老年人所出现的记忆力衰退问题是可以避免的。