资料内容课件00绪论

1、PHYSIOLOGYCAO Ji-Min, Dept. of Physiology, PUMCBuilding O, Rm 443. Office phone: 69156959. Cell phone: caojimin.第一章 绪 论n 本章主要讲授： 什么是 ？的几个基本原则n 内环境（internal environment）n 稳态（homeostasis）n 反馈 （feedback control） 如何学习 ？第一节 的研究对象和任务n 什么是 ？l （physiology）是生物学的一个分支，是以生物体的功能活动现象及其规律和机制为研究对象的一门学科。l 生命现象 机制（ph

2、enomenon mechanism）l What? How? Why? When? Who?生理学lifelogicstudy国际联合会（IUPS）、英国学会院士、牛津大学Denis Noble教授n的新定义(2008年国际 联合会)l 是从分子到整体的各个水平研究机体功能及生命整合过程的 科学，涉及所有生命体功能与进化、环境、 以及行为的 ， 旨在综合利用现代跨学科研究 ，并转化应用相关知识裨益人类、动物健康及良好 体系。l Physiology is the study of the functions and integrative processes of life at all l

3、evels of structural complexity between and including the molecular level through to that of the whole organism. It includes all organisms, and frames function in evolutionary, environmental, ecological and behavioral contexts. It embraces a cross-disciplinary approach to modern science, through whic

4、h physiologists aim to achieve translation of this knowledge into the health of humans, animals and ecosystems. 对医学的重要性n 是一门重要的基础医学学科/课程n 掌握生命活动的基本规律n 学习科学思维 n 培养创新意识和创新能力对医学的贡献1. 直接贡献（举例）(myasthenia gravis)的：他发现该病与神经系统的胆碱酯酶活性有关，应用胆碱酯酶抗体治疗获得很好疗效。（1）Kats 有关胆碱酯酶的研究与重症肌无力（2）Kuffer有关抑制性神经递质GABA的发现：以龙虾为标

5、本。龙虾的一个神经元轴突可支配许多骨骼肌纤维。以电刺激鉴定是兴奋性神经还是抑制性神经，然后取出抑制性神经做生化鉴定，发现GABA是抑制性递质，很快GABA就变成临床治疗。2. 间接贡献: 不胜枚举 是一门实验科学n 研究 和医学的两种基本思路：l 还原论（reductionism）：认为复杂的事物是由多个简单部分组成的，通过分解这些简单部分，可以阐明复杂事物的活动原理。以西医为代表。整体器官细胞分子基因l 整体论（holism）：以中医为代表。l 还原论的贡献：现代医学（西医）的大部分知识是在还原论指导下获得的；近代的细胞-分子水平的研究使人们获得了对生命和疾病现象的微观机制的深入认识。l 还

6、原论的缺陷：还原论所认识世界并非真实的世界，还原论所认识理论并非真理。例如，许多在分子水平上所获得的结论在整体水平上并不“灵验”，说明还原论在认识生命和疾病的本质方面 大的缺陷。l 整体论（holism）：是指一个系统（宇宙、 等）中各部分为一有机之整体，而不能割裂或 來理解。这种整体性可以用古希腊哲学家 的句各 表达：整体大于它的各部分的总和。整体论的实质是强调在 功能活动和疾病过程中，有只 于整体水平的性能和规律，它原则上区别于部分的性能和规律，具有不可还原的性质，因而，不能够用各部分的性能和规律直接予以解释。整体论的最大缺陷是其认识的模糊性。复杂性研究对还原论的超越。多种系统理论，如 论

7、、运筹学、系统动力学、耗散结构论、协同学、混沌理论、计算神经科学 等，以及复杂适应系统理论等，是整体论研究的 工具。二、 在三个层次上开展研究（一）整体水平（in vivo, integrative level）（二）器官和系统水平in situ, in vitro（ex vivo）（三）细胞和分子水平细胞/分子水平 向整体水平的回归第二节 机体的内环境q 体液： 细胞内液： 占体重的 40%细胞外液： 占体重的 20%， 其中血 浆： 占体重的 5% 组织液： 占体重的 15%q 内环境（internal environment）：细胞外液q 内环境稳态（homeostasis）（Claud

8、e Bernard, 1878)在生理情况下，内环境的理化特性可保持相对恒定第三节 生理功能的调节p 神经调节（nervous regulation）p 体液调节（humoral regulation）p 自身调节（autoregulation)一、神经调节p 中枢、外周（躯体、内脏神经）p 基本方式是反射（reflex），反射的结构基础是反射弧（reflex arc）。非条件反射（Unconditioning reflex）: 与生俱来条件反射（Conditioning reflex）: 后天获得p 反射弧的组成： 感受器（receptor）躯体神经传入神经（afferent nerve）

9、神经中枢（nerve center) 传出神经（efferent nerve) 效应器（effector)p 神经调节的特点：快速、准确、精巧、协调二、体液调节q 全身性体液调节：循环激素（hormone）； 其他化学因子；神经激素q 局部性体液调节：旁分泌（paracrine） 局部性代谢物质自分泌（autocrine）q 体液调节的特点：反应相对较慢、作用部位广泛、持久三、自身调节q 是组织、细胞本身的特性，不依赖神经、体液调节q 调节能力相对较小q 举例：心脏的异长自身调节受牵拉后会收缩，如脑、肾血流量的自身调节第四节 体内的系统一、非自动 系统 (non-automatic contr

10、ol system）又称开环系统（open loop system），流单向，只有，没有反馈 ，不能起调节作用，在体内极少见。二、反馈 系统（feedback control system)又称闭环系统（d loop system）或自动系统， 流双向，既有 ，又有反馈 ，是机体功能活动相对的主要调节方式。反馈 系统模式图受控系统反馈监测装置比较器系统参考 偏差 输出变量q 负反馈（negative feedback）系统：反馈 减低部分的活动，是维持机体稳态的重要机制。例如： 降压反射 缺氧引起呼吸加深加快q 正反馈（positive feedback）系统：反馈 加强强 部分的活动，其意义

11、是快速彻底完成某一生理过程。例如： 血液凝固 分娩 排尿 钠通道开放 病理情况下的恶性循环：大失血、DICq 前馈（feedforward） 系统： 部分可接受 面的 ： 参考 反馈 前馈 ：可根据干扰信号及时调整 部分的活动，使其更加准确。前馈 举例： 手指精确动作： 体温调节：在受到气候变冷的预报后，机体即可动员产热 进食前后的血糖 前馈 系统模式图输出变量受控系统监测装置前馈 干扰 系统输入反馈监测装置第五节 在新世纪如何理解在医学中的地位和学好n 生物医学现状与发展趋势l 全球生物医学发展现状与趋势l 我国医学 的严峻形势n 在生物医学发展中的作用与地位n 把握生物医学发展趋势，学好

12、（该节参考教授改编）n 全球生物医学发展现状与趋势1. 微观与宏观生物学间巨大鸿沟n 系统论向还原论的发展： 50年代 DNA 双螺旋结构; 60 年代 cell biology; 70年代 molecular biology;子生物学；原子生物学；n 人类基因组计划完成（2001.2.12）进入后基因组 n 完成了14种哺乳动物的DNA序列测序；n HapMap计划: 推出了引人注目的基因组常见变异目录；n 公布了13个个人完整的基因组，还有接近200个未发表的基因组；n DNA元件百科全书计划（ENCODE）和NIH的表 观基因组学路标计划（Roadmap Epigenomics Prog

13、ramm） 继续确认人类基因组的“组成部件”；n 原基因组：核基因组，线粒体基因组和肠菌基因组。全球生物医学发展现状与趋势n1. 微观与宏观生物学间 巨大鸿沟n 传统的功能（ ）与结构（解剖学） 的概念不能解释孤立的超微结构和分子在机体表现型的作用与意义；n 对人类健康、疾病防治和 发展没有带来实质性的进步。2. 临床医学与基础研究间 巨大鸿沟n 分子医学是理念而不是现实。n（2000.06）并没有实现：“基因组学 将真正影响我们的生活甚至影响我们后代的生活。这将带领我们进入一个崭新的分子医学 ，我们 将采用崭新的 去预防、 和治疗疾病。”n 临床医学 严峻的公共卫生问题和处于发展的瓶颈阶段。

14、n我国医学严峻形势1.城乡居民健康营养调查n 心 病患病2.3亿； 年300万n 高血压患病率20.1%-2.4亿n 血脂异常18.8%-1.8亿n9200万n 空腹血糖受损- 1.48亿n 肥胖-6000万;超重-2亿n 烟民-3.3亿n吸烟-9亿n 老龄化n 神疾病患者人数在1亿人重性精神病患人数已超过1600万n 至2030年我国心脑 病的(比00年)将增加73，发数增加2130万， 数增加770万，冠心病的患病率增加3.7倍. 2030世界肿瘤年 1700万n 逐渐富裕起来的 吸烟、高血压、高胆固醇、肥胖、糖尿病等不健康的生活方式和习惯是主要 。猿人类人猿古人800万年20万年5万-1

15、万年生活方式改变，疾病谱改变现代人流行病学资料死因 (1957)率占 %(1997)率占 %1. (7)36.95.17135. 8822.712.脑 疾病(6)39.05.46135. 3922.633.心 疾病(5)47.26.6199.9916.774.呼吸疾病(1) 120.316.8684.0014.15.损伤 (9)19.02.6636.846.186.消化疾病(4)52.17.318.513.10死因 (1957) 率 占%(1997)率占%7.内分泌、营养代谢、免疫疾病 ?15.842.668.泌尿生殖?8.881.499.精神病?6.911.1610.神经病(8)29.14.

16、085.770.97急性传染病 (2)56.67.93肺结核(3)54.67.51其它结核(10) 14.11.98现代医学的进步：传染病有效 和孕婴 现代医学的 ：面对慢性复杂性疾病的无奈遗传因素与疾病易感性人类进化长期处在恶劣环境,thrifty phenotype和predictive adaptive responses呈竞争优势, 人类仍保持着4万年前石器人类的基因谱, 不适应现代迅速改变的富裕生活方式(超前于我们的基因型变化 ),新一轮基因选择正在缓慢进行。回归自然对某些个体的富贵病有效,但对群体讲,即使是发展的副作用也难以抗拒.科学家应解决现代生活方式下,如何抗御富贵病的问题。人

17、类生存环境的与恶化Harvard大学医学院院长Sydney Burwell 教授更悲观的对学生说（医学家Osler的话）：“在未来十年内，你们现在学习的知识有一半会被证明是错误的，更糟糕的是我们不知道哪一半是错的”。n科学顾问 ：“二十世纪医学最大的发现就是发现了人类多么无知” 回顾19世纪的医疗: (放肠,嗅氨)-很幼稚 上世纪中叶：医学进步对传染病的改变了疾病谱 现代医学对现代疾病谱的影响能力有限 22世纪时回顾现代医疗(如肿瘤的器官切除,化疗,放疗)未必合理n 解决医疗与健康 问题的根本出路-医学科学的发展n 道高一尺，魔 ，现代医学不能满意应对现代病发展未来医学以攻克现代疾病医学研究：

18、创建明日医学医学教育：培养明日医生n 在生物医学发展中的作用与地位1. 是现代医学的主要柱石n 奠定了医学以器官组织功能结构异常为基础的对疾病的认识，如1628 年Harvey心与血的n 经验科学上升到实验性科学 和 循证医学，是新兴学科发展的”母学科”n 上世纪后期以来，传统 逐渐被新兴的子学科“边缘化”n 发展中的 要成为未来医学的支柱（参见：整合 ：传统与未来。高峰， 报，2012）n 整合 （integrative physiology）是指在经典基础之上 强调 之整合本质，基于机体整体、动态、 的观点，综合利用现代跨学科研究 ，从基因、分子、细胞、组织器官到整体等不同层次和水平分析阐

19、明机体功能活动的发生规律、调控及机制，揭示其与整体活动及环境行为等因素的 或在疾病发生、发展中的作用(年 物理学家A.S.Iberall. Am J of Physiol 1977)n在生物医学发展中的作用与地位n 与转化性研究：国际 联合会前 、 Wisconsin大学Allen W. Cowley教授 “和基因组学 自然的伙伴” : 在后基因组工作者的任务就是要把分子和细胞水平上的研究成果与整体水平的工作结合起来，力求加强“ 转化性研究” ( translational research)，最终为有效解决健康和疾病问题提供更有价值的 。n 会消亡吗？ 教育家DU.Silverthorn：只

20、要有生命的 ， 就 消失。作为生命科学的基石，与医学的发展密不可分 （Physiology: evolving, not declining. The Physiologist 2011; 54: 233-243. ) （ ： 在 吗？- 一篇医学教育的评章。 进展2012）。n 把握生物医学发展趋势，学好1.是现代医学的主要支柱，从事医务工作的医学生，应把握生物医学发展趋势，用现代思想学好，以适应现 命科学和医学发展的需要。2. 将传统 基本概念、基本理论和基本内容与现 物医学的新概念相 。（Michael J, et.al. The “core principles” of physiol

21、ogy: what should s understand? Adv Physiol Educ 33: 1016, 2009）3. 既要扎实掌握现有知识，又要有性思维n 把握生物医学发展趋势，学好4.要有整体观念，从琐碎的微观知识中，总结和把握规律。的精髓，及生命整体的活动规律及其调节5. 要重视 实验： 是实验性学科，应将传统的实验技术与新兴交叉学科技术相 。6. 可以利用 实验平台，证明你的一些有关 的奇妙的想法（创新）。本章小结v的概念、研究对象和任务、研究层次v 内环境及其稳态的概念；生理功能的调节方式v 机体的自动 及其基本原理，反馈的概念v 了解生物医学发展趋势，用新眼光学习 v

22、了解 发展史，体会前人创新的脉络和思路。绪论章重点1. 认识到书本和课 的知识必须经过学生 的头脑消化总结才能学好本门课程！在学 结过程中自我“搭建” 整体观念的框架。2. 理解并能用文字描述下列名词/概念（ 对等的英文名 词）： ，内环境，稳态，反馈 ，正反馈，负反馈， 前馈，反射，反射弧，体液，细胞内液，细胞外液，血液， 血浆，组织液，旁分泌，自分泌，激素。3. 请举出机体生理功能调节中正反馈和负反馈例子。 课程安排n 理论课：74学时n 实验课：74学时。重视基础，强调学生自主探索，分两个学期开课。 基础实验 综合实验 设计实验你们的学长近年来在生理学实验中发表的英文你们的学长近年来在实

23、验中发表的附 件：参考资料附一： 建立血液循环理论的故事William Harvey (英国， 1578-1657)近理学的奠基人创立血液循环理论的故事l 血液循环理论来之不易。l 哲学家 的观点： 在心脏内转变成血液；l 1800年前，古罗马神医人里流的是血。这一观点比的理论认为，血液在内像潮水一样的观点，指出前进了一大步。之后，便消失在人心脏给血液加热；动脉里充满了空气；心脏产生 “ ”；静脉和动脉血 涨有落，有时向心脏流入， 有 心脏流出。这种错误观点延续了几百年。体四周。 曾亲自做过大量的解剖，也对心脏和 做过细心的研究，但是却从未想到血液会循环 ；由于他是一位名望极高的神医， 于是人

24、们一千年内都把他这种血液理论奉为真理，不许怀疑。l 16世纪，比利时医生 认为 的理论是错误的。不久，西班牙医生 便提出了血液在心肺之间进行小循环的看法，这两位巴黎大学里的同学，相继向权威 进行 。但是他们都付出了惊人的代价， 受到 裁判所的 ， 被 。 由于 了 教的复兴触犯了西 班牙 ，与1553年10月，在日内瓦被当作“异 ”，活活。这两位医生为了研究人的血液循环，向权威 ，献出 了宝贵的生命。l 半个世纪之后，医生决心弄清血液的奥秘。他系统地分析了前人的研究情况：公元前3世纪古希腊的医生、解剖学的创始人前2世纪，最早把静脉与动脉区来；公元提出了血液的理论；15世纪，著名画家、医生，通过

25、解剖，发现并提出了心脏有四个腔的理论。前人的研究成果，开拓了的视野。他不权威的理论，更敢于怀疑权威的理论，他提出疑问：血液真的流到就消失了吗？怎么会消失的呢？四周l 他决心像 一样，通过实验，去揭开 血液循环的神秘面纱。他首先拿动物开刀。他认为动物的血液与人有着相似之处， 据他的笔记记载，他一生共解剖过动物的种类多达40多种。他解剖 过许多大动物，通过解剖，终于发现心脏像一个水泵，把血 出来，血液便流向全身。 用兔子和蛇，反复做实验，他把它们解剖开之后，找出还在跳动的动脉 ，然后用镊子把它们 ，观察 的变化，他发现 通往心脏的一头很快膨胀起来，而另一端就马上瘪下去了，这说明血是从心脏里向外流出

26、来的，由此证明 动脉里的血压在升高。他又用同样的 ，找出了大的静脉 ， 用镊子 ，其结果正好与动脉 相反，靠近心脏的瘪了下去，而远离心脏的另一端鼓胀了起来，这说明静脉中的血是流向心脏的。William Harvey（站立者）正在给国王显示羊的心脏l在不同的动物解剖中发现了上述同样的结果，他终于得出了这样一个结论：血液由心脏这个“泵”压出来，从动脉流出来，流向身体各处，然后，再从静脉中流回去，回到心脏，这样完成了血液循环。他把这一发现写成了动物心脏和血液提出了关于血液循环的理论。一书，正式为了证明人的血液循环也与动物一样，他还在人身上l反复地实验。他请了一些比较瘦的人（容易在身上找到）。他把那些

27、人手臂上的大静脉用绷带扎紧，结果发现靠近心脏的一段瘪下去，而另一端鼓了起来。他又扎住了动脉，发现远离心脏的那一端动脉不再跳动，而另一端，很快鼓了起来。证明完全与动物的血液循环是一样的。他在书上告诫人们：“无论是教解剖学或学解剖学的，都应当以实验为依据，而不应当以书籍为依据；都应当以自然为，而不应当以哲学为。”l还通过一个简单的数算来最先形成血液循环这一概念的。估计心脏每次跳动的排血量大约是两盎司，由于心脏每分钟跳动72次，所以用简单的乘法运算就可以得出结论：每小时大约有540磅血液从心脏排入主动脉。但是540磅远远超过了一个正常的整个体重，甚至更加远远地超过了血液本身的重量。因此似乎明显地认识

28、到了等量的血液往复不停地通过心脏。提出这一假说后，他花费了九年时间来做实验和仔细观察，掌握了血液循环的详细情况。l 他一生中写过大量的科学论著，但是只发表了心血论和论动物的生殖两书以及几封为心血论辩护的。其中1628年，发表的划著作Heart and movement of blood（中译名心血论），这是第一本基于实验的著作，标志着近理学的诞生，同时也奠定了在科学发展史上的重要地位。l 在书中明确指出，动脉把血液从心脏输出而同时静脉把血液输入心脏。由于没有显微镜，无法看到毛细血 管血液从最小的动脉输入静脉的微小，但是他却正确地推断出了它们的（几年以后意大利生物学家发现了毛细）。l 直到165

29、7年逝世以后的第四年，发明的望远镜，被意大利教授改制为显微镜用于医学上，观察到毛细的，才真正证实了理论的正确性。的血液循环理论的被确认，标志着当时的科技在医学领域中的显著成就。的贡献是划 的，他的工作标志着新的生命科学的开始，属于发端于16世纪的科学 的一个重要组成部分。哈维因为他的出色的心血系统的研究（以及他的动物生殖的研究），使得他成为与 、伽利力、 等人齐名的科学革命的巨匠。他的心血 论一书也像天体运行论、关于 和 两大体系的 、自然哲学之数学原理等著作一样，成为科学 时期以及整个科学史上极为重要的文献。附二. 血压测量的探索史艺术家们描绘的Hales做的测量马的血压实验，管中血液的高度

30、反应了血液循环中的。有创无创；机械（水银检压计）、遥测附三 协和医学院 q 1921年随着协和医学院的诞生而成立，是 的摇篮。q 在最 曾享誉全球，主编的英文“ 杂志”是具有重要国际影响的学术 。q 先后有两位院士（ 院士， 院士）担任系主任，并有六位院士曾在该系学习和工作过。院士为协和医学院 写的“序”协和 迥然不同于其他 的 ，它有特殊的历史意义。它是我国近、现 理学的发源地，是早期培养 工作者的重要基地。以 先生为首的 家们，正是以筚路蓝缕的精神，使我 从萌芽时期 近代时期。首先，他们创建了 会，随即创刊了 杂志(英文)。他们正是以非凡的魄力促进了 的发展，推动了 历史车轮的进程，使其早

31、日达到现代水平。因此，协和生理学系的历史功绩是不可磨灭的。19361937年是老协和 兴旺发达的顶峰，它具有全 方面教职工 的最佳阵容。我有幸在这一年开始在那里 三年。当时 先生已在系内工作了11 年，他奋发图强，锐意创新，在教学、科研、培养 和社会活动等方面， 突出成绩，从而把 推向国际水平。但不幸的是，1937年“七七“事变的发生，使我国人民坠入了 的深渊，民族 跃居第一位。林先生离开了协和，奔赴西南大后方参加救死扶伤工作和战时卫生 训练工作， 遂由 先生负责主持，责任是的，是很多的，但张先生都克服了。这一段历史是我亲身经历的，至今犹历历在目，难以忘怀。19361937年是老协和 兴旺发达

32、的顶峰，它具有全 方面教职工 的最佳阵容。我有幸在这一年开始在那里 三年。当时 先生已在系内工作了11 年，他奋发图强，锐意创新，在教学、科研、培养 和社会活动等方面， 突出成绩，从而把 推向国际水平。但不幸的是，1937年“七七“事变的发生，使我国人民坠入了 的深渊，民族 跃居第一位。林先生离开了协和，奔赴西南大后方参加救死扶伤工作和战时卫生 训练工作， 遂由 先生负责主持，责任是的，是很多的，但张先生都克服了。这一段历史是我亲身经历的，至今犹历历在目，难以忘怀。现理学奠基人（ Robert K. S. Lim）（1897-1969）简 历 1897.10.15出生于新加坡，英籍 。1913

33、-1919英国爱丁堡大学医学院毕业 。1914-1916第一次 ，被征入伍， 从事救护工作。1921获得博士学位（Ph.D)，师从SharpySchafer 教授, 从事研究。1924-1937协和医学院 、教授 1937-1948：抗日 期间任 会救护委员会 主任委员， 军医署署长、国防医学院院长，1948 年赴台。 1948-1967：1948年离台赴美，先后在芝加哥大学 诺斯医学院加州大学克来顿医学院等校任教，1959年任医学研究室 ，1967年退休。 1969年因食道癌逝于牙买加，终年72岁。由于对抗日救护工作的卓越贡献曾先后获高级勋章及总统勋章。同时因其在生理学方面的杰出成就, 19

34、42年被选为院士科学院外籍是一位具有强烈爱国心和民族意识的科学家, 1932年日军在华北古北和喜峰口挑起，他曾组织救护队开赴抗日前线戎装照由协和医生护士参加组成的救护队左右：、 传、沈 淇、Necheles H 等生理学家在学生计纹鼓研究工作1924-1937 协和医学院 v 消化生理: 胃液分泌机制 用组织学 研究胃腺细胞分泌过程 胃液基础分泌，胃液成分分析，正常人胃液分泌定量分析，迷走神经对胃液分泌影响 去神经 灌流胃的分泌及胃 舒缩反应的影响 机械刺激如骨头等坚硬物质对胃液分泌的促进作用 去神经移植胃的研究 脂肪在小肠中抑制胃液分泌和胃 的作用及其机制脂肪抑制胃液分泌和胃 的作用机制研究 Lobassov 1897, Lim RKS & Ivy AC 19231925-PUMC Lim RKS e