陈宜张:究脑穷源探细胞

发布:2015-11-27 13:46:54  作者:熊家钰

  人物名片:
  陈宜张,1927年10月23日出生浙江慈溪,1952年浙江大学医学院毕业,1953年参军、入党,著名神经生理学家,第二军医大学神经科学研究所所长,1995年入选中国科学院院士。曾兼任浙大医学院院长,中国生理学会、中国神经科学学会副理事长,《中国生理学报》副主编,创办《中国神经科学杂志》,任常务主编。早期,他作狗烧伤后输液的实验研究,对当时临床通用的输液公式有一定修改性作用。长期以来,他进行包括条件反射、外周神经、树突、下丘脑、中脑、应激和整体性的脑功能研究,在理论和实践上,推动了神经科学的发展;他创建了糖皮质激素膜受体假说,挑战传统的甾体激素基因组机制学说,丰富了内分泌学领域激素理论,被国际权威教科书和文献广泛引用。近10多年来他所倡导的细胞内单分子研究及精确细胞生物学,其影响可能深广。他长期执教,深受学生爱戴,培养博士生23名、硕士生16名。1996年被解放军总后勤部授予“科学技术一代名师”称号。
  
  科研:结合部队实际,做下丘脑与应激
  1958年,上海的医院在抢救大面积烧伤病员时,都感到按权威、传统Evans公式计算,应用的输液量太大。确立正确输液原则,成为临床的迫切期盼。上海第二军医大学青年教师陈宜张带领研究小组,对烧伤面积40%左右的清醒动物,输入不同量的晶体液或胶体(右旋糖酐)液,做细致周到的实验,说明了输液量与动物体重、烧伤面积的关系,纠正了传统公式的偏差,在国际烧伤休克研究领域具有新意。
  陈宜张对神经系统研究很有兴趣。但他又深知,科研一定要与自己的工作实际相结合,烧伤输液研究给了他很好启发。1985年,他选择《下丘脑与应激》课题,是本人爱好与军队实际的结合。此外,还受老师和夫人的鼓励。他曾于1962至1963年在中科院生理所张香桐院士处进修了7个月。张院士是国际神经元树突生理功能研究的先驱,他引导陈宜张把毕生精力倾注于神经科学,第二军医大生理系主任朱鹤年教授是下丘脑研究专家,前辈们对专业的专注和病理生理学家、他的夫人徐仁宝教授对他的帮助、指导和支持,都对他选择《下丘脑与应激》课题起了关键性作用。
  “人体应激反应”在军队训练中常见,在战争中更是必然要发生的事情。应激反应的强弱,可由肾上腺髓质分泌的肾上腺素和肾上腺皮质分泌的糖皮质激素这两个指标来反映。当时,徐仁宝用生物化学、细胞生物学方法研究糖皮质激素(GC)受体,已有6年多的丰富经验。陈宜张向夫人请教受体理论,商讨和制定研究方案,散步时讨论更是常事。当时,国际上的下丘脑与应激研究处于兴盛时期,匈牙利学者用特制的下丘脑刀切割脑的方法,得出乙醚引起的应激反应通过下丘脑室旁核的结论。陈宜张考虑,损伤性应激是否也通过室旁核?这需要验证。他领导课题组学习测定血浆皮质酮方法,改进下丘脑刀,做损毁室旁核的技术探索。为尽可能结合军队实际,模仿损伤性应激条件,他们将大鼠股骨折断,观察折断前、后GC的变化和室旁核损坏后对应激有何影响。研究结果表明:室旁核是损伤性应激发生所必需;他们又用电生理方法研究,得出损伤性冲动所引起的兴奋在中枢的通路可能是经中央灰质到达室旁核,而外周神经中的Aδ和C类纤维起主要作用,下丘脑以上的高级中枢,也与损伤性应激有关。据此,他们阐明了在损伤性应激反应中,损伤性传入冲动如何激活下丘脑室旁核神经元,从而引起一系列应激反应的较完整机理。
  在损伤性应激研究的基础上,他们又提出并研究了心理性应激反应的脑内机制。
  挑战:糖皮质激素膜受体假说饮誉国际
  陈宜张喜欢“打破砂锅问到底”,追问事物真相,应激中糖皮质激素研究,又把陈宜张的注意力引导到另一理论深度,即糖皮质激素是如何发挥其作用的。
  80年代初期,陈宜张在审视国外科研资料时,发现两份报道中的实验结果与传统学说相矛盾,从而开展了糖皮质激素如何作用于细胞膜的机制研究,提出了创新假说,在国际内分泌学和生理学界产生了延续至今的深刻影响,成为他科学生涯中对科学发展的主要贡献。
  1967年,《自然》杂志报道,用微电泳方法对动物脑给予甾体激素后,经过100至200毫秒的短暂潜伏期,神经元放电频率就会发生增或减的变化;另一篇报道,做整体动物实验时,血液中GC浓度升高,仅经过5分钟潜伏期,即可对脑下垂体的分泌活动有反馈抑制。陈宜张自问:按传统理论,甾体激素作用要通过基因组,难道放电反应发生能如此快吗?难道短潜伏期的反馈抑制会来得那么快?这两种现象,都很难用传统的甾体激素作用的基因组机制解释。当时徐仁宝正在研究GC的核受体,更向她求教,并大胆提出假设,认为甾体激素还有另一个作用,这个作用来得快,不通过细胞核的基因组,可能是通过细胞膜上的GC膜受体(mGR)。他提出的完整说法是“糖皮质激素作用于神经元的快速、非基因组机制或膜受体假说”,其三个特征是:一,快速的;二,非基因组的;三,激素很可能作用于细胞质膜,而不是细胞核。这三个特征是对传统的甾体激素基因组机制或核受体学说的挑战,是离经叛道和标新立异的。如mGR确实存在,则甾体激素将可能是一类新调质;而从内分泌学讲,将是对甾体激素作用的传统学说的重要补充。
  科学实验是检验科学假说的唯一标准,陈宜张首先用电生理学方法研究、论证神经元质膜上是否存在mGR。在学习、掌握离体神经元细胞内记录技术后,他接受研究生的建议,应用与牛血清白蛋白(BSA)共价结合的GC,使之作用于神经元,结果GC-BSA引起了与GC同样的效果。由于结合了BSA的GC,在短时间内是不会进入细胞内而只能在细胞膜上发生作用,这就说明GC引起的神经元快速电生理反应,是通过作用于神经元质膜的外表面来实现的。实验的相关结果,发表在1989年的《内分泌学》杂志上。这是国际上第一次用实验方法证明GC的快速作用是在细胞膜外侧面发生的,这篇论文也是陈宜张关于GC非基因组机制研究的第一篇重要原始论著。接着,陈宜张运用生物化学手段阐明推定的mGR结合特性,他们制备了突触质膜(SPM)标本,其乳酸脱氢酶(LDH)活性为零,表示没有任何胞液成分的污染,保证了测定的GC结合位点代表膜上的GR,即mGR。利用SPM标本,他们研究了mGR的系列理化特性,据之判断mGR与经典的GR有较大差异。mGR的存在也从形态学上获得了重要证据。运用胶体金免疫电镜技术,获得了存在于SPM标本神经元膜表面上的,清晰的金颗粒电镜照片,这种颗粒出现在突触前膜及突触后膜的突触外区,这种分布符合mGR起作用的特点,即它可以接受来自血循环的激素而不仅仅是突触前末梢分泌的物质。至此,陈宜张的研究工作,已经触摸到或十分接近mGR。除此以外,他们还深入研究了mGR激活以后的一系列细胞内信号转导事件,并提出了相应的新假设。
  他的多篇论文被国外文献广泛、持续引用;他的假说在国际学界引起强烈关注。国际最经典的内分泌学大教科书Williams textboox of endocrinology第八版和第九版连续引用陈宜张研究成果,说明这本权威教科书接受糖皮质激素膜受体假说,并提醒人们:甾体激素除了基因组作用以外,还有非基因组作用。加拿大神经内分泌学家Brown教授在1994年编著的《神经内分泌导论》中,引用陈宜张实验室的图和结论,在全书占了较多篇幅。1997年,在俄罗斯圣彼得堡召开的第33届国际生理学大会,专门指定陈宜张和美国的Moss教授作为两主席,主持了“甾体激素的快速、非基因组作用”的专题讨论会。此前,第4届国际神经垂体学术讨论会、第3届国际神经内分泌大会,都盛邀陈宜张作此问题的专题报告。芬兰De.Kloet教授称赞陈氏假说是“甾体激素对中枢神经系统作用的重大贡献”。美国Conn教授约请陈宜张为其主编的《神经科学方法》第11卷撰写专题文章。
  倡导:细胞单分子检测,精确细胞生物学
  神经元细胞膜上的糖皮质激素受体假说的问世,是陈宜张在科研中见异必探、遇疑必究严谨风格的必然。他用培养细胞从事GC非基因组作用及细胞内信号转导通路的研究时,不可避免地深入到细胞生物学和分子生物学领域,并发现其中需要重视的问题。他推动活细胞单分子研究,呼吁改进细胞生物学研究的现状。他的远期理想是,把细胞生物学推进到精确细胞生物学的水平。陈宜张联合浙大和中科院三家研究所等多家单位,一同申请科技部的973科研项目,亲自赴京作立项答辩主讲,并获得批准。他们申请的“活细胞单分子实时视见研究”成为2003年“生物学若干前沿与交叉问题的研究”中的8个课题之一。课题组包括6个研究小组,陈宜张担任课题专家组组长。活细胞内单分子活动研究,在国际上也仅起步二、三年,陈宜张于2001年便提出这一课题,足见其科学思维的前瞻和远见。
  在当代细胞生物学研究中,许多结论来自用细胞裂解物所做实验,细胞内蛋白大分子的定量和定位资料往往阙失。2006年,他提出要重视蛋白大分子定位和定量的研究,经过6年的反复琢磨和思考,觉得定位、定量的提法还不够完整、严谨,他进一步认为,细胞生物学要做到精确,至少还要考虑到时间因素,因为,如果两个分子不在同一时间出现,是无法发生互相作用的。2012年,陈宜张发起并组织了中国科学院学部组织的第17次“科学技术前沿论坛”,在他的主题报告中,提出了“精确细胞生物学”的新概念,这个新名词在国际学术界尚未他见,要为细胞生物学界所接受,可能有待时日。陈宜张殚精竭虑,力图在更深的层面上对我国基础生命科学研究有所推动,其赤诚之心,日月可鉴。
  推动:中国生理和神经科学发展
  自上世纪50年代初至今的60多年中,陈宜张鞠躬尽瘁,通过全国专业学会和学术期刊,推动中国生理和神经科学的发展。
  中国生理学会成立于1926年,在这个学会成立60周年时,由副理事长卢振东教授推荐,陈宜张出任副秘书长。卢振东是陈宜张在二军医大时的指导老师,1962年陈宜张去张香桐院士处进修,便是经卢振东介绍的,卢振东对陈相知甚深。不负所望,由于工作出色,在3年后的1989年生理学大会上,陈宜张被选为副理事长,直到1998年。在10多年工作中,陈宜张始终努力推进生理学会的学术活动,他向常务理事会介绍中国神经内分泌学研究的历史与现实,从而提出开展神经内分泌学术活动的建议,由陈宜张承担,组织了为期6年,每2年一次连续、系列的全国神经内分泌学术会议。在1992年召开的第三次会议上,陈宜张还邀请美国洛克菲勒大学McEwen教授做报告。他用心良苦安排的三次学术活动,对我国神经内分泌学研究的推动作用,自不待言。
  《生理学报》创刊于1926年,陈宜张自1956年在该刊发表第一篇论文起,与学报有半个多世纪的交往,他的许多重要研究论文都在《生理学报》发表,包括下丘脑与应激研究的成果。他由担任编委、常务编委到1990年代被聘为副主编,负责关于中枢和周边神经方面的稿件,学报对作者提出的种种需要改进的意见,实质上是编委会专家们对作者的科研工作做得更为完整的期望。陈宜张的老师张香桐在20世纪40年代到50年代帮助美国耶鲁大学Fulton教授主编神经生理学杂志时,Fulton交待,对每篇论文文献的引用,都要到耶鲁大学图书馆去核对其引用是否正确,如有重大差错,论文将视为不合格。他效仿这种严谨审稿的做法,对稿件引用的文献均作查考。
  陈宜张非常关心我国神经科学的发展,1990年由他创办成立了第二军医大学神经科学研究所,并任所长。他对成立全国性的神经科学学会和创办神经学术杂志倾注了大量心血。1992年,陈宜张代表中国生理学会学术委员会,和上海市、北京市的神经科学会的理事长商定,于1992年秋在上海联合组织了全国性神经科学讨论会,为成立全国神经科学学会作了一次全面的学术检阅。会后,由冯德培、张香桐领衔,亲自修改向中国科协申请成立全国学会的报告神经科学学会于1994年获得批准。1994年夏,吴建屏、韩济生、陈宜张等组织召开了全国神经科学学会筹备会,确定了理事会成员名单,他担任副理事长。至此,他为之呕心沥血两年之久的全国学会水到渠成。1995年由他任组委会主席,在上海召开了中国神经科学学会第一届会员大会和学术会议。他创办的《中国神经科学杂志》也在1998年正式出版,担任主编直到2004年。杂志几经改名,经过继任主编的努力,现已发展成为被科学引文索引(SCI)期刊,具有广泛的国际影响。
  报恩:兼任浙江大学医学院院长
  陈宜张勤奋工作63年,在教学科研事业的重大成就,源于书香世家的人格熏陶,源于浙大名师的科学基础的奠定,源于前辈科学家的循循引领和时代给予的机遇,也源于他对祖国科学事业的忠诚和聪明才智的无私奉献。
  陈宜张先祖陈少慕是光绪30年秀才,父亲陈登原是我国著名历史学家,先后任中山大学等4所高校教授,著有《中国文化史》、《国史旧闻》等20部以上的著作,特别是他倾25年心血完成的巨著《国史旧闻》,因很高的学术价值而备受文史界推崇。陈登原运用缜密的逻辑思维,取舍提炼研究的史料,提出独到的见解,修正、补充乃至推翻前人结论的研史之道和胆识,对陈宜张有着深刻的影响。陈宜张从绕膝祖父和父亲的童年起,便接受中华传统文化、文明的教育和灌输,在长辈的言传身教中,得到人格的熏陶,孕育着报效祖国的志向。陈宜张在青少年时代,只读过二年高小、一年半初中、三个月高中。在父亲和两位浙大土木系毕业的叔叔辅导下,他多年依靠自学,打下了扎实的文、理科和外文基础。1946年秋他在录取他的4所国立大学中,选入浙江大学机械系,获得按考试成绩划分的全额公费,一年后按父亲授意转入医学院。在浙大6年,从校长竺可桢、医学院院长王季午、遗传学家谈家桢等一流教授的谆谆教诲中,他受到学术自由、求是校训的感染和民主洗礼的感召,领悟到如何才能追求科学真理。他偏爱理论思维,喜欢生理和生化基础学科,所以在1951年卫生部抽调医科学生做基础课高级师资时,他选择生理学科,被分配到上海第二军医大学进修,跟随生理教研室主任朱鹤年教授和卢振东教授做教学和实验,开始了他为之奋斗一生的科研和育人事业。
  1999年初,四校合并的新浙江大学邀请陈宜张兼任浙大医学院院长。他于10月上任后,以对母校报恩的心情,每月往返奔波于沪杭之间,自然倍加劳累。他深入调查研究、实事求是和雷厉风行的工作作风,赢得全院师生的赞许和爱戴,取得显著成效。在他辞任前的2003年,学院博士点由10个增至31个;博导由34名增到87名;长江学者3名;SCI论文由每年15篇增至100篇以上;科学基金中标由每年7项增为29项;年科研经费由不到500万元增至4000万元,获得科研奖项由23项增至38项;引进国内外17位高层次医学人才,其中,青年科学家曹雪涛加盟浙大,任免疫学研究所所长,把浙大的免疫学学术水平提到全国先进水平。他应浙大的约请,与物理系的唐孝威院士一起,组建了浙江大学脑与智能研究中心,并把青年科学家罗建红引入领导核心,负责组建医学院的神经科学研究所,现在,浙大的神经科学研究在国内也已有一定声誉。他出于公心,果敢地提出调整学院的领导班子的建议,并获实施,为创建一流的医学院奠定了根本的基础。他还献出自己和夫人的薪水和科研奖金,在浙大设立奖学金,对家庭有困难的学生,助一臂之力。
  “桃李三千,缅怀浙水;芝兰九畹,放眼神州”是解放后浙大首任校长马寅初对浙大的情思,也是陈宜张感念母校的心声。今年87岁的陈宜张院士,桃李遍医界,成果达九畹,他依然放眼神州,科研不息,耕耘不止。