对心脏生理学“经典理论”提出质疑

时间:2009年4月10日
来源:中国科技网

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据了解,Frank-Starling心脏定律(以下简称“定律”),主要是根据德国生理学家OttoFrank的伸展离体心肌和英国生理学家ErnestStarling及其同事的心肺制备实验结果,由Starling归纳总结、于1915年提出的用以表达心脏作功的规律。

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    本报记者李凝

  据了解,Frank-Starling心脏定律(以下简称“定律”),主要是根据德国生理学家OttoFrank的伸展离体心肌和英国生理学家ErnestStarling及其同事的心肺制备实验结果,由Starling归纳总结、于1915年提出的用以表达心脏作功的规律。该“定律”认为:心脏收缩释放的能量(作功),是心肌纤维长度的函数。由于完整心脏的心肌纤维长度无法直接测定,而心脏的容积取决于心肌纤维的长度,所以人们用心室舒张末期(收缩前期)容积(EDV),代表心肌纤维的长度,将“定律”表达为心脏收缩作功W是EDV的函数。目前“定律”在医学教科书中被广泛引用,用来解释正常和疾病情况中的一些心血管反应;人工心脏泵出量调节的总体设计也在“定律”框架下进行。

  何川、何培芳撰写的“评文”对“定律”提出了质疑,其理由是:在“定律”所述的“W是EDV的函数”理论中,没有包含ESV(心脏收缩末期容积)这一重要参数;没有ESV,即只注重心脏收缩开始时心室肌壁移动的起点而不考虑其收缩结束时的终点,这样的话,按照“定律”所述的此种原理,心脏收缩作功(W)将不能计算,在这种情况下,W和EDV又何来函数关系?

  “评文”作者指出,“定律”的创立来自于实验。Frank的实验研究着重强调了心肌纤维长度与其收缩力之间的相关性。1914年,Starling及其同事也由实验得出结论:“静脉回心血量决定心输出量”。他们进一步的解释是:增加静脉回心血量,提高充盈压(前负荷),可使整个心脏的肌肉受到伸展,其情况和Frank实验中离体心肌受到伸展时的情况一样,心肌纤维长度增加引起了心肌收缩力增强。此种增加前负荷(肌肉收缩之前的负荷)引起心肌收缩力增强的现象,称为Frank-Starling(FS)现象,被认为是“定律”的理论基础。

  “评文”作者并不怀疑FS现象在实验中的存在,但却认为,实验中的FS现象不足以构成对“定律”的有力支持。因为:实验中,人为地增加前负荷对心肌收缩作功,那是改变了心肌收缩时的外环境条件;由此而激发出的FS现象,是其适应外环境条件变化所作出的一种反应。而心肌收缩力增强的反应,需通过心肌细胞内部与收缩过程发生有关的一系列生化机制(不恒定因素)方能得以实现。作者由此得出分析性结论:根据FS现象,从逻辑上(科学认识论)不能得出前负荷这一收缩时的外环境条件变化调控心脏收缩作功的推论。换句话说,在实验中被人工激发出来的FS现象,不足以成为支持“定律”的证据。

  “评文”的观点得到了一些专家的初步肯定。山东大学副校长兼山东大学医学院院长张运院士在“评文”的推荐信中指出:“Frank和Starling两人100年前的实验手段是简陋的,这一所谓的定律并不能完全解释当代心肌力学研究的发现,对此定律做些剖析和批评是合理的,尤应指出这一定律的限制性和适用范围。”。

  “评文”还得到了北京大学人民医院心脏中心主任胡大一教授和空军航空医学研究所航空医学工程研究中心主任俞梦孙院士的署名推荐。胡大一教授在推荐语中说,“对Frank-Star鄄ling心脏定律提出质疑有推动学术争鸣、推动科学发展的意义。”而这些专家倡导学术争鸣、甘为人梯的科学精神,也令作者钦佩和感动。

  作者之一何培芳告诉记者,之所以敢于向“经典定律”提出挑战,是因为他在中学时代就是一个物理学、数学爱好者。每当遇到医学教科书和临床实践中出现不解的问题时,他就会自觉、不自觉地用物理、数学等多学科知识去观察思考。这种多学科交叉的知识背景,给了他挑战传统的智慧和勇气。

  何培芳是一位在基层医院工作的医生,要质疑权威理论,其困难可想而知。他的研究在一开始时也曾受到过讥讽,被看作是痴人说梦,有人甚至在一些正式会议上拿他的课题开玩笑……但何培芳不甘心就此终止他的项目研究,并引导儿子何川也走上了学医的道路,以致共同撰写出了“评文”。

  两位作者坚信,真理是在论争中得到确认的。他们期待着在有关部门的支持下,通过进一步的实验研究,来验证并完善“评文”所述理论的正确性,以推动心脏医学的发展。

  

 

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