1947年諾貝爾生理醫學獎

Gerty Theresa Cori, née Radnitz
Bernardo Alberto Houssay

  

柯里和柯里夫人兩人皆生於布拉格(捷克首都),兩人皆在1920年拿到醫學院博士學位。他們兩人在1920年結婚,並在1922年搬到美國水牛城工作,之後當他們搬到聖路易時,柯里夫人正式加入丈夫的研究工作。他們在1947年拿到諾貝爾獎,此時兩人都被聘請為美國華盛頓醫學大學的生化教授。(1,2)

他們會得到該年的諾貝爾獎,是因為他們發現了" the course of the catalytic conversion of glycogen",也就是發現了將肝糖代謝成葡萄糖的途徑,他們說明了肝糖和葡萄糖之間的酵素反應關係,並闡述這些反應是如受到體內生理因素的控制。

 

為什麼糖的代謝會有這麼重要的地位,有很多原因:

錯誤的糖代謝作用,有可能會引發糖尿病的的症狀,1923年的諾貝爾獎得主Banting and MacLeod發現了胰島素,在之前一直以為糖尿病主要就只是因為胰島素的調控出了問題,而本來只知道胰島素可以降低血糖的含量,卻不知道是如何作用的。而在Cori發現肝糖代謝途徑之後,才發現到有關於糖尿病的起因,還包含了更廣大而複雜的糖代謝過程,在這過程中所發生的問題,都由Cori解開了這神秘的謎題。(1)

糖代謝主要的任務,就是要提供一個生命所需要的一切能量來源,一個生物要讓肌肉絲毫有的移動,都相對著相對量糖的氧化反應。糖的代謝扮演這麼重要的角色,當然是代謝反應中迫切想要了解的分支,Cori的發現就像是清晰的曙光,照亮了之前所有的盲點,因此他得到了那年的諾貝爾獎。(1,3)

最早在1928年時,法國的生理學家,Claude Bernard,發現在肝和肌肉中,有一種像是澱粉的物質,他稱作是glycogen(肝糖)。每一個肝糖分子都包含了大量的葡萄糖分子,這些小單位聚集儲藏起來,直到需要的時候才會再被分解。用這種方式,就算是飲食攝取的糖不平均的時候,葡萄糖仍可以使血糖量維持定,而柯里夫婦就發現了這種再肝糖及葡萄糖之間轉換的模式。

柯里夫婦到美國時,他們最先研究的是在動物體內,insulin and epinephrine的影響,他們對糖的代謝研究經由從完整的動物體分離出組織,之後又從組織中萃取出酵素。

1936年,柯里夫婦萃取出glucose-1-phosphate《Cori ester》,他們發現它具有phosphorylase的活性,可以催化polysaccharide的合成和分解:這個發現也讓,在in vitro的環境下用酵素合成肝糖或澱粉變成可能。《Cori ester》也就是所謂的Polysaccaride phosphosphorylase。(1,3)

Polysaccaride phosphosphorylase是一個酵素,可以在肝糖或澱粉的末端(non-reducing end)打斷或製造一個α-1,4-glucosidic bond,過程如下圖:

這種phosphate和terminal glucosidic bound的相互作用,會造成glucose-1-phosphate的形成或是糖鏈失去一個unit,在這個反應之中,當一個glucose-1-phosphate接上去的時候,就會釋放一個free的phosphate。(1,3)

血液和組織中都含有free glucose。糖代謝的化學改變永遠都是當glucose接上一個phosphoric acid開始,而這個phosphoric acid又是由一個nitrogenous phosphoric acid compound【ATP】 transfer而來的。這一個反應是由酵素hexokinase所催化。Hexokinase是在1945年由Colowick and Slein所發現,他們宣佈了hexokinase reaction會受到Insulin所促進,但同時也受到一種由hypophysis抽出的hormone所牽制。他們的實驗在1947年由柯里夫婦作了證實並加以延伸,是一個非常根本而重要的發現,長遠以來我們知道一些分泌性器官--腦下垂體、甲狀腺、副甲狀腺、腎上腺、胰臟和一些其他腺體,有著決定性維持生命所必須的作用,但我們對於這些作用是怎麼發生卻有著無限多的疑問。而藉由Cori開始,提出了hormone會受到hexokinase reaction化學作用的干涉,使得看到了一個新的視野,知道在生理作用和化學反應之間,有著微妙的連結關係。(1,3)

Cori’s最後的一個成就是發現了hypophysis對於利用糖的影響,這個發現是和Professor Bernarda A. Houssay一起合作的,Professor Bernarda A. Houssay也是同年的諾貝爾獎的主。Hypophysis位在腦下腺,是人類最重要的腺體,它分泌的Hormone可以控制thyroid以及其他的六個腺體,它同時還調節了母乳的形成以及整個身體的成長。而更美妙的是由Houssay的實驗更證明了它在糖類的轉換上是個關鍵角色。

在1880’s,一個法國的研究者,Pierre Marine發現到排泄出的尿液中含有糖,這種糖尿病的症狀,會因為hypophysis的作用有缺陷而引起,在此就隱約浮現了hypophysis和糖的代謝作用的連結。

Houssay主要是利用狗和蟾蜍,再一連串的實驗中,他將hypophysis, or sometimes only its anterior利用手術移除,然後觀察生物的生理反應,結果他觀察到這些動物對於Insulin由不正常的敏感反應,並且有些會死亡於血糖缺陷疾病。同樣的,這些動物肝臟中glycogen的含量也會不正常偏低。Houssay及他的實驗持續進行,也試過其他的脊椎動物,結果都有一樣的反應,因此可以證明有關Hypophysis調控糖代謝的關係。(1)

 

Reference

  1. http://www.nobel.se/medicine/laureates/1947/index.html

  2. http://nobeprizes.com

  3. Reginald H. Garrett, Charles M. Grisham; Biochemistry,2nd edition; 1999,Sauders College Publishing ;p473~478,p753~758

本網頁內容由 生科系 張書菀同學提供