闲聊乳酸循环与1947年诺贝尔生理学奖
羽飞,1-27-2026
1947诺贝尔生理学奖柯里循环(Cori Cycle)的实验数据是伪造的,其本质上是一场科学骗局。
所谓“柯里循环”的证据是,在肌肉处流出的静脉血中,乳酸含量高于流入的动脉血,证明肌肉在产酸。在肝脏处流出的静脉血中,葡萄糖含量高于流入的肝门静脉血,而乳酸含量则降低了,证明肝脏在吞噬乳酸、释放血糖。这个逻辑闭环看上去,证明了物质在两个器官之间通过血液进行了“交换”。即肌肉通过分解葡萄糖产生乳酸,并提供爆发力。血液搬运乳酸至肝脏,肝脏把乳酸变成葡萄糖。血液循环让葡萄糖回流肌肉。
柯里夫妇最早在饥饿的大鼠身上进行了实验,其实验过程为:给饥饿的大鼠注射乳酸盐。他们发现大鼠血液中的乳酸浓度先升高,随后下降;与此同时,大鼠肝脏中的糖原,即储存的葡萄糖含量显著增加。这看上去证明了肝脏具备将血液中的乳酸重新转化为糖类的能力,而不是简单地将其排泄掉。实际上,这是一场科学骗局,因为柯里夫妇没有能力做这种昂贵且需要大量外科大夫的实验,就是今天也没有。
首先,柯里夫妇1929年在圣路易斯华盛顿大学的实验室位于南楼(South Building)的二楼。根据历史资料和当时的建筑格局,他们的实验室由 3 到 4 间相互连通的房间组成,总面积大约在 150-200 平方米左右。这包括了办公区域、主要的生化操作台和存放精密仪器的地方。这间不到200平方米的实验室,包括一座最少12平米的冷房(Cold Room):为了保护极其脆弱的酶不被降解,他们很多实验是在只有 4°C 的狭小冷藏间里穿插着厚大衣完成的。柯里夫妇的实验室有午餐会议传统,柯里夫妇要求所有20名研究员每天中午花一小时一起吃午餐。在餐桌上,大家会激烈地讨论各自的实验进展。200平方米的空间里面应该包括了一张能够坐下20个成年人的大饭桌,需要30平米的午餐室或会议室,实际上,所谓的午餐室,据说还是卡尔·柯里的个人办公室,或者说是与实验室相通的一间小型会议室,面积大约在 30 平方米左右。房间中央放着一张长形的木质办公桌,或者是几张桌子拼在一起,周围摆满了书架,上面堆满了德语和英语的生化期刊。实验室养了上千只大鼠,实验室充满了大鼠小便产生的氨气,比厕所还难闻,不知道这20位研究人员怎么做到天天挤在厕所吃午饭,而且在厕所热火朝天地边吃三明治边讨论乳酸?所以,实验室养的大鼠的真实数目不应该超过10只,否则实验室真会变得比厕所还难闻。
柯里夫妇用的是大鼠(Rat),而不是小鼠(Mouse),大鼠需要的空间当然比小鼠大,通常每 3-5 只大鼠住一个笼子。1000只大鼠最少需要200-250只笼子,都放在不锈钢架子(Rack)上。他们用一个 5 层高的架子,每层放 40个笼子。需要一个长约 20米、宽约 0.6 米 的金属架,加上过道,共需20平米的面积安置这 1000只“大鼠”。大鼠在实验前需要禁食24小时,以保证血糖处于最低水平,在禁食期间,大鼠必须放在底部是金属网格的笼子里。因为大鼠有吃自己粪便,获取残留营养的习惯。为了彻底耗尽它们体内的糖原,必须让粪便直接掉下去,不给它们任何“偷吃”的机会。这部分区域需要保持绝对干燥和清洁,占用的空间与普通饲养区相当。所以,饲养大鼠需要的空间最少40平米。还必须保持实验室通风,1000 只大鼠的尿液分解的氨气非常浓烈。如果通风不好,氨气会刺激大鼠产生应激反应,导致血糖波动,废掉辛苦测得的数据。
安乐死前的恐慌会导致大鼠血糖飙升,在取样前必须对大鼠进行极其温和的处理,确保实验数据反映的是“代谢”本身,而不是应激反应。为了保证代谢率稳定,环境必须维持在 20-25°C。光照需要有规律的昼夜更替。一只成年大鼠(约 200-250 克)的采食量是,每天约 15-20 克 饲料,算上消耗,每天光喂上千只大鼠的玉米需要23公斤,实验室不可能每天去超市购买粮食,需要最少10平米的饲料存储空间。此外,实验室里挤满了供应20人使用的离心机、玻璃器皿、蒸馏柱、试管、天平以及用于维持温度的恒温水浴锅,柯里夫妇据说有大量著名的“实验台旁的对话”,实际上,剩下的空间根本不够让20位研究人员长期象沙丁鱼一样挤在一起研究,还能悠闲地搞实验室对话。一句话,柯里夫妇的硬件比如实验空间,150平米根本无法让20位研究人员,饲养1000只大鼠,并进行复杂的乳酸盐回收循环实验。
《素问·五脏生成》:“人卧则血归于肝”。(知乎网)
以肝脏为中心的“乳酸”循环本质上是抄袭中医的“卧则血归于肝”的思想,躺卧时血糖量最小,所以,让大鼠安静下来,才能获得好的结果。
如果大鼠死前意识到危险,会产生应激反应,这时大鼠血糖会变成150-300,如果是正常实验,大鼠血糖 150-180,这才是想象中的乳酸转化来的真实数据。所以,实验员必须象马戏团训练动物一样对动物心理的精准掌控,让结果剥离噪音,才能发现生命代谢最本质的流动,在正式实验开始前的 1-2 周,柯里夫妇或其实验助理每天都必须花时间与大鼠“培养感情”。实验员会每天把大鼠从笼子里抓出来,放在手心里抚摸,或者让它们在实验员的实验服袖口钻来钻去,让大鼠习惯人类的气味和接触。这样当正式实验需要抓取它们注射时,大鼠的血压和心率不会飙升,即需要实验室训练几千只大鼠乖乖呆在实验员的手心,柯里夫妇既没有时间,也没有金钱。而且还需要训练20名实验员打针抽血时做到“一针见血”,注射乳酸盐时,操作必须极快且精准,在大鼠还没反应过来产生痛觉前,操作已经完成并将其放回笼中。在护理学中,练习打针要达到“一针见血”的境界,并不是单纯的技术练习,而是一种肌肉记忆、解剖直觉与心理素质的综合训练。通常情况下,一名新手护士打针要达到“稳、准、快”的熟练程度,需要总耗时大约在 3个月到半年左右。该实验结束后,这20名实验员应该都具备了当护士打针的能力,这种可能性很小。大鼠的血管极细,大鼠的尾静脉只有头发丝粗细。大鼠不可能叫疼,只能通过它的挣扎来反馈。如果护士扎偏了,顶多是病人疼一下;但在柯里夫妇的实验里,如果一针没扎准导致大鼠产生剧烈应激,那这只大鼠的血糖和乳酸数据就废了,即柯里夫妇的实验比一个熟练护士打针要求高得多,只有985高校硕博连读的临床外科医生,有拿手术刀二十年经验的外科大夫或许可以做到,即柯里夫妇的实验员的动手能力根本不够做这种实验,练手的老鼠数量也不够,只能靠写文章骗。
在需要测量肝糖原的时间点,柯里夫妇必须处死大鼠。为了防止临死前的垂死挣扎引发血糖波动,只能采用当时最快速的机械方式或吸入性麻醉,确保大鼠在意识到危险之前就失去知觉。一个熟练麻醉师需要10-12年打磨,麻醉师需要比外科医生更懂内科。他们必须精通心电图解读、酸碱平衡分析,就像柯里夫妇做的动静脉血对比、呼吸力学等,实际上,柯里夫妇的实验员根本不具备麻醉大鼠不让其产生应激反应的能力。取出肝脏后的操作更是争分夺秒,直接投入强碱或液态空气中,以缩短组织对死亡的生化反应时间,这种能力需要大量活鼠训练实验员快速活体解剖大鼠,以达到条件反射的程度,这是20年外科手术经验的外科大夫才有的能力,实验室需要成千上万只大鼠才能满足实验要求。只需要查一下柯里夫妇实验室成员的背景就可以知道,他们没有一个人受过长期而且完整的临床外科医生、麻醉师、护士的训练,卡尔虽然是临床医学博士,但几乎没有外科手术、麻醉经验与护理经验,格蒂更偏向纯化学和酶学,阿瑟·科恩伯格、路易斯·莱洛伊尔都是个只会开感冒药处方的内科医生,厄尔·萨瑟兰是药理学教师等等。所以,柯里夫妇的实验室根本不具备做“乳酸循环”实验的能力。
1929年柯里循环实验的具体过程是,第一步,为了确保实验结果不受食物干扰,实验对象必须是完全禁食 24 小时的成年大鼠。目的是耗尽大鼠肝脏中原有的糖原,达到理想状态,此时大鼠的肝糖原水平降至极低,几乎可以忽略不计。这样之后增加的任何糖原,都可以确定是来自实验注入的物质。第二步,柯里夫妇给这些饥饿的大鼠通过胃管或皮下注射精准计量的乳酸盐(Lactate)。实验组注射乳酸盐,对照组注射生理盐水。第三步,多时间点取样,不能等大鼠自然死亡,而是在注射后的不同时间点,如 1 小时、2 小时、3 小时,分批次对大鼠进行处理,测量血液中乳酸浓度的下降速度。对大鼠实施安乐死后,立即取出肝脏并投入强碱液中,以冻结所有的生化反应,随后测量肝糖原的含量。测量肌肉中糖原的变化,证明乳酸并非直接在肌肉内变回糖原。第四步,观察到“乳酸降、糖原升”,并进行数学计算,计算血液中消失的以碳原子为单位的乳酸总量,与增加的碳:计算肝脏中新合成糖原的总量。他们宣称,发现消失的乳酸中,约有 40% 到 95%,都能在肝脏新增的糖原中找回来。结论是他们发现了能量闭环,肌肉无氧运动、产生乳酸进入血液、血液乳酸进入肝脏、糖异生肝糖原、肝糖原分解为血糖、回到肌肉。
如果只用 10 只鼠,每个时间点只有 1-2 只,某只大鼠如果因为注射时的应激反应导致血糖乱跳,就会彻底毁掉整条曲线。将无法区分这究竟是“循环”的结果,还是“运气”的结果。生物统计学告诉我们,只有当大鼠每组样本量达到 8-10只,而且组数达到8-10组时,才可以进行有效的 t 检验或方差分析。只有当15分钟组的肝糖原平均值明显高于 0 分钟组,且这种差异在统计学上是显著的,即P < 0.05时,“乳酸转化为糖原”的结论才能站住脚。要证明循环的关键是观察“随时间变化”的过程,就需要建立一个动态坐标轴:基准组为5-10只,测量饥饿后、未注射乳酸前的初始状态。假设他们设置了5个观测点,如:15min、30min、60min、120min、180min。每组样本量:每个时间点分配 8-10 只大鼠。这样每组的数据才可以计算平均值和标准差,排除掉个体差异带来的偶然性,比如某只大鼠天生肝功能比较强,分泌的葡萄糖量比其他大鼠多。这样每组数据需要50-60只大鼠,安乐死大鼠狂躁的概率约20%,扣除安乐死大鼠狂躁的数据,8-10组数据最少需要1000只大鼠。如果期刊要求数据重复,还需要2000-3000只大鼠。
禁食24小时并不能让肝脏里面的糖原清空,除非饿死大鼠,大鼠肝脏永远会有存储的葡萄糖,而且乳酸并非禁食后血糖的唯一来源,氨基酸、脂肪都可能转化为血糖,所以,柯里夫妇的实验从一开始就走错方向了。1929年对于发表在《生物化学杂志》(JBC)上的经典代谢研究,实验精度通常要求达到分析化学级别,绝对精度要求能够分辨出 0.1 mmol/L (约 1.8 mg/dL) 的浓度变化。重复性(CV值)要求为:同一样本多次测量的变异系数(Coefficient of Variation)必须小于 2%。只有达到这个精度,科里夫妇才能证明“消失的乳酸”与“增加的血糖/糖原”在化学计量学上是完全吻合的。如果系统误差超过10%,就无法排除碳元素流向了脂肪或蛋白质的可能性。大鼠禁食24小时空腹血糖为:3.3 - 5.5 mmol/L (约 60 - 100 mg/dL)。大鼠禁食 24 小时后,通过糖异生维持的血糖通常稳定在 3.0 - 4.0 mmol/L,所以,人类从来没有证明过,禁食24小时产生的葡萄糖到底是肝脏释放的存储葡萄糖,还是糖异生产生的葡萄糖,即实时分解的乳酸、甘油、生糖氨基酸等产生的葡萄糖。生物体在在饥饿或剧烈运动等极端情况下,利用非碳水化合物原料,如乳酸、甘油、生糖氨基酸等,都可以合成葡萄糖,所以,乳酸并非禁食后血糖的唯一来源。我们现在知道,骨骼肌蛋白质降解的生糖氨基酸,如中丙氨酸(Alanine)、谷氨酰胺(Glutamine)等是血糖最大来源, 约占 40% - 50%,乳酸只约占 25% - 30%,还有就是来自脂肪组织的甘油三酯分解约占10% - 15%,即肝脏新增的糖原也可能是血液中的氨基酸与甘油三酯转化过来的,不一定是乳酸转化的。所以,柯里夫妇宣称,他们发现消失的乳酸中,约有 40% 到 95%,都能在肝脏新增的糖原中找回来,这个数据当然是伪造的。
根据柯里夫妇1929年发表的文章[1,2],他们最多使用了60只大鼠,样品太少了,缺乏统计价值,本质上“柯里循环”实验是无效实验,“柯里循环”实验什么也没有证明,肌肉组织完全可能燃烧的是葡萄糖(丙氨酸、谷氨酰胺、甘油等产生的葡萄糖),而非什么乳酸。因为常识告诉我们,肌肉组织本身就是个“储能电池”,平时把葡萄糖从血液中提取出来,并存储在肌肉组织中,随时使用。而乳酸是垃圾,在心肌和某些耐力型肌肉慢肌工作期间,当葡萄糖供应不足时,就象混动汽车一样,使用平时充电的能量,这时肌肉组织可以使用平时存储在心肌与慢肌中的葡萄糖,并不需要从血液中慢慢提取葡萄糖,更不需要乳酸,乳酸只是葡萄糖分解不充分产生的垃圾而已。
此外,肾、心肌、肠胃、肺甚至肌肉运动也会消耗乳酸。柯里夫妇信奉的上帝可不是个单细胞生物,仅靠肝脏消耗乳酸垃圾的生物很容易出差错,这种生物在自然选择中很快会被淘汰,上帝不会那么愚蠢,所以,乳酸本质上在讲一个哲学问题。
在1929年,柯里夫妇并没有现代化的全自动生化分析仪或电子传感器。他们测量血液乳酸浓度只能依靠手工操作一套繁琐的化学滴定分析装置,即所谓的“克劳森法”微量滴定管与蒸馏装置,一套由玻璃管连接的封闭系统。它的作用是将血液中的乳酸通过化学反应转化成易挥发的乙醛,并通过加热将其蒸馏出来。大鼠的血样通常只有几毫升,由于反应产物极少,精密滴定管(Micro-burettes)的精度最少要求为0.01毫升:由于反应产物极少,他们必须使用刻度极其细微的滴定管,需要精确到 0.01 毫升。还需要一个恒温水浴锅,用于严格控制氧化反应的温度,确保乳酸转化的比例稳定,实验室使用热硫酸、钨酸与高锰酸钾,即研究人员必须戴厚的防高温防腐蚀的手套。带上厚厚的手套做0.01毫升的精密滴定实验,失败的概率太高了,只能依靠研究人员的熟能生巧反复多次实验,所以,60只大鼠肯定不够练手的,练手需要成千上万只大鼠。
测量过程有三个关键步骤,1.原始血液太粘稠且含有干扰物质。他们先向血样中加入钨酸(Tungstic acid),使蛋白质沉淀,过滤后得到清澈的“滤液”。2.将滤液放入蒸馏瓶,加入硫酸和高锰酸钾,在加热条件下,高锰酸钾会将乳酸氧化成乙醛(Acetaldehyde)。3.蒸馏出的乙醛被收集在含有亚硫酸氢钠的接收瓶中。乙醛与亚硫酸氢钠结合,加入碘溶液和淀粉指示剂。通过观察溶液颜色从无色变为蓝色的那一瞬间,记录消耗的碘液量。根据消耗的碘,倒推计算乙醛的量,再倒推回原始血液中的乳酸浓度。
实际上,这套流程对操作者的动手能力要求极高。如果加热过猛,乙醛会逃逸;如果高锰酸钾加得太快,乳酸会被过度氧化成乙酸,导致结果偏低。实验误差控制在 1%-2% 以内才是有效实验结果,这在那个纯靠肉眼观察颜色变化的年代,仅靠60只大鼠练手是不可能达到这种熟练程度的。
每一份样本都需要经过数小时的滴定和蒸馏。60只大鼠意味着数百小时的化学实验工作量。要保证数据的一致性:柯里夫妇不得不通过极其严格的筛选,如大鼠的体重、性别、饥饿时长必须完全一致,以减少噪声。在他们 1929 年发表的成名论文中,他们得到的乳酸盐回收率大约 40%-50% 被注射的乳酸盐在肝脏中变成了糖原。即血液里消失的乳酸碳原子,能在肝脏新增的糖原里“对上账”。该实验的最大问题是,每只大鼠的肝脏回收乳酸的能力是不一样的,肝脏应该是优先释放存储的葡萄糖,再分解血液里的乳酸,每只大鼠肝脏存储的葡萄糖总量肯定是不一样的,在活体大鼠身上,乳酸可能被肾脏排泄了,也可能被心肌吃了,或者被汗液、体液、尿液甚至粪便排出体外。即消耗的乳酸含量不可能等于新产生的葡萄糖含量,如果数据是完美闭环,恰恰证明了乳酸循环实验数据是伪造的。
所谓离体器官灌流实验也是场科学骗局,为了排除其他器官,如肾脏、心肌的干扰,有人还进行过离体肝脏灌流实验。其实验过程为,将一个活体肝脏连接在人工循环系统中,并在灌流液中加入乳酸。只要给肝脏提供足够的氧气和能量,灌流液里的乳酸就会消失,并出现等比例的葡萄糖。以得到结论:肝脏是处理乳酸、完成“糖异生”的核心加工厂。在实验开始之前,必须建立一个模拟身体循环的精密外部回路,一个储液罐装有“灌流液”,通常是含有葡萄糖、氨基酸、红细胞或白蛋白的克雷布斯液,以模拟血液循环。一个氧合器模拟人工肺,不断向灌流液中充入 95% 氧气和 5% 二氧化碳,确保器官不会缺氧。一个蠕动泵模拟人工心脏,以提供恒定的压力和流速,模拟脉搏。放在一个恒温装置内,整个系统必须精确维持在 37°C,保证酶活性不会瞬间下降。这个实验装置肯定是异想天开,器官移植成功率太低了,需要大量实验用鼠。器官的精密摘取 (Surgical Isolation)是实验中最考验外科功底的一步,以大鼠肝脏为例,必须快速插管,在大鼠麻醉状态下,先向门静脉和下腔静脉插入细小的软管,以保证零缺血切换,最关键的是,在剪断身体联系的瞬间,必须立即接入外部灌流泵。如果器官停血超过几分钟,组织就会坏死。小心地结扎所有无关的小血管,防止灌流液漏出,最后将完整的器官移入保温槽,即只有20年握手术刀的外科大夫才能能力做这个实验。器官刚换环境会产生“应激”,必须先用基础灌流液冲洗 20-30 分钟。观察灌流出的液体是否清澈,胆汁是否正常分泌,压力是否稳定。在储液罐中加入定量的乳酸,并定时取样,每隔 5 分钟从流出的液体中取样,同时测量储液罐中乳酸的减少和葡萄糖的增加。实验结束时对器官进行称重计算每克组织单位时间内的代谢率,对器官组织切片,确认实验结束后器官细胞是否依然健康。只有当观察到每一毫克血糖增加,都百分之百是这个离体肝脏利用乳酸变出来的,才没有任何争议。
只要肝脏还有活性,肝脏内部永远会有氨基酸、葡萄糖与脂肪存储,或多或少而已。丙氨酸和谷氨酰胺属于氨基酸,是蛋白质的组成单位,甘油三酯是脂肪,而乳酸属于有机酸,是糖代谢的中间产物,所以,丙氨酸、谷氨酰胺与甘油三酯不是乳酸。肝脏不仅存储葡萄糖,肝脏还存储蛋白质与脂肪,所以,肝脏释放的葡萄糖,不仅是存储的葡萄糖,还可能是糖异生蛋白质与脂肪甘油转化的葡萄糖。所以,离体器官灌流实验根本没有证明,“每一毫克血糖增加,都百分之百是这个离体肝脏利用乳酸变出来的”。
实际上,这已经是器官移植外科手术了,实验成功的概率太低了,而且实验成本太高了。实验员需要大量活鼠与时间进行训练,那么,上千只死鼠的尸体到哪里去了?即使实验获得成功,也只能证明肝脏只是分解乳酸的主要器官之一,所谓乳酸循环的真面目并没有被揭开,这种耗费大量人力物力的实验的意义到底何在?
1929 年,柯里夫妇每年大约拿着 $5,000 到 $10,000(含薪资) 的总预算,而“乳酸循环实验”需要的经费可以与后面的曼哈顿计划、人类基因组等国家级项目比肩,即柯里夫妇的科研经费根本不够。
同位素是科学骗局,人类从来没有发现过碳-14,所谓同位素示踪乳酸实验根本就是伪造的。
结论
1947年诺贝尔生理学奖“柯里循环”因为数据是伪造的,所以是场科学骗局,人类从来没有证明过所谓以肝脏为中心的乳酸循环真的存在。
参考文献
[1]G.Cori,et al, Glycogen Formation in the Liver from d- and l-Lactic Acid, Journal of Biological Chemistry,Vol. 81, No. 2, pp. 389–403 (1929)
[2]G.Cori, et al, Mechanism of Glycogen Mobilization by Epinephrine,Journal of Biological Chemistry, 1929, Gemini AI
图片来源,Gemini AI
羽飞,1-27-2026
1947诺贝尔生理学奖柯里循环(Cori Cycle)的实验数据是伪造的,其本质上是一场科学骗局。
所谓“柯里循环”的证据是,在肌肉处流出的静脉血中,乳酸含量高于流入的动脉血,证明肌肉在产酸。在肝脏处流出的静脉血中,葡萄糖含量高于流入的肝门静脉血,而乳酸含量则降低了,证明肝脏在吞噬乳酸、释放血糖。这个逻辑闭环看上去,证明了物质在两个器官之间通过血液进行了“交换”。即肌肉通过分解葡萄糖产生乳酸,并提供爆发力。血液搬运乳酸至肝脏,肝脏把乳酸变成葡萄糖。血液循环让葡萄糖回流肌肉。
柯里夫妇最早在饥饿的大鼠身上进行了实验,其实验过程为:给饥饿的大鼠注射乳酸盐。他们发现大鼠血液中的乳酸浓度先升高,随后下降;与此同时,大鼠肝脏中的糖原,即储存的葡萄糖含量显著增加。这看上去证明了肝脏具备将血液中的乳酸重新转化为糖类的能力,而不是简单地将其排泄掉。实际上,这是一场科学骗局,因为柯里夫妇没有能力做这种昂贵且需要大量外科大夫的实验,就是今天也没有。
首先,柯里夫妇1929年在圣路易斯华盛顿大学的实验室位于南楼(South Building)的二楼。根据历史资料和当时的建筑格局,他们的实验室由 3 到 4 间相互连通的房间组成,总面积大约在 150-200 平方米左右。这包括了办公区域、主要的生化操作台和存放精密仪器的地方。这间不到200平方米的实验室,包括一座最少12平米的冷房(Cold Room):为了保护极其脆弱的酶不被降解,他们很多实验是在只有 4°C 的狭小冷藏间里穿插着厚大衣完成的。柯里夫妇的实验室有午餐会议传统,柯里夫妇要求所有20名研究员每天中午花一小时一起吃午餐。在餐桌上,大家会激烈地讨论各自的实验进展。200平方米的空间里面应该包括了一张能够坐下20个成年人的大饭桌,需要30平米的午餐室或会议室,实际上,所谓的午餐室,据说还是卡尔·柯里的个人办公室,或者说是与实验室相通的一间小型会议室,面积大约在 30 平方米左右。房间中央放着一张长形的木质办公桌,或者是几张桌子拼在一起,周围摆满了书架,上面堆满了德语和英语的生化期刊。实验室养了上千只大鼠,实验室充满了大鼠小便产生的氨气,比厕所还难闻,不知道这20位研究人员怎么做到天天挤在厕所吃午饭,而且在厕所热火朝天地边吃三明治边讨论乳酸?所以,实验室养的大鼠的真实数目不应该超过10只,否则实验室真会变得比厕所还难闻。
柯里夫妇用的是大鼠(Rat),而不是小鼠(Mouse),大鼠需要的空间当然比小鼠大,通常每 3-5 只大鼠住一个笼子。1000只大鼠最少需要200-250只笼子,都放在不锈钢架子(Rack)上。他们用一个 5 层高的架子,每层放 40个笼子。需要一个长约 20米、宽约 0.6 米 的金属架,加上过道,共需20平米的面积安置这 1000只“大鼠”。大鼠在实验前需要禁食24小时,以保证血糖处于最低水平,在禁食期间,大鼠必须放在底部是金属网格的笼子里。因为大鼠有吃自己粪便,获取残留营养的习惯。为了彻底耗尽它们体内的糖原,必须让粪便直接掉下去,不给它们任何“偷吃”的机会。这部分区域需要保持绝对干燥和清洁,占用的空间与普通饲养区相当。所以,饲养大鼠需要的空间最少40平米。还必须保持实验室通风,1000 只大鼠的尿液分解的氨气非常浓烈。如果通风不好,氨气会刺激大鼠产生应激反应,导致血糖波动,废掉辛苦测得的数据。
安乐死前的恐慌会导致大鼠血糖飙升,在取样前必须对大鼠进行极其温和的处理,确保实验数据反映的是“代谢”本身,而不是应激反应。为了保证代谢率稳定,环境必须维持在 20-25°C。光照需要有规律的昼夜更替。一只成年大鼠(约 200-250 克)的采食量是,每天约 15-20 克 饲料,算上消耗,每天光喂上千只大鼠的玉米需要23公斤,实验室不可能每天去超市购买粮食,需要最少10平米的饲料存储空间。此外,实验室里挤满了供应20人使用的离心机、玻璃器皿、蒸馏柱、试管、天平以及用于维持温度的恒温水浴锅,柯里夫妇据说有大量著名的“实验台旁的对话”,实际上,剩下的空间根本不够让20位研究人员长期象沙丁鱼一样挤在一起研究,还能悠闲地搞实验室对话。一句话,柯里夫妇的硬件比如实验空间,150平米根本无法让20位研究人员,饲养1000只大鼠,并进行复杂的乳酸盐回收循环实验。
《素问·五脏生成》:“人卧则血归于肝”。(知乎网)
以肝脏为中心的“乳酸”循环本质上是抄袭中医的“卧则血归于肝”的思想,躺卧时血糖量最小,所以,让大鼠安静下来,才能获得好的结果。
如果大鼠死前意识到危险,会产生应激反应,这时大鼠血糖会变成150-300,如果是正常实验,大鼠血糖 150-180,这才是想象中的乳酸转化来的真实数据。所以,实验员必须象马戏团训练动物一样对动物心理的精准掌控,让结果剥离噪音,才能发现生命代谢最本质的流动,在正式实验开始前的 1-2 周,柯里夫妇或其实验助理每天都必须花时间与大鼠“培养感情”。实验员会每天把大鼠从笼子里抓出来,放在手心里抚摸,或者让它们在实验员的实验服袖口钻来钻去,让大鼠习惯人类的气味和接触。这样当正式实验需要抓取它们注射时,大鼠的血压和心率不会飙升,即需要实验室训练几千只大鼠乖乖呆在实验员的手心,柯里夫妇既没有时间,也没有金钱。而且还需要训练20名实验员打针抽血时做到“一针见血”,注射乳酸盐时,操作必须极快且精准,在大鼠还没反应过来产生痛觉前,操作已经完成并将其放回笼中。在护理学中,练习打针要达到“一针见血”的境界,并不是单纯的技术练习,而是一种肌肉记忆、解剖直觉与心理素质的综合训练。通常情况下,一名新手护士打针要达到“稳、准、快”的熟练程度,需要总耗时大约在 3个月到半年左右。该实验结束后,这20名实验员应该都具备了当护士打针的能力,这种可能性很小。大鼠的血管极细,大鼠的尾静脉只有头发丝粗细。大鼠不可能叫疼,只能通过它的挣扎来反馈。如果护士扎偏了,顶多是病人疼一下;但在柯里夫妇的实验里,如果一针没扎准导致大鼠产生剧烈应激,那这只大鼠的血糖和乳酸数据就废了,即柯里夫妇的实验比一个熟练护士打针要求高得多,只有985高校硕博连读的临床外科医生,有拿手术刀二十年经验的外科大夫或许可以做到,即柯里夫妇的实验员的动手能力根本不够做这种实验,练手的老鼠数量也不够,只能靠写文章骗。
在需要测量肝糖原的时间点,柯里夫妇必须处死大鼠。为了防止临死前的垂死挣扎引发血糖波动,只能采用当时最快速的机械方式或吸入性麻醉,确保大鼠在意识到危险之前就失去知觉。一个熟练麻醉师需要10-12年打磨,麻醉师需要比外科医生更懂内科。他们必须精通心电图解读、酸碱平衡分析,就像柯里夫妇做的动静脉血对比、呼吸力学等,实际上,柯里夫妇的实验员根本不具备麻醉大鼠不让其产生应激反应的能力。取出肝脏后的操作更是争分夺秒,直接投入强碱或液态空气中,以缩短组织对死亡的生化反应时间,这种能力需要大量活鼠训练实验员快速活体解剖大鼠,以达到条件反射的程度,这是20年外科手术经验的外科大夫才有的能力,实验室需要成千上万只大鼠才能满足实验要求。只需要查一下柯里夫妇实验室成员的背景就可以知道,他们没有一个人受过长期而且完整的临床外科医生、麻醉师、护士的训练,卡尔虽然是临床医学博士,但几乎没有外科手术、麻醉经验与护理经验,格蒂更偏向纯化学和酶学,阿瑟·科恩伯格、路易斯·莱洛伊尔都是个只会开感冒药处方的内科医生,厄尔·萨瑟兰是药理学教师等等。所以,柯里夫妇的实验室根本不具备做“乳酸循环”实验的能力。
1929年柯里循环实验的具体过程是,第一步,为了确保实验结果不受食物干扰,实验对象必须是完全禁食 24 小时的成年大鼠。目的是耗尽大鼠肝脏中原有的糖原,达到理想状态,此时大鼠的肝糖原水平降至极低,几乎可以忽略不计。这样之后增加的任何糖原,都可以确定是来自实验注入的物质。第二步,柯里夫妇给这些饥饿的大鼠通过胃管或皮下注射精准计量的乳酸盐(Lactate)。实验组注射乳酸盐,对照组注射生理盐水。第三步,多时间点取样,不能等大鼠自然死亡,而是在注射后的不同时间点,如 1 小时、2 小时、3 小时,分批次对大鼠进行处理,测量血液中乳酸浓度的下降速度。对大鼠实施安乐死后,立即取出肝脏并投入强碱液中,以冻结所有的生化反应,随后测量肝糖原的含量。测量肌肉中糖原的变化,证明乳酸并非直接在肌肉内变回糖原。第四步,观察到“乳酸降、糖原升”,并进行数学计算,计算血液中消失的以碳原子为单位的乳酸总量,与增加的碳:计算肝脏中新合成糖原的总量。他们宣称,发现消失的乳酸中,约有 40% 到 95%,都能在肝脏新增的糖原中找回来。结论是他们发现了能量闭环,肌肉无氧运动、产生乳酸进入血液、血液乳酸进入肝脏、糖异生肝糖原、肝糖原分解为血糖、回到肌肉。
如果只用 10 只鼠,每个时间点只有 1-2 只,某只大鼠如果因为注射时的应激反应导致血糖乱跳,就会彻底毁掉整条曲线。将无法区分这究竟是“循环”的结果,还是“运气”的结果。生物统计学告诉我们,只有当大鼠每组样本量达到 8-10只,而且组数达到8-10组时,才可以进行有效的 t 检验或方差分析。只有当15分钟组的肝糖原平均值明显高于 0 分钟组,且这种差异在统计学上是显著的,即P < 0.05时,“乳酸转化为糖原”的结论才能站住脚。要证明循环的关键是观察“随时间变化”的过程,就需要建立一个动态坐标轴:基准组为5-10只,测量饥饿后、未注射乳酸前的初始状态。假设他们设置了5个观测点,如:15min、30min、60min、120min、180min。每组样本量:每个时间点分配 8-10 只大鼠。这样每组的数据才可以计算平均值和标准差,排除掉个体差异带来的偶然性,比如某只大鼠天生肝功能比较强,分泌的葡萄糖量比其他大鼠多。这样每组数据需要50-60只大鼠,安乐死大鼠狂躁的概率约20%,扣除安乐死大鼠狂躁的数据,8-10组数据最少需要1000只大鼠。如果期刊要求数据重复,还需要2000-3000只大鼠。
禁食24小时并不能让肝脏里面的糖原清空,除非饿死大鼠,大鼠肝脏永远会有存储的葡萄糖,而且乳酸并非禁食后血糖的唯一来源,氨基酸、脂肪都可能转化为血糖,所以,柯里夫妇的实验从一开始就走错方向了。1929年对于发表在《生物化学杂志》(JBC)上的经典代谢研究,实验精度通常要求达到分析化学级别,绝对精度要求能够分辨出 0.1 mmol/L (约 1.8 mg/dL) 的浓度变化。重复性(CV值)要求为:同一样本多次测量的变异系数(Coefficient of Variation)必须小于 2%。只有达到这个精度,科里夫妇才能证明“消失的乳酸”与“增加的血糖/糖原”在化学计量学上是完全吻合的。如果系统误差超过10%,就无法排除碳元素流向了脂肪或蛋白质的可能性。大鼠禁食24小时空腹血糖为:3.3 - 5.5 mmol/L (约 60 - 100 mg/dL)。大鼠禁食 24 小时后,通过糖异生维持的血糖通常稳定在 3.0 - 4.0 mmol/L,所以,人类从来没有证明过,禁食24小时产生的葡萄糖到底是肝脏释放的存储葡萄糖,还是糖异生产生的葡萄糖,即实时分解的乳酸、甘油、生糖氨基酸等产生的葡萄糖。生物体在在饥饿或剧烈运动等极端情况下,利用非碳水化合物原料,如乳酸、甘油、生糖氨基酸等,都可以合成葡萄糖,所以,乳酸并非禁食后血糖的唯一来源。我们现在知道,骨骼肌蛋白质降解的生糖氨基酸,如中丙氨酸(Alanine)、谷氨酰胺(Glutamine)等是血糖最大来源, 约占 40% - 50%,乳酸只约占 25% - 30%,还有就是来自脂肪组织的甘油三酯分解约占10% - 15%,即肝脏新增的糖原也可能是血液中的氨基酸与甘油三酯转化过来的,不一定是乳酸转化的。所以,柯里夫妇宣称,他们发现消失的乳酸中,约有 40% 到 95%,都能在肝脏新增的糖原中找回来,这个数据当然是伪造的。
根据柯里夫妇1929年发表的文章[1,2],他们最多使用了60只大鼠,样品太少了,缺乏统计价值,本质上“柯里循环”实验是无效实验,“柯里循环”实验什么也没有证明,肌肉组织完全可能燃烧的是葡萄糖(丙氨酸、谷氨酰胺、甘油等产生的葡萄糖),而非什么乳酸。因为常识告诉我们,肌肉组织本身就是个“储能电池”,平时把葡萄糖从血液中提取出来,并存储在肌肉组织中,随时使用。而乳酸是垃圾,在心肌和某些耐力型肌肉慢肌工作期间,当葡萄糖供应不足时,就象混动汽车一样,使用平时充电的能量,这时肌肉组织可以使用平时存储在心肌与慢肌中的葡萄糖,并不需要从血液中慢慢提取葡萄糖,更不需要乳酸,乳酸只是葡萄糖分解不充分产生的垃圾而已。
此外,肾、心肌、肠胃、肺甚至肌肉运动也会消耗乳酸。柯里夫妇信奉的上帝可不是个单细胞生物,仅靠肝脏消耗乳酸垃圾的生物很容易出差错,这种生物在自然选择中很快会被淘汰,上帝不会那么愚蠢,所以,乳酸本质上在讲一个哲学问题。
在1929年,柯里夫妇并没有现代化的全自动生化分析仪或电子传感器。他们测量血液乳酸浓度只能依靠手工操作一套繁琐的化学滴定分析装置,即所谓的“克劳森法”微量滴定管与蒸馏装置,一套由玻璃管连接的封闭系统。它的作用是将血液中的乳酸通过化学反应转化成易挥发的乙醛,并通过加热将其蒸馏出来。大鼠的血样通常只有几毫升,由于反应产物极少,精密滴定管(Micro-burettes)的精度最少要求为0.01毫升:由于反应产物极少,他们必须使用刻度极其细微的滴定管,需要精确到 0.01 毫升。还需要一个恒温水浴锅,用于严格控制氧化反应的温度,确保乳酸转化的比例稳定,实验室使用热硫酸、钨酸与高锰酸钾,即研究人员必须戴厚的防高温防腐蚀的手套。带上厚厚的手套做0.01毫升的精密滴定实验,失败的概率太高了,只能依靠研究人员的熟能生巧反复多次实验,所以,60只大鼠肯定不够练手的,练手需要成千上万只大鼠。
测量过程有三个关键步骤,1.原始血液太粘稠且含有干扰物质。他们先向血样中加入钨酸(Tungstic acid),使蛋白质沉淀,过滤后得到清澈的“滤液”。2.将滤液放入蒸馏瓶,加入硫酸和高锰酸钾,在加热条件下,高锰酸钾会将乳酸氧化成乙醛(Acetaldehyde)。3.蒸馏出的乙醛被收集在含有亚硫酸氢钠的接收瓶中。乙醛与亚硫酸氢钠结合,加入碘溶液和淀粉指示剂。通过观察溶液颜色从无色变为蓝色的那一瞬间,记录消耗的碘液量。根据消耗的碘,倒推计算乙醛的量,再倒推回原始血液中的乳酸浓度。
实际上,这套流程对操作者的动手能力要求极高。如果加热过猛,乙醛会逃逸;如果高锰酸钾加得太快,乳酸会被过度氧化成乙酸,导致结果偏低。实验误差控制在 1%-2% 以内才是有效实验结果,这在那个纯靠肉眼观察颜色变化的年代,仅靠60只大鼠练手是不可能达到这种熟练程度的。
每一份样本都需要经过数小时的滴定和蒸馏。60只大鼠意味着数百小时的化学实验工作量。要保证数据的一致性:柯里夫妇不得不通过极其严格的筛选,如大鼠的体重、性别、饥饿时长必须完全一致,以减少噪声。在他们 1929 年发表的成名论文中,他们得到的乳酸盐回收率大约 40%-50% 被注射的乳酸盐在肝脏中变成了糖原。即血液里消失的乳酸碳原子,能在肝脏新增的糖原里“对上账”。该实验的最大问题是,每只大鼠的肝脏回收乳酸的能力是不一样的,肝脏应该是优先释放存储的葡萄糖,再分解血液里的乳酸,每只大鼠肝脏存储的葡萄糖总量肯定是不一样的,在活体大鼠身上,乳酸可能被肾脏排泄了,也可能被心肌吃了,或者被汗液、体液、尿液甚至粪便排出体外。即消耗的乳酸含量不可能等于新产生的葡萄糖含量,如果数据是完美闭环,恰恰证明了乳酸循环实验数据是伪造的。
所谓离体器官灌流实验也是场科学骗局,为了排除其他器官,如肾脏、心肌的干扰,有人还进行过离体肝脏灌流实验。其实验过程为,将一个活体肝脏连接在人工循环系统中,并在灌流液中加入乳酸。只要给肝脏提供足够的氧气和能量,灌流液里的乳酸就会消失,并出现等比例的葡萄糖。以得到结论:肝脏是处理乳酸、完成“糖异生”的核心加工厂。在实验开始之前,必须建立一个模拟身体循环的精密外部回路,一个储液罐装有“灌流液”,通常是含有葡萄糖、氨基酸、红细胞或白蛋白的克雷布斯液,以模拟血液循环。一个氧合器模拟人工肺,不断向灌流液中充入 95% 氧气和 5% 二氧化碳,确保器官不会缺氧。一个蠕动泵模拟人工心脏,以提供恒定的压力和流速,模拟脉搏。放在一个恒温装置内,整个系统必须精确维持在 37°C,保证酶活性不会瞬间下降。这个实验装置肯定是异想天开,器官移植成功率太低了,需要大量实验用鼠。器官的精密摘取 (Surgical Isolation)是实验中最考验外科功底的一步,以大鼠肝脏为例,必须快速插管,在大鼠麻醉状态下,先向门静脉和下腔静脉插入细小的软管,以保证零缺血切换,最关键的是,在剪断身体联系的瞬间,必须立即接入外部灌流泵。如果器官停血超过几分钟,组织就会坏死。小心地结扎所有无关的小血管,防止灌流液漏出,最后将完整的器官移入保温槽,即只有20年握手术刀的外科大夫才能能力做这个实验。器官刚换环境会产生“应激”,必须先用基础灌流液冲洗 20-30 分钟。观察灌流出的液体是否清澈,胆汁是否正常分泌,压力是否稳定。在储液罐中加入定量的乳酸,并定时取样,每隔 5 分钟从流出的液体中取样,同时测量储液罐中乳酸的减少和葡萄糖的增加。实验结束时对器官进行称重计算每克组织单位时间内的代谢率,对器官组织切片,确认实验结束后器官细胞是否依然健康。只有当观察到每一毫克血糖增加,都百分之百是这个离体肝脏利用乳酸变出来的,才没有任何争议。
只要肝脏还有活性,肝脏内部永远会有氨基酸、葡萄糖与脂肪存储,或多或少而已。丙氨酸和谷氨酰胺属于氨基酸,是蛋白质的组成单位,甘油三酯是脂肪,而乳酸属于有机酸,是糖代谢的中间产物,所以,丙氨酸、谷氨酰胺与甘油三酯不是乳酸。肝脏不仅存储葡萄糖,肝脏还存储蛋白质与脂肪,所以,肝脏释放的葡萄糖,不仅是存储的葡萄糖,还可能是糖异生蛋白质与脂肪甘油转化的葡萄糖。所以,离体器官灌流实验根本没有证明,“每一毫克血糖增加,都百分之百是这个离体肝脏利用乳酸变出来的”。
实际上,这已经是器官移植外科手术了,实验成功的概率太低了,而且实验成本太高了。实验员需要大量活鼠与时间进行训练,那么,上千只死鼠的尸体到哪里去了?即使实验获得成功,也只能证明肝脏只是分解乳酸的主要器官之一,所谓乳酸循环的真面目并没有被揭开,这种耗费大量人力物力的实验的意义到底何在?
1929 年,柯里夫妇每年大约拿着 $5,000 到 $10,000(含薪资) 的总预算,而“乳酸循环实验”需要的经费可以与后面的曼哈顿计划、人类基因组等国家级项目比肩,即柯里夫妇的科研经费根本不够。
同位素是科学骗局,人类从来没有发现过碳-14,所谓同位素示踪乳酸实验根本就是伪造的。
结论
1947年诺贝尔生理学奖“柯里循环”因为数据是伪造的,所以是场科学骗局,人类从来没有证明过所谓以肝脏为中心的乳酸循环真的存在。
参考文献
[1]G.Cori,et al, Glycogen Formation in the Liver from d- and l-Lactic Acid, Journal of Biological Chemistry,Vol. 81, No. 2, pp. 389–403 (1929)
[2]G.Cori, et al, Mechanism of Glycogen Mobilization by Epinephrine,Journal of Biological Chemistry, 1929, Gemini AI
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