内分泌医学史l李卓皓19

ACTH分泌多了人还会变黑？！

几乎所有垂体激素的发现和分离？！

生长激素的合成和应用？！

本来并不知道内分泌医学史上有这样一位华人，但在回顾内分泌历史进程、尤其是垂体疾病的历史时，会反复出现这样一个名字ChohHaoLi。这个名字似乎和所有垂体激素的发现紧密联系。

李卓皓(-)

与垂体激素

内分泌医学史系列

上世纪五六十年代内分泌学届许多人都知道华人中有两位世界著名的科学家、实验内分泌学家--CHLi和KKChen，他们的中文名分别为李卓皓和陈克恢。他们的成就为国际内分泌学届所公认。医院内分泌科的张家庆教授在年《中华内分泌代谢杂志》发表的纪念文章中指出：我国现代中青年内分泌学者很少有人知道他们的事迹。那在这里，我们就重温一下李卓皓教授在世界华人内分泌学界的卓越成就，也借以缅怀先驱！

求学

对于每个人来说，想必在学生时代都绕不开与激素一词纠缠的日子。大家对激素以及在整个称谓下那些生长激素、胰岛素、肾上腺激素等十余种激素并不陌生。但诸如它们各自的结构、作用是什么之类的问题总是困扰着我们。有些人甚至为了它挠破头皮，无心睡眠最后还是在考试中落个苦不堪言的下场。

而在上个世纪90年代，也有这么一位中国人跟我们有过同样的苦恼。只不过不同的是，他当时连它们是什么都不知道，在实验室艰难地将它们分离出来并确定其结构。尽管他也曾两次被提名的诺贝尔医学奖，但他的故事却很少被人提起。

广州培英中学旧图

年4月21日，李卓皓出生在广州番禺的一个家庭里。其父是一位成功的企业家。父母都曾受过没上过学的亏，因而格外看重子女的教育，10位子女都很出色。16岁时，李卓皓就从培英中学毕业，考上了南京金陵大学（今南京大学前身）化学系。年，他以优异的成绩获得硕士学位后，顺利留在学校成为了一名助教。

金陵大学

可比起成为一名教师，他更希望自己能在化学领域有所建树。期间他曾与刚从美国西北大学获博士学位回国的李FH共同进行了研究工作，此项工作是李FH与西北大学的W.V.Evans一起开始的。完成后发表于《美国化学学会杂志》，署了三个人的名。当时中国没有足够的知识和先进的仪器设备，李卓皓根本不可能实现自己的愿望。2年的时间里，工作并无太大起色。连真正想要研究的方向都没有找到，更别说是动手进行实验了。

加州大学伯克利分校

年，李卓皓终于下定决心出国留学。可当他向加州大学伯克利分校提出申请，却惨遭拒绝，理由是该校从未听说过金陵大学的名字，且当时很少有中国人去读博士学位。李卓皓并未没有放弃，但只能去美国密歇根大学，因该校同意接收他。当他在伯克利停留时，去看望了他哥哥李卓敏（音），李卓敏正在读工商管理。李卓敏劝他去找加州大学化学学院的院长GilbertLewis，递上自己曾经发表过的论文（就是前面提到的论文）。GilbertLewis认识W.V.Evans，并表现出对该论文的兴趣，同时被他的执着和才华打动了，便改变了主意，同意他留下来读博士。

GilbertLewis

当时美国正处于经济大萧条时期，他一边求学，一边打工赚钱维持生计，可谓是异常艰辛。而那时浓郁的排华氛围也让他受尽了灯塔国人的冷眼。他刚好找到在Chung-MeiHome机构，教华裔孩子学中文，每月30美元。但从学校过去要5英里，他就买了一辆旧车，并学习驾驶，学了一个小时后他就小心翼翼地开车上路了。在这样的条件下，年，李卓皓终于取得了化学动力学博士学位。

垂体激素

本打算一毕业就回国的他，却因为战况而被迫留在了美国。在上世纪30年代，一个刚拿到学位的化学家在美国找个工作并非易事。他四处找工作却屡屡碰壁，很多时候不是他不够优秀而是因为那该死的排华情绪。后来运气好，他学校（伯克利分校）的实验生物研究所正好要招一名化学家。该所的领导HerbertEvans是一位解剖学教授及杰出的内分泌学家。该所当时用各种生物学的方法研究垂体的内分泌学。Evans很有远见地想从化学方面开辟内分泌学研究，就找到了他，但也仅仅给他地下室的一小块空间。

加州大学伯克利分校

实际上，这个工作的内容却跟他之前的专业完全搭不上边。但为了生活，他也还是只能硬着头皮改行研究生物化学。即便已经向现实妥协，但微薄的收入并不足以支撑他生存。很长的日子里，他不得不白天上班，晚上自制酱油在路边出售，以此维持基本的生活。

脑垂体位置分布图

垂体是人体内最重要的分泌器官，负责分泌生长激素等多种重要的激素。它对我们人体的生长和发育有着不可或缺的作用。但在那个年代，科学家对脑垂体的研究才刚开始。他们只知道它会分泌一些物质，可关于它们的成分和作用却是一概不知。所以开拓这个领域对李卓皓而言是有极大的风险的。

李卓皓的工作正是这片几乎一片空白的领域进行开拓性研究。而他的实验室还被安排在地下室的一个小房间里，设备简陋还时常有老鼠在周围穿梭。垂体激素多是蛋白质，而蛋白质化学在年还处于婴儿期，只有结晶、离心、初级电泳等试验手段。学过有机化学的朋友都知道，分离和提纯激素是一个磨人的工作。

更何况当时蛋白质化学还处在起步阶段，加上那时简陋的仪器，可能一个不小心就前功尽弃了。

生长激素

当时对氨基酸的分析、氨基酸测序及X线结晶影像等方法尚未问世。垂体中的激素的量又微乎其微，提纯十分艰难。可即便再艰苦，李卓皓也从未想过要放弃。那段时间，他收集了数以千计的羊脑，搅碎，一遍又一遍地进行高精细的实验。

在如此艰苦的条件下，终于在年，他成功分离萃取出促黄体激素（LH）并在分子层面上确定了促黄体激素的化学及生理性质。在此后的10年中他发表了篇论文，包括宣告鉴定和分离出多种高纯度的激素如ACTH、LH、FSH等。

垂体的解剖图

垂体分泌的激素大多由李卓皓教授分离纯化和鉴定。并且在实验室的头十年，他大部分时间是单枪匹马，埋头苦干。此时他逐步晋升为化学形态学讲师（-），实验室生物学助理教授（-），副教授（-），年晋升教授。

年刚产生了蛋白质化学的新一代技术，他就到瑞典去进修肽的层析。他在欧洲的会议上有机会听到测定胰岛素氨基酸序列的先进试验。他有改变计划去英国剑桥大学逗留了1个月，这些技术对他后几年的研究起了相当大的作用。

年回到伯克利后，李卓皓建立了独立的“激素研究实验室”，并被任命为主任及生物化学和实验内分泌学教授。他建立新实验室并从原来研究所分离出来是得到了当时加州大学校长的大力支持。那时很少人能建立如此强大的队伍，而李卓皓从此又要担负新的管理、筹措资助等工作。因为今天美国NIH的研究经费来源在年代是没有的。而他在这方面也干得很出色。一直到他年退休时为止，他获得了32个公共及私人的资金来源。年他的实验室从地下室搬到了大楼的第4层。年激素研究实验室又搬到邻近的加州大学旧金山分校的由他设计的新大楼里。

新实验楼落成后，李卓给如虎添翼，该实验室接受了多名从世界各地来的访问学者、博士后及研究生。但李教授从来不放弃亲自做实验，这种精神也感染了每一个来进修的人。作为导师，他用自己的模范行动及风格来教育人，而不是仅仅作指示。他的学生形容他像交响乐队的指挥者，而不仅是协奏曲的演奏者。他对别人要求样品常慷慨地无偿赠与。李教授的平易近人还使整个实捡室变成欢乐的大家庭。尤其在实验室20周年及30周年庆典，以及庆祝李教授60岁生日时更为热烈。

生长激素

李卓皓一生中与多位学者合作发表了超过篇论文，影响巨大。年他第一次发表分离了LH，到年退休前完成的最后一个激素是胰岛素样生长因子1(IGF-1)。如果说对这些激素的萃取分离让李卓皓在化学界名气大增，那么人工合成生长激素才真正让他的大名刻在了化学研究的丰碑上。他花了32年时间从发现、提纯、鉴定、测序、阐明化学结构，一直到年人工合成了生长激素。这个个氨基酸的蛋白质是当时世界上最大的人工合成蛋白质。从此以后，用基因重组合成、商业生产，直到临床应用造福子广大患者，这都靠他卓越的基础研究工作。

当李卓皓第一次从牛身上分离出生长激素，他想起了当年卖酱油时在一旁乞讨身材非常矮小的老汉。那么，这促进生长的生长激素能否帮助那些身体矮小的人重新长大呢？可牛身上提取的生长激素又能对人有什么用呢？并没有！

所以，李卓皓转而研究人脑并在年，发表了《人类和猿猴生长激素的分离方法及性质》一文。文中指出，生长激素对患有侏儒症的儿童有一定的治疗效果。

他还千辛万苦地研究出了一种从人体尸体中分离和纯化生长激素的方法。仅在年，就有余个脑垂体被收集，用于治疗约0名患有侏儒症的儿童。可人的尸体数目终究有限，无法不能满足所有患者的需求。为什么不进行人工生长激素的合成呢？

促肾上腺皮质激素化学结构式

那时大家的思路是，根据已知激素的氨基酸序列，想方设法去寻找方法对应着进行人工合成。但他们都一一失败了，像激素这样复杂的多肽分子进行合成已几乎是不可能的事。然而，分离萃取激素多年的李卓皓却细心地注意到了一个有趣的现象。他发现一般实验室提取的某个激素，常常与其他激素在生物学功能上有所重叠。

事实上，大家对这种现象早已习以为常了，默契地认为这是分离萃取时的交叉污染造成的。但李卓皓却对此耿耿于怀，因为他认为不可能都那么凑巧，莫非是不同激素中原本就存在着共性？根据经验，他大胆地设想激素间有部分结构是同源的。而激素作用并不由是全部激素分子决定的，极有可能是其中分子中的部分结构起作用。

不久后他的猜测便得到证实。因为他在确定了促黑激素的氨基酸序列。刚好它有18个氨基酸组成的序列同时存在于促肾上腺皮质激素。这就解释了促肾上腺皮质激素也有刺激黑色素细胞作用的原因，且其作用的产生只需要激素分子的部分结构。

人体生长激素（的hGR）和催乳素（PRL）

结构的比较显示40％的序列同源性

简单来说，这些重叠的功能说明不同激素之间，会存在某些共有结构。而这些共有结构，可能是人工合成激素的关键。那么先确定生长激素的结构，再来尝试生长激素的合成，会不会有新的突破呢？顺着新的实验思路之后，李卓皓又开始用各种化学方法将天然的生长激素分子打断，以便得出它的基本组成。

李卓皓工作图

年，他终于确定了人类生长激素的结构，由个氨基酸组成。4年后，李卓皓开始了合成生长激素的尝试。这很快获得成功，它一下子轰动了整个医学界，也为日后大规模生产生长激素打下了基础。这一项成就，使他获奖无数，日后拯救了百万家庭。实际上，李卓皓对5种腺垂体激素的活性研究一直到明确结构，如PRL、ACTH、LH、FSH、GH及绒毛膜促性服激素。他提出了前激素的新概念，认为部分氨基酸片段的化学结构与激素的生物活性有关。这些对以后开发药物，应用于广大患者，都有极大的关系。

获奖无数，与诺贝尔奖擦肩而过

李卓皓一生中得到了26个奖，从年美国内分泌学会给这位34岁青年的他第一个Ciba奖，到年美国基础医学最高、有“美国诺贝尔奖”之称的Lasker奖。迄今为止，只有4位华人科学家获颁Lasker奖。而李卓皓是第一位获奖华人，同时也是唯一一位获得基础医学奖的华人科学家。

屠呦呦获美国拉斯卡奖

年美国医学会还给他科学成就奖。他至少2次被提名为诺贝尔奖候选人，但都因某种原因未通过。

然而，全世界各地给他不少荣誉，包括年入选美国艺术及科学院院士，年美国国家科学院院士。中国台湾"中央研究院"于年选他为院士。其他各种荣誉学位至少10个，各种学会及科学院给他荣誉称号至少14个。

他能真正发挥作用的其他方面是在一些顾问委员会提出政策性意见及杂志编辑部确定编辑方向。如美国生物化学研究所的科学顾问、中国香港中文大学学术顾问委员会顾问、中国台湾"中央研究院"顾问。请他当编委的杂志很多，值得特别提出的有:从年到他年过世的《激素、蛋白及肽》各卷，《生化及生物物理档案》年至年的执行编辑，此外还有《国际肽及蛋白质研究杂志》年至年为共同主编，年起为主编，直到他去世。

ACTH-促脂素-内啡肽

他的近半个世纪的工作，成果极其丰富，且是多方面的，很难在一篇文章中说清。现在以从ACTH到促脂素(lipotropin)，再到内啡肤的发现过程为例，说明该过程的复杂与曲折，以及李卓皓教授在其中的创新思路和英明决策。

内啡肽分子结构图

年在提取对肾上腺有剌激活性的垂体激素时，李卓皓教授实际上是在和3个药厂在竞争。有2个药厂先发表了猪大部分活性ACTH的纯化及猪完整ACTH的纯化。而李教授于年才发表他的羊ACTH的分离。实际上李做好的实验室早在药厂发表前就已经有了纯ACTH，只不过他要重复验证。而不幸原来放冰冻垂体旁边的仓库发生了火灾，使冰冻垂体发生了解冻及重冻过程。因此只得决定重新从头开始，所以发表迟了些。但李卓皓教授对此种运气不佳毫无怨言。

年李卓皓教授的实验室发表了ACTH39个氨基酸序列。年李卓皓教授认为此全部序列中具有生物活性者仅占一部分，而要证明他的观点并不容易。当时大家发现即使再纯的ACTH在生物活性上常与其他激素有重叠。大多数研究者对此认为是因交叉污染所致。一直到年明确了促黑素(MSH)的化学结构后，才发现MSH有一部分氨基酸序列与ACTH相同，所以ACTH也有MSH样作用，证明了李教授的观点。

年李卓皓教授利用休假去学习了肤类合成，以后建立了这支队伍。因人工合成的ACTH不会有其他激素的交叉污染，也证实了李教授以前所持的观点。年，有人发明了固态肽合成，该实验室也引进了此方法。最后于年合成了完整的ACTH，以后还合成了促脂素、内啡肤等。

为了改进天然ACTH提取产量，他们修改了纯化过程，却发现在色谱上出现一个新峰。提取后发现其化学结构是新的物质，其分解脂肪活性较ACTH强，但无ACTH的促肾上腺皮质作用。在多肽激素的研究过程中，以前一般是先发现生物活性，以后再研究其化学结构，而这是世界上第一次倒过来的工作，先明确化学

结构，再探讨其生物活性。

年把促脂素的氨基酸序列破译后，搞清楚了为何?-LTH有MSH活性，因其91个氨基酸序列中，有18个序列与MSH相同。由此而把促脂素看作"前激素(prohormone)"，提出这一崭新的概念。

年在研究βLTH时发现一个新的促脂素，进一步研究发现一个31肽片段，称为?-内啡肽(?-EP)。在与其他学者的交流下，于年发现内啡肽具有鸦片样活性，这也是先发现化合物后明确其生物活性，而且证明了?-LTH竟然是3个激素的前激素。

从李卓皓教授这些事迹上我们看到了华裔科学家在如此艰苦的条件下奋发图强、勤劳、创新、思路活跃，却又踏踏实实地进行半个世纪的工作。由于他的努力，才使我们对垂体激素有今天的了解。他的工作成果被转化应用到临床，造福于广大患者。

他奉献了毕生的精力为腺垂体研究领域带来了许多零的突破和新的发现。美国《时代》杂志曾称他为“腺垂体大师”。遗憾的是他曾两次获得诺贝尔奖提名，但不知为何他终生未能得到诺贝尔奖评委会的认可。但这些都不是重要的，李卓皓一生致力于科学研究，超过多篇论文和无数的奖励已经是对他的认可。也正如他所说"只要一息尚存，就一息致力于科学研究"。

后记

现在的清华大学生物系

年清华大学重建生物系,邀请李卓皓回来讲学。接到祖国的邀请后，他二话不说就答应了。当时清华生物系条件很差,系馆临时设在一个破旧的平房里,连教师队伍都还没完善。大家都担心他这样一个世界著名科学家适应不来。但是出人意外,他不仅没有摆架子,还十分认真工作。除了给全校作学术报告外，天天都到系里给给当时的老师们指导工作。

年12月的《中华内分泌代谢杂志》刊登了李卓皓教授诞辰周年的纪念文章

文末，陈家伦教授的编后评论如下：

张家庆教授在国际杰出的华裔科学家、实验内分泌学家李卓皓教授百年诞辰之际，不顾高龄、不辞辛劳，整理编写了这篇纪念文章，缅怀前辈的丰功伟绩，同时激励我国内分泌学工作者学习前辈镇而不舍、孜孜求索、数十年如一日的钻研精冲，并了解李卓皓教授在垂体激素生化、生理上所取得的重大成就，具有重要的现实意义并将有深远的影响。

参考：

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