История развития физиологии

Развитие исследований в области химической физиологии ознамено­валось созданием в XX столетии новых разделов: эндокринологии, учения о витаминах, учения о медиаторах.

Эндокринология изучает физиологию, биохимию и патологию желез внутренней секреции — эндокринных желез, которые образуют и выделя­ют в кровь гормоны — химические соединения, обладающие высокой физиологической активностью, т. е. способностью в малых количествах резко изменять состояние и деятельность многих органов тела. Впервые обра­тили внимание на функции желез внутренней секреции врачи-клиницисты, связавшие происхождение некоторых заболеваний с патологией эндокрин­ных желез. Лишь много позднее, в конце XIX столетия, физиолог Броун-Секар, а затем в XX столетии и другие доказали, что железы внутренней секреции, например половые, надпочечные, поджелудочная, щитовидная, околощитовиддые, гипофиз, образуют высокоактивные вещества. В этой области науки достигнуты крупные успехи: выяснен химический состав и механизм действия многих гормонов; ряд их подучен путем химического синтеза в .лабораториях; установлено, что некоторые заболевания являются результатом недостаточной, а дру­гие, напротив, избыточной продукции гормонов теми или иными железами внутренней секреции; разработаны на основе физиологических данных эф­фективные методы лечения многих заболеваний эндокринных желез.

Учение о витаминах — витаминология — посвящено исследованию специальной группы веществ пищи, не относящихся к Пел нам, жирам, углеводам пли минеральным, солям, не являющихся источниками энергии для организма, но вместе с тем необходимых для регуляции про­цессов обмена веществ и роста. Витамины были открыты в 1880 г. Н. И. Лу­ниным, однако всестороннее их исследование началось лишь с 1910— 1912 гг. Термин «витамины» предложил польский ученый К. Фукк. Новая область привлекла к себе внимание физиологов, биохимиков, хи­миков-синтетиков, патологов и представителен различных клинических специальностей. В настоящее время известно около 30 витаминов; опре­делена химическая структура и механизм действия многих из них; раз­работаны способы очистки и химического синтеза большинства витаминов. Выяснено, что они необходимы для нормального течения процессов обме­на веществ и что из некоторых витаминов образуются активные группы ферментов; установлена суточная потребность в витаминах людей разного возраста и профессий. Достигнуты исключительные успехи в распознава­нии, лечении и предупреждении заболеваний, наступающих при отсутствии или недостаточном содержании витаминов в пище.

Учение о медиаторах посвящено изучению физиологической роли: некоторых химических соединений, образующихся в нервных окончаниях. Медиаторы — химические передатчики нервного импульса с нервного окончания на клетки периферических органов или на нервные клетки. Открытие медиаторов было сделано в 1920 г. О. Леви в опытах с раздражением нервов изолированного сердца лягушки. Это открытие получило под­тверждение и развитие в исследованиях очень многих ученых (А. Ф. Са­моплов. А. В. Кибяков и др. в СССР, У. Кеннон, Д. Нахмансон в США. Г. Депл, В. Фельдберг в Англии, М. Бакк в Бельгии, Б. Минц во Фран­ции). В настоящее время образование физиологически активных веществ обнаружено при возбуждении и торможении всех отделов центральной и периферической нервной системы. Показано, что медиаторами являются ацетилхолин и адреналин и ого производное норадреналин, а также некоторые другие вещества; ведется интенсивное изучение механизма их дей­ствия. Выяснено, что они имеют значение не только как передатчики нерв­ного импульса в нервных окончаниях, по и как факторы, меняющие воз­будимость и физиологическое состояние нервной ткани. Исследования медиаторов дали практически важные результаты для клиники. Оказа­лось, что при ряде заболевании нервной системы и при некоторых отравле­ниях нарушаются образование, действие или распад медиаторов. На атом основании рекомендованы и введены в практику новые методы лечения таких заболевании и отравлении.

Благодаря достижениям эндокринологии, витаминологии и учения о медиаторах раскрылась чрезвычайно важная роль некоторых химиче­ских соединений в регуляции жизнедеятельности организма. Химические факторы участвуют в объединении, согласовании и регуляции функции. Воздействие на функции организма веществ, образующихся в одних клет­ках и тканях и приносимых к другим клеткам и тканям с кровью и ткане­вой жидкостью, обозначают понятием гуморальной регуляции. Неправильно, однако, пред ста ил ять, что гуморальная регуляция составляет особую независимую от нервной системы регуляторную систему. Образование и действие гуморальных, химических факторов в организме регулируется нервной системой. Гу­моральный механизм: регуляции подчинен нервному механизму, представ­ляющему собой высшую форму объединения, взаимодействия и регуляции функций в целостном организме. Образование и действие гуморальных факторов регуляции составляет одно из звеньев в единой цепи нервно-гуморальной регуляции функций, учение о которой разрабатывалось при активнейшем участии советских исследователей Л. А. Орбели, К. М. Бы­кова. Л. С. Штерн и др.

Значительными достижениями обогатило физиологию также физиче­ское направление исследовании. В первую очередь необходимо отметить успехи электрофизиологии, в большой степени обязанные использованию электроники и радиотехники. Применение в начале XX века струпного гальванометра (В. Эпнтховен, А. Ф. Самойлов), а затем электронных уси­лителей электрического тока или напряжения и осциллографов (Г. Гаесер, Э. Эдрпан) дало возможность провести детальный анализ электриче­ских явлений, протекающих в центральной и периферической нервной системе, и  сердце  и   в  мышцах.

Значение этих исследовании состоит в том, что электрические изме­нения, так называемые токи, или потенциалы, действия, являются обяза­тельными спутниками процесса возбуждения. Электрофизиологические исследования приобрели большое практическое применение в медицине. Так. регистрация электрических проявлений сердечной деятельности — электрокардиография — оказалась тонким диагностическим приемом, обнаруживающим нарушения сердечной деятельности при заболеваниях сердца. Изучение электрических проявлений деятельности головного мозга — электроэнцефалография — важно для диагностики некоторых за­болевании головного мозга, в частности для установления локализации опухолей.

В XX веке физиологи стали использовать теория и методы физиче­ской химии, начавшей развиваться в конце XX века. В дальнейшем Чаговец развил представление, что основу раздражения нерва составляет изменение концентрации ионов в раздражаемом участке. Эти; представ­ления получили широкое признание и легли в основу современных гипо­тез о природе нервного процесса и электрических проявлении возбужде­ния (А. Ходжкин, А. Хаксли и др.).

В 20—30-е годы нашего столетия удалось обнаружить при прохожде­нии импульсов по нервным волокнам увеличение потребления кислорода и выделения углекислого газа, что свидетельствует об усилении окисли­тельных процессов в возбужденном нерве. Далее, усовершенствование А- Хилом термоэлектрического способа измерения позволяло установить теплообразование в нерве при прохождении волны возбуждения и после псе.               Эти опыты привели физиологов к важному заключению, что проведе­ние нервного импульса представляет собой сложный процесс: начальным звеном является возникновение тока действия в результате движения ионов череп мембрану волокна; за ним следуют сложные биохимические процессы, связанные с усилением энергетического обмена веществ, в ре­зультате которых восстанавливается ионная концентрация внутри и сна­ружи мембраны нервного волокна и оно становится вновь способным к про­ведению следующего импульса (А. А. Ухтомский).

Крупные успехи достигнуты в XX столетии в изучении функции внут­ренних органов и их регуляции: детально проанализированы закономер­ности сердечной деятельности (Э. Старлинг, Т. Льюис в Англии, А. Ф. Са­мойлов, А. Б. Фохт в России, К. Уйггерс в США), сосудистые реакции (Г. Геринг в Германии, К. Гемманс it Бельгии, В. В. Парии и В. Н. Чер­ниговский в СССР), капиллярное кровообращение (А. Крот в Дании), механизмы дыхания и транспорт газов кровью (Б. Ф. Верито в России, Д. Баркрофт, Дж. Холдел в Англии, Д. ван Слайк в США, Е. М. Крепе в СССР), химизм, механизм и регуляция процессов пищеварения (И. П. Павлов, Е. С. Лондон, Б. П. Бабкин, И. II. Разспков, К. М. Быков, В. М. Бэйлисс, А. Айви и др.), закономерности функционирования ночек (А. Кешни, А. Ричарде, А. Г. Гинецинскин и др.). Разработано учение о вегетативной нервной системе, т. е. о той части нервной системы, кото­рая нннервнрует внутренние органы, сосуды и потовые железы и участвует в регуляции обмена веществ всех тканей тела (работы У. Гаскелла, Дж. Ленглн, У. Кеннона, Л. А. Орбели).

Большой вклад в текущем столетии внесен в изучение физиологии низших отделов центральной нервной системы: развито учение о нервных центрах, изучены общие закономерности координации, т. е. согласования функций, особенности протекания рефлекторных реакций спинного, про­долговатого, сродного мозга, мозжечка и подкорковых ядер. Раскрыты функции ретикулярной формации головного мозга.