Физиология пищеварительной системы
Воистину классическими признаны работы русского ученого Ивана Петровича Павлова по физиологии пищеварения. Это относится как к ценности фактических и теоретических результатов, так и оригинальности и мастерству выполнения. Благодаря гению Павлова удалось вывести физиологию органов пищеварительного тракта из тупика и поднять ее на небывалую высоту. «До Павлова физиология пищеварения была одним из отсталых разделов науки физиологии вообще, — замечает в своей книге о физиологе Э.А. Асратян. — Существовали лишь весьма смутные и фрагментарные представления о закономерностях работы отдельных пищеварительных желез и всего процесса пищеварения в целом. Вивисекционно острый эксперимент — основной прием исследования функций органов пищеварительной системы в те времена оказался непригоден для раскрытия тайн работы этих органов. Более того, полученные при таких порочных опытах фактические результаты стали причиной многих ошибок, например представления, что желудочные и поджелудочные железы не имеют секреторных нервов (Гейденгайн, Старлинг, Бейлис и др.). Если же отдельным ученым и удавалось установить наличие секреторных нервов для других пищеварительных желез, например для слюнных (Людвиг, Клод Бернар, Гейденгайн, Лэнгли и др.), то этот грубый прием физиологических исследований все же не позволял выявить всех тонкостей нервной регуляции их функций.
Зная это, многие наши и зарубежные ученые (Клод Бернар, Гейденгайн, Басов Тири и др.) пытались заменить вивисекцию более совершенным приемом исследования — экспериментами на хронически оперированных животных. Однако эти попытки не увенчались должным успехом: либо выполненные операции оказывались малоценными по замыслу и по технике осуществления (фистула протоков слюнных желез у Клода Бернара, изолированный желудок у Гейденгайна), либо остроумно придуманные и успешно выполненные операции были недостаточными для выявления закономерностей работы данного органа хотя бы в главных чертах и годились лишь для получения отдельных, разрозненных фактов об их работе.
Без преувеличения можно сказать, что основными и наиболее достоверными сведениями о физиологии пищеварительных желез наука обязана именно Павлову. Он фактически заново создал эту важную главу физиологии, создал монолитное и цельное учение о едином пищеварительном процессе взамен ранее существовавшей бесформенной смеси не связанных между собой половинчатых и ошибочных сведений о работе тех или иных органов пищеварительной системы».
Ни один из русских ученых того времени, даже Менделеев, не получил такой известности за рубежом. «Это звезда, которая освещает мир, проливая свет на еще не изведанные пути», — говорил о нем Герберт Уэллс. Его называли «романтической, почти легендарной личностью», «гражданином мира».
Иван Петрович Павлов (1849–1936) родился 26 сентября 1849 года в Рязани. Его отец, Петр Дмитриевич, был священником. С раннего детства Павлов перенял у отца упорство в достижении цели и постоянное стремление к самосовершенствованию. По желанию своих родителей Павлов посещал начальный курс духовной семинарии, а в 1860 году поступил в рязанское духовное училище.
В обширной отцовской библиотеке как-то Иван нашел книжку Г.Г. Леви «Физиология обыденной жизни». Книга так глубоко запала ему в душу, что, будучи уже взрослым, «первый физиолог мира» при каждом удобном случае на память цитировал оттуда целые страницы. Увлекшись естественными науками, Павлов в 1870 году поступил в Петербургский университет на естественное отделение физико-математического факультета.
Его интерес к физиологии возрос, после того как он прочитал книгу И. Сеченова «Рефлексы головного мозга», но освоить этот предмет ему удалось только после того, как он прошел обучение в лаборатории И. Циона, изучавшего роль депрессорных нервов.
Первое научное исследование Павлова — изучение секреторной иннервации поджелудочной железы. За нее Павлов и М. Афанасьев были награждены золотой медалью университета.
После получения в 1875 году звания кандидата естественных наук Павлов поступил на третий курс Медико-хирургической академии в Санкт-Петербурге (реорганизованной впоследствии в Военно-медицинскую). Затем Павлов становится ассистентом в Ветеринарном институте, где в течение двух лет продолжал изучение пищеварения и кровообращения.
Летом 1877 года он работал в городе Бреслау, в Германии с Рудольфом Гейденгайном, специалистом в области пищеварения. В следующем году Павлов начал работать в физиологической лаборатории при его клинике в Бреслау, еще не имея медицинской степени, которую Павлов получил в 1879 году. В том же году Иван Петрович начал исследования по физиологии пищеварения, которые продолжались более двадцати лет. Многие исследования Павлова в восьмидесятых годах касались системы кровообращения, в частности регуляции функций сердца и кровяного давления.
В 1883 году Павлов защитил диссертацию на соискание степени доктора медицины, посвященную описанию нервов, контролирующих функции сердца. Он был назначен приват-доцентом в академию, но вынужден был отказаться от этого назначения в связи с дополнительной работой в Лейпциге с Гейденгайном и Карлом Людвигом, двумя наиболее выдающимися физиологами того времени. Через два года Павлов вернулся в Россию.
К 1890 году труды Павлова получили признание со стороны ученых всего мира. С 1891 года он заведовал физиологическим отделом Института экспериментальной медицины, организованного при его деятельном участии, одновременно оставаясь руководителем физиологических исследований в Военно-медицинской академии, в которой проработал с 1895 по 1925 год.
В 1897 году свой экспериментальный материал и теоретические положения Павлов блестяще обобщил в классическом труде «Лекции о работе главных пищеварительных желез» (1897), который очень скоро был переведен за границей.
В своих исследованиях Павлов использовал методы механистической и холистической школ биологии и философии, которые считались несовместимыми. Как представитель механицизма Павлов считал, что комплексная система, такая, как система кровообращения или пищеварения, может быть понята путем поочередного исследования каждой из их частей; как представитель «философии целостности» он чувствовал, что эти части следует изучать у интактного, живого и здорового животного. По этой причине он выступал против традиционных методов вивисекции, при которых живые лабораторные животные оперировались без наркоза для наблюдения за работой их отдельных органов.
Считая, что умирающее на операционном столе и испытывающее боль животное не может реагировать адекватно здоровому, Павлов воздействовал на него хирургическим путем таким образом, чтобы наблюдать за деятельностью внутренних органов, не нарушая их функций и состояния животного. Мастерство Павлова в этой трудной хирургии было непревзойденным. Более того, он настойчиво требовал соблюдения того же уровня ухода, анестезии и чистоты, что и при операциях на людях.
Используя данные методы, Павлов и его коллеги показали, что каждый отдел пищеварительной системы — слюнные и дуоденальные железы, желудок, поджелудочная железа и печень — добавляет к пище определенные вещества в их различной комбинации, расщепляющие ее на всасываемые единицы белков, жиров и углеводов. После выделения нескольких пищеварительных ферментов Павлов начал изучение их регуляции и взаимодействия.
«Секреторные нервы слюнных желез были выявлены и довольно обстоятельно изучены предшественниками Павлова, — пишет Э.А. Асратян, — Клодом Бернаром, Гейденгайном, Людвигом, Ленгли и др., но условия острых вивисекционных экспериментов, в которых проводились их исследования, не позволяли им выявить во всей полноте картину и закономерности богатой и разносторонней естественной деятельности этих желез. Рефлекторная секреция слюны априорно ставилась в связь с общей возбудимостью рецепторов ротовой полости, хотя давно было известно, что эти рецепторы далеко не однородны по своей структуре и функциям.
В своих систематических и тщательных хронических экспериментах Павлов установил, что рефлекторная секреция слюны в сильной степени варьирует по количеству и даже по качеству в зависимости от природы, силы, количества и продолжительности действия натуральных раздражителей в виде пищевых или отвергаемых веществ на рецепторы ротовой полости. Попадает в рот пища или отвергаемое вещество (кислота, щелочь и т. д.), какой сорт пищи попадает в рот — мясо, хлеб, молоко или что-либо другое, в каком виде (сухом или жидком), в каком количестве — от этого зависит, какие слюнные железы и в каком темпе будут работать, какого состава и какое количество слюны будут выделять и т. д. К примеру, было показано, что сухая пища вызывает большее слюноотделение, чем влажная или жидкая, кислота вызывает слюну с большим содержанием белка, чем пищевые продукты, речной песок, засыпанный в рот, также вызывает обильное слюноотделение, а мелкие камешки, положенные в рот, не вызывая слюны, выталкиваются изо рта и т. д.
Вариабельность в количестве и качестве выделяемой слюны зависит также от ее функционального назначения — пищеварительного, защитного или санитарно-гигиенического. Например, на съедобные вещества выделяется, как правило, густая слюна, а на отвергаемые — жидкая. При этом соответственно меняется доля участия отдельных слюнных желез, производящих преимущественно жидкую или преимущественно густую слюну. Всей совокупностью этих и других фактов Павлов установил факт принципиальной важности: такая тонкая и яркая изменчивость рефлекторной деятельности слюнных желез обусловлена специфической возбудимостью разных рецепторов ротовой полости к каждому из этих раздражающих их агентов, и сами эти изменения носят приспособительный характер».
В 1904 году Павлов был награжден Нобелевской премией по физиологии и медицине «за работу по физиологии пищеварения, благодаря которой было сформировано более ясное понимание жизненно важных аспектов этого вопроса». В речи на церемонии вручения премии К. А. Г. Мернер из Каролинского института дал высокую оценку вкладу Павлова в физиологию и химию органов пищеварительной системы. «Благодаря работе Павлова мы смогли продвинуться в изучении этой проблемы дальше, чем за все предыдущие годы, — сказал Мернер. — Теперь мы имеем исчерпывающее представление о влиянии одного отдела пищеварительной системы на другой, т. е. о том, как отдельные звенья пищеварительного механизма приспособлены к совместной работе».
На протяжении всей своей научной работы Павлов сохранял интерес к влиянию нервной системы на деятельность внутренних органов. В начале двадцатого века его эксперименты, касающиеся пищеварительной системы, привели к изучению условных рефлексов. В одном из экспериментов, названным «мнимым кормлением», Павлов действовал просто и оригинально. Он проделал два «окошка»: одно — в стенке желудка, другое — в пищеводе Теперь пища, которой кормили прооперированную и вылеченную собаку, не доходила до желудка, вываливалась из отверстия в пищеводе наружу. Но желудок успевал получить сигнал, что пища в организм поступила, и начинал готовиться к работе: усиленно выделять необходимый для переваривания сок. Его можно было спокойно брать из второго отверстия и исследовать без помех.
Собака могла часами глотать одну и ту же порцию пищи, которая дальше пищевода не попадала, а экспериментатор работал в это время с обильно льющимся желудочным соком. Можно было варьировать пищу и наблюдать, как соответственно меняется химический состав желудочного сока.
Но главное было в другом. Впервые удалось экспериментально доказать, что работа желудка зависит от нервной системы и управляется ею. Ведь в опытах мнимого кормления пища не попадала непосредственно в желудок, а он начинал работать. Стало быть, команду он получал по нервам, идущим от рта и пищевода. В то же время стоило перерезать идущие к желудку нервы — и сок переставал выделяться.
Другими способами доказать регулирующую роль нервной системы в пищеварении было просто невозможно. Ивану Петровичу это удалось сделать первым, оставив далеко позади своих зарубежных коллег и даже самого Р. Гейденгайна, чей авторитет был признан всеми в Европе и к которому Павлов совсем недавно ездил набираться опыта.
«Любое явление во внешнем мире может быть превращено во временный сигнал объекта, стимулирующий слюнные железы, — писал Павлов, — если стимуляция этим объектом слизистой оболочки ротовой полости будет связана повторно… с воздействием определенного внешнего явления на другие чувствительные поверхности тела».
Конечно, далеко не все факты и теоретические положения Павлова по физиологии пищеварительной системы сохраняют свою силу и сегодня. Многочисленные исследования ученых из различных стран внесли в некоторые из них поправки и изменения. Однако в целом современная физиология пищеварения все еще сохраняет глубокую печать мысли и труда Павлова. Его классические работы по-прежнему служат основой для новых и новых исследований.
