Нобелевские премии по физиологии или медицине за 100 лет

Висцеральные функции

ИВАН ПЕТРОВИЧ ПАВЛОВ, Россия

1849–1936

1904

1920

1922

1956

1998

ФОРМУЛИРОВКА НОБЕЛЕВСКОГО КОМИТЕТА: «за работу по физиологии пищеварения, благодаря которой было сформировано более ясное понимание жизненно важных аспектов этого вопроса».

СУТЬ ОТКРЫТИЯ: за описание механизмов нервной регуляции пищеварения.

ПРЕДЫСТОРИЯ

В 1753 году француз Р. А. С. де Реомюр (R. A. S. de Reaumur), скармливая хищным птицам перфорированные металлические футляры, заполненные мясом, доказал факт химической обработки пищи в желудке. В 1783 году итальянец Л. Спалланцани (L. Spallanzani) повторил опыты Реомюра и усложнил их: перфорированные футляры он заполнял губкой, полученный сок смешивал с мясом и наблюдал его растворение. В 1824 году В. Пру (W. Prout) во Франции доказал наличие в желудочном соке соляной кислоты. В 1836 году немец Теодор Шванн (Theodor Schwann, 1810–1882) выделил из желудочного сока вещество, которое растворяло белки, и назвал его пепсином.

В 1662 году голландец Р. де Грааф (R. de Graaf, 1641–1673) предложил для исследования функций поджелудочной железы у животных выводить ее проток на поверхность тела – первое применение фистулы протока одного из пищеварительных органов. Новый этап изучения пищеварения начался работой американца Бомона (Bomon), который в 1833 году наблюдал за пищеварением в желудке человека через свищ, образовавшийся вследствие огнестрельного ранения. Уже в 1842 году Василий Александрович Басов (1812–1879) в России предложил метод изучения желудочного содержимого посредством создания «искусственного входа в желудок» – то есть применить фистульный метод к изучению пищеварения в желудке.

В 1851 году немец Карл Фридрих Вильгельм Людвиг (Karl Friedrich Wilhelm Ludwig, 1816–1895) открыл секреторные нервы слюнных желез. В 1852 году Фридрих Генрих Биддер (1810–1894) и Шмидт (Schmidt) сообщили, что достаточно показать собаке пищу, чтобы вызвать у нее секрецию желудочного сока. Позднее Рише (Richet) во Франции наблюдал пациента с неизлечимой стриктурой (непроходимостью) пищевода. Ради спасения больного от голодной смерти ему была наложена гастростома — искусственное отверстие в стенке желудка, выведенное на поверхность кожи живота. Как только этот человек брал в рот что-нибудь кислое или сладкое, через гастростому выделялся обильный сок.

Таким образом, к 1870-м годам физиология располагала данными о химической обработке пищи в желудочно-кишечном тракте, но механизмы регуляции этих процессов оставались совершенно неизвестными. В частности, господствовало мнение, согласно которому для усиления желудочной секреции требовался непосредственный контакт слизистой оболочки желудка с пищей.

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ

В 1870-1880-е годы в опытах на собаках Павлов обнаружил стимулирующее действие блуждающего нерва на желудочную секрецию и тормозное действие симпатических нервных волокон. Выяснить первопричины таких нервных воздействий Павлову удалось после того, как он изобрел гениальный по изяществу и доказательности метод мнимого кормления. Наркотизированной собаке перерезали пищевод и оба его конца выводили в кожную рану. На желудок накладывали фистулу. Затем после операции и восстановления собаке предлагали мясо, и она его поедала. Однако проглоченная пища вываливалась из пищевода обратно в миску, и собака поглощала ее вновь и вновь. Таким образом, пища в желудок не попадала, тем не менее его слизистая оболочка активно вырабатывала желудочный сок, который через фистулу выделялся наружу. После перерезки блуждающих нервов усиления сокоотделения при мнимом кормлении уже не происходило.

Этим знаменитым опытом Павлов показал, что усиление желудочной секреции происходит под влиянием центральной нервной системы, которая, получая сигналы от рецепторов в полости рта, в ответ посылает (по блуждающим нервам) команды железам слизистой оболочки желудка, и те усиливают секрецию сока. Сосуды, снабжающие кровью желудок и кишку, также находятся под влиянием нервных (симпатических) волокон.

Павлов доказал, что желудочную секрецию можно усилить, вводя пищу через фистулы непосредственно в желудок или кишку. После денервации эффект исчезал. Это означало, что в пищеварительном тракте имеются рецепторы, от которых по чувствительным волокнам в мозг передается информация о наличии (или отсутствии) пищи. Павлов показал, как состав сока и скорость его выделения меняются в зависимости от характера пищи (преобладания в ней белков, жиров или углеводов, наличия веществ, раздражающих стенку желудка и др.). Он установил тормозное действие жиров на секрецию желудочного сока.

Павлов исследовал и то, что до него называлось «психической секрецией»: сами вид и запах пищи усиливали желудочную секрецию даже в том случае, когда пища оказывалась для животного недоступной. Позднее эти опыты стали началом исследования безусловных и условных рефлексов (см. ниже).

Павлов изучал также нервную регуляцию секреции поджелудочной железы, пищеварительные ферменты желудка и поджелудочной железы, а также механизмы их активации (в том числе другими ферментами). В частности, в лаборатории Павлова в соке, выделяемом стенкой кишки, была открыта энтерокиназа – «фермент ферментов» по выражению Павлова.

ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА

Современник и ученик Павлова Борис Петрович Бабкин (В. Babkin, 1877–1950) из университета Мак-Гилл, Монреаль, Канада, в качестве главных достижений Ивана Петровича в области физиологии желудочной секреции назвал следующие установленные Павловым факты:

– блуждающий нерв является секреторным нервом желез стенки желудка;

– «психическая» желудочная секреция – факт чрезвычайной важности;

– кривые желудочной секреции в ответ на мясо, хлеб и молоко имеют характерные особенности;

– переваривающая сила желудочного сока изменяется в соответствии с характером съеденной пищи и фазой желудочной секреции;

– пища, помещенная непосредственно в желудок, стимулирует секрецию благодаря своему химическому, а не механическому действию;

– существуют сокогонные средства, например, экстрактивные вещества мяса;

– пищевые жиры тормозят желудочную секрецию;

– различаются три фазы желудочной секреции – мозговая, желудочная и кишечная.

Взамен существовавшей в то время физиологии отдельных органов пищеварения, Павлов создал физиологию всей системы в целом, описав нервные взаимосвязи желудочно-кишечного тракта и центральной нервной системы. Современники оценивали вклад Павлова в физиологию пищеварения как превышающий всё, что было сделано в этой области до него. Нобелевский комитет оценил работу Ивана Петровича как «революционную» и поблагодарил его «за глубокие преобразования», которые он произвел «в чрезвычайно важной области науки».

В 1902 году английские физиологи Уильям Мэддок Бейлисс (William Maddock Bayliss, 1860–1924) и Эрнест Генри Старлинг (Ernest Henry Starling, 1866–1927) обнаружили, что органы пищеварения влияют друг на друга не только через посредство центральной нервной системы, но и гуморально (лат. humor — жидкость), то есть, выделяя в кровь гормоны. Эта работа во многом была инициирована достижениями Павлова, но в еще большей степени возникшим у Бейлисса и Старлинга ощущением того, что предложенные Павловым представления не описывают всей картины взаимосвязей между органами пищеварения.

Работы Павлова являются фундаментом всех нынешних представлений о деятельности органов пищеварения, механизмах их регуляции и о том, как может нарушаться работа этих механизмов. На основе этих знаний были разработаны способы лечения, например, язвенной болезни желудка (связанной с избыточным образованием соляной кислоты) путем пересечения веточек блуждающего нерва.

Павлов первым создал метод хронического эксперимента, при котором животному производили (под наркозом и при строгом соблюдении правил асептики) подготовительную хирургическую операцию и после периода восстановления исследовали функции организма в условиях, близких к нормальным. До Павлова существовал только метод острого опыта, в котором животное либо испытывало сильнейшую боль, либо находилось под глубоким наркозом. То и другое сильно влияло на регуляцию практически всех функций организма. Преимущества нового метода были очевидны, и последователи Павлова быстро распространили его на все другие области физиологии.

Альфред Нобель (Alfred Nobel) завещал присуждать премии за работы в области «физиологии или медицины». Первые три из них (1901, 1902 и 1903) увенчали усилия иммунолога, инфекциониста и физиотерапевта, премия же 1904 года стала первой в череде собственно «физиологических» премий (а также и первой Нобелевской премией из всех, полученных в России).

БИОГРАФИЯ

Павлов родился 14 (26) сентября 1849 года в Рязани и был одним из 10 детей Петра Дмитриевича Павлова, священника русской православной церкви, и Варвары Ивановны, тоже дочери священника. «.. дед мой был деревенский пономарь, как и ряд его предков, тоже все низшие члены церковного причта, то есть все дьячки да пономари: Дмитрий (дед), Архип, Мокей, да Павел, откуда и произошла наша немудреная фамилия», – писал Павлов в своих воспоминаниях. Он с большой теплотой вспоминал своих родичей, отличавшихся железным здоровьем и буйным, несмотря на профессию, нравом.

Читать Иван учился у соседки-горбуньи, обучавшей детишек грамоте. В возрасте восьми лет он упал с высокого помоста на каменный пол и после долго хворал. Для поправки здоровья Ивана отдали его крестному отцу – игумену Троицкого монастыря, умному, доброму и образованному человеку. Возможно, именно он и направил последующее интеллектуальное развитие мальчика.

Через три года Павлов вернулся домой и поступил на второй курс Рязанского духовного училища (1860), по окончании которого (1864) как сын священнослужителя был принят в Рязанскую духовную семинарию. Среди своих учителей Павлов вспоминал священника Феофилакта Антоновича Орлова. Семинарии того времени были хороши тем, что предоставляли возможность «следовать индивидуальным умственным влечениям. Можно было быть плохим по одному предмету и выдвигаться по другому, – и это не только не угрожало вам какими-либо неприятностями до увольнения включительно, а даже привлекало к вам особенное внимание: не талант ли?».

Под влиянием литературы 1860-х годов и особенно сочинений Д. И. Писарева, популярной “Физиологии обыденной жизни” Д. Г. Льюиса (D. G. Lewis) и книг Чарльза Дарвина интересы Павлова «обратились в сторону естествознания», и, отойдя от семейной традиции, он в 1870 году поступил на юридический факультет Петербургского университета (выпускников семинарий принимали только на этот факультет), а уже через 10 дней перевелся на естественное отделение физико-математического факультета. Здесь Павлов прочел “Рефлексы головного мозга” Ивана Михайловича Сеченова. «Это было время блестящего состояния факультета. Мы имели профессоров с огромным научным авторитетом и с выдающимся лекторским талантом». – Среди них блистали химики Д. И. Менделеев, А. М. Бутлеров и Н. А. Меншуткин – «Огромное впечатление на нас, физиологов, производил проф. Илья Фаддеевич Цион. Мы были прямо поражены его мастерски простым изложением самых сложных физиологических вопросов и его поистине артистическою способностью ставить опыты. Такой учитель не забывается всю жизнь.» – И. Ф. Цион (1842–1912) был учеником французского физиолога Клода Бернара (Claude Bernard, 1813–1878). Под руководством Ильи Фаддеевича Павлов начал изучение нервов, регулирующих работу сердца.

Полученные навыки и убежденность в возможности существования подобных же механизмов регуляции и для других внутренних органов Павлов уже в 1873 году перенес в совершенно неизученную область: он приступил к изучению нервной регуляции пищеварения и начал с нервов поджелудочной железы. В 1875 году Павлову была присуждена первая в его жизни награда – золотая медаль Университета за студенческую научную работу. В этом же году ему была присуждена степень кандидата естественных наук.

В 1872 году Цион занял кафедру физиологии Медико-хирургической академии (МХА), и в 1875-м Павлов по окончании университета поступил на 3-й курс МХА «не с целью сделаться врачом, а с тем, чтобы впоследствии, имея степень доктора медицины, быть вправе занять кафедру физиологии». Павлов рассчитывал одновременно с обучением работать у Циона ассистентом. – «Но произошла дикая история: талантливейший физиолог был изгнан из академии». – Либеральное студенчество добилось изгнания Циона – монархиста и консерватора, а заодно и строгого экзаменатора. Павлов «пристроился потом как помощник у проф. К. Н. Устимовича, читавшего физиологию в тогдашнем Ветеринарном институте», который был частью МХА. В 1878 году Павлов возглавил лабораторию при терапевтической клинике Сергея Петровича Боткина (1832–1889), где ему была представлена полная свобода в выборе тем исследований. В этой маленькой лаборатории Павлов и выполнил значительную часть работ по физиологии пищеварения, принесших ему мировую славу. Результаты этих работ были опубликованы в статьях, подписанных учениками и сотрудниками, и, как правило, без имени самого Павлова. Для выяснения того, кто же был истинным автором этих работ, Нобелевский комитет в 1904 году прислал в Петербург Роберта Тигерштедта (Robert Tigerstedt, 1853–1923) и Юхана Юханссона (Johan Johansson) и по их докладу было составлено представление Павлова к премии.

Во время поездок по физиологическим лабораториям Европы в 1870- 1880-е годы самое сильное впечатление на Павлова произвели Рудольф Петер Генрих Гейден-гайн (Rudolf Peter Henrich Heidenhein, 1834–1897) и Карл Людвиг, «всю жизнь, все радости и горе ее положивших в науке и ни в чем другом». В 1883 году Павлов получил степень доктора медицины в Военно-медицинской академии (бывшей МХА).

До сорока лет Павлов и его семья постоянно испытывали материальные затруднения из-за скудного жалования и необходимости тратить личные средства на приобретение собак для опытов. В 1890 году Павлов получил, наконец, кафедру фармакологии Военно-медицинской академии, а в 1891-м – и Отдел физиологии только что созданного Института экспериментальной медицины. В 1895 году Павлов стал приемником князя Ивана Романовича Тарханова (Иван Рамазович Тарханишвили, или Тархан-Моуравов, 1846–1908) в качестве профессора физиологии Военно-медицинской академии.

Поскольку Павлов делом своей жизни считал изучение нервных механизмов регуляции, то после известия об открытии Бейлисса и Старлинга (1902) он полностью оставил физиологию пищеварения и перешел к исследованию высшей нервной деятельности. Впервые мир услышал об условных рефлексах из сообщения ученика Павлова в 1901 году, а через год в Мадриде уже сам Павлов доложил о своих наблюдениях на Международном конгрессе физиологов. Новая идея увлекла Павлова настолько, что он запрещал своим сотрудникам даже говорить о физиологии пищеварения и свою Нобелевскую лекцию посвятил не изложению того, за что был награжден, а рассказу об условных рефлексах. Весь остаток своей долгой жизни Павлов служил этой проблеме.

Первая мировая война и особенно Гражданская война в России значительно осложнили работу Павлова. Голодали и сотрудники, и лабораторные животные. Деньги, полученные Павловым в качестве Нобелевской премии, были экспроприированы вместе с банком. Отношения Ивана Петровича с новой властью складывались трудно. По поводу социального эксперимента, производимого в России, он еще в 1918 году говорил, что: “пожалел бы дать на его проведение даже лягушку”. Кафедру Военно-медицинской академии Павлов покинул в 1924 году в знак протеста против увольнения из академии студентов-непролетариев.

Стараясь не допустить отъезда Павлова за рубеж, большевистское правительство создало ему особые условия для продолжения работы. Постепенно центр ее переместился в село Колтуши под Ленинградом, где для Павлова был организован институт (ныне Институт физиологии имени И. П. Павлова РАН). В 1930-е годы Колтуши стали местом паломничества физиологов мира. К концу жизни Павлова десятки научных сотрудников занимались там разработкой проблем высшей нервной деятельности.

В 1935 году в Ленинграде и Москве проходил XV Международный физиологический конгресс, председателем которого был Иван Петрович, и там его объявили facile princeps physiologorum mundi (лат. первый физиолог мира). В торжественной речи к делегатам Павлов в первый и последний раз высказался лояльно по отношению к властям. Его социальная роль была, таким образом, завершена. Еще в 1934 году в знак признания особых заслуг Павлова правительство подарило ему автомобиль «линкольн», в котором не было системы обогрева салона. В холодный февральский день 1936 года на полпути между Колтушами и Ленинградом шофер заявил, что автомобиль неисправен. Непоседливый Павлов пошел пешком, простудился и заболел пневмонией, от которой уже не оправился.

Именем Павлова названы: кишечная фистула Павлова — фистула, наложенная на изолированный участок кишки с полностью сохраненной иннервацией (модификация фистулы Тири-Веллы); симптом Павлова — отсутствие реакции больного на просьбу, произнесенную обычным или громким голосом, и выполнение ее в ответ на тихую или шепотную речь (наблюдается при кататонии); учение Павлова – совокупность теоретических положений, согласно которым приспособление организма к изменяющимся условиям осуществляется преимущественно на основе образования условных рефлексов.

При старом режиме Павлов был награжден многими высокими российскими орденами, а также орденом Почетного легиона, дослужился до чина тайного советника (III класс “Табели о рангах”) и потомственного дворянства.

В 1881 году Павлов женился на Серафиме Васильевне Карчевской, дочери военно-морского врача, выпускнице учительских курсов. У них было три сына и одна дочь.

Павлов умер в Ленинграде 27 февраля 1936 года в возрасте 85 лет. Похоронен на Волховом кладбище в Санкт-Петербурге.

ЛИТЕРАТУРА

Работы лауреата

Полное собрание трудов. М.-Л., 1940;

Полное собрание трудов. М.; Л., 1949;

Павловские среды. Т. 1–3. М.; Л., 1949;

Полное собрание сочинений. Т. 1–6. М., 1951-52;

Павловские клинические среды. Т. 1–3. М.; Л., 1954–1957;

Переписка И. П. Павлова. Л., 1970;

Двадцатилетний опыт изучения высшей нервной деятельности (поведения) животных. 10 изд.,М., 1973.

О нем:

И. П. Павлов в воспоминаниях современников. Л., 1967;

Неопубликованные и малоизвестные материалы И. П. Павлова. Л., 1975;

Асратян Э. А. Иван Петрович Павлов. Жизнь, творчество, современное состояние учения. М., 1981;

Самойлов В. О., Мозжухин А. С. Павлов в Петербурге-Петрограде-Ленинграде. Л., 1989;

Григорьян Н. А. Иван Петрович Павлов. 1849–1936. Ученый. Гражданин. Гуманист. К 150-летию со дня рождения. М., 1999;

Ноздрачев А. Д., Марьянович А. Т. Илья Цион и Иван Павлов: учитель и ученик // Вестник РАН. 1999. Т. 69. С. 813–823.

Иммунные процессы