Перша Нобелівська премія з фізіології інтегрованих систем Іван Петрович Павлов, 1904 р. Фізіологія
Коледж медицини та громадського здоров'я, Університет штату Огайо, Коламбус, штат Огайо 43210
Столітній ювілей з вручення Нобелівської премії з фізіології та медицини російському академіку Івану Петровичу Павлову (РИСУНОК 1) - це привід для оцінки шляхів, відкритих до сучасних інтегрованих систем фізіології та медицини відкриттями в міській лабораторії Павлова в Санкт-Петербурзі та у своїй заміській лабораторії в Колтуші. Нобелівська премія Павлова була першою в історії за фізіологію інтегрованих систем і першою за російську.
ФІГУРА 1. Академік Іван Павлов A: фотографія І. П. Павлова з колекції фотографій у його заміській лабораторії в Колтуші. : портрет Павлова, розташований у його робочому кабінеті в Колтуші.
Павлов народився сином священика в 1849 році в Рязані, в 200 милях на південний схід від Москви, і він вчився на священство, перш ніж вступити до факультету фізико-математичних наук Санкт-Петербурзького університету в 1873 році, а потім в медичну школу в Медико-хірургічна академія Санкт-Петербурга. Він отримав ступінь медика з відзнакою у 1879 році.
Павлов був апостолом Клода Бернара і виховував глибоке захоплення філософією Бернара сучасної науки про життя, яка суперечила царським метафізичним поглядам. Згідно з біографічним описом Г. П. Сміта (12), Павлов ніколи не цікавився медичною практикою; швидше, протягом усього життя він розглядав дослідження фізіології систем як основну науку, яка, найімовірніше, сприятиме прогресу медицини. Отже, здається, що переважаюча мантра сучасної медицини «від лави до ліжка» корениться в особистій філософії Павлова.
Через кілька років після докторської роботи у відомих лабораторіях експериментальної фізіології в Німеччині Павлов був призначений кафедрою фармакології у Військово-медичній академії в Санкт-Петербурзі в 1890 р. І кафедрою фізіології в Імператорській медичній академії в 1895 р. З цього часу вперед, йому вдалося поступово розвинути масштабну дослідницьку "імперію", яка змінила світогляд світогляду на взаємодію мозку та кишечника та фізіологію травлення.
Наближаючись до кінця своєї довгої та визначної кар'єри, у вісімдесят шість років Павлов головував на XV Міжнародному конгресі фізіологічних наук у Санкт-Петербурзі та Москві в серпні 1935 р. Видатний американський фізіолог Вальтер Б. Кеннон відвідав Конгресу і повідомляє, що значна частина характерних для Павлова пильності та нервової діяльності була очевидною в його діях під час формальностей конгресу. Кеннон заявляє, що, "незважаючи на вимоги, пред'явлені Павлову президентом Конгресу, він виконував обов'язки своєї канцелярії з чудовою грацією і майстерністю" (1). Павлов помер у лютому 1936 року.
Шлункова та підшлункова секреція
Традиційне вчення про "головну фазу" шлункової та підшлункової секреції бере свій початок з Павлова. Студенти дізнаються, що стимуляція шлункової секреції кислоти та пепсину та стимуляція панкреатичної секреції травних ферментів починається з очікуванням проковтування бажаної їжі та опосередковується надходженням у шлунок та підшлункову залозу з еферентних нервів блукаючої залози. Цефалічна фаза Павлова була блискучою демонстрацією взаємодії мозок-кишка. Стимулювання секреції, викликане зв'язуванням стимулів навколишнього середовища (наприклад, світла та звуків), з подачею апетитної їжі було виявлено Павловим у його собак і названо класичним терміном: "умовний рефлекс". Описи хірурга американської армії Вільяма Бомонта (1785–1853) про те, як зовнішній вигляд слизової оболонки шлунка відображає емоційний стан його пацієнта Олексія Сен-Мартіна, передував роботі Павлова щодо взаємодії кишок мозку та собак. Дослідження Бомона заклали основу для роботи Павлова і є початком стріли часу, яка вказує на те, що сучасні фізіологи розуміють зараз про травний тракт як інтегровану систему.
Павлов був майстром-експериментальним хірургом. Його розробка «мішечка Павлова» дозволила виявити головну фазу секреції та її роль у випереджальній підготовці верхніх відділів травного тракту до прийому їжі. Шлунковий мішечок Павлова за своєю суттю такий самий, як мішок, розроблений Рудольфом Гейденгайном у Німеччині, за винятком того, що блукаюча іннервація залишається цілою (РИСУНОК 2). Відкриття Павлова про те, що розрив вагусної іннервації усунув головну фазу як шлункової, так і підшлункової секреції, лежить в основі відкриття ацетилхоліну як нейромедіатора та мускаринового підтипу як залученого рецептора.
РИСУНОК 2. Шлунковий мішечок Павлова Сумка хірургічно готується із свищем, утвореним сегментом тонкої кишки зі стомою на поверхні черевної стінки. Павловські мішечки мали неушкоджену блукаючу іннервацію. Сумка Хайденхейна була майже такою ж, за винятком вагусно денервованої. Адаптовано з посилання 6 з дозволу Фонду медичної освіти та досліджень Мейо. Всі права захищені.
Само собою зрозуміло, винахід застарілої селективної ваготомії для лікування виразкової хвороби пептичної та дванадцятипалої кишки у людей у 1930-х роках та успішного фармакологічного розвитку селективних антагоністів мускаринових рецепторів як терапії порушень, пов’язаних із шлунковою кислотою, випливають із відкриття Павлова та інших Latarjet у Франції (19). Так само сучасні знання про дію гістаміну як потужного секретагогу шлункової кислоти розвинулись безпосередньо з фабрики фізіології Павлова. Нобелівський лауреат Адольф Віндаус синтезував гістамін у 1906 р., А розгорнуте розслідування його дій у тілі опублікували сер Генрі Дейл та П. П. Лейдлоу у 1910–1911 рр. Дейл і Лейдлоу не повідомляли про дію гістаміну на шлункову секрецію, можливо через відсутність досвіду хірургічної підготовки шлункових свищів у собак Павлова. Це було залишено Л. Попєльському, який був одним із польських слухачів Павлова. Після закінчення навчання у Павлова та повернення до роботи в Польщі, Попєльський повідомив у 1916 р., Що ін'єкція гістаміну стимулювала рясну секрецію шлункової кислоти у собак із хірургічно підготовленими свищами шлунка.
Зараз, у 21 столітті, ми можемо міркувати про те, якою мірою спадщина Павлова вплинула на відкриття антагоністів гістамінових рецепторів Н2 сером Джеймсом В. Блек (Нобелівська премія, 1988) з Кінгз-коледжу, Лондон, і новітні, запаморочливі досягнення у розробці інгібіторів протонної помпи у 1980-х і 1990-х роках, піонером якої став Джордж Сакс з Центру досліджень та освіти виразки (CURE) при Університеті Каліфорнії, Лос-Анджелес; групою Ларса Ольбе, Крістер Седерберг та Торе Лінд у відділенні хірургії в університеті Гетеборг; та дослідницькими лабораторіями А. Б. Гессле у Швеції. Без цих сучасних результатів десятки пацієнтів, які страждають від кислотних розладів печії, езофагіту, виразкової хвороби шлунка та дванадцятипалої кишки, ларингіту, певних форм астми, нічного кашлю, гниючих зубів тощо, і їхні лікарі опиняться без ефективних засобів лікування.
Павлов відповідає також за те, що ми навчаємо як "шлункова" та "кишкова" фази секреції слизової в шлунку. Наявність їжі в шлунку стимулює секрецію мішечка Павлова або Хайденхайна, і це ми вчимо як "шлункову фазу". Суттєва різниця між головною та шлунковою фазами секреції полягає в тому, що перша ефективна лише у вагально іннервованому мішечку Павлова, тоді як шлункова фаза спостерігається також у мішечку Хайденхейна, який знеструмлений. Це показало, що шлункова фаза повинна бути зумовлена гормональним механізмом, який, як ми зараз знаємо, відображає стимульоване їжею вивільнення гормону гастрину з ентероендокринних клітин слизової шлунка. Фізіологія «кишкової фази» подібна до шлункової, за винятком того, що гастрин виділяється з ентероендокринних клітин слизової оболонки тонкої кишки, а обсяг виділеного шлункового соку відносно невеликий.