Как открытие нейросекреции изменило науку и медицину
Без теории нейросекреции никогда не появилась бы современная эндокринология, а значит, миллионы пациентов с эндокринологическими заболеваниями не получили бы помощь. Однако быть благодарными за это открытие должны не только врачи, но и эволюционные биологи. Причем последние должны сказать спасибо лично Берте Шаррер.
В 1980-е годы, спустя несколько лет после смерти мужа, Берта Шаррер сформулировала всеобъемлющую теорию эволюционного происхождения нейросекреторных клеток. Она доказала, что секреторные нейроны были первоначальным, базовым средством внутриклеточной коммуникации, которое присутствовало даже у примитивных организмов. Именно эти нейроны послужили эволюционной базой для развития специализированной и сложной нейроэндокринной системы.
Женщина, которая лишь через 20 лет после начала карьеры получила официальное признание (и такую же зарплату, как и коллеги-мужчины), на закате жизни доказала, что нервные клетки – вовсе не поздний продукт эволюции, как было принято считать, а наши древние эволюционные спутники. Создать новое направление медицины и добиться пересмотра одной из важнейших биологических концепций удается далеко не каждому.
Глава 4На какое дерево похожи легкие: 1889–1939
Легкие – самый первый сегментарный орган, в строении которого разобрались исследователи. Если бы не было этого открытия, кто знает, когда ученые и врачи поняли бы, как устроены другие сегментарные органы. Неизвестно, сколько людей успели бы погибнуть до появления операций, которые позволяют удалить небольшой участок затронутого болезнью органа, сохранив все его здоровые части.
Что такое легкие и как они работают
Все начинается в носу [43]. В этой выстланной слизистой оболочкой двухкамерной пещере воздух нагревается и увлажняется – это нужно, чтобы не повредить нежным легким. Там же воздух проходит первичную санитарную обработку. Слизь и волоски в носу задерживают пыль, грязь и микробы, не пропуская их в легкие.
Затем влажный и нагретый воздух проходит в носоглотку и минует гортань. Хрящевой каркас гортани защищает голосовые связки и направляет воздух в трахею, которую еще называют дыхательным горлом.
Трахея – хрящевая трубка длиной 10–12 см, стенки которой усилены кольцами из плотного хряща. Благодаря этому трахея может сплющиваться, давая возможность человеку глотать крупные куски пищи, но остается достаточно жесткой, чтобы не схлопываться из-за перепадов давления, неизбежных во время дыхания. А еще она выстлана изнутри слизистой с ресничками, которые выталкивают в носоглотку слизь с налипшими частицами мелкой пыли, проскочившей ворота в носу.
Если сравнить легкие с деревом, главным его стволом будет трахея. Примерно на уровне пятого грудного позвонка этот ствол разветвляется на две мощные ветви – правый и левый бронх. Правый бронх дает начало правому легкому, а левый – левому.
То, что легкие необходимы для дыхания и жизни, ученые понимали еще во времена римского врача Галена [44]. Но с деталями их строения, без которых невозможно проводить точные хирургические операции, ученые смогли познакомиться только на рубеже XIX–XX веков.
Что ученые знали об устройстве легких к концу XIX века
Вслед за древнегреческими учеными врачи эпох Средневековья и Возрождения считали, что легкие каким-то образом поддерживают жизнь. Но поскольку о существовании кислорода, как, впрочем, и других газов, из которых состоит воздух, они не знали, полагали, что этот орган обеспечивает связь с пневмой – невидимой жизненной силой.
Считается, что одним из первых на то, что бронхи легких ветвятся дихотомически – то есть напоминают рогатку, – обратил внимание знаменитый художник и по совместительству увлеченный анатом Леонардо да Винчи. При дихотомичеком ветвлении от главного ствола отходят две большие ветви, которые разделяются на несколько маленьких – и так происходит снова и снова.
Образ пневмы закрепился за легкими, а само слово вошло в медицинскую практику: например, проблема, при которой воздух проникает под оболочку поврежденного легкого, до сих пор называется пневмотораксом.
Современник Леонардо, врач Алессандро Бенедетти, в этом вопросе был солидарен со знаменитым живописцем. По поводу же функций легких Бенедетти соглашался скорее с древнегреческими предшественниками. В 1495 году он писал, что «легкие превращают дыхание в пищу для жизненного духа». Правда, он же думал, что легкие своим прохладным дыханием остужают гнев, то есть отводил им роль контролера эмоций.
В XVI–XVII веках строение легких описали довольно подробно. Например, голландский натуралист Ян Сваммердам консервировал этот орган при помощи воска, чтобы сохранить его тонкую структуру, и тщательно препарировал [45].
В 1685 году его соотечественник, анатом Готфрид Бидлоо [46], вводил в легкие расплавленный металл: скорее всего, это была смесь висмута и ртути. Удалив лишнюю ткань, он получал довольно точный слепок [47] трахеи и бронхов.
Однако вопросом, как именно и почему ветвятся бронхи и зачем вообще нужно такое ветвление, вплоть до рубежа XIX и XX веков никто не задавался.
Елка или рогатка: как устроено бронхиальное дерево
Ответ на этот вопрос на рубеже прошлого века отыскал Уильям Юарт (1848–1929). Перед этим ему предстояло опровергнуть предположение другого яркого исследователя, Кристофа Эби. К сожалению, это открытие появилось слишком рано и оказалось забыто.
Установить истину удалось силами множества ученых, и случилось это только в XX веке.
Кристоф Теодор Эби родился в 1835 году в семье швейцарского фермера [48]. Но сельская жизнь интересовала его меньше, чем медицина, поэтому он отправился в немецкий город Базель, чтобы выучиться на врача. Сын фермера оказался способным: уже в 28 лет Эби стал профессором анатомии в Бернском университете.
Первое, что он сделал в качестве профессора, – обратился к руководству с просьбой приобрести пять микроскопов. Передовой подход принес свои плоды: вскоре о медицинском факультете Берна заговорили во всем мире. Преподавателем он тоже оказался отличным: в 1909 году ученик Эби, хирург Теодор Кохер[5], получил Нобелевскую премию.
Самого же профессора Эби больше всего интересовала сравнительная анатомия. Например, он детально описал и сопоставил множество человеческих черепов и суставов – они до сих пор хранятся на медицинском факультете в Берне – и написал об этом книгу [49]. Но одним из самых известных исследований, которые Эби провел в Берне, было исследование бронхиального дерева. По его итогам он написал книгу «Бронхиальное дерево млекопитающих и человека с замечаниями о бронхиальном дереве птиц и рептилий», опубликованную в 1880 году.
К бронхиальному дереву Эби применил те же методы исследования, которые использовал в изучении скелетов. Это было кое-что новое: до Эби никто не пытался сравнивать легкие множества разных людей, чтобы отыскать общие черты и различия. Как и в случае скелетов, для своих исследований Эби сделал множество восковых и металлических слепков легких умерших людей и животных и старательно их зарисовал. Чтобы подготовить препараты, он вводил легкоплавкий металл прямо в грудину, рассчитывая, что это поможет избежать искажения формы легких.
Но самое интересное, что в случае легких сравнительный подход профессора подвел. Самый важный вопрос, который интересовал Эби, – как именно ветвятся легкие. Изучив и сравнив слепки этого органа у животных и людей, он сделал вывод, что легкие ветвятся моноподиально. Примерно так изображают деревья дети: рисуют главный ствол, от которого во все стороны отходят ветки.
У многих животных легкие действительно устроены именно так. Но Эби так хотел найти общий принцип в строении этого органа, что попросту проигнорировал тот факт, что у людей этот орган ветвится иначе. Поэтому в своей книге Эби обрушился с критикой на идею Леонардо о дихотомическом строении легких.
Его коллега, основоположник эмбриологии Альберт Кёлликер, справедливо заметил, что трубки бронхиального дерева неизменно делятся на две ветки и у эмбрионов, и у взрослых людей. Но Эби слишком верил в свой подход, поэтому не прислушался и работу исправлять не стал.
Авторитет профессора был столь велик, что его заблуждение закрепилось в атласах и учебниках на долгих 50 лет. Так что отцом сегментарной анатомии мы назвать его все-таки не можем.
Титул отца сегментарной анатомии по праву достается Уильяму Юарту, патологу из больницы Бромптон в Лондоне [50, 51]. Юарт родился в Лондоне, но мать его была француженкой. Поэтому образование он тоже получил частично в Британии, а частично – во Франции, в Парижском университете. В 1870 году его обучение было прервано Франко-прусской войной – в то время молодой доктор служил во французской армии.
После окончания войны Юарт вернулся на родину, получил степень бакалавра в Кембриджском университете и поступил на работу в Медицинскую школу Святого Георгия. Но опыт, полученный во время войны, не давал доктору покоя.
В 1889 году в своей работе «Бронхи и легочные кровеносные сосуды» Юарт напишет: «У меня возникло подозрение, что нынешние недостатки наших анатомических знаний способствовали медленному прогрессу в легочной хирургии, что контрастирует с устойчивым прогрессом, достигнутым в хирургии других органов» [52].
У Юарта были все основания считать, что знаний не хватает. Он прекрасно знал: хирургические операции на легких так часто приводили к смерти солдат, что прусские хирурги просто отказывались их делать. Но дело было не только в недостатке знаний. В своей книге Юарт намекал в том числе и на работу Эби, посвященную легким. Он был с ней прекрасно знаком и категорически не согласен почти по всем вопросам [53].