История биологии с начала XX века до наших дней

В области физиологии обмена веществ и питания открытие витаминов является одним из наиболее выдающихся достижений XX столетия (см. главу 6). Это открытие совершило революцию в учении о питании и имело важнейшее значение для клинической практики и животноводства.

В первой четверти XX в. усилия многих исследователей были направлены на выяснение биологической ценности белков и величины их необходимого содержания в пищевом рационе. Было сформулировано понятие «биологической ценности белков» (К. Томас, 1909–1912), установлена роль аминокислотного состава различных белков, выявлено наличие так называемых незаменимых аминокислот и изучен белковый оптимум (см. главу 6). На основании громадного материала удалось определить нормы питания для людей разного возраста, занятых различными видами труда.

Основы современной физиологии пищеварения были заложены в конце XX в. трудами И.П. Павлова (Нобелевская премия, 1904). В начале XX в. исследования пищеварения были сосредоточены в основном в лабораториях его учеников — Б.П. Бабкина, Л.А. Орбели, И.П. Разенкова, К.М. Быкова, а также в лабораториях Е.С. Лондона, У.Б. Кеннона, А. Карлсона, А. Айви и др.

Первые годы XX столетия ознаменовались изучением гуморальных механизмов регуляции пищеварения. В 1902 г. В. Бейлисс и Э. Старлинг обнаружили, что при введении соляной кислоты в двенадцатиперстную кишку в ней образуется какой-то химический возбудитель секреции поджелудочной железы, названной ими секретином. Это вещество всасывается в кишке и, циркулируя в крови, вызывает панкреатическую секрецию. Получив полное подтверждение, это открытие знаменовало начало нового этапа в изучении регуляции функций органов пищеварения.

В 1906 г. Дж. Эдкинс провел эксперименты с введением животному экстрактов из слизистой оболочки пилорической части желудка и обнаружил, что они вызывают секрецию желудочных желез. Эдкинс высказал предположение, что в экстрактах содержится специфический химический возбудитель, названный им гастрином. Последний, по его мнению, образуется в желудке и, всасываясь, в кровь, возбуждает секрецию. В конце 20-х и в 30-х годах было открыто еще несколько гормонов, образующихся в пищеварительном тракте.

Е.С. Лондон (1913) провел обширные исследования химических изменений пищи в разных отделах пищеварительного тракта. Для этого он разработал специальную полифистульную методику, позволившую извлекать для исследования содержимое разных участков кишечника. В.Н. Болдырев (1904) открыл у собак периодическую моторную и секреторную деятельность некоторых органов пищеварительного тракта вне периода пищеварения. Несколько лет спустя У.Б. Кеннон и А. Карлсон при исследовании людей обнаружили, что периоды сокращений желудка совпадают с ощущениями голода — чувством «сосания под ложечкой». Эти данные послужили Кеннону основанием для создания теории, согласно которой ощущение голода является «местным чувством», возникающим при раздражении рецепторов желудка.

Физиология выделения.

В 1917 г. на основании исследования количественного состава плазмы крови и мочи А. Кешни создал фильтрационно-реабсорбционную теорию мочеобразования, получившую широкое признание. Кешни пришел к заключению, что процесс мочеобразования нельзя объяснить одной фильтрацией, так как в канальцах происходит не только сгущение профильтрованной в клубочках мочи, но и изменение ее состава. Он выдвинул предположение об избирательном обратном всасывании канальцевым эпителием некоторых веществ.

Теория Кешни получила подтверждение в экспериментах Дж. Уирна и А. Ричардса (1924–1925). Они пунктировали под микроскопом стеклянной микропипеткой почечные клубочки, или канальцы, у лягушек и затем исследовали состав микропунктата. Эксперименты показали, что, действительно, в клубочках происходит фильтрация и что состав профильтрованной мочи отличается от состава плазмы только отсутствием не проходящих через почечный фильтр белков. Позднее Ричардс (1936), пунктируя разные участки почечных канальцев и микрохимически исследуя состав содержащейся в них мочи, дал прямые доказательства обратного всасывания некоторых веществ в кровь. Параллельно Е. Маршал на основании опытов с введением в кровь нефильтруемой краски фенолрот и сравнительно-физиологических исследований подтвердил представление Р. Гейденгайна о секреторной функции канальцевого эпителия. Таким образом было доказано, что моча образуется в результате трех процессов: фильтрации, обратного всасывания и секреции.

В 30-х годах Г.У. Смит, А. Ричардс и другие разработали способы измерения количества фильтруемой мочи (путем определения так называемого коэффициента очищения инсулина), количественного исследования канальцевой секреции и величины почечного кровотока. Эти методы получили применение в клинической практике.

Эндокринология.

Физиология желез внутренней секреции в основном была разработана в XX столетия. До этого о функциях эндокринных желез существовали лишь отрывочные сведения и были описаны некоторые их заболевания.