Медицина

    Начиная с середины 19 в. ведущая роль перешла к немецким медицинским журналам. В 1847 г. в Вюрцбурге начал издаваться «Archiv für pathologische Anatomie und Physiologic und für klinische Medizin», получивший впоследствии название «Virhow's Archiv». На страницах этого журнала публиковались выдающиеся работы врачей всего мира, в т.ч. многие работы русских врачей. Не меньшее значение имел издававшийся с 1834 г. журнал «Archiv für Anatomie, Physiologic und wissenschaftliche Medizin», основанный И, Мюллером (1801—1858). После смерти И. Мюллера журнал редактировал Э. Дюбуа-Реймон; с 1877 г. журнал стал называться «Archiv für Physiologic». В 1868 г. Э. Пфлюгером начал издаваться «Archiv für die gezamte Physiologic des Menschen und der Tiere», названный впоследствии «Pflüger's Archiv».

    В 19 в. состоялось первое международное собрание врачей — съезд гигиенистов в Брюсселе (1852). Международные медицинские съезды врачей проходили в Париже с 1867 г., причем уже на первом присутствовали и с успехом выступали русские врачи.

    В последней трети 18 в. начали создаваться бактериологические медицинские учреждения и журналы. В 1875 г. вышел «Deutsche medizinische Wochenschrift». который с 80-х гг. стал трибуной Р. Коха (1843—1910) и его учеников. В том же году при имперском управлении здравоохранения в Берлине создана специальная лаборатория Р. Коха. Небольшая лаборатория Л. Пастера (1822—1895) в Париже издавала ставший затем самым авторитетным в бактериологии журнал «Annales de I'lnstitut Pasteur» (1887). В 1888 г. на средства, собранные по международной подписке, был открыт Пастеровский институт, в котором работали Э. Ру (1853—1933), И.И. Мечников (1845—1916), Ж. Борде (1870—1961) и другие выдающиеся микробиологи. Этот институт до настоящего времени является одним из крупнейших в мире центров научных исследований в области бактериологии, иммунологии, вирусологии и генетики. В 1890 г. в Петербурге на базе Пастеровской станции был создан институт экспериментальной медицины, в котором работали И.П. Павлов (1849—1936), С.Н. Виноградский (1856—1953), Е.С. Лондон (1868—1939) и другие выдающиеся русские ученые. В этом институте, открытом с целью изучения заразных болезней и выработки мер борьбы с ними, кроме бактериологических исследований выполнялась широкая программа исследований в области теоретической М., прежде всего физиологии. В 1891 г. открылись Институт инфекционных болезней им. Р. Коха в Берлине и Институт профилактической медицины им. Листера в Лондоне.

    Отказавшись от чисто механистической картины мира, естествознание 19 в. стремилось к обоснованию идей всеобщей взаимосвязи явлений природы и их эволюции; характерны внедрение экспериментальных методов во все области естествознания, взаимопроникновение идей и методов исследования. Возникали и решались новые сложнейшие теоретические проблемы, появились новые области естествознания, шла последовательная дифференциация отдельных областей знаний, формировались все более узкие специальные отрасли и одновременно происходила их своеобразная интеграция, когда ранее обособленно развивавшиеся науки связывались между собой пограничными дисциплинами (например, физическая химия развивалась на границе физики и химии, биологическая химия — на границе химии и биологии и др.). Выполненные в 19 в. фундаментальные исследования в области физики, химии и биологии определили новую научную картину мира. Результаты этих исследований послужили естественнонаучной базой для развития экспериментально и теоретически обоснованных представлений о процессах жизнедеятельности и их изменениях при патологических состояниях, о причинах возникновения и механизмах развития различных болезней, научно обоснованных методах диагностики, лечения и профилактики.

    Одним из наиболее выдающихся достижений естествознания 19 в. было открытие закона сохранения и превращения энергии. Этот закон впервые показал взаимосвязь ранее как бы независимо существовавших в сознании человека природных явлений (механической работы, теплоты, электричества, химических процессов), объединив их общим понятием «энергия» (способность совершать работу). Благодаря работам Р. Майера (1814—1878), Дж. Джоуля (1821—1889) и Г. Гельмгольца (1821—1894) закон сохранения и превращения энергии, как и сформулированные в 50—60-х гг. 19 в. принципы термодинамики, послужил развитию физиологии и нашел широкое применение в М. для изучения процессов обмена веществ и энергии, в частности газообмена, энергопотребностей и энерготрат организма. И.М. Сеченов (1829—1905), используя методы физической химии и математики, изучал динамику процесса дыхания и установил количественные законы растворимости газов крови. Экспериментальное изучение газообмена (в частности, изменения его интенсивности при мышечной работе) продолжили его ученики. Были разработаны методы прямой и непрямой калориметрии, позволившие точно измерить количество энергии, заключенной в различных пищевых веществах, а также освобождаемой организмом животных и человека в покое и при работе. Принципиальное значение имели работы А.А. Лихачева (1866—1942), установившего совпадение результатов прямой калориметрии и исследования газообмена (непрямая калориметрия), что было позднее подтверждено в США Ф. Бенедиктом (1894) и в Германии — М. Рубнером (1894). Немецкие ученые Э. Пфлюгер (1829—1910), К. Фойт (1831—1908) и М. Петтенкофер (1818—1901), изучая газообмен и обмен азотистых и безазотистых веществ животного организма, доказали, что при длительном голодании более важные для организма органы восполняют свои затраты за счет менее важных и что большая часть энергии в организме (85—90%) образуется за счет жиров и углеводов и только 10—15% — за счет белка. На основании опытов и статистического изучения питания в общественных столовых К. Фойт установил гигиенические нормы питания, получившие широкое распространение.

    Немецкий физиолог и гигиенист М. Рубнер (1854—1932) завершил работы А. Лавуазье (1743—1794) и П. Лапласа по химической трактовке дыхания животных как химического процесса; ввел количественные показатели процессов обмена веществ в животном организме; сформулировал закон изодинамии пищевых веществ, учитывающий их энергетическую оценку. Разрабатывая проблему теплообразования и теплоотдачи человеческого организма, он научно обосновал гигиенические требования к одежде.

    Выполненные в 19 в. экспериментальные исследования обмена веществ заложили основу учения о газообмене, физиологии и гигиены питания, биоэнергетики, которые получили развитие в 20 в.

    Количественное изучение электрических и магнитных явлений с использованием специально сконструированных для этих целей измерительных приборов позволило установить основные закономерности взаимодействия электрических зарядов, электрического тока и электрического поля, электромеханических и электротермических эффектов, взаимосвязь между электричеством и магнетизмом. В 1791 г. итальянский анатом и физиолог Л. Гальвани (1737—1798) создал теорию так называемого животного электричества. Итальянский физик и физиолог А. Вольта (1745—1827) изобрел электрометр, конденсатор, электроскоп, а в 1800 г. — источник электрического тока — гальванический элемент (так называемый вольтов столб). Он обнаружил (1792—1795) электрическую раздражимость органов зрения и вкуса у человека, использовал гальваническое электричество для лечения нарушений слуха и, т.о., стал творцом нового метода лечения — гальванизации. В 1831 г. английский физик, основоположник учения об электромагнитном поле М. Фарадей (1791—1867) открыл явление электромагнитной индукции и сконструировал первый источник переменного тока — индукционную катушку, ток от которой, названный фарадическим током, получил широкое распространение в физиологических исследованиях, а также в практической М. как средство лечения. Во второй половине 19 в. стали применяться различные методы электротерапии, основанные на использовании электромагнитного поля и термоэлектрического эффекта. В 1837 г. другой итальянский физиолог К. Маттеуччи (1811—1868) доказал наличие разности электрических потенциалов между поврежденной и неповрежденной частями мышцы, а также обнаружил, что мышца при сокращении создает электрический ток, достаточный для раздражения другого нервно-мышечного соединения. Крупный вклад в развитие электрофизиологии внесли исследования Э. Дюбуа-Реймона (1818—1896), Э. Пфлюгера, Г. Гельмгольца, В.Я. Данилевского (1852—1939), Э. Марея (1830—1904), Б.Ф. Вериго (1860—1925), Н.Е. Введенского (1852—1922). В 19 и 20 вв. на основе достижений электрофизиологии были изучены многие процессы жизнедеятельности, возникли и получили развитие новые высокоэффективные методы диагностики (электрокардиография, электроэнцефалография и др.) и лечения.

    Новый этап в изучении физико-химических основ жизнедеятельности. в частности различных электрических явлений в живых тканях организма, начался после разработки С. Аррениусом (1859—1927) теории электролитической диссоциации (1887). На ее основе В.Ю. Чаговец (1873—1941) впервые создал всеобъемлющую теорию происхождения электрических явлений в живых тканях и раздражающего действия на них электрического тока. На рубеже 19 и 20 вв. немецкий физикохимик В. Оствальд (1853—1932), голландский физикохимик Я. Вант-Гофф (1852—1911) и Ш. Овертон (1865—1933) развили представления о наличии на поверхности клетки полупроницаемой мембраны, способной задерживать одни ионы и пропускать другие.

    В 19 в. были заложены основы физиологической оптики и физиологической акустики. Английский врач и естествоиспытатель Т. Юнг (1773—1829) — один из основателей волновой теории света — объяснил механизм аккомодации глаза и сформулировал первую трехкомпонентную теорию цветового зрения. Выяснение важнейших закономерностей физиологической оптики связано с исследованиями Г. Гельмгольца, который разработал теорию аккомодации, учение о цветовом зрении, сконструировал офтальмоскоп для прижизненного наблюдения за состоянием глазного дна. Голландский физиолог и врач Ф. Дондерс (1818—1889) сформулировал (1864) научные представления о механизмах нарушения рефракции и основах оптической коррекции дефектов зрения, сделал первое систематическое описание астигматизма глаза и внедрил в практику его коррекцию цилиндрическими линзами, установил связь между аккомодацией и конвергенцией и между аккомодацией и рефракцией и др. Немецкий физиолог Э. Геринг (1834—1918) изучил закономерности зависимости остроты восприятия и ощущения света от отношения их интенсивности к суммарной интенсивности всех ощущений, а также обусловленность сопряженных движений глаза их одинаковой иннервацией (законы Геринга).

    Г. Гельмгольц в своих трудах заложил основы физиологии слуха. Он построил модель уха, предложил математическую теорию взаимодействия звуковых волн с органом слуха, доказал способность слухового аппарата анализировать сложные звуки и др.

    Важное значение для разработки проблем гемодинамики и газообмена сыграли исследования французского физика и врача Ж. Пуазейля (1799—1869), который эмпирически установил закон истечения вязкой жидкости через цилиндрическую трубку (закон Пуазейля) и первый (1828) применил ртутный манометр для измерения кровяного давления, а также работы немецкого физика Г. Кирхгофа (1824—1887) в области гидродинамики. Немецкий химик Р. Бунзен (1811—-1899) и физик Г. Кирхгоф заложили основы спектрального анализа (1854—1859), внедрение которого сыграло большую роль в развитии биологической химии.

    В 70—90-х гг. 19 в. были выполнены фундаментальные исследования в области электромагнитных явлений; открыты каналовые, катодные, рентгеновские лучи, радиоактивность, элементарные частицы и др., в результате чего изменились многие естественнонаучные представления. Так, открытие радиоактивности и элементарных частиц изменило представления о строении вещества, о неизменности, неделимости и элементарности атомов.

    Радикальный переворот претерпела в 19 в. химия. В результате исследований А. Лавуазье, Дж. Пристли (1733—1804), К. Бертолле (1748—1822), А. Фуркруа (1755—1809) и др. в химии сложились новые научные представления: утвердился закон сохранения материи (массы), появилась химическая номенклатура, была раскрыта природа горения и опровергнута теория флогистона и т.д. Однако окончательное преобразование химий в науку произошло после победы учения о молекулярно-атомистическом строении вещества, сформулированного в трудах английского ученого Дж. Дальтона (1766—1844).

    На основе молекулярно-атомистических представлений в 19 в. (главным образом в первой его половине) были проведены фундаментальные исследования и сформулированы основные понятия общей химии. Шведский химик И. Берцелиус (1779—1848) ввел современные химические символы, установил формулу многих веществ, в т.ч. воды, определил атомные веса 50 элементов. Русский химик А.М. Бутлеров создал (1861) теорию строения химических веществ. Крупнейшим достижением химии 19 в. стало открытие (1869) Д.И. Менделеевым (1834—1907) одного из основных законов естествознания — периодического закона химических элементов и создание периодической системы элементов.

    Особенно важное значение имело возникновение и развитие так называемой синтетической органической химии: работы Ф. Велера (1800—1882), Н.Н. Зинина (1812—1880), А. Вюрца (1817—1884), П. Бертло (1827—1907) и других ученых разных стран. Исследования в области общей и органической химии оказали большое влияние на изучение химического состава органов и тканей организма, биологических соединений, химизма процессов жизнедеятельности, становление и развитие биологической химии.

    В конце 18 — начале 19 в. началось изучение ряда биологически важных соединений, В 1791 г. русский химик Т.Е. Ловиц (1757—1804) выделил из меда глюкозу и фруктозу), в 1824 г. Ж. Конради — из желчи холестерин. Французский химик М. Шеврель (1786—1889) исследовал строение растительных и животных жиров, объяснил их омыление, выделил различные жирные кислоты. Ж. Пруст (1819) и А. Браконно (1820) путем гидролиза получили из желатины аминокислоты глицин и лейцин. В лаборатории К. Бернара в 1857 г. в тканях печени открыт гликоген, изучены пути его образования и механизмы расщепления.

    Большое значение для фармакологии и М. имели выделение, изучение, разработка методов химического синтеза алкалоидов. В 1804 г. были открыты алкалоиды опия. В 1806 г. Ф. Сертюрнер (1783—1841) получил в чистом виде морфин. в 1818 г. П. Пеллетье и Ж. Каванту — бруцин и стрихнин, в 1819 г. Ф. Рунге — кофеин, в 1831 г. А.А. Воскресенский (1809—1880) — теобромин и др. После создания А.М. Бутлеровым теории химического строения стали возможным изучение строения алкалоидов и осуществление их синтеза в лабораторных условиях. Русский химик А.Н. Вышнеградский (1851—1880) доказал (1879), что большинство алкалоидов — производные пиридина и хинолина и разработал метод синтеза алкалоидов пиридинового ряда. Руководствуясь этим методом, А. Ланденбург в 1886 г. получил первый синтетический алкалоид — комиин; в дальнейшем были синтезированы теофиллин (1895), кофеин (1897), теобромин (1898) и др. Клиническое применение алкалоидов началось в 40—50-хх гг. 19 в. Исследование фармакологические свойств различных алкалоидов проводилось Р. Бухгеймом (1820—1879) и его сотрудники в первой в мире лаборатории экспериментальной фармакологии, созданной на медицинском факультете Дерптского университета в 50-х гг. 19 в. Клинико-фармакологическое изучение некоторых алкалоидов осуществлено в экспериментальной лаборатории при кафедре, которой руководил С.П. Боткин.

    Хотя изучение действия пищеварительных соков началось во второй половине 18 в. — французский естествоиспытатель Р. Реомюр (1683—1757) и итальянский натуралист Л. Спалланцани (1729—1799) первые исследовали действие желудочного сока животных и птиц, возникновение энзимологии обычно связывают с именем химика К. Кирхгофа (1764—1833), открывшего каталитическое превращение крахмала в сахар под действием разбавленных кислот (1811) и фермента амилазы (1814). В 19 в. физиологами и биохимиками ферменты были обнаружены в пищеварительных соках: в слюне, желудочном соке, панкреатическом соке, кишечном соке. Большое влияние на развитие научной энзимологии оказали исследования А.Я. Данилевского и И.П. Павлова.

    В ходе изучения механизмов брожения возникло две теории, дискуссии между сторонниками которых имели важное научное, в т.ч. философское, значение. Л. Пастер, открывший в 1861 г. явление анаэробиоза, связывал брожение исключительно с процессами жизнедеятельности определенных микроорганизмов, в частности дрожжевых грибков. Ю. Либих (1803—1873) развивал химическую теорию брожения, рассматривая процесс сбраживания сахара как сложную химическую реакцию, не требующую участия живых организмов. Химическая теория брожения окончательно утвердилась в науке после работ М.М. Манассеиной (1871), показавшей возможность сбраживания сахара разрушенными дрожжевыми клетками, и Э. Бухнера (1860—1917), выделившего бесклеточный дрожжевой сок, содержавший фермент, способный сбраживать сахар с образованием спирта и углекислоты.

    В 40—50-х гг. 19 в. начались систематизация и обобщение накопленного материала, полученного в результате исследований химического состава растительных и животных организмов и химических реакций, лежащих в основе процессов жизнедеятельности.

    Одним из творцов биологической химии является Ю. Либих, начавший с 1839 г. изучение химизма физиологических процессов (кроме брожения он выдвинул химическую теорию гниения, установил, что основными ингредиентами пищи являются белки, жиры, углеводы и др.). При возглавляемой им кафедре в Гессенском университете Ю. Либих создал лучшую в Европе химическую лабораторию, сыгравшую исключительную роль в развитии химического направления в медицине. В 1840 г. появилась книга Ю. Либиха «Органическая химия в применении к сельскому хозяйству и физиологии», в 1842 г. немецкий химик С. Зимон издал первое учебное пособие по медицинской химии. В 40—60-х гг. началось становление биологической (физиологической) химии в России. В 1847 г. профессором Харьковского университета А.И. Ходневым был издан первый учебник по физиологической химии. Организация первых кафедр биологической (физиологической) химии и создание первых отечественных биохимических школ связаны с деятельностью А.Я. Данилевского и А.Д. Булыгинского (1838—1907).