Медицина

    В связи с нуждами авиации и освоением стратосферы В.В. Стрельцовым, Л.А. Орбели, М.П. Бресткиным и др. были выполнены исследования, положившие начало развитию авиационной физиологии и М. Наступление космической эры привело к формированию космической биологии и М. Различные ее аспекты при полетах на спутниках, космических кораблях и станциях исследовали В.В. Ларин, В.Н. Черниговский, Ю.М. Волынкин, В.Б. Егоров, О.Г. Газенко и др. В институте медико-биологических проблем МЗ СССР были изучены особенности жизнедеятельности организма животных и человека при действии факторов космического полета и пространства с целью разработки средств и методов сохранения здоровья и работоспособности членов экипажей космических кораблей и станций. Результаты исследований позволили обосновать комплекс мер по обеспечению безопасного полета человека в космическое пространство.

    Большими достижениями ознаменовалось последовательное осуществление тезиса И.П. Павлова о союзе физиологии с медициной. Идеи целостности организма, его единства с окружающей средой явились основой развития физиологического направления советской М. Изучение неврозов и психозов у больных в клиниках позволило И.П. Павлову использовать важнейшие выводы своего учения для объяснения закономерностей развития патологических процессов. Данные об экспериментальных неврозах, а затем и созданная впервые в нашей стране патологическая физиология в.н.д. оказали существенное влияние на невропатологию и психиатрию. Много новых фактов и закономерностей установлено исследованиями нарушений в.н.д. при локальных повреждениях мозга, постэнцефалических расстройствах, при электрических раздражениях подкорковых структур. Разработано представление об информационных неврозах, возникающих при анализе, запоминании и синтезе больших объемов информации, что имеет значение для практического здравоохранения (М.М. Хананишвили). Применение электроэнцефалоскопии, корреляционного анализа, триггерной стимуляции и других новых приемов нейрофизиологических исследований расширило возможности диагностики. Изучение нейрогуморальных взаимоотношений и барьерных функций при патологии различных отделов нервной системы позволило наметить пути патогенетической терапии (Н.И. Гращенков, Г.Н. Кассиль и др.).

    Близкое к клиническим проблемам направление в изучении деятельности ц.н.с. возникло в связи с разработкой проблемы компенсации нарушенных функций, тесно связанной с проблемой соотношения центра и периферии. П.К. Анохин выдвинул (1935) теорию обратной афферентации, согласно которой установление новых связей и перестройка работы центров происходит под воздействием афферентных импульсов с периферии. Разработкой этой проблемы П.К. Анохин способствовал сближению физиологии с кибернетикой. Работы по изучению нейрофизиологических механизмов компенсаторных приспособлений помогли понять природу пластичности нервной системы, примеры высокой продуктивности людей, казалось бы обреченных недугом на полное бездействие. Результаты этих исследований были использованы для лечения раненых и восстановления их трудоспособности. В 60—70-х гг. закономерности и механизмы компенсации нарушенных функций привлекают внимание инженеров, ищущих пути повышения надежности автоматических устройств.

    Плодотворно разрабатывались проблемы эмоциональных стрессов и их роли в генезе устойчивой артериальной гипертензии (П.К. Анохин, К.В. Судаков и др.). Установлена ведущая роль адренергического субстрата ретикулярной формации в механизмах эмоционального стресса, выяснена динамика вовлечений в него соматических и вегетативных компонентов.

    В отделе нейрофизиологии человека института экспериментальной медицины АМН СССР под руководством Н.П. Бехтеревой проводятся работы, направленные на изучение фундаментальных механизмов мозга человека. Получены факты о структурно-функциональной организации мозга человека, о функциональных характеристиках различных его зон, о мозговом обеспечении мыслительной, эмоциональной, двигательной деятельности и вегетативных функций. Важным этапом в исследованиях мозга человека явилось создание стереотаксической неврологии — учения о способах распознавания, описания, систематизации и классификации реакций, возникающих при точечных электрических воздействиях на различные зоны мозга, о механизмах этих реакций, их диагностическом и прогностическом значении.

    Взаимопроникновение идей, теоретических подходов и методов современной химии, математики, физики и биологии обусловило в первой половине 20 в. формирование биофизики — науки, включающей в себя весь комплекс сведений о механизме физических и физико-химических процессов, а также об ультраструктуре биологических систем на всех уровнях организации живой материи — от субмолекулярного и молекулярного до клетки и целого организма. Основные ее достижения в СССР связаны с исследованиями П.П. Лазарева, М.Н. Шатерникова, А.Ф. Самойлова, Н.К. Кольцова, Г.М. Франка, Б.Н. Тарусова и др. Еще в 1910—1920 гг. М.Н. Шатерников, используя термодинамические представления, изучал энергетический баланс организма. А.Ф. Самойлов описал акустические свойства среднего уха, В 1919 г. в Москве был создан институт биологической физики во главе с П.П. Лазаревым, где велись работы по развитию ионной теории возбуждения, исследовались процессы первичного действия на организм различных факторов окружающей среды и т.д. П.П. Лазарев разработал фотохимическую теорию световой и темновой адаптации глаза при периферическом зрении. Зрительную адаптацию у человека в 30-х гг. исследовал С.В. Кравков. Одновременно С.И. Вавилов развил квантовую теорию световосприятия и установил, что для светоощущения у человека достаточно действия на фоторецепторы нескольких квантов света. А.Н. Цветков сформулировал теорию цветового зрения. В работах С.В. Кравкова, А.В. Лебединского, Л.А. Андреева, Г.В. Гершуни, Н.И. Гращенкова и др., подвергших систематическому изучению деятельность органов чувств, был использован метод условных рефлексов, с помощью которого добыты важные факты физиологии зрительного, слухового и других анализаторов. Большое влияние на развитие советской биофизики оказал Н.К. Кольцов, по инициативе которого в Московском университете была создана кафедра физико-химической биологии. Его ученики широко разрабатывали вопросы влияния физико-химических факторов окружающей среды на жизнедеятельность клетки и отдельных структур.

    Г.М. Франк исследовал молекулярную организацию живой клетки и молекулярные процессы, лежащие в основе жизнедеятельности (процессы нервного возбуждения, мышечного сокращения, фоторецепции), структурную организацию мышцы, физико-химические свойства, локализацию и роль белковых компонентов мышцы в норме и патологии. Он возглавил работы по использованию рентгеновских лучей с целью выяснения строения клеток и субклеточных структур, по созданию первого отечественного электронного микроскопа. Результаты его исследований биологического действия ультрафиолетового излучения нашли практическое применение в М., в частности для лечения травм периферической нервной системы, разработки бактерицидных ультрафиолетовых ламп. Труды Г.М. Франка внесли существенный вклад в разработку проблем биофизики клетки, фотобиологии и радиобиологии.

    Отечественные исследователи Ю.А. Владимиров, Ф.Ф. Литвин, Б.Н. Тарусов, С.В. Конев в 1959—1966 гг. обнаружили и стали активно изучать сверхслабое свечение биологического объекта в видимой области спектра, оживив интерес к идеям А.Г. Гурвича о митогенетическом излучении и биополе. Б.Н. Тарусов показал, что происхождение свечения связано с окислительными процессами в липидах. Несколько ранее (1938—1948) он установил особую роль в биологических системах лабильных продуктов окисления ненасыщенных жирных кислот и цепных реакций в механизме таких процессов, как действие ионизирующих излучений, канцерогенез, биолюминесценция, и впервые указал на значение липидов и цепных реакций в механизме нарушения функции клетки в развитии патологического процесса (при опухолевом росте, лучевом поражении и др.). В 1953 г. Б.Н. Тарусов организовал на биологическом факультете МГУ первую в СССР кафедру биофизики.

    В.П. Скулачев открыл явление трансформации химической энергии в электрическую на мембранах внутриклеточных органелл, показал значение электрического мембранного потенциала как фактора, сопрягающего процессы освобождения и аккумуляции энергии в клетке.

    Своеобразное место в биофизике занимают труды одного из основоположников гелиобиологии А.Л. Чижевского, посвященные изучению связи биосферы Земли с солнечной активностью. Он впервые показал целый комплекс связей между физиологическими реакциями человека, неодинаковой интенсивностью солнечного излучения и электромагнитным состоянием окружающей среды. Экспериментальное изучение сдвигов в макро- и микроорганизмах под влиянием резких изменений физико-химической среды позволило А.Л. Чижевскому обнаружить эффект упреждения этих сдвигов изменениями свойств коринебактерий. Этот феномен, получивший в современной литературе по космической биологии название «эффекта Чижевского — Вельховера», приобрел большое значение в качестве средства предвидения солнечных эмиссий, особо опасных для человека за пределами земной атмосферы.

    Еще в первые годы 20 в. исследования И.Р. Тарханова и Е С. Лондона по изучению воздействия на организм лучей радия положили начало формированию радиобиологии. В 1918 г. был создан Ленинградский государственный рентгенологический и радиологический институт. Из лабораторий этого института, руководимых М.И. Неменовым, Г. А. Надсоном, В.Г. Гаршиным, Г.В. Шором, Л.Г. Перетцем и др., вышли фундаментальные исследования по проблемам радиобиологии. В 1925 г. Г.А. Надсон и Г.С. Филиппов впервые обнаружили мутагенное действие ионизирующей радиации. Это открытие легло в основу развившейся позже радиационной генетики. М.И. Неменов, Д.Г. Шефер, И.А. Пионтковский и др. показали функциональную радиочувствительность ц.н.с. А.А. Заварзин, В.Я. Александров и др. в 1927—1937 гг. обнаружили большую радиочувствительность зародышей животных. Исследования 1929—1940 гг., предпринятые по инициативе В.И. Вернадского, положили начало радиоэкологии. А.М. Кузин открыл (1959), что в облученных тканях образуются биологически активные вещества (радиотоксины), и исследовал их роль в развитии радиационного поражения. Он создал структурно-метаболическую теорию в радиобиологии, являющуюся теоретической основой поиска радиозащитных средств. А.В. Лебединский сформулировал представление о нарушении адаптационных возможностей облученного организма, дал характеристику процессов пострадиационного восстановления и компенсации, обосновал концепцию о непороговом действии ионизирующего излучения. П.Д. Горизонтов обосновал представление о полипатогенетическом действии ионизирующей радиации, разработал теорию патогенеза лучевой болезни, получил новые данные о токсемии при лучевой болезни, разработал основные принципы экспериментальной терапии острой лучевой болезни. Л.А. Ильин изучил закономерности метаболизма продуктов деления урана в организме. Результаты его исследований использованы при разработке средств профилактики поражений радиоактивными веществами. Коллективы ученых выполнили исследования, направленные на развитие радиоизотопной диагностики, противолучевой защиты и лечения лучевой болезни.

    Научно-технический прогресс, бурное развитие физики, химии и биологии оказали существенное влияние на развитие в нашей стране биологической и медицинской химии. В 1921 г. по инициативе А.Н. Баха правительством было организовано первое в нашей стране биохимическое научно-исследовательское учреждение — Биохимический институт Народного комиссариата здравоохранения РСФСР (ныне институт биохимии им. А.Н. Баха АН СССР). В этом институте работали выдающиеся советские биохимики В.А. Энгельгардт, А.Н. Браунштейн, Б.И. Збарский и др. Основным направлением исследований института в 20—30-х гг. было изучение химии и биологической роли ферментов и протекающих в организме окислительно-восстановительных процессов. Другим центром развития биохимии была ВМА, где под руководством основоположника отечественной биохимии А.Я. Данилевского разрабатывались проблемы химии белка, методы выделения и очистки ферментов, изучались механизм их действия и условия обратимости ферментативных реакций.

    В институте экспериментальной медицины оригинальное патохимическое направление в функциональной биохимии создал Е.С. Лондон. В 1919 г. он предложил метод вазостомии (ангиостомии — наложение постоянных металлических фистул на крупные венозные сосуды внутренних органов), что открыло доступ внутрь организма без изменения естественного хода жизни подопытных животных. В 1935 г. Е.С. Лондон предложил метод органостомии. При помощи этих методов в СССР и за рубежом исследовались механизмы углеводного, белкового и водно-солевого обмена.

    Развитие биохимии на Украине связано с именем А.В. Палладина, который в 1925 г. организовал Украинский биохимический институт в Харькове (с 1931 г. — в Киеве). А.В. Палладин с сотрудниками изучал влияние физической работы различных пищевых рационов на химический состав мышцы. А.В. Палладиным, Г.Е. Владимировым и их учениками выполнены фундаментальные исследования, посвященные химизму нервных процессов. В частности, были подвергнуты биохимическому анализу процессы условного возбуждения, различных видов внутреннего торможения и др., изучены изменения, происходящие в обмене белков, углеводов, нуклеиновых кислот, фосфорных соединений мозга при различных условиях его деятельности. Им удалось, обобщив особенности биохимических реакций, приступить к созданию химической топографии мозга.

    В 1932 г. в Москве был создан Всесоюзный институт экспериментальной медицины (ВИЭМ), в состав химического сектора которого вошел институт биохимии Наркомздрава СССР. В ВИЭМ в конце 30-х гг. советскими учеными А.Е. Браунштейном и М.Г. Крицман доказана возможность перехода белковых соединений в безбелковые и обратно (переаминирование). Этим открытием было показано, что в определенных условиях происходит превращение, переход друг в друга всех основных органических веществ: белков, углеводов, жиров. В 60—70-х гг. установлено большое значение этого процесса для клинической медицины — увеличение содержания в крови ферментов, связанных с процессами переаминирования, оказалось характерным признаком некоторых болезней, протекающих с обширным расщеплением омертвевших тканей (инфаркт миокарда, некротические процессы в печени и др.).

    Другая крупная школа советских медицинских биохимиков сформировалась на кафедре биохимии Московского университета (1-го Московского медицинского института), которой руководили В.С. Гулевич, Б.И. Збарский, С.Р. Мардашев. Этой школе принадлежат фундаментальные исследования в области изучения белкового обмена, сравнительной биохимии, биохимии работающей мышцы и обмена аминокислот, экстрактивных веществ органов и тканей животного организма.

    В 1944 г. в составе АМН СССР был организован Институт биологической и медицинской химии, в котором работали Я.О. Парнас, С.Е. Северин, В.Н. Орехович, А.Е. Браунштейн, С.Я. Капланский, М.М. Шемякин, С.Р. Мардашев, Н.А. Юдаев и др. Выдающиеся исследования А.Е. Браунштейна и его сотрудников привели к открытию ряда новых реакций обмена аминокислот и выяснению роли витамина В₆ в этих реакциях. А.Е. Браунштейном и М.М. Шемякиным была создана общая теория механизма действия пиридоксалевых ферментов, получившая признание как одна из первых попыток объяснения механизма ферментативных реакций. В ходе решения таких актуальных для здравоохранения задач, как разработка и внедрение в практику методов синтеза аминокислот и некоторых антибиотиков, возникло и быстро развилось новое научное направление — химия природных соединений (М.М. Шемякин и сотрудники). Группа исследователей, работавших в этой области, составила ядро созданного в 1960 г. института химии природных соединений АН СССР, получившего имя его первого директора и основателя — М.М. Шемякина.

    Самостоятельной отраслью биохимии в СССР стала биохимия мышц, в развитии которой исключительную роль сыграло открытие В.А. Энгельгардта и М.Н. Любимовой (1939), доказавших способность основного сократительного вещества мышц — белка миозина область свойствами фермента, расщепляющего АТФ, распад которой является непосредственным источником энергии для сокращения мышцы. Это открытие легло в основу одного из важнейших положений общей биохимии — о трансформировании энергии окислительных процессов в химическую энергию фосфорных соединений, в первую очередь АТФ, и превращений в живой клетке химической энергии в механическую.

    Успешное развитие работ в области биохимии микроорганизмов, выделение в чистом виде и детальное изучение ряда ферментов (С.Р. Мардашев, С.С. Дебов и др.) позволили в 1972 г. организовать в АМН СССР новое научное учреждение — лабораторию медицинской энзимологии (ныне институт медицинской энзимологии), решающую вопросы энзимодиагностики и энзимотерапии. Исследованиями, выполненными под руководством С.Р. Мардашева, показаны различия в путях синтеза глицина в организме здоровых животных и животных с трансплантированной опухолью, установлены особенности синтеза глицина в опухолях и организме животных-опухоленосителей. С.Р. Мардашев разработал и внедрил в клиническую практику новые биохимические методы энзимодиагностики различных заболеваний: поражений печени (в частности, вирусного гепатита), почек и поджелудочной железы. Он выделил из микроорганизма кристаллическую аспарагиназу — фермент, используемый для лечения некоторых форм лейкозов.

    В 1957 г. был организован институт радиационной и физико-химической биологии, переименованный в 1965 г. в институт молекулярной биологии АН СССР (основатель В.А. Энгельгардт). В институте расшифрована первичная структура двух транспортных РНК, определена последовательность аминокислот в крупной молекуле белка, разработаны новые методы структурных исследований белков и нуклеиновых кислот и др.