к оглавлению
назад < ^ > вперед
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ
Научно-исследовательский институт физиологии был учрежден по постановлению Совнаркома 6 марта 1929 г. В основу его деятельности положены три основные задачи.
Подготовка высококвалифицированных кадров (научных исследователей и преподавателей), владеющих помимо обычной классической физиологической методики методикой биохимической и морфологической.
Разработка научных проблем, имеющих важное теоретическое значение и увязанных с социалистическим строительством.
Расширение и укрепление связи с зарубежным научным миром путем привлечения в институт на более или менее продолжительный срок крупных иностранных специалистов и обмена сотрудниками с научными институтами Европы и Амерки.
Руководство институтом было поручено выдающемуся физиологу проф. Л. С. Штерн, незадолго до этого приехавшей в СССР из Швейцарии, где она занимала кафедру физиологической химии Женевского университета.
В то время как в первые два года институт имел всего трех аспирантов, он в течение следующих двух лет провел набор в 30 аспирантов. В настоящее время проведен набор аспирантов-ассистентов, и таким образом институт становится базой для подготовки высококвалифицированных специалистов в области физиологии и смежных дисциплин.
Аспирантура, являясь качественно отличной от учебы вузов, имеет в виду подготовку самостоятельных научных работников, способных руководить педагогической и научной работой. Исходя из этого, она протекает с самого начала под знаком внедрения навыков самостоятельного научного исследования и преподавания в высшей школе. С этой целью работа с аспирантами ведется на базе научно-исследовательской работы, при чем аспиранты уже с первого года обучения помогают старшим товарищами в эксперименте и ведут педагогическую работу на кафедре физиологии. Совершенно обязательным для правильной подготовки специалистов является изучение марксистско-ленинской теории на конкретном научном материале.
С этой целью проводится под руководством опытных преподавателей углубленное изучение физиологии и смежных дисциплин на основе марксизма-ленинизма.
В 1934 году институт выпустил 15 аспирантов, окончивших свою учебу. Необходимо подчеркнуть, что проведение классового аспирантского набора обеспечило создание в институте крепкой партийной и рабочей прослойки.
Связь с зарубженым научным миром поддерживалась самым тесным образом. Директор института проф. Л. С. Штерн неоднократно выступала с докладами на различных международных конгрессах и на международных съездах физиологов в Стокгольме, Бостоне и Риме, съездах Tomarkin Foundation Милане. Санкт-Морице, Меране и Женеве, с докладами во Франции, Германии, Голландии, Бельгии и т. д.
С другой стороны, в институте работали крупнейшие ученые Запада, которые провели ряд лекций и демонстраций как для сотрудников Института физиологии, так и для научных работников других институтов и вузов.
Блестящий опыт с изолированной головой, продемонстрированный в институте Геймансом и Букертом (Бельгия) был заснят Союзкино и до сих пор является единственным в своем роде учебным и научным фильмом. Проф. Чемберс (Америка) привез последнюю модель своего заслужившего мировую известность микроманипулятора; специальную аппаратуру для работы с хронаксией привез ближайший ученик Ляпика проф. Фредерик (Бельгия). Кроме того в институте работали Лякер и Дейонг (Голландия), Кестнер (Германия), Фонтесилья (Аме-
рика), Гольц (Германия), Вальдшмидт-Лейтц и Шефнер (Чехо-Словакия), Гофман (Германия), Гирш (Голландия), Паппенгеймер (Америка) и др. В настоящее время морфологическим отделом института заведует швейцарский профессор Фонвиллер, постоянно проживающий в Москве. В отделе биохимии работают сотрудник проф. Вальдшмидт-Лейтца (Чехо-Словакия) д-р Блюм и прив.-доц. П. Флейшман из Вены.
В порядке обмена научными силами старший научный сотрудник А. Ф. Шарикова провела год в Праге в лаборатории проф. Вальдшмидт-Лейтца.
Научно-исследовательская работа отроилась в очень широком масштабе. Проблематика, представленная во втором пятилетнем плане, на первый взгляд кажется довольно пестрой и содержит целый ряд тем из различных областей физиологии, но при более глубоком анализе все разрабатываемые институтом вопросы оказываются тесно друг с другом связанными. Отделы института не являются самостоятельными изолированными единицами, но представляют единое целое, связанное общей тематикой, общим руководством и направлением.
Среди проблем, разрабатываемых институтом, на первом месте стоят вопросы, касающиеся гемато-энцефалического барьера и барьерных функций животного организма. Эта проблема широко разработана в институте, который является ведущим в этой области не только в СССР, но и за границей.
Наибольший интерес в данной группе представляют работы по гемато-энцефалическому барьеру. Работы, начатые Штерн и Готье в лаборатории Женевского университета, широко продолжены в стенах Института физиологии. Название гемато-энцефалического барьера было дано Штерн и Готье в 1921 г. гипотетическому механизму, расположенному между кровью и спинномозговой жидкостью, регулирующему состав жидкости, в которой живут нервные клетки. В течение многих лет в лабораториях, руководимых Л. С. Штерн, изучалось защитное действие барьера, т. е. то сопротивление, которое оказывает гемато-энцефалический барьер переходу в спинномозговую жидкость чужеродных веществ, введенных в кровь. Здесь нет возможности подробно остановиться на этих работах, частично проведенных также в Институте физиологии. Достаточно перечислить, что изучалось влияние осмотического давления крови, влияние рН крови, вляиние температуры организма, вегетативной нервной системы, эндокринных факторов, возраста, пола, беременности, влияние различных отравлений, хронических и острых, влияние асфиксии, инфекционных процессов и т. д. и т. д.
Этими работами установлены как роль, так и значение гемато-энцефалического барьера с точки зрения защиты центральной нервной системы от различных чужеродных и даже нормально циркулирующих в крови веществ и доказана возможность вызвать изменение сопротивляемости барьера и создать условия для непосредственного воздействия того или иного вещества на нервные центры.
Наряду с защитной функцией гемато-энцефалического барьера в последние годы изучается другая не менее важная функция этого аппарата — регуляторная функция. В институте разработай новый метод исследования, широко применяемый в последних работах. Установлено, что в нормальных условиях многие вещества, циркулирующие в крови, переходят в спинномозговую жидкость, являясь ее постоянными составными частями. Существует нормальный коэфициент проницаемости по отношению к каждому веществу, который может быть изучен определенным образом. При определенных физиологических и патологических состояниях организма регуляторная функция барьера дает характерные изменения, изучение которых является задачей, не только теоретически интересной, но и практически крайне важной.
Применение нового метода изучения функционального состояния гемато-энцефалического барьера одновременно с точки зрения его регулирующей и защитной функции выявило ряд закономерностей, которые бесспорно имеют большое значение в физиологии, клинике и профилактике заболеваний центральной нервной системы.
В институте закончен ряд работ с новой методикой. Изучено влияние температурных факторов, рентгеновских лучей, наркоза, травматического и гистаминового шока, утомления, голодания, эмоционального фактора, асфиксии, уротропина и т. д. (работы Кассиля, Хволеса, Рапопорт, Герчиковой).
Результаты этих исследований показали, что каждый из указанных факторов вызывает определенные сдвиги в составе спинномозговой жидкости и специфические изменения коэфициентов проницаемости resp. функционального состояния гемато-энцефалического барьера. Применение этого метода дает возможность подвести химическую базу под целый ряд явлений в центральной нервной системе и создает таким образом возможность установить связь между деятельностью центральной нервной системы и составом спинномозговой жидкости. Весьма интересные данные получены при изучении проницаемости барьера по отношению к калию и кальцию. Соотношение этих электролитов в спинномозговой жидкости меняется при различных воздействиях и в значительной степени обусловливает возбудимость и реактивность нервной ткани.
Среди веществ, которые до сих пор не подвергались систематическому исследованию, особого внимания заслуживают гормональные вещества, как тироксин, инсулин и гормоны гипофиза, равно как и металлоиды — иод и бром, соотношение которых имеет большое значение для регулирования нервной деятельности. Дальнейшие исследования идут в этом направлении.
Новый метод изучения функционального состояния гемато-энцефалического барьера дает возможность изучать и на человеке в условиях не только клинических, но и амбулаторных состояние этого важнейшего физиологического механизма. Конечной целью этих работ является создание условий для регулирования состава спинномозговой жидкости, равно как питания и обмена нервных центров. В настоящее время ведутся работы по изучению влияния различных факторов (анафилактический шок, эндокринные факторы) на барьер, частично уже законченные, а частично продолжающиеся.
На основе высказанного Л. С. Штерн положения, что во всех органах и тканях существуют аналогичные барьеры, которые не только защищают их от непосредственного вредного действия тех или других патологических веществ, но и регулируют количественный и качественный состав межтканевой жидкости и этим определяют функциональное состояние, развернулся ряд работ, посвященных изучению перехода различных циркулирующих в крови веществ в межтканевую жидкость. Изучение тканевых барьеров дает возможность установить механизм, способствующий сохранению определенного состава непосредственной питательной среды органа, объяснить сущность сродства или аффинитета отдельных частей организма к определенным ядам, объяснить некоторые вопросы конституции и т. д. И здесь при изучении условий, влияющих на деятельность барьера данного органа, конечной целью является создание оптимальных условий для функционального состояния самого органа.
В последнее время широко используется с этой целью методика витальной микроскопии проф. Фонвиллера.
В 1933/34 г. опубликован ряд работ по изучению морфологического субстрата некоторых тканевых барьеров (Фонвиллер. Выгодская, Куттель, Котляревская). Закончен рад работ по изучению проницаемости стенки капилляров в различных органах
при физиологических и патологических условиях (уретановый наркоз, голодание, влияние некоторых ядов, изменение условий кровообращения). Наряду с изучением гистио-гематических (тканевых) барьеров проф. Фонвиллером ведутся работы по изучению клеток и тканей in vivo и in situ. Закончены наблюдения над железами, нервными элементами, кишечным трактом, сердцем и т. д. Методы витальной микроскопии, применяемые Фонвиллером, являются последним словом витальной гистологии. Эти методы открывают чрезвычайно широкие перспективы для непосредственного изучения процессов в живой клетке как в нормальных, так и в патологических условиях. Они тесно увязаны с проблемой тканевых барьеров, с одной стороны, и с динамикой развития организма, в частности с морфогенезом, — с другой.
Проф. Фонвиллером широко используется метод микроманипуляции (наблюдения над ядрами, инъекция в протоплазму клеток красящих веществ и индикаторов и т. д.). Проф. Фонвиллером сконструирован оригинальный микроманипулятор, который может быть целиком освоен советскими заводами.
Второй стержневой проблемой института является изучение ферментов. Наибольший интерес в данной группе имеют работы по изучению окислительных процессов в клетке ткани. На основании своих долголетних работ с Бателли Л. С. Штерн приходит к выводу, что у высших животных существует два вида тканевого дыхания: главное и акцессорное дыхание, при чем катализаторы этих двух видов дыхания отличаются друг от друга не только своими физическими и физико-химическими свойствами, но и своим механизмом действия. Из различных тканей высших животных удалось выделить ряд типичных ферментов, обладающих характерными свойствами оксидаз. Такими же свойствами обладают катализаторы, участвующие в акцессорном дыхании. Поэтому акцессорное дыхание рассматривается как оксидазное. Наряду с оксидазами у высших животных были обнаружены катализаторы другого вида, получившие название оксидонов.
В изолированных тканях теплокровных животных оксидонное дыхание резко превалирует над оксидазным. Оно является главным источником животной энергии, в то время как оксидазное дыхание несет преимущественно защитную функцию (окисление вредных для организма веществ, образующихся в процессе обмена).
Остановлено также, что нет параллелизма между содержанием каталазы и интенсивностью дыхания, в то время как существует бесспорная связь между каталазной системой и видом дыхательных процессов (сравнительно большое количество каталазы в органах и тканях, обладающих преимущественно оксидазным дыханием, и веьсма слабое содержание каталазы в тканях, в которых доминируют оксидонные процессы). Отсюда вывод, что при оксидазном дыхании, так же как и при действии оксидазы вообще, появляется перекись водорода в качестве продукта окисления водорода неактивированным или молекулярным кислородом. Наоборот, при оксидонном дыхании, как и при действии оксидонов вообще, Н202 не образуется, а образуется Н20 как продукт окисления водорода активированным или атомным кислородом.
Л. С. Штерн высказано предположение, что в процессе онтогенетического и филогенетического развития меняется соотношение между оксидазными и оксидонными процессами в
смысле постепенного нарастания оксидонов. На основе этих положений ведутся работы над окислительными катализаторами а онтогенетическом и филогенетическом разрезе (Шарикова, Флейшман и др.).
В последние годы оформлена теория Л. С. Штерн о механизме окислительных процессов. Закончены и доложены на последних международных съездах и на заседаниях научных обществ работы о специфичности водородных акцепторов и о значении структуры клетки в окислительных процессах. На основании своих работ Л. С. Штерн приходит к выводу, что окислительные ферменты, участвующие в дыхательных процессах, в сущности являются одновременно окислительными и восстановительными. Окислительные ферменты обладают тонкой специфичностью, обусловленной не только окисляемым, но и восстанавливаемым субстратом, на который переносятся водородные группы, т. е. акцепторами водорода.
Под руководством Л. С. Штерн проводится изучение механизма действия оксидаза и оксидонов в дыхательном процессе клеток и тканей. Одновременно изучается каталазная система.
Помимо работ по окислительным процессам в институте ведутся работы по изучению протеолитических ферментов. Доказана строгая диференциация протеолитических ферментов в тканях низших животных (наличие дипептидаз и двух полипептидаз у мучных червей и рыб). Установлено значение дипептидазы в процессах роста (Блюм).
Помимо работ по окислительным процессам в институте закончены работы по изучению места образования циркулирующих в крови ферментов. Изучались концентрация отдельных ферментов одновременно в протекающей и оттекающей крови отдельных органов и влияние нервной системы на ферментным составе крови (Рапопорт, Шарикова). Эти работы выясняют спорный вопрос о происхождении ферментов крови и приобретают таким образом; важное значение для решения вопроса о так называемых защитных ферментах Абдергальдена.
Большое внимание уделяет институт проблеме взаимозависимости функций в организме, в органе и в клетке. Проблема взаимозависимости функций имеет большой теоретический интерес. Изучение ее дает возможность более точно установить связь между отдельными процессами, протекающими параллельно или последовательно в целом организме или в отдельных органах, и позволяет расширить и углубить, а подчас и пересмотреть общепринятые взгляды на те или иные функции. Практическое значение вопросов, связанных с этой проблемой, заключается в возможности воздействовать на одни процессы и этим менять и направлять другие.
К этой проблеме в первую очередь относятся работы по изучению вегетативной системы. Изучение взаимозависимости симпатической и парасимпатической нервных систем ограничивалось обычно одной симпатической системой без учета парасимпатической, и обратно. Многочисленные исследователи в области вегетативной системы приходят часто к совершенно протиповоложным результатам, так как не учитывают, что вегетативная нервная система в своих отдельных частях диференцирована и не является идентичной. В первом сборнике трудов института напечатано несколько работ (Росин, Хволес), посвященных взаимозависимости этих двух компонентов вегетативной нервной системы в различных их частях из перифе-
рии и в центре. С этой целью использован метод Штерн введения веществ в боковой желудочек мозга. Этими работами доказано, что состояние одной части вегетативной нервной системы оказывает влияние на реактивность другой части. Сюда же относятся работы над изучением действия солей калия или кальция и других ваго- и симпатикотропных, равно как ваго- и симпатикомиметических веществ, на центральную и вегетативную нервную систему.
Работами Г. Я. Хволеса установлено, что эффект, получающийся при введении растворов калия и кальция в боковой желудочек мозга, резко отличается от эффекта, получаемого при введении этих веществ в кровь.
Ион калия при инъекции в боковые желудочки субокципитально или в четвертый желудочек вызывает сильнейшее возбуждение животного, подъем кровяного давления, увеличение объема пульсовой волны, учащение пульса, урежение и углубление дыхания и понижение возбудимости вегетативных центров.
Напротив, кальций при тех же условиях вызывает полную прострацию животных, сон и потерю рефлексов, падение кровяного давления, урежение пульса, замедление дыхания и повышение возбудимости вегетативных центров.
Одновременно автором установлено, что под влиянием кальция возбудимость коры головного мозга понижается, а под влиняием калия повышается. Эти работы имеют большой интерес в связи с изучением проницаемости гемато-энцефалического барьера по отношению к калию и кальцию и в значительной степени вскрывают механизм действия этих ионов при сдвигах в составе спинномозговой жидкости.
Наряду с этими работами большой интерес представляют работы по изучению взаимоотношения между вегетативной нервной системой, анимальной нервной системой и эндокринным аппаратом. Значение вегетативной системы в генезе эмоциональных явлений и значение этих последних для функционального состояния центральной нервной системы в настоящее время может считаться установленным. В связи с этим институт ставит работы по изучению действия ионов K и Ca и т. п. ваготропных и симпатикотропных веществ с целью выявления значения гуморального фактора. Эти проблемы довольно тесно связаны с вопросом о гемато-энцефалическом барьере. Помимо прямого воздействия вегетативной системы и эдокринных желез на самые центры анимальной жизни (спинного и головного мозга) необходимо учесть влияние этой системы на состав спинномозговой жидкости, т. е. питательной среды этих центров. Интерес этих работ заключается в том, что создается возможность уточнить зависимость функций высших нервных центров от вегетативной системы и обратно и установить механизм действия эндокринной системы на центральную нервную систему.
Целая группа работ, частью законченных, частью продолжающихся разработкой, посвящена изучению взаимозависимости между функциями в отдельных органах. В этом направлении ведутся работы на разных объектах: мозг, почка, сердце, мышцы, а также на развивающемся организме, на котором одновременно изучаются развитие биохимических процессов, морфологическая диференцироовка и биоэлектрические явления.
В настоящее время частично закончены работы по изучению взаимозависимости функций в головном мозгу (дыхание, возбудимость, липидный обмен) и печени (дыхание, гликогено- и желчеобразование).
Этими работами (Кассиль, Рапопорт, Герчикова) установлено, что существует определенная взаимозависимость между функциями в отдельных органах. Изменение одной функции влечет за собой определенные сдвиги со стороны других функций. Так, повышение возбудимости мозга сопровождается усилением его дыхания, сдвигами в липоидном обмене. Напротив, ослабление дыхания вызывает понижение возбудимости и т. д. Усиление гликогено- и желчеобразования в печени сопровождается усилением дыхания, напротив, ослабление синтетических процессов в этом органе связано с ослаблением дыхания.
Дальнейшая разработка этого вопроса требует применения самой разнообразной методики — фармако-динамической, химической, хирургической, биологической и т. д.
К проблеме взаимосвязи между отдельными органами относятся и работы над изучением действия метаболитов отдельных органов на функцию всего организма и отдельных его частей. Под именем метаболитов Л. С. Штерн понимает совокупность веществ, выделяемых органами в оттекающую кровь и осуществляющих гуморальную связь между органами. Отдельные работы по метаболитам уже закончены. Так, установлено, что метаболиты мышц оказывают положительный ино- и хронотропный эффект на сердце теплокровных. В настоящее время эти работы расширяются и углубляются.
Огромный эмпирический материал, накопленный в течение десятилетий (протеинотерапия, лизатотерапия и т. д.), требует практической экспериментальной проверки. Необходимо создание теоретической базы для активного вмешательства в динамику жизненных явлений. Конечно, работы по изучению метаболитов требуют значительного времени и в настоящее время еще трудно говорить о выводах.
Одной из основных проблем, разрабатываемых в институте, является проблема сна. Разработка этой проблемы начата сравнительно недавно, по уже сейчас доложены законченные работы по изучению влияния длительной бессонницы на животный организм. Эксперименты ставились на собаках и на людях. Несколько серий опытов было поставлено для того, чтобы установить роль гемато-энцефалического барьера в механизме и ритме сна и бодрствования.
Помимо непосредственного практического значения, которое имеют для нашего социалистического строительства некоторые вопросы, связанные с режимом сна, работой ночных смен и т. д., экспериментальное изучение столь важного биологического явления, как сон, представляет огромный теоретический интерес и нуждается в глубокой теоретической научной проверке.
Значительное место отводится работам по изучению влияния некоторых видов электрической и лучистой энергии на животный организм. Прекрасно оборудованное электро-физиологическое отделение дает возможность ставить вопросы, связанные с действием токов высокого напряжения на различные ткани и органы. В этой области закончен ряд работ по изучению действия индустриальных токов на мышцу и на сердце, устанавливающих сущность продолжительного сокращения мышц после кратковременного воздействия электрического тока высокого напряжения (Юньев).
Особый интерес представляют работы по изучению влияния сильных токов на сердце. Установленное и изученное женевской школы (Прево — Баттелли — Штерн) явление фибриляции сердца при действии токов высокого напряжения представляет огромный интерес и имеет прямое отношение к вопросам электрификации и индустриализации страны. В настоящее время ведутся работы по изучению более глубокого механизма этого явления, при чем во главу угла ставится вопрос о возможности терапевтического воздействия. Эти работы имеют огромное практическое значение, особенно если принять во внимание, что непосредственной причиной смерти при различных несчастных случаях, связанных с прохождением электрического тока через организм, является именно фибриляция сердечной мышцы.
Наряду с этим ведутся также работы по изучению действия электрического тока на центральную нервную систему. Эти работы дают возможность вскрыть механизм так называемого электрооглушения (электронаркоза), значение которого одинаково велико как в промышленности, так и в медицине. В настоящее время подобраны токи, вызывающие электрооглушение у лягушки и кошки (Юньев и Толмассман). Работы эти продолжаются и на других объектах.
Действие лучистой энергии на организм разрабатывается группой биофизиков (Гольдфельд, Сизов) на различных объектах. Не говоря уже о значительности теоретического интереса этих работ, следует иметь в виду и практическое значение, которое они представляют с точки зрения активизации физиологических процессе» в организме путем интенсивности воздействии на функциональное состояние последнего.
Большое место в тематике института занимают работы по изучению проблемы возбуждения, имеющей большое теоретическое значение. Огромный материал в области физиологии возбудимых тканей, накопленный в течение последних десятилетий, требует критической экспериментальной проверки при помощи усовершенствованных методов исследования, которыми в настоящее время располагает наука.
Г. С. Юньевым закончены работы по изучению полярного закона возбуждения нерва. Установлено, что при супрамаксимальном раздражении нерва наступают устойчивые отклонения от полярного закона в форме обратного или смешанного полярного возбуждения. Предварительно наркотизированный нерв в стадии восстановления обнаруживает также длительное состояние извращений полярного закона в тех же двух формах. Автор приходит к выводу, что факты извращения полярного закона возбуждения заставляют внести корректив в ионную теорию возбуждения Нернста и составляют существенное затруднение для принятия Kernleiter-теории нервного проведения.
Группа работ (Росин и Хволес) посвящена изучению влияния центральной нервной системы на возбудимость скелетной мускулатуры и сердца.
Изучение хронаксии скелетной мускулатуры при перерезке различных отделов нейтральной нервной системы показало, что возбудимость первой зависит в определенной степени от состояния центральной нервной системы. Отдельные участки головного мозга оказывают тормозящее влияние на возбудимость нервно-мышечного аппарата. Наиболее сильными и тормозящими влияниями обладают зрительные бугры, в то время как спинной мозг оказывает стимулирующее влияние на возбудимость нервно-мышечного аппарата (Росин).
Работами института установлено, что центральная нервная система оказывает влияние на возбудимость сердца. При изменении возбудимости вегетативных центров в продолговатом мозгу изменяется хронаксия сердечной мышцы. На основании своих опытов автор приходит к выводу, что у лягушки имеется тонус центра блуждающего нерва по отношению к возбудимости сердечной мышцы, но он отсутствует по отношению к ритму и силе сердечных сокращений.
Здесь нет возможности подробно остановиться на целом ряде других работ, которые велись и ведутся в Институте физиологии.
Интересующихся мы можем отослать к первому сборнику трудов института, который содержит 38 работ, отражающих, правда не целиком, научную деятельность института. Второй сборник трудов находится в печати.
Таким образом за 5 лет своего существования институт вырос в большое научно-исследовательское учреждение с большим количеством научных работников, с широкой программой как по линии научно-исследовательской, так и по подготовке кадров, с прочной материально-производственной базой. Коллегия Наркомпроса, заслушав доклад директора института, постановила укрепить и расширить институт.
Недавно институт отпраздновал пятилетний юбилей своего существования, совпавший с тридцатилетием научной и педагогической деятельности его основателя и бессменного руководителя Л. С. Штерн.
В настоящее время институт широко разворачивает свою работу и становится в действительности головным и ударным институтом Наркомпроса.
