На 32-му Міжнародному фізіологічному конгресі делегати отримали книгу The logic of life. Слова «логіка життя», що стали назвою книги, являють собою переклад китайських ієрогліфів, позначаючих фізіологію. Цьому словосполученню — розумінню суті фізіології як логіки життя — більше двох тисячоліть. Саме слово «фізіологія» грецького походження, в сучасному звучанні — це наука про життєві процеси, що відбуваються в здоровому організмі. Наші ж медичні ВНЗ під час підготовки фахівців роблять акцент на фізіології патологічних процесів. Чи не тому кількість лікарських помилок така велика?
Фізіологія в системі наук про життя
Як самостійна гілка в системі природничих наук фізіологія отримала право громадянства в XVIII ст. Саме тоді вона відокремилася від анатомії, сфокусувавши свою увагу на аналізі механізмів функціонування живих організмів. У світовій науці сформувався тісний зв’язок клініки з фізіологією. Цей симбіоз має настільки давнє і глибоке коріння, що не можна вважати випадковим вибір Альфреда Нобеля, який вказав серед номінацій премії його імені фізіологію і медицину.
Об’єктом досліджень фізіологів є цілісний організм. Це добре узгоджується з основною тезою вітчизняної медицини, яку пропагував С.П. Боткін, — лікувати треба хворого, а не хворобу. Саме він поклав початок фізіологічному напряму в клінічній медицині, організувавши у керованій ним клініці внутрішніх хвороб фізіологічну лабораторію, яку очолив молодий фізіолог І.П. Павлов, котрий розглядав фізіологію як основу медицини, про що й заявив 29 червня 1895 р. у вступній лекції з курсу фізіології у військово-медичній академії: «Точне фізіологічне знання, знайомство з функціями органів і взаємним зв’язком цих функцій, тобто гарна звичка фізіологічно думати, буде дорогоцінним посібником до чисто медичного знання, ведучи вас по ланцюгу явищ до початкового пункту».
За минулі сторіччя фізіологія зазнавала як злетів, так і падінь. Були періоди, коли до неї ставилися досить песимістично. Але, незважаючи на це, фізіологія XX ст. довела свою значимість. Приміром, трансплантація органів — клінічне втілення одного з багатьох досягнень фізіології, які були свого часу лабораторними вправами фізіологів. Зокрема, досліди В.П. Деміхова з пересадки органів знайшли реалізацію в методиках із пересадки серця і нирок, печінки і кісткового мозку. Те, що здавалося фантастичним тоді, сьогодні рятує життя мільйонам змучених хворобою пацієнтів. Здійснення не менш фантастичних проектів з використанням стовбурових клітин, з екстракорпорального запліднення призвело до того, що й лікування безпліддя стало бувальщиною. В усьому цьому заслуга фундаментальної експериментальної науки.
Генетика чи фізіологія
Донині не вщухають дискусії: чому йдеться саме про фізіологію як фундамент медицини, а не про генетику? Спробуємо відповісти. Приміром, однояйцеві близнюки, будучи абсолютно подібними, часто по-різному реагують на один і той самий подразник або подію. Причина — різний функціональний стан. Інший не менш показовий приклад — при захворюванні шизофренією одного з однояйцевих близнюків ймовірність виникнення тієї ж хвороби у другого становить 50%. Досить тривалий час вважали, що розвиток захворювання пов’язаний зі спадковістю, та оскільки гени у них ідентичні, то зрозуміло, що хворобу обумовлює інший фактор. В пошуках істини спочатку було встановлено, що схильність до шизофренії визначається більшістю генів. Із часом з’ясували, що до цієї патології нібито призводить порушення передачі нервових сигналів за участю нейротрансмітера дофаміну. Але в останні роки головну роль стали відводити іншому нейротрансмітеру — глютамату. Один і той самий нейротрансмітер спричиняє різні ефекти, а різні нейротрансмітери — однакові, залежно від того, де «прикладений» їхній ефект. Нестача глютамату сприяє такому ж послабленню активності нейронів, як і надлишок дофаміну. Очевидно, що тільки фізіологічний аналіз дозволить лікарю зрозуміти, де локалізовано порушення і яку фармакотерапію слід призначити. Навряд чи підлягає сумніву той факт, що не числом генів, які кодують білки, а їх регуляцією в цілісній системі обумовлюється складність організації живого організму.
Інструменти сучасної фізіології
Фізіологія — експериментальна наука. Спостерігаючи і вивчаючи життєві явища, фізіолог прагне, по-перше, дати їм якісну і кількісну характеристику, тобто точно описати їх і виміряти, інакше кажучи, висловити їх числом і мірою, по-друге — задокументувати результати спостережень. Розгадка природи фізіологічних явищ неможлива без використання разом із класичними фізіологічними підходами методів біофізики, біохімії та генетики, без даних про ультраструктури, в яких зосереджені процеси, що перебігають у живому організмі. Кінцева мета фізіологічного дослідження полягає у з’ясуванні механізмів процесу та його регуляції в організмі. Для цього проводять експерименти in vivo (в живому організмі) та in vitro (у пробірці), застосовують електрофізіологічні методи, імуноферментний аналіз, диференціальне центрифугування, конфокальну мікроскопію, нокаут окремих генів, методи аналітичної хімії, рентгенівський мікроаналіз тощо. Сучасні досягнення молекулярної біології, з’ясування будови та синтез різних фізіологічно активних речовин, клонування рецепторів відкрили нові грані регуляції функцій — новий виток фізіології, без якого неможливий прогрес у клінічній медицині. Розвиток науки вимагає вивчення функцій клітин, мембран, передачі сигналу всередині клітини і між клітинами. Всі ці дані необхідні для з’ясування механізмів функціонування органів, систем, їх взаємодії в конструкціях цілісного організму. Однак виявилося, що функції рецепторів, каналів, насосів в ізольованому вигляді та in vivo істотно відрізняються. З’ясування механізмів здійснення функції в цілісному організмі може привнести багато несподіваного в картину, намальовану за даними експериментів, поставлених не тільки на ізольованих макромолекулах, але навіть на клітинних системах або органах in vitro, на культурах клітин.
Думати, як фізіолог…
Стародавня приказка говорить: «Лікар не може бути хорошим лікарем, якщо він тільки лікар». Під час постановки діагнозу та призначення лікування лікар має враховувати не тільки знання з анатомії, розуміння особливостей відхилення від норми молекулярних процесів забезпечення функцій, а й механізми індивідуальних реакцій. Фізіологічну реакцію можна порівняти з розгалуженою хімічною реакцією, до якої залучено багато компонентів. Вони проявляють себе з плином часу і визначають кінцевий результат самої реакції.
Коли аналізується фізіологічне явище, його природа, то для розуміння суті процесу використовують різні прийоми, зазвичай спрямовані на послаблення, вимикання всієї функції або її компонентів чи, навпаки, на посилення, тобто гіпертрофію. Тим самим закладаються передумови для розуміння перебігу подій від норми до патології, в ряду яких наступний крок — клініка.
Фізіологічні дослідження дозволяють зрозуміти парадоксальні ситуації, наприклад: збільшення зворотного всмоктування води в канальцях нирки при збільшенні сечовиділення у пацієнтів з осмотичним діурезом або нічним енурезом. Розглянемо принцип роботи нирки при утворенні сечі. Спочатку в просвіт канальця з плазми крові в результаті ультрафільтрації надходить безбілкова рідина, потім у канальцях із неї всмоктуються в кров усі необхідні організму речовини і велика частина води, а виводиться те, що організму не потрібно. Здавалося б, у разі збільшення сечовиділення завжди має зменшуватися всмоктування води в канальцях, але при нічному енурезі у дітей спостерігалася незвичайна картина: вночі зростало сечовиділення, але одночасно посилювалося всмоктування осмотично вільної води в канальцях нирки. Після численних досліджень вдалося зрозуміти механізм цього фізіологічного парадоксу: в одній із частин ниркового канальця секретуються фізіологічно активні речовини — аутакоїди, які пригнічують всмоктування з канальця в кров іонів Na+, К+ і Сa++, завдяки чому великі об’єми рідини надходять у збірні трубки. На їхні клітини діє вазопресин. Під час протікання по збірних трубках більшого обсягу рідини з них більше всмоктується води в кров, але і більше її виділяється ниркою.
Розшифрувати механізм описаного вище парадоксального явища і намітити ефективну схему лікування допомогло не тільки використання даних про молекулярні механізми дії гормону вазопресину й аутакоїдів, а й знання фізіологічних основ роботи нирки.
Аналогічна ситуація виникла і під час розшифрування симптому ніктурії, яка турбує багатьох літніх людей. Розглянемо ще один приклад. У пацієнта підвищений артеріальний тиск. Функціонально це означає, що обсяг крові в судинах не відповідає ємності судинного русла. Отже необхідно зменшити об’єм рідини в судинах, або розширити судини, або виконати обидві дії. Слід з’ясувати причину гіпертензії у пацієнта: чи звужений просвіт судин, чи зріс обсяг крові, яка в них знаходиться. Тонус судин знижується під дією різних ендогенних регуляторів — ангіотензину II, адреналіну, норадреналіну, вазопресину, ендотеліну тощо. Для лікування в кожному з перерахованих випадків треба застосовувати різні й досить активні фармакологічні препарати. Отже, розуміння природи захворювання включає зіставлення великої кількості відомостей з ряду наукових дисциплін, але тільки їх фізіологічний аналіз допоможе розкрити причину дисфункції, локалізувати її, що забезпечить лікарю шлях до розробки адекватного лікування.
Істина очевидна: фізіологія асимілює досягнення багатьох наук і будує фундамент для медицини, заснований на розумінні механізмів функцій і дисфункцій організму людини. І недооцінка ролі фізіології в побудові сучасної медицини може обернутися фіаско для прикладного використання її досягнень.
Клінічна «сестра» фундаментальної науки
У процесі пошуку точок дотику інтересів фізіологів та клініцистів виник новий напрям медичної науки —
клінічна фізіологія. Її появу урочисто проголосив на сесії АМН СРСР в 1954 році академік О.О. Богомолець, визначивши предмет дослідження цієї галузі науки: «Клінічна фізіологія є фізіологією хворої людини», а також основну мету: «Клінічна фізіологія покликана здійснювати в галузі наукової медицини той зв’язок теорії і практики, без якого немає передової науки».
В даний час найбільш загальноприйнята точка зору полягає в тому, що клінічна фізіологія повинна займатися, насамперед, хворою людиною, здійснюючи її комплексне функціональне обстеження з метою виявлення функціональних розладів органів і систем людського організму і визначення їх вираженості. При цьому до числа клініко-фізіологічних завдань належить визначення характеру функціонування здорових органів і систем цього ж хворого, їх роль у забезпеченні компенсаторних реакцій і резервних можливостей всього організму пацієнта в цілому.
Для діагностики функціональних розладів у людини застосовуються методи, початково розроблені для фізіологічних досліджень (спірографія, електрокардіографія, манометрія та ін.). Спочатку в рамках клінічного напрямку в фізіології їх впроваджували в лікувальну практику клініцисти. У зв’язку з ускладненням інструментальних методів дослідження, появою нової апаратури, якою клініцисти вже не в змозі були користуватися, виникла необхідність підготовки самостійних фахівців, які володіють одночасно багатьма методами досліджень і здатні здійснювати комплексне функціональне обстеження хворих. Так народилася нова галузь клінічної медицини — функціональна діагностика. Однак, коли в клініці виникає необхідність не тільки виявити функціональні розлади окремих органів, але й оцінити ступінь їх компенсації іншими органами і системами, охарактеризувати резервні можливості організму хворого в цілому, тобто поряд із діагнозом захворювання встановити і діагноз стану хворого, то це вже виходить за межі можливостей функціональної діагностики. Такий аналіз входить до компетенції клінічної фізіології, вимагає наукового узагальнення великого обсягу інформації про хворого. Таким чином, функціональна діагностика, що забезпечує дослідження на органному рівні, при переході на комплексне обстеження хворого на системному рівні поступається місцем клінічній фізіології.
Патологічний бік медалі
Особливе місце в системі медичної освіти посідає окрема галузь — патологічна фізіологія. Перебуваючи на стику теоретичних і клінічних дисциплін і будучи інтегративною медико-біологічною наукою, вона сприяє розвитку клінічного мислення. Основне завдання патологічної фізіології — навчити лікарів «застосовувати природознавство біля ліжка хворого» (С.П. Боткін). Основний метод патологічної фізіології — науковий експеримент, що дозволяє моделювати хворобу у тварин і вивчати механізми її розвитку, а отримані дані перенести в клініку. Значення такого досвіду полягає в тому, що він дає змогу спостерігати за розвитком патологічного процесу з самого початку до кінця, тоді як лікар практично ніколи не має такої можливості, оскільки хворий звертається до нього вже тоді, коли хвороба починає себе проявляти. Окрім того, експеримент дозволяє спробувати такі методи впливу на організм тварини (травма, опромінення тощо), які неприпустимі в клініці.
В останні десятиліття експерименти на тваринах істотно доповнені спостереженнями за безпосередньо хворою людиною за допомогою нешкідливих для неї методів (біохімічних, імунологічних, електрофізіологічних та ін.), у зв’язку з чим сучасна патофізіологія все більше набуває рис клінічної патофізіології.
Нині тривають спроби створення моделей багатьох захворювань людини: інфекційних хвороб, атеросклерозу, гіпертонічної хвороби, інфаркту міокарда та ін. У зв’язку з цим слід підкреслити, що організм людини як система на багато порядків вища і складніша, ніж організм навіть найвисокорозвиненіших тварин — людиноподібних мавп. Тому моделювати хвороби людини в повному обсязі на тваринах неможливо. Однак експериментальне моделювання найважливіших ланок патогенезу хвороб, окремих синдромів видається цілком доречним і доступним. Наприклад, моделюючи гіпертонічну хворобу, можна отримати важливий її симптом — стійке підвищення кров’яного тиску (гіпертензію), але не гіпертонічну хворобу людини в усьому її обсязі. Цілий ряд захворювань людини (психічні хвороби, хвороби обміну речовин, алергійні хвороби та ін.) через їх особливості поки взагалі не вдається відтворити в експерименті.
Тетяна ПРИХОДЬКО, «ВЗ»
Використана література:
- Курзанов А.Н. КЛИНИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ — СТАНОВЛЕНИЕ, ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ, ПРЕДЕЛЫ КОМПЕТЕНТНОСТИ, МЕСТО В СИСТЕМЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МЕДИЦИНСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ // Международный журнал экспериментального образования. — 2012. — № 4 — стр. 128-130
- Наточин Ю.В. ФИЗИОЛОГИЯ И МЕДИЦИНА // Вестник Российской Академии Наук. — 2004. — №11, — том 74 — стр. 973-986
- Наточин Ю.В. Архитектура физиологических функций: тот же фундамент, новые грани // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2002. № 2.
