ПИТАНИЕ И ПИЩЕВАРЕНИЕ

Исследователи человеческого организма смогли пра­вильно подойти к изучению столь обширного предмета, как еда и питье, питание и пищеварение, лишь после того, как эту возможность им предоставила химия, т. е. лишь с того момента, когда вообще появилась химия в научном значении этого слова. Однако все же сначала нужно было разрешить проблему, каким образом добыть вырабатываемый желудком сок, который требовалось исследовать прежде всего, чтобы хоть что-нибудь узнать о пищеварении. Мысль о создании желудочного зонда еще никому не приходила в голову. Но вот в 1825 г. к хирургу Вильяму Бьюмонту обратился канадский охот­ник, раненный пулей в область желудка. Рана зажила, однако образовался ход, ведущий из желудка наружу, т. е. свищ, из которого каплями вытекали вода и молоко, выпитые этим человеком, а затем и сок, выделенный слизистой оболочкой желудка, — тот самый сок, кото­рый ученые уже давно намеревались исследовать. Бьюмонт воспользовался представившимся случаем и предпринял соответствующее исследование, благодаря чему его имя вошло в историю медицины.

Ученые постарались воссоздать в лабораториях то, что удалось наблюдать Бьюмонту. В начале сороковых годов прошлого века русский Василий Басов и француз Николя Блондло наложили на желудок животного ис­кусственные свищи — фистулы: так можно было прове­рить при помощи точных методов то, что справедливо или несправедливо утверждали Иоганнес Мюллер, Пуркинье, Шванн и другие, — открылась возможность ис­следовать химию пищеварения.

Факт, известный ныне всякому, а именно, что желу­дочный сок состоит из соляной кислоты, фермента пеп­сина и сычужного фермера, в то время еще надлежало открыть. Что касается соляной кислоты, степень кон­центрации которой в желудке составляет примерно пол­процента, то ученые до сих пор еще не постигли, каким образом она вырабатывается железами желудка из поваренной соли крови. Роль соляной кислоты заключается в том, что она подготавливает к пищеварительной дея­тельности пепсин, который расщепляет белок, например, съеденное мясо, и превращает его в растворенную форму альбумоз и пептонов.

Удалось также выделить и чистый пепсин. Над этим особенно много работал Брюкке. Он заметил, что пепсин в одном отношении подобен некоторым красящим веще­ствам. Так, например, если добавить к красному вину небольшое количество животного угля, то красящее вещество вина обволакивает этот уголь и жидкость ока­зывается бесцветной, а пепсин также обволакивает мел­кие частицы, сходные по своим свойствам с углем, поэто­му его удалось отделить и использовать для опытов. Теперь в любой пробирке можно продемонстрировать пе­реваривающее воздействие смеси соляной кислоты и пеп­сина на кусочек мяса или яйцо. Этот опыт относится к числу тех, которые производят на слушателей наиболь­шее впечатление.

Пепсин действует внутри организма только в кислой среде, т. е. только в желудке и в верхней части тон­кого кишечника. Затем он нейтрализуется желчью, что обнаружил в свое время еще Пуркинье. Физиологи давно уже задавались вопросом, может ли пепсин по­вредить желудку и поразить его, т. е. начать перевари­вать сам Желудок. В здоровом желудке это, конечно, невозможно, так как слизистую оболочку желудка в изо­билии орошает кровь, которая содержит щелочь и поэто­му нейтрализует кислоту. Если же кровенаполнение сли­зистой оболочки желудка нарушается, что может случиться на нервной почве, и хотя бы небольшой уча­сток слизистой оболочки подвергается переваривающему воздействию пепсина, то это приводит к язве желудка.

Клод Бернар, сыгравший в развитии физиологии во Франции такую же роль, как Иоганнес Мюллер сыграл в Германии, поставил следующий опыт. Он умертвил собаку вскоре после кормления, т. е. во время перева­ривания пищи, и в течение нескольких часов держал ее при температуре 38°. Затем он вскрыл животное и обна­ружил, что не только желудок, но и части селезенки и печени находились в переваренном состоянии, так как кровообращение отсутствовало и ничто не мешало пеп­сину и соляной кислоте оказать химическое воздействие на мертвый кусок белка. Такого рода самопереваривание стенки желудка часто обнаруживается при вскрытиях как процесс, начавшийся после смерти. Желудочный сок вырабатывают железы желудка, деятельность кото­рых возбуждается и контролируется блуждающим нер­вом. О классических опытах Павлова в этой области будет рассказано ниже.

Сычужный фермент воздействует на казеин (молоч­ный белок), содержащийся в молоке; казеин сверты­вается, отчего и остается в желудке сравнительно долго, затем расщепляется и превращается в своего рода строительный материал, используемый организмом.

То обстоятельство, что белок переваривается не толь­ко в желудке, известно уже с давних пор. У одной женщины, которую тяжело ранил бык, образовался свищ тонкого кишечника. Это дало возможность сделать цен­ные наблюдения. Иногда уже пятнадцать минут спустя после принятия пищи из свища начинали выделяться частицы пищи. Днем содержимое желудка передвигается в кишечник через 3—4 часа после поступления пищи в желудок, ночью это происходит дольше. Но даже ночи не хватает, чтобы превратить все белковые вещества в пептоны, так что в тонком кишечнике часто обнаружи­вается еще много непереваренного белка, например, во­локон мяса. Дело в том, что желудок — не только орган пищеварения, но до известной степени и кладовая. Этим объясняется то, что и люди, и животные могут жить без желудка.

Бильрот первый установил это практически, удалив в 1881 г. желудок у одного из больных. С тех пор такая операция производилась тысячи раз, и подтвердилось предположение, что заменителями желудочного сока служат ферменты кишечного сока и поджелудочной железы. Кроме того, теперь известно, что у некоторых людей желудочный сок не содержит ни соляной кислоты, ни пепсина, однако это не приводит их к смерти.

Следует рассказать поподробнее о продолжительности пребывания пищи в желудке. Жидкости уходят отсюда быстро. Стекая по дорожке желудка, они попадают в область привратника, т. е. выхода из желудка, и, как только он открывается, поступают в тонкий кишечник. То же происходит и с молоком, но казеин, как уже было сказано, осаждается и подвергается в желудке дальнейшей переработке, сыворотка же выходит. Твердая пища остается в желудке в течение нескольких часов, что зависит от различных причин, в том числе и от нервов. Жиры остаются значительно дольше; их присутствие замедляет производство желудочного сока.

Очень долго думали, что желчь, наподобие моче и калу, — продукт выделения, отброс организма. Однако Шванн, накладывавший на животных искусственную фистулу желчного пузыря, доказал в 1844 г., что это не­верно. Он продемонстрировал на опыте, как происходит пищеварение при отсутствии желчи. Желчь, важной со­ставной частью которой являются желчные кислоты, совместно с соком поджелудочной железы действует на жиры, принятые с пищей. Сок поджелудочной железы был уже охарактеризован как важнейший пищеваритель­ный сок человеческого организма. Жир, содержащийся в пище, значительно увеличивается: вначале с помощью желчи он разделяется на мельчайшие капли, благодаря чему значительно увеличивается общая площадь поверх­ности жировой массы и облегчается воздействие на жиры липазы — той составной части сока поджелудоч­ной железы, которая разлагает жиры на глицерин и жирные кислоты. Жирные кислоты соединяются частично с желчными кислотами, частично с холестерином, обра­зующимся в печени из погибших кровяных телец и в большом количестве содержащимся в желчи. В резуль­тате получаются растворимые соединения, легко усваи­ваемые организмом.

Легче оказалось проследить судьбу так называемых «углеводов», превращающихся вследствие распада в сахар. Этот термин принадлежит К. Шмидту, работав­шему в Дерпте: он назвал так определенные пищевые продукты — муку, крахмал и т. п. Ныне любой студент может легко убедиться в том, что даже слюна превра­щает углеводы в сахар. Нюрнбергский исследователь К. Ф. Лейке впервые продемонстрировал это в 1831 г. и написал труд о превращении крахмала в сахар. Итак, из углеводов образуется сахар, поступающий сначала в капилляры, потом в воротную вену, а затем в большую кладовую сахара — печень; однако часть сахара откла­дывается в виде гликогена в мышечных тканях и расхо­дуется в процессе мышечного труда. Таким образом, гликоген — это накопляемый сахар, транспортируемый ­ же сахар называют глюкозой. Кроме того, в промежуточ­ных стадиях между образованием и распадом углеводов вырабатывается ряд промежуточных продуктов, которых, однако, при нормальных условиях содержится в орга­низме лишь ничтожное количество, при некоторых же нарушениях обмена веществ количество их патологически возрастает.

Поджелудочная железа участвует во всех процессах пищеварения. В чистом соке этой железы, который мож­но получить, накладывая фистулу по методу Павлова, содержатся трипсин и эрепсин — ферменты, расщепляю­щие белки; амилаза и мальтаза — ферменты, расщепля­ющие углеводы, и уже названный фермент липаза, рас­щепляющий жиры. Отсюда видно, что сок поджелудочной железы, действительно, важнейший пищеварительный сок, так как содержит все вещества, необходимые для переваривания пищи.

Среди пищеварительных соков следует назвать еще и кишечный сок — продукт желез, расположенных в сли­зистой оболочке тонких кишок. Эти железы были от­крыты в XVIII веке Иоганном Н. Либерманом, но ученые долго сомневались в том, действительно ли это железы. Пищеварительное действие сока тонких желез распозна­ли также благодаря уже указанной выше больной, у которой вследствие несчастного случая образовался кишечный свищ. Через этот свищ вытекала наружу пи­щевая кашица, желудочный сок, желчь и продукт под­желудочной железы. Больная обратилась к врачу, уже будучи крайне исхудавшей, почти в безнадежном со­стоянии. О возможности операции в таких случаях в то время еще и не думали, и врач, — фамилия его Буш, — предпринял попытку питать больную через свищевое от­верстие. Опыт полностью удался. Больная приобрела способность переваривать все, за исключением жира: кишечного сока, который поступал лишь ниже свищево­го отверстия, для этого вполне хватало.

Обитающие в толстых кишках бактерии расщепляют остатки белковых веществ, жиров и углеводов. Распо­знать их роль в процессах пищеварения, происходящих в толстом кишечнике, стало возможным, разумеется, только в более позднее время, с развитием бактериологии.

Успех этих исследований и открытий, как уже было сказано, объясняется исключительно применением физиологической химии. Основателем этой новой отрасли науки был Юстус Либих (1803—1873), высказавший и реализовавший следующую идею: для того чтобы нари­совать картину способностей и потребностей человече­ского организма, необходимо прежде всего составить баланс: определить приход и расход человеческого орга­низма, т. е. количество и качество пищевых продуктов и количество и качество выделенных веществ.

Разницу между количеством принятой пищи и коли­чеством выделенных отбросов пытался установить еще в начале XVII века, т. е. более чем за двести лет до Либиха, итальянский ученый Санторио Санторио. Этот современник Галилея, бывший сначала профессором в Венеции, а затем в Падуе, пытался обосновать медико­биологическую науку в духе иатрофизиков, т. е. исходя из принципов физики. Для количественного определения функций тела он пользовался аппаратами: «пульсилогиум» служил для подсчета ударов пульса (аппарат был сконструирован для него Галилеем), термоскоп — для измерения , температуры тела, «весы для обмена ве­ществ» — для определения «баланса человеческого хо­зяйства» (это выражение применялось лишь в эпоху Либиха). Химических знаний, необходимых для более глубокого изучения всех процессов, не хватало как Санторио, так и его современникам.

Санторио (1561-1636) на сконструированных им <<весах для измерения обмена веществ>>

Либих настаивал на том, что наиболее важным ком­понентом при обмене веществ (так называют всю сово­купность процессов поступления веществ в организм, их использования и расходования) является азот. Его рас­сматривали как характерную составную часть белковых веществ, т. е. именно в белковых веществах видели строительный материал человеческого и животного тела. Важнейшим продуктом выделения у низших животных Либих считал мочу. У плотоядных живых существ наи­более важным элементом мочи он считал мочевину. Исследуя огромные количества последней, он пришел к выводу, что пищевые продукты следует разделить на продукты, поставляющие азот, т. е. содержащие белок и служащие заменителями расщепляющейся в организме материи, и на углеводы и жиры, которые, соединяясь со вдыхаемым кислородом, окисляются, т. е. производят теплоту.

Совершенно правильно наибольшее значение Либих ­придавал белку, хотя и неверно это обосновывал. Он считал, что организм следует рассматривать в непре­рывном процессе расходования и восстановления. Но это преувеличение. Известный износ, конечно, происходит: кожа непрерывно шелушится, слизистая оболочка рта, кишечника также отделяет некоторую часть покровных клеток, что требует замены, однако расход и образова­ние новых эпителиальных клеток не столь уже велики, поэтому и вывод Либиха о важности белкового питания в силу предполагаемой им причины неправилен.

Как бы то ни было, предположение, что в качестве единицы обмена веществ можно рассматривать количе­ство выделенной мочевины, натолкнуло на ценные ис­следования и других физиологов, в том числе и Теодора Бишофа, некоторое время весьма успешно сотрудничав­шего в Гиссене со своим другом Либихом, затем Карла Фойта — одного из наиболее выдающихся физиологов питания, которому принадлежит разделение питательных веществ на белки, жиры и углеводы. Макс Петтенкофер, великий гигиенист, получивший весьма широкую извест­ность благодаря тому, что, стремясь доказать правиль­ность своего суждения, что холерные бациллы умерщ­вляются соляной кислотой желудка, глотал эти бациллы, также участвовал в решении проблемы питания и обмена веществ, которыми занималась в то время наука.

Необходимо было, например, ответить на следующий вопрос: что случится, если потреблять слишком много белка, т. е. больше, чем нужно организму? Сначала было ясно только одно: потребляя в изобилии белковую пищу, нельзя стать ни великаном, ни атлетом. «Респираторны­ми» же пищевыми веществами — неудачное название питательных веществ, служащих источником энергии для мышц, можно было, по мнению Либиха, считать лишь углеводы и жиры. При более подробном изучении ока­залось, что и белок может служить «респираторным» пи­щевым веществом, также потребляемым при мышечной работе. Однако белки расщепляются, и организм выде­ляет столько азота, сколько и поступило, разумеется, при условии, что было потреблено достаточное количество пищи, содержащей азот в форме белка, приемлемого для организма. После этого ученые поняли, что процессы об­мена веществ, процессы горения, которые, по мнению Ла­вуазье, происходили в легких, а по мнению позднейших исследователей, в крови, на самом деле происходят ни здесь и ни там, а в тканях, в самих органах. Легкие обеспечивают обмен, кровь же играет роль транспортно­го средства для кислорода, который должен быть достав­лен в ткань. Мышца, находящаяся в движении, рабо­тает, железы, изготовляющие свои соки, работают, нервы, передающие раздражения, мозг, который мыслит, способ­ствует восприятию впечатлений или дает задания, также работают. Все перечисленные виды ра­боты — различные виды «органического горения», и при каждом таком горении выделяется теплота. В 1848 г. это продемонстрировал Гельмгольц на мышце, Клод Бернар — на железах. Таким образом, ученые, с одной стороны, снова стали перед проблемой животной тепло­ты, а с другой стороны, возникла острая потребность в эффективных и предельно результативных опытах в области обмена веществ.

Образование в теле человека и многих животных теплоты было замечено еще в древнейшую эпоху. Чело­век, добывавший себе пропитание охотой на зверей, должен был знать об этом в доисторические времена.

С самого начала развития медицины медики стали задаваться вопросом, где источник этой теплоты, в осо­бенности после того, как было открыто, что температура тела иногда бывает намного выше, чем обычно. Уже Гиппократ отличал легкий жар от тяжелого — нормаль­ную и повышенную температуру он определял простым приложением руки. А как он мог это делать иначе? Ведь термометр был изобретен лишь две тысячи лет спустя, возможно, Галилеем.

Откуда же берется телесное тепло? Гиппократ и дру­гие врачи его эпохи наблюдали и ощущали вздрагиваю­щее сердце. Это был простой ответ на трудный вопрос: в течение двух тысячелетий воображали, что сердце — источник тепла в теле человека и животного. Цель же дыхания, как объясняли в те времена, уменьшать жар сердца, дабы чрезмерная жара не повредила организму.

В середине XVIII века физиолог и математик Д. А. Борелли сокрушил эту теорию, но не предложил вместо нее другой, сколько-нибудь удовлетворительной. При помощи термометра Борелли измерял температуру животных, чтобы доказать, что дыхание не охлаждает сердца. Свои наблюдения он изложил следующим образом: «Дабы точно узнать степень теплоты сердца, вскрыл я в Пизе грудь живого оленя и тотчас же ввел в левый желудочек сердца термометр. Я узнал, что наивысшая температура сердца — сорок градусов, то есть не превос­ходит степени солнечной жары летом. Измерив сходными термометрами температуру печени, легких и внутрен­ностей того же живого оленя, обнаружил я, что сердце и внутренности обладают одной и той же температурой. Вследствие этого сердце не может быть основным очагом животного тепла и нет необходимости охлаждать его и проветривать. Впрочем, холодный воздух вовсе и не доходит до сердца, так как согревается по пути».

Тем самым представление о сердце как источнике теплоты и о дыхании как способе охлаждения было отброшено, открыв дорогу новым исследованиям. Англий­ский естествоиспытатель и теолог Стивен Хэльс попы­тался определить разницу между температурой вдыхае­мого и выдыхаемого воздуха; сравнив температуру того и другого с температурой крови и измерив температуру кожи, подмышечной впадины, рта и мочи, он обнаружил нечто весьма важное для физиологов — постоянство, равномерность температуры в теле человека и живот­ного.

Это в свою очередь побуждало к дальнейшим иссле­дованиям. Например, возникал вопрос: какой темпера­турный максимум и минимум может вынести человек и различные животные? Один из опытов, предпринятых для выяснения этого вопроса, заключался в том, что людей и животных сажали в печь для выпечки хлеба. Это дополнялось данными наблюдений, сделанных во время путешествий в тропиках. В результате выясни­лось, что даже весьма высокие или весьма низкие температуры не оказывают существенного воздействия на температуру человеческого тела: она всегда остава­лась примерно одинаковой.

Джон Гентер, великий английский хирург XVIII века, который много занимался этой темой, вообразил, что можно, очень медленно охлаждая человека, довести его тело до столь низкой температуры, что все жизненные функции организма как бы подвергнутся зимней спячке, которую можно искусственно продлить на целые столе­тия, а затем путем постепенного отогревания возвратить человеку жизнь. В настоящее время реализация этой медицинской идеи не кажется возможной. Однако мы отказались от категорических утверждений, что возмож­но и что невозможно, после того как услышали о пере­садке роговицы и других трансплантациях ткани, выпол­ненных русским ученым Филатовым. Ему удалось, помещая кусочки роговицы и других частиц ткани в хо­лодильник при температуре примерно 2—3° выше нуля, сохранить их жизнеспособными в течение нескольких недель. Это открытие помогло вернуть зрение множеству ослепших и вообще оказалось весьма плодотворным для медицины. Кстати сказать, метод охлаждения исполь­зуется теперь и в хирургии: низкая температура сни­жает жизнедеятельность органов, в том числе и сердца, вследствие чего для некоторых операций создаются бла­гоприятные условия.

Примерно сто лет назад, когда в клиническую прак­тику был введен термометр, вопрос о нормальной темпе­ратуре казался решенным. Однако, как это часто бывает с вещами, которые кажутся ясными, возникали новые задачи. Посредством точных исследований было установ­лено, что даже у вполне здорового человека временами обнаруживаются изменения температуры. Установлено было также, что температура у мужчин и женщин изме­няется различно и что у женщин регулярно происходят небольшие повышения температуры, причем столь регу­лярно, что по этим повышениям можно определить на­ступление овуляции — ежемесячного разрыва яйцевого пузырька. Беременность, кормление грудью, климактери­ческий период — все отражается на характере кривой температуры: Из этого следует, что температура — не только показатель ряда болезней, но и критерий нор­мального физиологического состояния, который наряду с теоретическим интересом имеет также и практическое значение. Этот вывод является заслугой врача Е. Ф. Дюбуаза, написавшего в 1941 г. труд об изменениях темпе­ратуры тела человека.

Обширные исследования обмена веществ и изучение баланса организма проведены Фойтом и другими уже названными учеными. Кроме того, была сделана по­пытка решить вопрос, какие, собственно, пищевые веще­ства дают энергию, необходимую для мышечной работы

В 1861 г. для одного из опытов Фойт и Петтенкофер после долгой подготовительной работы сконструиро­вали сложный аппарат по печной системе, т. е. камера, в которой человек или крупное животное могли свободно передвигаться и принимать пищу, не была изолирована герметически, поэтому непрерывно откачиваемый из нее при помощи насоса воздух состоял из свежего воздуха и выдыхаемого человеком или животным воздуха, содер­жащего углекислоту и водяной пар. Этот воздух изме­рялся в газомере: время от времени брали пробу воз­духа для определения содержания в нем углекислоты. Количество кислорода, потребляемое тем или иным под­опытным индивидуумом, могло быть косвенно установ­лено взвешиванием, для чего необходимо составить сле­дующее уравнение: вес человека по окончании опыта + вес мочи + вес кала + вес углекислоты + вес водяного пара равны начальному весу + вес принятой пищи + вес принятого кислорода. В этом уравнении лишь одно не­известное — принятый кислород, которое без труда мож­но определить.

Были подвергнуты измерению и исчислению как по­ступления, т. е. принимаемая пища и питье, так и рас­ходы, т. е. моча и кал. Для измерения вдыхаемого и выдыхаемого воздуха исследователи применили вентиля­ционный способ, изобретенный некогда Лавуазье и Ла­пласом: весь выдыхаемый воздух направлялся по сосу­дам, в которых он улавливался таким образом, что мог быть подвергнут исследованию. Так как наиболее важ­ной задачей было определение наличия в выдыхаемом воздухе углекислоты, то исследователи по совету Петтенкофера воспользовались баритовой водой, которая хоро­шо абсорбирует и удерживает углекислоту.

Здесь дано описание старого, так сказать, класси­ческого аппарата двух великих физиологов. Кроме этого аппарата, есть и другие, имеющие такое же назна­чение.

Результат опыта был весьма показателен. Исходя из количества выдыхаемого кислорода, можно было сделать правильные выводы о балансе организма, так как углекислота — это итоговый остаток процессов сгорания, происходящих в тканях тела. По количеству углекислоты можно безошибочно определить количество «сгоревшей» в организме пиши, И до сих пор, когда хотят определить основной обмен веществ человека, т. е. установить, в каком объеме пищи он нуждается, чтобы покрыть по­требность своего тела в калориях, — разумеется, в со­стоянии абсолютного покоя, ибо во время работы все нормы меняются, — используют в основном этот метод.

Попутно во время опытов было обнаружено, что в ор­ганизме сало образуется не только из жиров и углево­дов, — об этом знали уже давно благодаря практике откорма животных, — но что и потребление пищи, содер­жащей избыток белков, также содействует образованию сала. Выше уже упоминалось, что питание с избыточ­ным содержанием белка не ведет к увеличению мышечно­го вещества (мяса), т. е. к повышенному отложению белка.

Большая часть учения о питании была разработана на основе этих опытов, которые вначале казались полез­ными лишь для теории. Фойт сам указывал на их прак­тическое значение. Ученые принялись за подсчеты, и, хотя результаты не всегда были одинаковыми и многие статьи баланса еще долго оставались спорными, а неко­торые остаются спорными и по сей день, это не умаляет заслуг Фойта. Теперь уже были основания для того, чтобы сказать: человек для поддержания жизни нуж­дается в таком-то количестве калорий, — эта единица измерения энергии, показывающая количество тепла, не­обходимого для нагревания одного литра воды на один градус, была заимствована у физиков. Теперь можно было высчитать, какое количество калорий выделяют сто граммов того или иного питательного вещества или в каком количестве калорий нуждается человек опреде­ленного роста, веса и рода занятий для удовлетворения потребности своего тела в энергии.

Все это стало понятным не только благодаря Либиху, Фойту, Петтенкоферу и другим, содействовавшим уясне­нию данной проблемы своими опытами, но и благодаря новому направлению мысли, начало которому положил гениальный Роберт Майер, сын аптекаря из Хайльбронна.

Весной 1840 г. молодой корабельный врач Роберт Майер, прибывший на грузовом пароходе в Голланд­скую Индию, пустил кровь заболевшему лихорадкой матросу. В то время этот способ лечения был широко распространен и каждый врач проделывал за время своей практики сотни кровопусканий. На сей раз доктор Майер обратил внимание на необычное обстоятельство: кровь матроса, стекавшая из вскрытой вены в таз, была светлее, чем у всех других больных, которым ему прихо­дилось проделывать такую же операцию, и выглядела не как темная венозная кровь, а как светлая артериальная, словно она не отдала еще ни частицы кислорода тка­ням При виде такой крови у Роберта Майера, который, несомненно, не был особенно опытным врачом, возникла интереснейшая мысль, оказавшаяся одной из величайших во всем естествознании. Он подумал: кровь светлее по­тому, что здесь, в тропиках, она может отдавать орга­низму меньше тепла; благодаря этому для достижения тех же результатов тело нуждается в меньшем расходе энергии, чем в холодных странах. Животная теплота есть результат процесса сгорания, результат расходова­ния энергии. Точно так же, как Лавуазье говорил о сохранении вещества, так Майер открыл, что и энергия нерушима, а подчинена действию круговорота, во время которого она не утрачивается. Энергию эту следует научиться измерять, однако ничто не может изменить ее сумму.

Это открытие, толчком к которому было небольшое количество крови, приобрело большое значение для фи­зиологии труда, для решения вопроса о животной тепло­те и представило огромную ценность для физики, а в конце концов и для всего естествознания. Немного та­ких значительных и настолько завершенных открытий было сделано с такой быстротой.

Первое сообщение Майера о его открытии, посланное в специальный журнал, истлело в ящике редакционного стола, даже не будучи никем прочитано. Когда вышло в свет сочинение Маейра об его открытии, изданное им за свой счет, то на него мало кто обратил внимание, некоторые же опровергали и высмеивали. Либих первый понял Майера и отнесся к нему благожелательно, но скоро переменил свою точку зрения. Гельмгольц высту­пил против этого труда. Когда впоследствии Джоуль стал утверждать, нечто сходное с законом Майера, возник спор, кто из них автор этой идеи. На стороне Майера был лишь один Тиндаль.

Все это крайне тяжело подействовало на Майера, но его не поняли и поместили ученого в сумасшедший дом, где ему пришлось испытать весь ужас безрассуд­ного обращения с больными, обычного для домов умали­шенных того времени. Кроме того, он имел несчастье попасть к врачу-невежде, и семье удалось освободить его из этого лечебного учреждения лишь после тяжелой борьбы. В конце концов время принесло Майеру то признание, которое он заслужил, он был удостоен мно­жества почестей и отличий. Но могут ли почетные зва­ния и дипломы загладить оскорбления и унижения, сыпавшиеся на человека десятки лет?

Биография Роберта Майера сходна с биографией Земмельвейса, захотевшего избавить женщин от родиль­ной горячки, с биографией Эдуарда Дженнера, которому вернули его первые труды, посвященные прививке против оспы, и с биографиями бесчисленного множества других великих исследователей. Он подвергся презрению, осмея­нию, получал даже взыскания лишь потому, что ученый мир не был в состоянии постичь значение его открытия.

Естественно, что ученые снова и снова возвращались к практическим вопросам питания. Вопрос о том, в каком количестве белка нуждается человек, повлек многолетние исследования, порождал все новые и новые проблемы. Фойт и Петтенкофер производили опыты на собаках, да­вали людям пищевые рационы различного состава. Ока­залось, что человек, получающий питание, полностью лишенное белков, все же с мочой и испражнениями выде­ляет азот. Такой человек худеет, так как если постоянно происходит даже незначительное расходование белков, которые не доставляются с пищей, то они заимствуются из вещества тела, т. е. организм расходует свое собствен­ное белковое вещество. Поэтому, если продолжать без белковое питание длительное время, животное погибает.

Эти исследователи открыли еще, что недостаточно да­вать животному то же количество азота в форме белка, которое выделяется с мочой и испражнениями: такое питание также ведет к дефициту. Для того чтобы не на­рушить баланса, необходимо давать азот в 272-кратном количестве и обязательно в форме соответствующего белка.

Итак, сколько же белка необходимо человеку? Этот вопрос все время был предметом тщательного изучения, пока не пришли к выводу, что Фойт назвал завышенную цифру. Он полагал, что взрослому человеку весом 70 кг при работе средней напряженности требуется ежедневно 118 г белка; ныне для такого человека считают достаточ­ным примерно 80 г. Некоторые физиологи считают, что на каждый килограмм веса тела необходимо 1 г белка с тем условием, что две трети этого белка должны выда­ваться в форме животного, т. е. полностью используемо­го белка: в форме мяса, молока, молочных продуктов и яиц.

В учебнике физиологии, вышедшем в свет в 1874 г., Брюкке еще не употребляет слова «калория».

Определением питательности отдельных пищевых продуктов по калорийности, по эффективности их сгора­ния мы обязаны главным образом Максу Рубнеру, кото­рый не только выявил значение пищевых веществ как главного источника животного тепла, но и создал едини­цу, годную для измерения. С того времени знают, что, например, 100 г сахара содержат 400 калорий, топленого сала — 900, картофеля — почти 100 и т. п. Это дает воз­можность точно определить ценность каждого отдельного продукта для организма. Можно также подсчитать, соот­ветствует ли ценность продуктов, потребляемых отдель­ной семьей или более крупным обществом столующихся, столовой и т. п., их продажной цене. Первая работа Рубнера, посвященная этой проблеме, вышла в свет в 1880 г.

Саллюстий, римский писатель I века до н. э., с исто­рическими сочинениями которого знакомятся в гимназиях, восхвалял эфиопов как людей особенно умеренных. По его словам, эфиопы не потребляют соли, так как едят только ради желудка, а не ради глотки. Разумеется, он был не совсем прав.

Потребность человека в соли неоспорима. Соль, т. е. хлористый натрий, выделяется постоянно. Когда химия занялась изучением жизненных условий и жизненных функций, соль стала предметом особо тщательных иссле­дований. Задавались вопросом, почему у детей и живот­ных такая большая потребность в поваренной соли? Со­временный химик утверждает, что натрий и хлор должны содержаться в организме для взаимного равновесия, ибо они, так сказать, нейтрализуют друг друга. Зачастую они присутствуют в организме независимо друг от друга.Натрий содержится в организме человека преимуществен­но в кровяной плазме и тканевой жидкости. Клетки со­держат либо небольшое количество натрия, либо его совсем в них нет, во всяком случае это относится к клеткам мышц, т. е. к наибольшему по объему органу тела.

Антагонистом натрия является калий, встречающийся главным образом в протоплазме клеток, тогда как в тка­невой жидкости он содержится лишь в ничтожных коли­чествах. Профессор Лейтгардт, изучавший этот вопрос, считает, что можно примерно сказать так: калий нужен для тела клеток, натрий же — для омывающей их жид­кости — для «внутренней среды», как назвал ее впервые Клод Бернар.

Хлор, как уже сказано, обычно присутствует вместе с натрием, это соединение и есть соль. Отсюда возникла теория о том, что развитие высших животных началось в море, которое и по сей день является обиталищем боль­шинства живых существ; раньше же в нем их было, безусловно, еще больше. Живые существа развивались в море, по мере развития они выходили на сушу и ста­новились наземными. На сушу они приносили с собой в свою «внутреннюю среду» (жидкость, омывающую клетки) морскую воду, т. е. наиболее существенную со­ставную часть этой воды — хлористый натрий. Иначе животные не могли бы покинуть море и прийти к назем­ному существованию. Так утверждает Г. Бунге, правдо­подобие теории которого весьма сомнительно.

Итак, организм нуждается в соли для своих соков, ему необходим натрий, ему необходим также и калий, но последний легче получить из растений, чем натрий, так как калий может содержаться в растениях в большем количестве. Важнейший поставщик калия — картофель. Пока люди и животные питались животными, доставка необходимого количества натрия, т. е. необходимой пова­ренной соли, не была проблемой — он находился в пи­ще. Положение изменилось, когда человек перестал быть кочевником и охотником и сделался земледельцем, а не­которых зверей превратил в домашних животных. Тут-то и начал ощущаться соляной голод, о котором рассказы­вает Юстус Либих. Это было и есть инстинктивное жела­ние, но каждое желание может быть преувеличенным, и отсюда развивается привычка, которая приносит вред. Потребление чрезмерного количества поваренной соли тоже приносит вред.

Подлинная функция поваренной соли в организме бы­ла определена благодаря биохимии, в особенности благо­даря отличным опытам Рингера на сердцах лягушек. Натрий и хлор содержатся в теле человека в больших количествах, и их ничем нельзя заменить, так как в этом случае будет нарушено равновесие между ними. Натрий, калий и другие элементы образуют в организме отбалан­сированную систему. Поваренная соль действует как уравновешивающее средство: если она имеется в большей концентрации, то вода задерживается, если в меньшей, то тело выделяет больше воды; короче говоря, поварен­ная соль регулирует водный баланс организма. Это осо­бенно проявляется в тех случаях, когда врач по какой- либо причине советует больному потреблять по возможности обессоленную пищу. Тогда из тела выходит максимальное количество воды и оно обезвоживается. Однако в организме должно содержаться определенное количество воды, — в ней нуждаются, так сказать, все углы и закоулки тела, а потому-то в нем должно содер­жаться и известное количество поваренной соли.

Соль находится в межклеточных пространствах, но не в самих клетках. Важно знать, что в теле нет запасов поваренной соли. Если по каким-либо причинам, напри­мер, вследствие сильного потения, организм теряет много поваренной соли, то он не может возместить этот недо­статок за счет собственных резервов: таковых нет, и воз­мещение должно поступить извне.

Регулирование массы находящейся в организме пова­ренной соли, а тем самым и всего водного баланса его, само собой разумеется, имеет огромное значение. В основ­ном оно происходит в почках. Там происходит фильтра­ция крови, что одновременно оказывает воздействие и на ток крови, и на кровяное давление. Часть содержащихся в крови веществ, в том числе поваренная соль, выделяет­ся вместе с другими отбросами: нервная система и желе­зы внутренней секреции участвуют в этом необычайно сложном процессе, который полностью не уяснен и до сих пор. Однако как инстинктивное тяготение человека и многих животных к поваренной соли, так и сложное устройство, регулирующее баланс поваренной соли в ор­ганизме, говорят о большом значении этой «простой ве­щи» — хлористого натрия.

А как обстоит дело с водой? Лавуазье ее «открыл». Он доказал, насколько ошибочно представление о том, что из воды, если ее часто дестиллировать, образуется земля. Он показал, что вода состоит из водорода и кис­лорода, — это химия воды. Физиология ее гораздо сложнее.

Даже самый ярый противник воды ежедневно погло­щает почти два литра ее. Формы, которые принимает эта необходимая для жизни стихия, очень разнообразны, и часто вода проникает в организм, так сказать, тайным образом, так что человек этого и не подозревает и может поклясться, что он не выпил ни капли воды.

Факт постоянной отдачи человеком воды через кожу, помимо потения, что в противоположность транспирации (потение) называют перспирацией, установил впервые Чарлз Бледжден. Он указал и на связь этого явления со свойством тела сохранять постоянную температуру. Лондонский хирург Вильям Крикшенк производил опыты, желая доказать, что тело отдает также и углекислоту. Невидимое дыхание кожи (perspiratio insensibilis) из­учал в 1790 г. Арман Сеген и знаменитый Лавуазье. В Англии Джон Эбернети изучал это дыхание на лягуш­ках. Образование в тканях воды при обмене веществ, поступающих с пищей, доказал в середине и во второй половине прошлого столетия Бецольд, Бишофф, Фойт и Петтенкофер. Было установлено, что при усвоении 100 г жиров в организме наряду с углекислотой обра­зуется 107 г воды, из 100 г крахмала — свыше 55 г, а из 100 г белка — примерно 41 г. Таким образом, жиры являются не только аккумулятором энергии, но и значи­тельным аккумулятором воды. Гипофиз и надпочечники, являющиеся железами внутренней секреции, играют здесь вспомогательную роль регуляторов.

Степень содержания воды в отдельных органах весь­ма различна. Так, например, стекловидное тело глаза состоит из воды на 99%, в зубной эмали ее содержится всего 0,2%, в костях — 22%, в печени — 70%. Вполне понятно, что весьма насыщены водой прежде всего про­дукты желез — секреты: в желудочном и кишечном со­ках 97%, воды, слезы на 98% состоят из воды. Петтен­кофер и Фойт установили также величину потери человеком воды в сутки: в состоянии покоя она равна 2 кг, при работе — значительно больше.

После таких открытий физиологи стали говорить, что каждый орган и весь человек, так сказать, плавают в во­де. В известной степени это верно, но нельзя забывать о том, в какой форме находится вода, содержащаяся в клетках. Благодаря достижениям биохимии известно, что вода и растворенные в ней вещества не просто рас­положены в клетках рядом, а активно влияют друг на друга. Плазма клетки, основное ее содержимое, — живая субстанция, хотя и состоит на 99% из воды. Эта «вода» является носительницей жизни, и все жизненные процес­сы зависят от тех взаимосвязей, которые существуют в клетке между водой и другими субстанциями. Это не свободная вода, как в ручье и в водопроводе, а вода, только частично свободная, способствующая набуханию, т. е. воспринимаемая коллоидными частицами клеточной протоплазмы. Больше всего подвергаются процессу набу­хания именно жизненно важные частицы—частицы белка.

В воде, проникшей в протоплазму, содержатся соли. В ней содержатся и ионы (остатки молекул, имеющие электрический заряд), поэтому она обладает электриче­скими свойствами. Благодаря наличию ионов происходит постоянный обмен содержимого клетки, а именно взаим­ное образование отдельных веществ. Качество и количе­ство электрического заряда беспрестанно меняются, от­чего и возникают перемены в расположении водных молекул. Здесь весьма активно действует закон, о суще­ствовании которого раньше только догадывались и кото­рый выразили изречением «Все течет».

Похожие материалы:

История открытия витаминов

История открытия гормонов

Изучение кровообращения

Изучение крови