Материалы к биографиям ученых и инженеров
А. Н. ИВАНОВА, М. П. РОЩЕВСКИЙ
ЭТЬЕНН-ЖЮЛЬ МАРЕЙ И ПЕРВАЯ РЕГИСТРАЦИЯ ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАММЫ У ЖИВОТНЫХ
Статья посвящена вкладу французского физиолога XIX в. Этьенна-Жюля Марея в развитие электрофизиологии. В ней представлена краткая биография ученого, отмечены его основные научные интересы. Особое внимание уделено важному достижению Марея в области электрокардиологии - первой регистрации электрической активности изолированного сердца лягушки и черепахи, которую он осуществил в 1876 г. при помощи капиллярного электрометра Липпмана (описание этого прибора также приводится в статье). Авторы приходят к выводу, что исследования Марея способствовали переходу к новому этапу развития электрокардиологии.
Ключевые слова: история электрокардиологии, Э.-Ж. Марей, электрическая активность сердца, регистрация электрокардиограммы, капиллярный электрометр Липпмана.
Исследования электрической активности сердца, которые впоследствии привели к становлению и развитию электрокардиологии, начались в XIX в. Среди тех, кто занимался изучением электрических явлений в сердечной мышце, был и известный к тому времени французский физиолог Этьенн-Жюль Марей, который посвятил этой проблеме несколько научных работ. Так, в 1937 г. во вступительной статье А. В. Лебединского к переводам работ Л. Гальвани и А. Вольты отмечается что, «в 70-х годах прошлого столетия Марей, воспользовавшись изобретенным учеником Гельмгольца Липпманом капиллярным электрометром, зарегистрировал "токи действия" сердца лягушки и черепахи» 1 Капитальный труд по истории электрокардиографии 2, опубликованный в 1964 г., упоминает о регистрации Мареем электрической активности в сердцах лягушки и черепахи. В изданной в 1972 г. монографии по истории биологии содержатся сведения о том, что «в 70-х годах [XIX в.] Марей зарегистрировал [электрические явления в сердце] у животного с помощью капиллярного электрометра Липпмана» 3.
Первая инструментальная регистрация электрической активности изолированного работающего сердца у животных (лягушка и черепаха), о которой шла речь выше, была проведена и опубликована Мареем в 1876 г. Складывается впечатление, что ни сам Марей, ни физиологи того времени не при-
1 Лебединский А. В. Роль Гальвани и Вольта в истории физиологи // Гальвани А., Вольта А. Избранные работы о животном электричестве. М.; Л., 1937. С. 58.
2 Burch, G. E., DePasquale, N. P. A History of Electrocardiography. Chicago, 1964. P. 264.
3 Бабский Е. Б., Григорьян Н. А. Развитие физиологии животных и человека // История биологии с древнейших времен до начала XX века / Ред. С. Р. Микулинский. М., 1972. С. 388.
© А. Н. Иванова, М. П. Рощевский. ВИЕТ. 2014. № 2. С. 122-128.
дали этому факту должного внимания. Столетний юбилей этого события был отмечен только в Сыктывкаре на I Международном симпозиуме по сравнительной электрокардиологии в 1979 г. Исследователи из СССР, Бельгии, ГДР, Нидерландов, США, Франции, ФРГ и Чехословакии заслушали тогда доклад одного из авторов настоящей статьи 4, посвященный первой инструментальной регистрации электрограммы сердца. Детальное изучение научных трудов Марея - его статей и монографии - позволяет оценить влияние исследований ученого на формирование и дальнейшее развитие электрокардиологии, решению этой задачи и посвящена предлагаемая вниманию читателя работа.
Исследованиям Марея предшествовали несколько важных открытий в области электрофизиологии. Большое значение для изучения электрических явлений в живых организмах имело событие, произошедшее в последней четверти XVIII в. В 1786 г. итальянский ученый Луиджи Гальвани обнаружил, что мышца лапки препарированной лягушки сокращалась, если ее и подходящего к ней нерва касалась дуга из двух металлов. Это открытие вызвало немалый интерес у исследователей. Природу электрических явлений пытались изучить, исследуя нервы, мышцы, органы 5, стремясь найти объяснение этому феномену. Итальянский физик Карло Маттеуччи в 40-е гг. XIX в. провел измерение электрических потенциалов на вырезанных сердцах недавно убитых голубей. Ученый изготовил «батарею» из участков сердец, соединенных таким образом, чтобы внутренняя поверхность одного элемента «батареи» касалась внешней поверхности другого, подключил ее к гальванометру и выявил наличие электрического потенциала между внутренней и внешней поверхностями мышцы 6. Немецкий физиолог Эмиль Дюбуа-Реймон повторил опыты Маттеуччи уже на сердцах лягушки, саламандры, морской свинки и домашней мыши 7. В результате проведенных Маттеуччи и Дюбуа-Реймоном экспериментов было обнаружено наличие электрических явлений в изолированных неработающих сердцах животных.
4 Рощевский М. П. Столетие электрокардиографии и перспективы развития сравнительной электрокардиологии // Сравнительная электрокардиология: материалы международного симпозиума / Ред. М. П. Рощевский. Л., 1981. С. 12-16.
5 Бабский, Григорьян. Развитие физиологии. С. 386, 388.
6 Matteucci, Ch. Traité des phénomènes électrophysiologiques des animaux. Paris, 1844. P. 60.
7 Du Bois-Reymond, E. Untersuchungen über tierische Elektrizität. Zweiter Band, erste Abtheilung. Berlin, 1849. S. 199 (см. также: http://vlp.mpiwg-berlin.mpg.de/references?id=lit98).
Портрет Э.-Ж. Марея, выполненный П. Надаром
Физиологическая станция Э.-Ж. Марея
Исследования электрической активности работающего сердца начались в 50-е гг. XIX в. В 1856 г. немецкие ученые Альберт фон Кёлликер и Генрих Мюллер опубликовали результаты своих опытов на самопроизвольно сокращающемся сердце лягушки. На стеклянную пластину они помещали сердце с отрезанной верхушкой и изолированное лягушачье бедро с седалищным нервом. Нерв укладывали так, чтобы он одновременно касался поверхности и поперечного среза желудочка сердца. При наложении нерва указанным способом исследователи наблюдали сокращение мышцы бедра во время каждого сокращения сердца 8. В результате этого эксперимента было установлено, что электрические явления в работающем сердце лягушки возникали при каждом его сокращении.
Наличие биоэлектрических потенциалов в сердце теплокровных животных впервые обнаружил великий русский физиолог Иван Михайлович Сеченов 9.
8 Kölliker, A., Müller, H. Nachweis der negativen Schwankung des Muskelstroms am natürlich sich kontrahierenden Herzen // Verhandlungen der physikalisch-medizinischen Gesellschaft in Würzburg. 1856. Bd. 6. S. 528-533.
9 Рощевский. Столетие электрокардиографии... С. 13.
В прижизненном (1862) издании книги Сеченова «О животном электричестве» на с. 115 говорится:
Есть очень красивая форма опыта вторичного сокращения с мышцы: живому кролику вскрывают грудную полость, обнажают сердце от сумки и кладут на сердечный желудочек нерв движущего аппарата лягушки таким образом, чтобы он касался разом верхушки и передней стенки. Мышца лягушачьего аппарата при каждой систоле желудочка вздрагивает 10.
К сожалению, до сих пор ни в одном учебнике по физиологии и даже в биографии Сеченова не упоминается об этом очень важном для физиологии факте: открытии существования в работающем сердце млекопитающих электрических явлений.
На тот момент существовали только два прибора, при помощи которых можно было констатировать наличие электрических явлений в сердечной мышце: нервно-мышечный препарат лягушки и гальванометр, который обладал низкой чувствительностью. Поэтому исследования электрических явлений в сердце получили свое продолжение только после того, как появились технические средства для их регистрации.
Прорывом в этой области стало изобретение в 70-е гг. XIX столетия французским физиком Габриэлем Липпманом (1845-1921) капиллярного электрометра. В основу прибора было положено явление электрокапиллярности: изменения поверхностного натяжения на границе раздела двух фаз вследствие скачка электрического потенциала на этой границе 11. Капиллярный электрометр состоял из стеклянной трубки высотой 1 м и диаметром 7 мм, закрытой на обоих концах и зафиксированной на подставке. Нижний конец трубки сужался в тонкий капилляр - до нескольких тысячных миллиметра. Этот капилляр погружался в сосуд с раствором серной кислоты, который продолжался в сосуде с ртутью. В стенку стеклянной трубки и в дно сосуда были впаяны платиновые проволоки, соединенные с зажимами. Чтобы оценить разность электрических потенциалов на границе двух фаз, отрицательный полюс элемента соединялся с проволокой, идущей от стенки стеклянной трубки, а положительный -с проволокой, идущей от дна сосуда с раствором серной кислоты, при этом возникала поляризация ртути, и ртуть в капилляре поднималась. Изменение положения ртути можно было наблюдать в микроскоп, увеличивающий изображение в 250 раз 12. Именно это изобретение позволило Марею осуществить первую инструментальную запись электрокардиограммы животных.
Этьенн-Жюль Марей (1830-1904) - физиолог, изобретатель, член Французской медицинской академии и Французской академии наук, президент последней с 1895 г., иностранный член-корреспондент Петербургской академии наук. Родился в Боне (Франция), обучался в медицинской школе в Париже, поступил на работу в госпиталь Кошен, получил степень доктора медицины, но затем решил заниматься физиологией. Помимо научной, Марей занимался
10 Сеченов И. М. О животном электричестве. СПб., 1862. С. 115.
11 Электрокапиллярные явления // Большой энциклопедический словарь. 2 изд. / Гл. ред. А. М. Прохоров. М., 1999. С. 1398 (см. также: http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc3p/334914).
12 Lippmann, G. Thèse présentée à la faculté des sciences de Paris pour obtenir la grade de docteur ès sciences physiques. Paris, 1875. P. 41 (см. также: http://jubilotheque.upmc.fr/ead. html?id=TH_000129 001).
преподавательской деятельностью на кафедре естественной истории в Коллеж де Франс 13.
Научные интересы Марея были связаны с изучением системы кровообращения. Он занимался разработкой графического метода в физиологии, предназначенного для регистрации движения 14. Интересы ученого включали и создание приборов для автоматической записи движения органов и всего организма человека и животных - сфигмограф
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.