Кто доказал что кровь движется по замкнутому кругу
Уильям Гарвей: открытие системы кровообращения в организме
16 апреля 1618 года английский учёный и врач Уильям Гарвей впервые изложил новый взгляд на систему кровообращения в организме человека. Уильяма Гарвея считают основоположником физиологии и эмбриологии. За время своей научно-исследовательской деятельности он проводил достаточное количество экспериментов, по совместительству выступая лектором Ламлианских чтений с целью повышения уровня медицинского образования в Лондоне. Уильям Гарвей читал полный курс лекций по анатомии, хирургии и медицины в целом.
В ходе очередной публичной лекции Уильям Гарвей открыто заявил, что провёл ряд опытов и экспериментов, которые позволили ему сделать открытия: кровь движется по кругу, а если быть точнее, то по двум кругам: малому – через лёгкие, и большому – через всё тело. То есть учёный утверждал, что сердце человека и животного – это насос, который перекачивает кровь через артерии в ткани. Он объяснил этот процесс так: кровь циркулирует внутри организма, возвращаясь обратно к сердцу по венам, она проходит через легкие, чтобы получить от них кислород, а уже потом вернуться к тканям. И так по кругу. Это беспрерывный процесс кровообращения в организме.
Уильям Гарвей демонстрирует свою теорию циркуляции крови в организме
Материал подготовлен из открытых источников.
Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.
Уильям Гарвей: «я изучал анатомию не по книгам, а рассекая трупы»
Как врачу XVI века удалось доказать существование кровообращения в организме, почему его считали никудышным терапевтом, но превосходным анатомом и кто из известных личностей был пациентом Уильяма Гарвея, читайте в сегодняшнем выпуске рубрики «История науки».
Уильям Гарвей вырос в английском городке Фолкстон на берегу Ла-Манша. Он был старшим ребенком в семье среди восьми братьев и сестер. Уильям с хорошими оценками закончил начальную школу, и отец, видя успехи сына в учебе, отвез десятилетнего мальчика в Кентерберийскую королевскую школу, чтобы тот учился дальше.
В Кентерберийской школе большое внимание уделялось латыни, древнегреческому языку, философии и математике. Уильям проявлял неподдельный интерес к философии, особенно его увлекали труды Аристотеля, а именно его натурфилософские взгляды — учение о четырех стихиях, которые он считал началом всего сущего.
Когда Уильяму исполнилось 15 лет, он поступил в колледж при Кембриджском университете, где начал учить дисциплины, важные для медицины. В колледже студенты в основном изучали философские трактаты Гиппократа, Галена и других древних ученых. В то время древние писатели считались ценным источником знаний и образцом для подражания.
Несколько раз в год студенты посещали анатомические демонстрации, где им показывали вскрытие тел казненных преступников. Гарвея интересовало, как устроен человеческий организм, и этих редких уроков анатомии ему было недостаточно. Тогда в Кембридже медицина была на низком уровне, студентам чаще преподавали богословие.
Урок анатомии доктора Виллема ван дер Меера
Михиль ван Миревельт и Питер ван Миревельт
После окончания колледжа Гарвей получил степень бакалавра естественных наук и отправился в путешествие по Европе: Фрации, Германии и Италии. Деньги у Уильяма имелись, ведь его отец был весьма состоятельным купцом. В дороге он размышлял по поводу своего будущего и решил продолжить изучать медицину, но не в родной Англии, а в Италии, где процветали анатомия. И вот, спустя два года после окончания колледжа, Уильям Гарвей поступил в Падуанский университет.
Преподавателем Уильяма в университете стал итальянский хирург Иероним Фабриций, который проводил со студентами вскрытия животных. Ученый исследовал развитие плода, структуру пищевода, желудка и кишечника. Он был первым, кто описал венозные клапаны сердца, но для чего они служат, Фабриций так и не понял. Хирург считал, что они регулируют движение крови от сердца, но на самом деле они препятствуют этому движению и позволяют крови течь по венам только в сторону сердца. Этот факт спустя много лет установит Гарвей. Неудивительно, что труды Фабриция о клапанах и об образовании плода сильно повлияли на дальнейшие научные изыскания нашего героя.
В 24 года Уильям Гарвей получил в Падуанском университете степень доктора медицины и уехал из Италии домой в Англию. Там в 1604 году он был принят в Королевскую коллегию врачей — британское общество, куда входили профессиональные медики. И буквально через пару недель Гарвей женился. Его избранницей стала скромная девушка Элизабет Браун — дочь Лонселота Брауна, одного из членов общества врачей, который в свое время был личным доктором королевы Елизаветы. Об Элизабет сведений сохранилось немного, известно, что у нее был попугай, который забавлял обоих супругов. Также известно, что она скончалась гораздо раньше Уильяма.
В 1609 году Уильям Гарвей принял пост лечащего врача в лондонской Больнице Святого Варфоломея, в которой он впоследствии проработал более тридцати лет своей жизни. В начале своей карьеры Уильям работал бесплатно и лечил в основном бедных людей, но, постепенно набирая опыт, Гарвей получил должность главного врача, и его имя стало на слуху. Одно время его пациентом был знаменитый философ Фрэнсис Бэкон. Впрочем, самым известным пациентом стал король Британии, Карл І: в 1631 году Гарвей стал его личным врачом.
Больница Святого Варфоломея
В отличие от большинства врачей того времени, Гарвей не выписывал своим пациентам сложные и многокомпонентные лекарства. Он использовал только все самое необходимое для лечения и рекомендовал пациентам правильно питаться. Среди коллег у него была невысокая репутация. Современник Гарвея, писатель Джон Обри говорил: «Хотя все его коллеги соглашались, что он превосходный анатом, я никогда не слыхал, чтобы кто-то одобрял его как терапевта. Я знал многих врачей в этом городе, которые не дали бы трех пенсов за его рецепт и говорили, что из его предписаний нельзя понять, чего он добивается».
С 1616 года Уильям Гарвей от лица Королевской коллегии врачей был назначен «странствующим» лектором. Он должен был выступать с лекциями по медицине в разных городах Англии. Гарвей занимался этим в течение сорока одного года и параллельно продолжал работать в больнице.
Уильям Гарвей препарирует тело Томаса Парра
Главным вкладом Уильяма Гарвея в медицину стал его труд «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных», который был опубликован в 1628 году. Мысль о циркуляции крови в организме принадлежала еще испанскому врачу Мигелю Сервету, который в 1553 году выдвинул идею о существовании малого круга кровообращения, за что был сожжен на костре из-за разногласий с Церковью. Потом был итальянский хирург Реальдо Коломбо, который также высказал свою теорию о малом круге кровообращения. Но, в отличие от своих предшественников, Гарвей впервые сформулировал теорию кровообращения и привел ее экспериментальные доказательства.
Физиолог измерил, сколько крови поступает из желудочка за одно сокращение сердца овцы, а также измерил частоту сердечных сокращений и весь объем крови в теле животного. Ему удалось доказать, что за две минуты вся кровь проходит через сердце, а за 30 минут через сердце проходит количество крови, равное массе животного. Ученый спрашивал себя, куда же девается кровь, попадающая в артерии, и пришел к выводу, что кровь возвращается к сердцу по замкнутому циклу, а эту замкнутость обеспечивают капилляры, соединяющие артерии и вены. Сам Гарвей писал: «Я преподавал и изучал анатомию не по книгам, а рассекая трупы, не по измышлениям философов, а на фабрике самой природы».
Таким образом, Уильям Гарвей опроверг господствовавшее много лет учение римского медика и мыслителя Галена о том, что новые порции крови поступают к сердцу от вырабатывающих ее органов. Свои выводы Гарвей впервые изложил на одной из своих просветительских лекций, прочитанной им в Лондоне 16 апреля 1618 года. Коротко для широкой аудитории ученый пояснил, что кровь движется по двум кругам: малому, через легкие, и большому — через все тело. Его революционная теория вызвала диссонанс среди публики и еще долгое время терпела критику со стороны многих ученых и врачей.
История открытия роли сердца и системы кровообращения
Эта капелька крови, то появлявшаяся,
то вновь исчезавшая, казалось,
колебалась между бытием и бездной,
и это был источник жизни.
Она красная! Она бьется. Это сердце!
Взгляд в прошлое
Врачей и анатомов древности интересовала работа сердца, его строение. Это подтверждается сведениями о строении сердца, приведенными в древних рукописях.
В папирусе Эберса* «Тайная книга врача» есть разделы «Сердце» и «Сосуды сердца».
Гиппократ (460–377 до н.э.) – великий греческий врач, которого называют отцом медицины, писал о мышечном строении сердца.
Греческий ученый Аристотель (384–322 до н.э.) утверждал, что самый важный орган человеческого тела – сердце, образующееся у плода раньше других органов. На основании наблюдений о наступлении смерти после остановки сердца он сделал вывод, что сердце является мыслительным центром. Он указывал, что сердце содержит воздух (так называемую «пневму» – таинственный носитель душевных процессов, проникающий в материю и оживляющий ее), распространяющийся по артериям. Мозгу Аристотель отводил второстепенную роль органа, предназначенного для образования жидкости, охлаждающей сердце.
Теории и учение Аристотеля нашли последователей среди представителей Александрийской школы, из которой вышли многие знаменитые врачи Древней Греции, в частности Эразистрат, описавший клапаны сердца, их назначение, а также сокращение сердечной мышцы.
Клавдий Гален
Древнеримский врач Клавдий Гален (131–201 до н.э.) доказал, что в артериях течет кровь, а не воздух. Но кровь в артериях Гален находил только у живых животных. У мертвых артерии всегда были пусты. На основании данных наблюдений он создал теорию, согласно которой кровь зарождается в печени и через полые вены распределяется по нижней части тела. По сосудам кровь движется приливами: вперед–назад. Верхние части тела получают кровь из правого предсердия. Между правым и левым желудочками есть сообщение через стенки: в книге «О назначении частей человеческого тела» он привел сведения об овальном отверстии в сердце. Гален внес свою «лепту в копилку предрассудков» в учении о кровообращении. Подобно Аристотелю, он полагал, что кровь наделена «пневмой».
По теории Галена артерии не играют никакой роли в работе сердца. Однако несомненной его заслугой было открытие основ строения и работы нервной системы. Ему принадлежит первое указание на то, что мозг и позвоночный столб – источники деятельности нервной системы. Вопреки высказыванию Аристотеля и представителей его школы он утверждал, что «человеческий мозг есть обитель мысли и убежище души».
Авторитет ученых древности был неоспорим. Покушаться на установленные ими законы считалось святотатством. Если Гален утверждал, что кровь перетекает из правой половины сердца в левую, то это принималось за истину, хотя доказательств этому не было. Однако прогресс в науке остановить нельзя. Расцвет наук и искусств в эпоху Возрождения привел к пересмотру устоявшихся истин.
Важный вклад в изучение строения сердца внес и выдающийся ученый и художник Леонардо да Винчи (1452–1519). Он интересовался анатомией человеческого тела и собирался написать многотомный иллюстрированный труд о его строении, но, к сожалению, не закончил его. Однако Леонардо оставил после себя записи многолетних систематических исследований, снабдив их 800 анатомическими эскизами с подробными объяснениями. В частности, он выделил в сердце четыре камеры, описал атриовентрикулярные клапаны (предсердно-желудочковые), их сухожильные хорды и сосочковые мышцы.
Андреас Везалий
Из многих выдающихся ученых Возрождения необходимо выделить и Андреаса Везалия (1514–1564), талантливого анатома и борца за прогрессивные идеи в науке. Изучая внутреннее строение человеческого тела, Везалий установил множество новых фактов, смело противопоставив их ошибочным взглядам, укоренившимся в науке и имевшим многовековую традицию. Свои открытия он изложил в книге «О строении человеческого тела» (1543), в которой содержится тщательное описание проведенных анатомических секций, строения сердца, а также его лекции. Везалий опроверг взгляды Галена и других своих предшественников на строение человеческого сердца и на механизм кровообращения. Он интересовался не только строением органов человека, но и функциями, причем больше всего внимания уделил работе сердца и мозга.
Большая заслуга Везалия состоит в освобождении анатомии от связывавших ее религиозных предрассудков, средневековой схоластики – религиозной философии, согласно которой все научные исследования должны подчинятся религии и слепо следовать трудам Аристотеля и других древних ученых.
Ренальдо Коломбо (1509(1511)–1553) – ученик Везалия – считал, что кровь из правого предсердия сердца попадает в левое.
Андреа Чезальпино (1519–1603) – также один из выдающихся ученых эпохи Возрождения, врач, ботаник, философ, предложил собственную теорию кровообращения человека. В своей книге «Перипатические рассуждения» (1571) он дал правильное описание малого круга кровообращения. Можно сказать, что ему, а не Уильяму Гарвею (1578–1657), выдающемуся английскому ученому и врачу, внесшему наибольший вклад в исследование работы сердца, должна принадлежать слава открытия кровообращения, а заслуга Гарвея состоит в развитии теории Чезальпино и ее доказательстве соответствующими опытами.
Ко времени появления на «арене» Гарвея знаменитый профессор Университета в Падуе Фабрициус Аквапенденте нашел в венах особые клапаны. Однако ответа на вопрос, для чего они нужны, он не дал. Гарвей взялся за разрешение этой загадки природы.
Первый опыт молодой медик поставил на себе. Он перевязал собственную руку и стал ждать. Прошло всего несколько минут, и рука стала отекать, жилы набухли и посинели, кожа стала темнеть.
Гарвей догадался, что повязка задерживает кровь. Но какую? Ответа пока не было. Он решил провести опыты на собаке. Заманив куском пирога уличную собаку в дом, он ловко накинул шнурок на лапу, захлестнул его и стянул. Лапа начала вздуваться, пухнуть ниже перевязанного места. Снова подманив доверчивого пса, Гарвей схватил его за другую лапу, которая также оказалась затянутой тугой петлей. Через несколько минут Гарвей опять подозвал собаку. Несчастное животное, надеясь на помощь, в третий раз доковыляло до своего мучителя, который сделал на лапе глубокий разрез.
Вздувшаяся вена ниже перевязки была перерезана и из нее закапала густая темная кровь. На второй лапе врач сделал разрез чуть выше перевязки, и из него ни одной капли крови не вытекло. Этими опытами Гарвей доказал, что кровь в венах движется в одном направлении.
Со временем Гарвей составил схему кровообращения по результатам секций, произведенных на 40 различных видах животных. Он пришел к выводам, что сердце – мышечный мешок, действующий как насос, нагнетающий кровь в кровеносные сосуды. Клапаны допускают ток крови только в одном направлении. Толчки сердца – это последовательные сокращения мышц его отделов, т.е. внешние признаки работы «насоса».
Уильям Гарвей
Гарвей пришел к совершенно новому выводу о том, что поток крови проходит через артерии и возвращается в сердце по венам, т.е. в организме кровь движется по замкнутому кругу. В большом круге она движется от центра (сердца) к голове, к поверхности тела и ко всем его органам. В малом круге кровь движется между сердцем и легкими. В легких состав крови изменяется. Но как? Гарвей не знал. Воздуха в сосудах нет. Микроскоп еще не был изобретен, поэтому проследить путь крови в капиллярах он не мог, как не мог и выяснить, как соединяются между собой артерии и вены.
Таким образом, Гарвею принадлежит доказательство того, что кровь в человеческом организме непрерывно обращается (циркулирует) всегда в одном и том же направлении и что центральной точкой кровообращения является сердце. Следовательно, Гарвей опроверг теорию Галена о том, что центром кровообращения является печень.
В 1628 г. Гарвей опубликовал трактат «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных», в предисловии которого писал: «То, что я излагаю так ново, что я боюсь, не будут ли люди моими врагами, ибо раз принятые предрассудки и учения глубоко укореняются во всех».
В своей книге Гарвей точно описал работу сердца, а также малый и большой круги кровообращения, указал, что во время сокращения сердца кровь из левого желудочка поступает в аорту, а оттуда по сосудам все меньшего и меньшего сечения доходит до всех уголков тела. Гарвей доказал, что «сердце ритмически бьется до тех пор, пока в организме теплится жизнь». После каждого сокращения сердца наступает пауза в работе, во время который этот важный орган отдыхает. Правда, Гарвей не смог определить, зачем нужно кровообращение: для питания или для охлаждения организма?
Уильям Гарвей рассказывает Карлу I
о циркуляции крови у животных
Свой труд ученый посвятил королю, сравнив его с сердцем: «Король – сердце страны». Но эта маленькая хитрость не спасла Гарвея от нападок ученых. Только впоследствии труд ученого был оценен по достоинству. Заслуга Гарвея еще в том, что он догадался о сосуществовании капилляров и, собрав воедино разрозненные сведения, создал целостную, истинно научную теорию кровообращения.
В XVII в. в естественных науках произошли события, коренным образом изменившие многие прежние представления. Одним из них было изобретение микроскопа Антони ван Левенгуком. Микроскоп позволил ученым увидеть микромир и тонкое устройство органов растений и животных. Сам Левенгук с помощью микроскопа открыл микроорганизмы и клеточное ядро в красных кровяных тельцах лягушки (1680).
Последнюю точку в разгадке тайны системы кругов кровообращения поставил итальянский врач Марчелло Мальпиги (1628–1694). Все началось с его участия в собраниях анатомов в доме профессора Борели, на которых проходили не только научные диспуты и чтения докладов, но и производились вскрытия животных. На одном из таких собраний Мальпиги вскрыл собаку и показал придворным дамам и кавалерам, посещавшим эти собрания, устройство сердца.
Мальпиги суждено было разгадать последнюю тайну кругов кровообращения. И он это сделал! Ученый принялся за исследования, начав с легких. Взял стеклянную трубку, приладил ее к бронхам кошки и принялся в нее дуть. Но сколько ни дул Мальпиги, воздух никуда из легких не пошел. Как же он попадает из легких в кровь? Вопрос оставался нерешенным.
Ученый наливает ртуть в легкое, надеясь, что своей тяжестью она прорвется в кровеносные сосуды. Ртуть растянула легкое, на нем появилась трещинка, и блестящие капельки покатились по столу. «Сообщения между дыхательными трубочками и кровеносными сосудами нет» – сделал вывод Мальпиги.
Теперь он принялся изучать артерии и вены с помощью микроскопа. Мальпиги первый использовал микроскоп в исследованиях кровообращения. При 180-кратном увеличении он увидел то, чего не мог увидеть Гарвей. Разглядывая препарат легких лягушки под микроскопом, он заметил пузырьки воздуха, окруженные пленкой, и мелкие кровеносные сосуды, разветвленную сеть капиллярных сосудов, соединявших артерии с венами.
Мальпиги не просто ответил на вопрос придворной дамы, но довел до конца работу, начатую Гарвеем. Ученый категорически отверг теорию Галена об охлаждении крови, но и сам сделал неправильный вывод о перемешивании крови в легких. В 1661 г. Мальпиги опубликовал результаты наблюдений над строением легкого, впервые дал описание капиллярных сосудов.
Последнюю точку в учении о капиллярах поставил наш соотечественник, анатом Александр Михайлович Шумлянский (1748–1795). Он доказал, что артериальные капилляры непосредственно переходят в некие «промежуточные пространства», как полагал Мальпиги, и что сосуды на всем протяжении – замкнуты.
Впервые о лимфатических сосудах и их связи с кровеносными сообщил итальянский исследователь Гаспар Азели (1581–1626).
В последующие годы анатомы открыли ряд образований. Евстахий обнаружил в устье нижней полой вены специальную заслонку, Л.Бартелло – проток, соединяющий во внутриутробном периоде левую легочную артерию с дугой аорты, Лоуэр – фиброзные кольца и межвенозный бугорок в правом предсердии, Тебезий – наименьшие вены и заслонку венечного синуса, Вьюсан написал ценный труд о структуре сердца.
В 1845 г. Пуркинье опубликовал исследования о специфических мышечных волокнах, проводящих возбуждение по сердцу (волокна Пуркинье), чем положил начало изучению его проводящей системы. В.Гис в 1893 г. описал предсердно-желудочковый пучок, Л.Ашоф в 1906 г. совместно с Таварой – атриовентрикулярный (предсердно-желудочковый) узел, А.Кис в 1907 г. совместно с Флексом описал синусно-предсердный узел, Ю.Тандмер в начале XX столетия провел исследования по анатомии сердца.
Большой вклад в изучение иннервации сердца внесли отечественные ученые. Ф.Т. Бидер в 1852 г. обнаружил в сердце лягушки скопления нервных клеток (узел Бидера). А.С. Догель в 1897–1890 гг. опубликовал итоги исследований строения нервных ганглиев сердца и нервных окончаний в нем. В.П. Воробьев в 1923 г. провел ставшие классическими исследования нервных сплетений сердца. Б.И. Лаврентьев изучил чувствительность иннервации сердца.
Серьезные исследования физиологии сердца начались спустя два века после открытия У.Гарвеем насосной функции сердца. Важнейшую роль сыграло создание К.Людвигом кимографа и разработка им метода графической регистрации физиологических процессов.
Важное открытие влияния блуждающего нерва на сердце было сделано братьями Веберами в 1848 г. Затем последовали открытия братьями Ционами симпатического нерва и исследование его влияния на сердце И.П. Павловым, выявление гуморального механизма передачи нервных импульсов на сердце О.Леви в 1921 г.
Все эти открытия позволили создать современную теорию строения сердца и кровообращения.
Сердце
Сердце – мощный мышечный орган, расположенный в грудной клетке между легкими и грудиной. Стенки сердца образованы мышцей, свойственной только сердцу. Сердечная мышца сокращается и иннервируется автономно и не подвержена утомлению. Сердце окружено перикардом – околосердечной сумкой (конусовидный мешок). Наружный слой перикарда состоит из нерастяжимой белой фиброзной ткани, внутренний – из двух листков: висцерального (от лат. viscera – внутренности, т.е относящийся к внутренним органам) и париетального (от лат. parietalis – стенной, пристеночный).
Висцеральный листок сращен с сердцем, париетальный – с фиброзной тканью. В щель между листками выделяется перикардиальная жидкость, уменьшающая трение между стенками сердца и окружающими тканями. Надо отметить, что неэластичный в целом перикард препятствует излишнему растяжению сердца и переполнению его кровью.
Сердце состоит из четырех камер: двух верхних – тонкостенных предсердий – и двух нижних – толстостенных желудочков. Правая половина сердца полностью отделена от левой.
Функция предсердий состоит в сборе и задержке крови на короткое время, пока она не перейдет в желудочки. Расстояние от предсердий до желудочков очень мало, следовательно, предсердиям не нужно сокращаться с большой силой.
В правое предсердие поступает дезоксигенированная (обедненная кислородом) кровь из системного круга, в левое – насыщенная кислородом кровь из легких.
Мышечные стенки левого желудочка приблизительно в три раза толще стенок правого желудочка. Эта разница объясняется тем, что правый желудочек снабжает кровью только легочный (малый) круг кровообращения, в то время как левый гонит кровь по системному (большому) кругу, снабжающему кровью все тело. Соответственно кровь, поступающая в аорту из левого желудочка, находится под значительно большим давлением (
105 мм рт. ст.), чем кровь, поступающая в легочную артерию (16 мм рт. ст).
При сокращении предсердий кровь выталкивается в желудочки. Происходит сокращение кольцевых мышц, расположенных при впадении легочных и полых вен в предсердия и перекрывающих устья вен. В результате кровь не может оттекать назад в вены.
Левое предсердие отделено от левого желудочка двустворчатым клапаном, а правое предсердие от правого желудочка – трехстворчатым клапаном.
К створкам клапанов со стороны желудочков прикреплены прочные сухожильные нити, другим концом прикрепленные к конусовидным сосочковым (папиллярным) мышцам – выростам внутренней стенки желудочков. При сокращении предсердий клапаны открываются. При сокращении желудочков створки клапанов плотно смыкаются, не давая крови возвратиться в предсердия. Одновременно сокращаются и сосочковые мышцы, натягивая сухожильные нити, не давая выворачиваться клапанам в сторону предсердий.
У оснований легочной артерии и аорты находятся соединительнотканные карманы – полулунные клапаны, пропускающие кровь в эти сосуды и препятствующие ее возвращению в сердце.
* Найден и опубликован в 1873 г. немецким египтологом и писателем Георгом Морисом Эберсом. Содержит около 700 магических формул и народных рецептов для лечения от различных болезней, а также избавления от мух, крыс, скорпионов и т.п. В папирусе удивительно точно описана кровеносная система.