Теория и практика инъекционной карбокситерапии. Т. 1. Эстетическая и антивозрастная медицина
В 1789 году совместно с К. Бертолле и другими учеными основал одно из первых химических периодических изданий – журнал Annales de сhimie.
В 1793 году Антуан Лоран Лавуазье был арестован, обвинен в «в заговоре с врагами Франции против французского народа, имевшем целью похитить у нации огромные суммы, необходимые для войны с деспотами» и приговорен к смерти. Ни громкая слава, ни реальные заслуги перед Францией, ни заступничество бюро искусств и ремесел не спасло его.
Антуан Лоран Лавуазье изучал углекислый газ в рамках своих исследований о процессах горения и окисления.
В 1772 году Лавуазье начал ставить опыты, в которых тщательно взвешивал взятые и полученные вещества. Один из первых результатов – обнаружение увеличения веса при горении серы, фосфора, угля. Затем также были изучены явления обжигания металлов.
В 1774 году Лавуазье описал свои опыты и сделал вывод, что воздух состоит из двух газов, один из которых соединяется с веществами при горении и обжигании. В статье 1775 года ученый специально рассмотрел природу образующихся при горении газов, особенно углекислого газа.
Лавуазье также занимался всесторонним изучением химической стороны дыхания и тех изменений, которые при этом происходят с воздухом. Он доказал присутствие в выдыхаемом воздухе того же углекислого газа, который образуется при горении (статья о Лавуазье в журнале «Химия», №37/2004).
В книге Г. Зеленковой «Карбокситерапия» упоминается, что точные свойства СО2 установил А. Л. Лавуазье. Также указывается, что именно он целенаправленно в терапевтических целях стал использовать чистый углекислый газ в 1720 году на курорте Пирмонт. И этот факт не может быть принят, так как Лавуазье еще не жил в это время. Жаль, что эта информация неоднократно копировалась другими авторами.
Джозеф Пристли (1733—1804) – британский священник-диссентер, естествоиспытатель, философ, химик, общественный деятель. Вошел в историю как выдающийся химик, открывший кислород. Основные научные работы Пристли были посвящены химии газов. Он создал ряд приборов для изучения газов. Вот некоторые из его открытий.
В 1771 году Пристли открыл фотосинтез, обнаружив, что воздух, «испорченный» горением или дыханием, становится вновь пригодным для дыхания под действием зеленых частей растений.
Именно в этом году повторно открыл и углекислый газ. Наблюдая на местной пивоварне за тем, как при брожении выделяются пузырьки, он задумался, из чего они могут состоять. Затем Пристли предположил, что газ должен хорошо растворяться в воде, и установил емкости с водой над готовившимся пивом. Увидев, что вода зарядилась, ученый установил, что в пузырьках находится углекислый газ.
В 1771 году он сделал ценнейшие выводы о роли углекислого газа в дыхании растений. Ученый заметил, что зеленые растения на свету продолжают жить в атмосфере этого газа и даже делают его пригодным для дыхания.
Джозефу Пристли удалось создать первую газированную воду в 1772 году, переведя серную кислоту в известковый раствор и растворив полученный диоксид углерода в стакане с водой. Джозеф Пристли изготовил первую в мире бутылку газированной воды, и через некоторое время он представил доклад о свойствах газированной воды в Королевском научном обществе. Там же он наглядно продемонстрировал партию содовой газировки по его собственному рецепту – «Пирмонтская вода». После этого и началось распространение газированной воды по всему свету, а Пристли был удостоен медали лондонского Королевского общества.
В 1772 году Пристли, действуя разбавленной азотной кислотой на медь, впервые получил монооксид азота – «селитряный воздух». В 1772—1774 годах Пристли впервые получил хлороводород – «солянокислый воздух» и аммиак – «щелочной воздух». В 1774 году Пристли, нагревая окись ртути, выделил кислород – «бесфлогистонный воздух».
Кроме химии, его исследования относятся также и к оптике. Пристли – автор книги «История и современное состояние открытий, относящихся к зрению, свету и цветам» [3], опубликованной в 1772 году.
И́ржи Про́хаска (10 апреля 1749 – 17 июля 1820) – чешский анатом, физиолог и окулист. Про него известно много интересных фактов.
В возрасте 18 лет он получил степень доктора философии и тогда же приступил к изучению медицины в Праге. Получив степень доктора медицины в 1776 году, сделался помощником профессора анатомии Йозефа Барта.
В 1778 году, после многих анатомических работ, он стал профессором в Вене, но скоро перешел профессором анатомии и глазных болезней в Прагу, где основал анатомический музей и напечатал много анатомических исследований.
В 1779 году опубликовал труд «О структуре нервов», в котором автор сделал описание нервной системы и указал на функциональное значение морфологического различия между передними и задними корешками спинномозговых нервов.
В 1785 году И. Прохаска дал СО2 название «мефитический газ» (Мефитис – античная богиня, охранявшая от вредных испарений), почему, собственно, он и попал в список часто упоминаемых в книгах по карбокситерапии ученых.
В 1791 году он вновь перешел в Вену профессором анатомии, физиологии и глазных болезней, оставаясь в этом звании до 1819 года. Иржи Прохаска имел обширную практику по офтальмологии, произвел свыше 3 000 операций катаракты и основал в Вене превосходный анатомический музей, купленный у него правительством за 6 000 флоринов. В ряду его многочисленных печатных трудов видное место занимает «Disquisitio anatomico physiologica organismi corporis humani ejusque processus vitalis» (1812). Знаменитый венский анатом Гиртль говорит, что Прохаска был единственный венский анатом, который оставил глубокий и продолжительный след своей научной деятельности. Он был выдающийся мыслитель, и только много времени спустя после его смерти удалось усвоить новые начала, которые он положил в основу изучения науки [4].
В книге Г. Зеленковой «Карбокситерапия» (2015) упоминается, что в 1777 году Д. Бехер раскрыл характер газа и его коммерческое применение. К сожалению, никакой информации об этом ученом мне не удалось найти. Буду очень признательна, если кто-то из вас укажет достоверный источник. Также Ганна Зеленкова упомянула профессора К. И. Гейдлера, который в 1819 году впервые опубликовал свои научные исследования о положительном влиянии газовых ванн на человека. Публикацию 1819 года, к сожалению, найти не удалось, но мне стало известно, что Гейдлер-Гейльборн, Карл Иосифович фон (1782—1866) написал врачебный путеводитель по Мариенбаду («Мариенбад с его учреждениями и лечебными средствами»: Врачеб. путеводитель по Мариенбаду, сост. д-ром К. ф. Гейдлер-Гейльборном, практ. врачом при Мариенбад. водах: Пер. с нем. / [Предисл.: д-р Н. Козлов]. Санкт-Петербург: типо-лит. А. Е. Ландау,1887,114 с). В разных публикациях можно найти имена и других ученых, например Уильяма Браунригга, который обнаружил связь между углекислым газом и угольной кислотой гораздо раньше. Есть информация, что в 1823 году Гэмфри Дэви и Майкл Фарадей сжижали углекислый газ, увеличив давление [5].
Известно, что первое описание твердого углекислого газа принадлежит Андриену Тилорье, который открыл в 1834 году герметичный контейнер с жидким углекислым газом и обнаружил, что при самопроизвольном испарении происходит охлаждение, с образованием в результате твердого СО2 [6].
Федор Аристович Струве (1816—1885) – российский ученый датского происхождения, доктор классической филологии, профессор римской словесности и древностей Казанского и классической филологии Новороссийского университетов.
Струве изучал минеральные природные воды и искусственные воды, доказав, что натуральные воды образуются путем выщелачивания горных пород. В 1820 году он основал первое заведение по приготовлению искусственных минеральных вод в Дрездене, а в 1823 году – в Берлине. После этого ученый учреждал такие заведения в разных государствах, в том числе и в России.
Струве также проводил на себе опыты, принимая ванны с газом СО2. Его перу принадлежат наблюдения и описание изменений характера ревматических заболеваний до и после лечения минеральными водами (источник – «Википедия»).
Последующие исследования и открытия, которые внесли огромный вклад в изучение СО2 и механизмов, лежащих в основе карбокситерапии, в конце XIX – начале XX века связаны с трудами таких ученых, как Холдейн, Вериго, Бор. И они заслуживают не только уважения, но и того, чтобы о них написать подробно и достоверно.
Джон Скотт Холдейн (3 мая 1860 – 15 марта 1936) – шотландский физиолог, член лондонского Королевского общества, иностранный член Национальной академии наук США. Учился в Эдинбургской академии, в Эдинбургском и Йенском университетах. В 1884 году получил степень доктора медицины. С 1887 года работал на кафедре физиологии Оксфордского университета – ассистентом, а затем профессором. В 1897 году был избран членом лондонского Королевского общества, в 1905 году – членом совета Нью-колледжа Оксфордского университета. Руководил физиологическими лабораториями в Донкастере (с 1912 года) и Бирмингеме (с 1921 года).
В 1911 году возглавил высокогорную экспедицию на пик Пайкс (штат Колорадо), положившую начало исследованиям по приспособлению организма к экстремальным условиям. Занимался вопросами охраны труда шахтеров, изучал влияние влажности воздуха на переносимость организмом высоких температур. Разработал новый метод декомпрессии, создал основы профилактики кессонной болезни. В 1933 году участвовал в создании и испытании первого высотного скафандра. Является одним из создателей учения о дыхании человека, о его регуляции и роли в этом процессе углекислого газа. Автор эффекта Холдейна.
Эффект Холдейна – свойство гемоглобина, впервые описанное Джоном Скоттом Холдейном: «Оксигенация крови в легких вытесняет углекислый газ из гемоглобина, что увеличивает удаление углекислого газа. Следовательно, насыщенная кислородом кровь имеет пониженное сродство к углекислому газу». Таким образом, эффект Холдейна описывает способность гемоглобина переносить повышенное количество углекислого газа (CO2) в состоянии, не содержащем кислород, в отличие от состояния, насыщенного кислородом. Высокая концентрация CO2 способствует диссоциации оксигемоглобина.
Ученый исследовал токсическое действие окиси углерода, разработал методы борьбы с отравлением этим газом. Впервые определил состав альвеолярного воздуха у человека с помощью созданного им газоаналитического аппарата (аппарат Холдейна). Результаты своей научной деятельности Холдейн обобщил в следующих книгах: «Методы анализа воздуха» (Methods of Air Analysis, 1912 год); «Организм и окружающая среда на примере физиологии дыхания» (Organism and Environment as Illustrated by the Physiology of Breathing, 1917 год); «Новая физиология» (The New Physiology, 1919 год); «Философские основы биологии» (The Philosophical Basis of Biology, 1931 год); «Дыхание» (Respiration, 1935 год) (источник – «Википедия»).
По мнению Холдейна, терапевтическое действие от добавления углекислоты к вдыхаемой газовой смеси при гипоксии также в определенной степени связано с эффектом Вериго, являющимся основным механизмом газообмена в тканях который принят всеми карбокситерапевтами как основной механизм действия карбокситерапии, связанный с именами описавших его ученых.
Эффект Вериго – Бора
Эффект Вериго – Бора связан с повышением оксигенации тканей под влиянием повышения концентрации CO2 и величины pH на процесс связывания и высвобождения O2 из гемоглобина. «В периферических тканях с относительно низким значением pH и высокой концентрацией CO2 сродство гемоглобина к O2 падает, и наоборот, в легочных капиллярах выделение CO2 и сопутствующее этому повышение pH крови приводит к увеличению сродства гемоглобина к O2».
Это явление первым открыл белорус Бронислав Вериго в 1892 году.
Вериго Бронислав Фортунатович (1860—1925)
Родился в Витебской губернии, закончив в 1877 году Витебскую гимназию.
Образование: Санкт-Петербургский университет (1882), Военно-медицинская академия (1886). Работал в научных лабораториях под руководством И. М. Сеченова и И. Р. Тарханова. С 1894 по 1914 год преподавал в Новороссийском университете (Одесса). С 1917 года до конца жизни заведовал кафедрой физиологии в Пермском университете. В 1920 году стал деканом медицинского факультета. В 1920-х годах руководил Пермским биологическим научно-исследовательским институтом. Автор трудов по электрофизиологии, профессор физиологии Новороссийского (1894—1914) и Пермского университетов (1917—1925).
Этот гениальный русский физиолог впервые установил факт влияния углекислого газа на способность крови связывать кислород, описав эффект, названный его именем.
В 1892 году он впервые установил зависимость степени диссоциации оксигемоглобина от величины парциального давления углекислоты в крови. Он выяснил, что на связывание кислорода гемоглобином очень сильное влияние оказывает pH и концентрация CO2: при присоединении CO2 и ионов H+ способность гемоглобина связывать O2 снижается. Действительно, в периферических тканях с относительно низким значением pH и высокой концентрацией CO2 сродство гемоглобина к кислороду падает. И наоборот, в легочных капиллярах выделение CO2 и сопутствующее ему повышение pH крови приводит к увеличению сродства гемоглобина к кислороду. Это влияние величины pH и концентрации CO2 на связывание и освобождение O2 гемоглобином и называют эффектом Вериго – Бора [7].
Говоря проще, уменьшение СО2 в крови повышает связь кислорода и гемоглобина и затрудняет поступление кислорода в клетки. Уменьшение СО2 крови (гипокапния) вызывает уменьшение кислородного притока в ткани и приводит к кислородному голоданию тканей – гипоксии. То есть Вериго еще в 1892 году (132 года назад!) дал самое четкое обоснование того, что в основе гипоксии лежит гипокапния, а гиперкапния может способствовать уменьшению гипоксии, причем, заметьте, без всяких усилений и обострений этой самой гипоксии. Но потребо-валось более ста лет, чтобы факт «гипокапния вызывает гипоксию» заново открыли и об этом заговорили современные ученые. Совершенно непонятно, откуда пришло описание, которое часто использовалось в публикациях европейских авторов, что «введение СО2 усиливает гипоксию, и поэтому карбокситерапия работает как гомеопатический метод, усиливая гипоксию».
Только через 12 лет, в 1904 году, по закону парных случаев этот же эффект, что открыл Вериго, был вновь открыт датским коллегой Христианом Бором и вошел в историю под названием закона Вериго – Бора. Именно этот закон указывается как основополагающий для лечебного применения углекислого газа (то есть карбокситерапии).
Поскольку этот эффект был отмечен двумя исследователями независимо друг от друга: русским физиологом Б. Ф. Вериго, который это сделал первым (1892), и датским физиологом Бором (Ch. Bohr, 1904), правильнее называть его эффектом Вериго. В статьях, публикуемых за рубежом, большинство авторов обозначает это явление как эффект Бора, т. к. работа Б. Ф. Вериго мало кому была известна. О ней упоминают только Дж. Холдейн и Пристли [8].
Кристиан Харальд Лауриц Петер Эмиль Бор (1855—1911) был датским врачом, отцом физика и нобелевского лауреата Нильса Бора.
Свою первую научную статью «Om salicylsyrens indflydelse på kødfordøjelsen» («О влиянии салициловой кислоты на переваривание мяса») он написал в возрасте 22 лет. Он получил медицинскую степень в 1880 году, учился у Карла Людвига в Лейпцигском университете, получил степень доктора философии по физиологии и был назначен профессором физиологии в Копенгагенском университете в 1886 году.
В 1904 году Кристиан Бор описал явление, теперь называемое эффектом Бора, при котором ионы водорода и углекислый газ гетеротопически снижают сродство гемоглобина к кислороду. При снижении pCO2 в альвеолярном воздухе и крови сродство кислорода к гемоглобину повышается, что затрудняет переход кислорода из капилляров в ткани. Это регулирование повышает эффективность выделения гемоглобином кислорода в тканях, таких как активная мышечная ткань, где при быстром метаболизме образуются относительно высокие концентрации ионов водорода и углекислого газа. Кстати, Бора трижды номинировали на Нобелевскую премию – в 1907 и 1908 годах за работы по химии дыхания, связанных как раз с открытым им эффектом. Но Кристиану Харальду Бору не повезло, в отличие от его ученика, который был его студентом, помощником в исследованиях и, как выяснилось, соавтором [9]. О, сколько же интересных открытий вас ждет в ближайшее время! Но чуть позже, а сейчас вернемся к нашим ученым.
Имя этого ученика Бора – Шек Август Стринберг Крог (15 ноября 1874 – 13 сентября 1949), который впоследствии серьезно опередил своего учителя, поскольку он лично получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1920 года «За открытие механизма регуляции просвета капилляров (for his discovery of the capillary motor regulating mechanism)». Похоже, что есть основания для включения в название эффекта Вериго – Бора и третьего имени. Все началось тогда, когда Крог в 19 лет поступил в Копенгагенский университет изучать медицину и физику. Первым его исследованием, еще в качестве студента, стало изучение насекомых: он занялся личинками коретры – рода некровососущих комаров. Личинки его хорошо известны аквариумистам: они продаются в качестве корма для рыбок. Уже в этом исследовании студент Крог сделал свое первое важное изобретение – микротонометр, позволяющий точно измерять парциальное давление газа, растворенного в жидкости (фактически это давление газа, которое он создавал бы сам по себе в том же объеме, заполняя его единолично).
В 1902 году Крог совершил первую свою экспедицию в Гренландию, где как раз и научился измерять парциальное давление кислорода и углекислого газа в морской воде – соленой и немного похожей на кровь. В 1903 году Крог получил докторскую степень: его работа по изучению клеточного и кожного дыхания лягушки заслужила всеобщее одобрение. Он обнаружил, что кожное дыхание у лягушки относительно постоянно, а легочное изменяется и регулируется вегетативной нервной системой. Надо сказать, что к тому времени теория дыхания существовала лишь в зачаточном состоянии, и в начале XIX века боролись две парадигмы. Чтобы разобраться в них, нужно вспомнить, что дыхание – это обмен кислородом и углекислым газом между клетками и окружающей средой. В момент вдоха кислород поступает в кровеносную систему – капилляры легких – через мембрану так называемых альвеол, легочных пузырьков. Потом кислород начинает свой метаболический путь, запуская огромное количество окислительно-восстановительных каскадов. Итог всегда один: образуется вода, энергия и углекислый газ, который поступает из тканей в кровь, из крови в альвеолы и во время выдоха уносится из тела.
Сторонники первой парадигмы (Бор был в их числе) считали, что мембрана между альвеолами и капиллярами активно выделяет кислород и углекислый газ в ту или иную сторону (то есть, по сути, легкие – это своеобразная железа, выделяющая кислород и CO2), а сторонники второй говорили, что в этом процессе нет особой физиологии, а лишь сплошная физика. То есть переход газами мембраны – это обычная диффузия. И прежде чем мы скажем, как решился этот вопрос в лаборатории Бора, нужно обязательно упомянуть еще одного человека – жену Крога. Все-таки без женщин и научная жизнь не так захватывающа и не столь эффективна.
В тот же год, когда Бор и Крог открыли эффект Бора, в лабораторию пришла работать Марта Йоргенсен, молодая и талантливая девушка. Уже через год, в 1905 году, она стала женой Августа Крога. Большинство последующих работ Крог сделал с ней вместе. Это была очень счастливая пара соратников. Мари Крог, например, сопровождала мужа в их экспедиции в Гренландию в 1908 году, в которой супруги изучали влияние исключительно мясной диеты на обмен веществ и дыхание у эскимосов. Забегая вперед, скажем, что, так и не получившая премии, супруга Крога в итоге ушла в нутрициологию и стала самым хорошим специалистом по питанию в Дании. Интересно, что одной из сложнейших и кропотливых работ семейной пары стала попытка доказать правоту своего шефа. Но в 1909 году вышла статья Августа и Мари Крог, которая показала, что альвеолярное парциальное давление кислорода выше артериального легочного. А это означало, что Бор неправ и дыхательные газы переходят через мембрану только благодаря диффузии.
Во второй декаде XX века Крог стал всемирно известен. Его работы по дыханию принесли ему почет и славу, а в 1916 году еще и профессорскую кафедру зоологии Копенгагенского университета (Крог параллельно занимался сравнительной физиологией, изучая разнообразие функций у разных организмов, и считается едва ли не основателем этой области науки). Будучи профессором, Крог занялся физиологией капилляров – тем, как работает «конечная станция» в транспорте кислорода к клеткам.
В отличие от артерий и вен, стенки которых состоят из нескольких слоев, стенки капилляров – это один слой клеток. Именно через них происходит обмен между кровью и тканями кислородом, углекислым газом, питательными веществами и продуктами метаболизма. Крог уже знал, что капилляры «открываются» и «закрываются» не синхронно, не в сердечном ритме. Знал он и то, что при любом увеличении кровотока в связи с повышением артериального давления возрастает и капиллярный кровоток. Крог предположил, что площадь стенок работающих капилляров (то есть «открытых»), так называемая капиллярная поверхность диффузии, напрямую зависит от того, сколько организм в данный момент потребляет кислорода. Экспериментируя с языком лягушки, физиолог увидел, как во время работы мышцы языка капилляры становятся хорошо видны в обычный микроскоп, а в покое они становятся невидимыми. Чуть позже студент Крога под чутким руководством учителя нашел и «управляющую компанию» капилляров – специализированные клетки Руже (перициты) в капиллярной стенке. У открытия был не только теоретический характер. Поскольку функция клеток Руже регулируется в том числе и температурными факторами (это тоже открыл Крог), то именно его работы привели к применению гипотермии, заметно снижающей смертность при операции на открытом сердце.
Нобелевская премия Крога была абсолютно заслуженной. И никак не заставила снизить его уровень научной активности. Уже в 1922 году Крог активно изучал только что открытый инсулин, и, поскольку у Мари был диабет, он начал организовывать лаборатории по производству и изучению инсулина в Дании. Он исследовал клеточные мембраны и дыхание насекомых, активно интересовался историей науки и языком пчел.
«Крог был великолепным экспериментатором и изобретательным создателем научных приборов, однако его опыт и любовь к красивым методикам никогда не заслоняли для него фундаментальных научных проблем» – пожалуй, лучше физиолога Арчибальда Хилла и не скажешь об этом замечательном человеке (первоначально опубликовано на портале Indicator.Ru).
Вот так появляются новые подробности открытия эффекта Вериго – Бора, в котором участвовали и другие ученые. Все это теснейшим образом связано с изучением функционирования капилляров микроциркуляторного русла, окислительно-восстановительных процесов, процессов гипокапнии и гипоксии, старения, карбокситерапии. Но это будет уже позже.
А пока… поскольку доказанное научное первенство принадлежит Вериго, то будет правильно называть этот эффект именно его именем – эффект Вериго. Но эффект Вериго – Крога тоже звучит отлично! Не правда ли?
В эти же годы изучали углекислый газ и другие ученые. Данные о том, что изменения уровня углекислого газа в крови влияют на тонус дыхательных путей, были впервые сообщены Эйнтховеном в том же 1892 году. Он описал, что вдыхание высоких концентраций углекислоты (смеси, богатые СО2) вызывало бронхоконстрикцию у собак, что было подтверждено на различных моделях собак, подверженных нормоксической гиперкапнии.
Виллем Эйнтховен (21 мая 1860 – 29 сентября 1927) – выдающийся нидерландский физиолог, медик, физик, основоположник электрокардиографии, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1924 года «За открытие механизма электрокардиограммы».
