Primul Premiu Nobel pentru fiziologia sistemelor integrate Ivan Petrovich Pavlov, 1904 Fiziologie
Colegiul de Medicină și Sănătate Publică, Universitatea de Stat din Ohio, Columbus, Ohio 43210
Centenarul acordării Premiului Nobel pentru fiziologie sau medicină academicianului rus Ivan P. Pavlov (FIGURA 1) este o ocazie pentru evaluarea căilor deschise către sistemele integrate moderne de fiziologie și medicină prin descoperirile din laboratorul orașului Pavlov din St. Petersburg și la laboratorul său de la Koltushi. Premiul Nobel al lui Pavlov a fost primul acordat vreodată pentru fiziologia sistemelor integrate și primul pentru un rus.
FIGURA 1. Academicianul Ivan P. Pavlov A: fotografie a lui IP Pavlov din colecția de fotografii din laboratorul său de la Koltushi. : portret al lui Pavlov situat în biroul său de la Koltushi.
Pavlov s-a născut fiul unui preot în 1849 la Riazan, la 200 de mile sud-est de Moscova, și a studiat preoția înainte de a se înscrie la Departamentul de Științe Fizice și Matematice al Universității St. Petersburg în 1873 și mai târziu în facultatea de medicină de la Academia de Medicină-Chirurgie din St. Petersburg. A primit diploma de medicină cu onoruri în 1879.
Pavlov a fost un apostol al lui Claude Bernard și a păstrat o profundă admirație pentru filosofia lui Bernard despre știința vieții moderne, care era în conflict cu punctele de vedere metafizice țariste. Conform relatării biografice a lui G. P. Smith (12), Pavlov nu a fost niciodată interesat să practice medicina; mai degrabă, de-a lungul vieții sale, el a privit cercetarea în fiziologia sistemelor ca fiind știința de bază cel mai probabil să contribuie la avansarea practicii medicinii. Prin urmare, se pare că mantra predominantă a medicinei moderne de „bancă până la pat” este înrădăcinată în filozofia personală a lui Pavlov.
La câțiva ani după stagiile postdoctorale în laboratoare celebre de fiziologie experimentală din Germania, Pavlov a fost numit președinte de farmacologie la Academia Militar-Medicală din Sankt Petersburg. Petersburg în 1890 și la catedra de fiziologie la Academia Imperială de Medicină în 1895. De atunci, a reușit dezvoltarea progresivă a unui „imperiu” amplu de cercetare care a schimbat viziunea lumii asupra interacțiunilor creier-intestin și a fiziologiei digestive.
Aproape de sfârșitul lunii și distinsei sale cariere, la optzeci și șase de ani, Pavlov a prezidat al XV-lea Congres Internațional de Științe Fiziologice din St. Petersburg și Moscova în august 1935. Distinsul fiziolog american, Walter B. Cannon, a participat la Congres și relatează că o mare parte din caracterul caracteristic al vigilenței și al activității nervoase a lui Pavlov a fost evidentă în acțiunile sale din timpul formalităților Congresului. Cannon afirmă că, „în ciuda cerințelor impuse lui Pavlov de președinția Congresului, el și-a îndeplinit îndatoririle funcției sale cu o grație și îndemânare admirabile” (1). Pavlov a murit în februarie 1936.
Secreția gastrică și pancreatică
Învățătura tradițională a „fazei cefalice” a secreției gastrice și pancreatice a început cu Pavlov. Elevii învață că stimularea secreției gastrice de acid și pepsină și stimularea secreției pancreatice a enzimelor digestive începe cu anticiparea ingestiei unei mese dorite și este mediată de intrarea în stomac și pancreas din nervii eferenți ai vagului. Faza cefalică a lui Pavlov a fost o demonstrație strălucită a interacțiunii creier-intestin. Stimularea secreției evocată prin legarea stimulilor de mediu (de exemplu, lumini și sunete) cu prezentarea hranei apetisante a fost descoperită de Pavlov la câinii săi și a fost numită prin ceea ce este acum un termen clasic: un „reflex condiționat”. Descrierile efectuate de chirurgul armatei americane, William Beaumont (1785–1853), despre modul în care apariția mucoasei gastrice reflecta starea emoțională a pacientului său Alexis St. Martin a precedat lucrarea lui Pavlov privind interacțiunile creier-intestin la câini. Studiile lui Beaumont au pus bazele lucrării lui Pavlov și reprezintă începutul săgeții timpului care indică ceea ce înțeleg fiziologii moderni despre tractul digestiv ca sistem integrat.
Pavlov a fost un maestru chirurg experimental. Dezvoltarea „pungii Pavlov” a permis descoperirea fazei cefalice a secreției și rolul acesteia în pregătirea anticipativă a tractului digestiv superior pentru ingestia unei mese. Punga gastrică Pavlov este în esență aceeași cu punga dezvoltată de Rudolph Heidenhain în Germania, cu excepția faptului că inervația vagală rămâne intactă (FIGURA 2). Descoperirea lui Pavlov că întreruperea inervației vagale a eliminat faza cefalică atât pentru secreția gastrică cât și pentru cea pancreatică, la baza descoperirii acetilcolinei ca neurotransmițător și a subtipului muscarinic ca receptor implicat.
FIGURA 2. O pungă gastrică Pavlov Punga este pregătită chirurgical cu o fistulă formată dintr-un segment al intestinului subțire cu stomă la suprafața peretelui abdominal. Pungile Pavlov aveau inervații vagale intacte. O pungă Heidenhain era la fel, cu excepția vagului denervat. Adaptat din Ref. 6 cu permisiunea Fundației Mayo pentru Educație și Cercetare Medicală. Toate drepturile rezervate.
Inutil să spunem, invenția vagotomiei selective acum învechite pentru tratamentul bolii ulcerului peptic și duodenal la om în anii 1930 și dezvoltarea farmacologică cu succes a antagoniștilor selectivi ai receptorilor muscarinici ca terapie pentru tulburările legate de acidul gastric provin din descoperirea lui Pavlov și cele ale Latarjet din Franța (19). De asemenea, cunoașterea modernă a acțiunii histaminei ca secretagog puternic al acidului gastric a evoluat direct din fabrica de fiziologie a lui Pavlov. Laureatul Nobel Adolf Windaus a sintetizat histamina în 1906, iar investigația amplă a acțiunilor sale în organism a fost publicată de Sir Henry Dale și P. P. Laidlaw în 1910-1911. Dale și Laidlaw nu au raportat despre acțiunea histaminei asupra secreției gastrice, probabil din cauza lipsei de experiență în pregătirea chirurgicală a fistulelor gastrice de tip Pavlov la câini. Acest lucru a fost lăsat la îndemâna lui L. Popielski, unul dintre cursanții polonezi ai lui Pavlov. La finalizarea studiilor cu Pavlov și la întoarcerea sa la muncă în Polonia, Popielski a raportat în 1916 că injecția cu histamină a stimulat secreția abundentă de acid gastric la câinii cu fistule gastrice pregătite chirurgical.
Acum, în secolul 21, putem specula în ce măsură moștenirea lui Pavlov a influențat descoperirea antagoniștilor receptorilor de histamină H2 de către Sir James W. Black (Premiul Nobel, 1988) de la Kings College, Londra și progresele mai recente, amețitoare. în dezvoltarea inhibitorilor pompei de protoni în anii 1980 și 1990, inițiată de George Sachs la Centrul pentru Cercetarea și Educația Ulcerului (CURE) de la Universitatea din California, Los Angeles; de grupul lui Lars Olbe, Christer Cederberg și Tore Lind în cadrul Departamentului de Chirurgie de la Universitatea din Götenborg; și de laboratoarele de cercetare ale A. B. Hässle din Suedia. Fără aceste rezultate moderne, zeci de pacienți care suferă de afecțiuni legate de acid ale arsurilor la stomac, esofagită, ulcer gastric și duodenal, laringită, anumite forme de astm, tuse nocturnă, dinți care se descompun etc. iar medicii lor s-ar regăsi fără remedii eficiente.
Pavlov este, de asemenea, responsabil pentru ceea ce învățăm ca faze „gastrice” și „intestinale” ale secreției mucoasei din stomac. Prezența alimentelor în stomac stimulează să secrete punga Pavlov sau Heidenhain, pe care o învățăm ca „faza gastrică”. Diferența semnificativă dintre fazele cefalice și gastrice de secreție este că prima este eficientă numai într-o pungă Pavlov inervată vag, în timp ce faza gastrică este văzută și într-o pungă Heidenhain, care este denervată. Acest lucru a arătat că faza gastrică trebuie să se datoreze unui mecanism hormonal, despre care știm acum că reflectă eliberarea stimulată alimentar de hormonul gastrină din celulele enteroendocrine din mucoasa gastrică. Fiziologia „fazei intestinale” este similară cu cea gastrică, cu excepția faptului că gastrina este eliberată din celulele enteroendocrine din mucoasa intestinală subțire și volumul de suc gastric secretat este relativ mic.