Dzieje polskiej fizjologii - zarys problematyki

Fizjologia człowieka to jedna z najważniejszych nauk podstawowych medycyny, zajmująca się badaniem procesów życiowych zachodzących w organizmie ludzkim (aspektem czynnościowym i funkcjami jego komórek, tkanek i narządów oraz prawami, które tymi funkcjami rządzą). Podstawowym, do dzisiaj aktualnym zagadnieniem, wokół którego obracają się zainteresowania przedstawicieli tej dyscypliny nauk, jest homeostaza, czyli stan dynamicznej równowagi ustroju, opisywanej zależnościami parametrów fizykochemicznych. Fizjologia po raz pierwszy w Rzeczpospolitej wyodrębniona została jako osobny akademicki przedmiot w czasach reform Hugona Kołłątaja, jednakże nie zyskała wtedy pełni praw uniwersyteckich.

Pierwsza katedra fizjologii utworzona została na Uniwersytecie Jagiellońskim w  1849 roku, a jej kierownikiem mianowano profesora Józefa Majera. Także do niego należą pierwsze opublikowane w języku polskim prace obejmujące tę dziedzinę nauk, a były to 2 podręczniki: Fizyologija układu nerwowego (1854) oraz Fizyologija zmysłów (1857) (pisownia oryginalna). W późniejszych latach jego zainteresowania naukowe wkroczyły na pole antropologii i farmakologii, co zaowocowało utworzeniem pierwszego w Polsce, a drugiego w Europie, Zakładu Antropologii Uniwersytetu Jagiellońskiego (1856).

W 1859 roku na czele Katedry Fizjologii UJ stanął profesor Gustaw Piotrowski, jako następca Guiseppe Albiniego, włoskiego profesora naznaczonego na kierownika przez władze Austro-Węgier. Piotrowski urodził się w Tarnowie w 1833 roku jako syn Stanisława, adwokata, oraz Alojzy z włoskiego rodu Cerasommów. Po ukończeniu gimnazjum w Wiedniu i zdaniu egzaminu maturalnego w Tarnowie (1851) zdecydował się powrócić do Wiednia na studia lekarskie (czemu kategorycznie sprzeciwiała się matka). Po ich ukończeniu został asystentem profesora Jana Nepomuka Czermaka, a w 1857 roku doktoryzował się z fizjologii u profesora Ernesta Wilhelma von Brücke na swojej Alma Mater. Studia uzupełniające podjął w Getyndze (u profesora Friedricha Wöhlera, który to jako pierwszy zsyntetyzował mocznik w warunkach laboratoryjnych) oraz w Heidelbergu, gdzie szkolił się po okiem Roberta Bunsena oraz Hermanna von Helmhotlza. Po objęciu Katedry Fizjologii UJ zdobył tytuł profesora zwyczajnego. W swojej karierze akademickiej osiem razy wybierany był dziekanem Wydziału Lekarskiego UJ, a w latach 1873/74 sprawował funkcję rektora Uniwersytetu Jagiellońskiego. Doprowadził do zakupu ówcześnie nowej siedziby katedry przy ulicy św. Anny. Co zaskakujące, wykładał także fizykę lekarską, histologię, embriologię. Obowiązywał wówczas w terminologii naukowej tytuł profesora wszechnauk lekarskich. Był autorem około 40 oryginalnych prac z różnych dziedzin medycyny, w tym podręcznika dla studentów Fizjologia ludzka w zarysie (obejmował zagadnienia trawienia składników odżywczych). W 1857 roku odkrył nowy odczyn umożliwiający wykrywanie ciał peptydowych, niezależnie od Fernandina Rossego, który dokonał tego w 1833 roku. Jednak tzw. reakcja biuretowa otrzymała swoją nazwę na cześć polskiego naukowca – odczyn Piotrowskiego. Test ten polega na dodaniu do analizowanej mieszaniny roztworu silnej zasady (NaOH lub KOH) oraz siarczanu miedzi (II). Jeżeli w roztworze obecne są związki zawierające wiązania peptydowe, to roztwór zmienia barwę z niebieskiej na fioletową. Sens chemiczny tej reakcji opisany został w pracy pt. Ueber eine neue Reaction auf Eiweisskörper und ihre nähere Abkömlinge. Jest ona do dzisiaj używana w szybkiej analizie chemicznej, a także w diagnostyce medycznej. Piotrowski w swojej pracy zajmował się także zagadnieniami hematologicznymi (O przyczynach krzepnienia krwi, O znaczeniu ilościowym ciałek krwi, Uwagi nad pojemnością komórek sercowych i równowagą krążenia krwi). Wspólnie z  Widmanem wykazali zależność procesu krzepnięcia krwi od zjawisk bioelektrycznych zachodzących w ścianach naczyń krwionośnych. Prowadził badania związane z wykrywaniem glukozy w moczu oraz krążeniem wątrobowym (Przyczynek do nauki o trawieniu skrobi), co zapoczątkowało sferę diagnostyki i etiopatogenezy cukrzycy. Zaangażowany był także w badania nad wpływem różnych bodźców na serce (najważniejsza praca - O wpływie nerwu błędnego na serce). W czasie pobytu w Heidelbergu, współpraca Piotrowskiego z Helmholtzem zaowocowała pracą z zakresu fizyki doświadczalnej, traktującej o sile tarcia wywieranej przez ciecz: Ueber reibungstrofbaren Flüssigkeiten, a także samodzielnie Przyczynek do nauki o achromatopsji (choroba siatkówki cechująca się całkowitym nierozróżnianiem barw). Poza działalnością naukową, Gustaw Piotrowski był aktywnym uczestnikiem życia społecznego. Został wybrany posłem do Sejmu Krajowego we Lwowie w latach. 1870–74, w okręgu tarnowskim jako właściciel majątku ojca. Jednocześnie sprawował taką samą funkcję w Radzie Państwa w Wiedniu. Piastował także funkcję przewodniczącego krajowej komisji egzaminacyjnej lekarskiej, członka Krakowskiego Towarzystwa Rolniczego, a także kuratora szkoły średniej rolniczej w Czernichowie. Zmarł nagle w 1884, zostawiając żonę i 4 synów – jeden z nich, Edward, kontynuował lekarską schedę ojca.

Napoleon Cybulski

Następcą Gustawa Piotrowskiego w krakowskiej katedrze został  Napoleon Cybulski, absolwent Akademii Wojskowo-Medycznej w Petersburgu, uczeń i asystent profesora Iwana Tarchanowa. Do historii fizjologii, a w konsekwencji światowej medycyny, przeszedł poprzez opisanie, wspólnie z Władysławem Szymonowiczem,  efektów fizjologicznych występujących po dożylnym podaniu wyciągu z rdzenia nadnerczy (nazwali tę substancję nadnerczyną) – hipertonii (wzrost ciśnienia) i tachykardii (wzrost akcji serca). Bardzo podobne rezultaty zaobserwowali w żyle odprowadzającej krew z nadnercza po drażnieniu gałęzi pnia współczulnego (odpowiedzialnego za sekrecję noradrenaliny, a w efekcie „motywowanie” organizmu). Od tego momentu można mówić o narodzinach endokrynologii. Wcześniej bowiem nie był znany żaden hormon, a pojęcie regulacji hormonalnej nie istniało. Gruczoły nadnerczowe po raz pierwszy opisane zostały przez Bartolomeo Eustachio, jednak przez długi czas nie udało się poznać ich funkcji. Akademia Nauk w Bordeaux w 1716 roku zorganizowała konkurs dla naukowców polegający na rozwikłaniu tej zagadki. Udało się to polskiemu duetowi, a dziś wiadomo, że tzw. nadnerczyna to mieszanina amin katecholowych – adrenaliny, noradrenaliny i dopaminy. Równolegle badania nad nadnerczami prowadziło dwóch Brytyjczyków: Oliver i Schäfer, jednak to praca krakowskich naukowców opublikowana została na łamach renomowanego pisma Zentralblatt für Physiologie.  Napoleon Cybulski w swojej pracy zasłużył się badaniami nad potencjałami wywołanymi w mózgu, co dzisiaj wykorzystywane jest w pracowniach elektroencefalograficznych (EEG). Jako pierwszy, w 1890 roku, otrzymał zapis aktywności spoczynkowej mózgu. Następnie, wraz ze swoim współpracownikiem – Adolfem Beckiem, udowodnił postawioną wcześniej przez innych naukowców tezę, że różnica pomiędzy potencjałem spoczynkowym a czynnościowym pozwala na precyzyjne lokalizowanie pól w mózgu zawierających ośrodki czucia. Cybulski skonstruował dwa urządzenia służące do badań: mikrokalorymetr i fotohemotachometr. Pierwszy z nich służył do pomiaru ilości ciepła produkowanej w mięśniach. Pozwalało to na poszerzenie badań nad zaburzeniami czynnościowymi mięśni, m. in. w miasteni gravis. Przy pomocy drugiego z nich można było zmierzyć prędkość strumienia krwi w tętnicach i żyłach poprzez rejestrację na fotografiach. Instrument ten pozwolił na wyznaczenie zmiany prędkości przepływu krwi zależnie od fazy pracy serca i rytmu oddechowego. Ponadto, Cybulski jak pierwszy na świecie zmierzył i opisał prędkość krwi w tętnicy udowej i szyjnej, co dzisiaj zastąpione jest przez badanie ultrasonograficzne wykorzystujące metodę Dopplera. W 1888, ponownie we współpracy z Beckiem, opublikowali pracę pt. Badania poczucuia smaku u osoby pozbawionej języka. Kontynuując tematykę gastrologiczną, Cybulski odnowił kontakty ze swoim mentorem, profesorem Tarchanowem. Owocem tego była publikacja pt. Kilka słów w sprawie jadów w jelicie prawidłowym dowodząca, że treść jelita cienkiego jest potencjalnie bardziej toksyczna od treści jelita grubego ze względu na zawartość enzymów trawiennych.

Twórcą lwowskiej szkoły fizjologicznej był Leon Popielski. Urodził się w 1866 roku w miejscowości Sośniczany w powiecie sandomierskim. Studiował w Petersburgu nie tylko medycynę, ale także matematykę i fizykę.  Za udział w studenckim strajku relegowany został z uczelni, przez rok pracował jako korepetytor w fińskich dobrach gubernatora Petersburga, za którego protekcją dostał się potem na kierunek lekarski.  Ostatecznie studia skończył z wyróżnieniem. W 1895 roku otrzymał tytuł doktora za pracę nad stymulującymi i hamującymi nerwami wydzielniczymi trzustki (O sekretorno zaderživajuščich nervach podželudočnoj železy). W latach 1899-1900 pełnił funkcję asystenta w zakładzie fizjologii przy Żeńskim Instytucie Lekarskim w Petersburgu (z polecenia Iwana Pawłowa). W 1905 roku został nominowany na stanowisko profesora farmakologii i farmakognozji w lwowskim uniwersytecie, gdzie w roku 1909/10 pełnił funkcję dziekana Wydziału Lekarskiego. W swojej pracy badał zagadnienie znaczenia wątroby w przemianach krwi (praca oryginalna Rol’ pečenii v prevraščenjach krovi). Dowiódł, że bodźce do działania gruczołów trawiennych mają swoje źródło w zmianie ciśnienia i krzepliwości krwi. Ze względu na szerokie zaintersowania naukowe, w 1904 roku pracował jako stypendysta Ministerstwa Wojny w rosyjskiej stacji zoologiczno-morskiej w Villefranche sur Mer (obecnie Francja). W tym samym roku brał udział w walce z epidemią dżumy podczas wojny rosyjsko-japońskiej w Mandżurii. Popielski jako pierwszy wykazał, że wydzielanie soku żołądkowego nie zależy tylko od działania sekretyny (hormonu wydzielanego przez komórki błony śluzowej dwunastnicy w odpowiedzi na bodziec pokarmowy), ale także hormonów wydzielanych przez inne narządy. We współpracy z Kazimierzem Pankiem odkryli substancję powodującą wstrząs anafilaktyczny, którą nazwali wazodylatyną. Umożliwiło to późniejsze wskazanie histaminy jako substancji  najsilniej pobudzającej wydzielanie żołądkowe. Artykuły na ten temat opublikowali w pracach: O fizyologicznych i chemicznych właściwościach wazodilatyny, czynnego ciała narządów prawidłowego ustroju, Nowe ciało w ustroju, podnoszące ciśnienie krwi, oraz Histamina i wyciągi z narządów. Dla patofizjologii kluczową rolę odegrały badania Popielskiego nad rolą zwojów nerwów obwodowych  - brzusznych, piersiowych, a w szczególności zwoju trzewnego i gwiaździstego, integrujących bodźce w organizmie. Zajmował się wpływem kokainy na nerwy, a w efekcie na określone narządy. Prowadził także nowatorskie badania z zakresu higieny – o wpływie alkoholu na organizm, podstawach racjonalnej diety.

Fizjologia, jako obecnie jedna z głównych nauk podstawowych medycyny, wyznacza swoimi odkryciami nowe kierunki dla rozwoju nauk klinicznych, czyli praktycznej strony medycyny. Polski wkład, z perspektywy wieków, okazuje się nieoceniony w kontekście wielu kluczowych rozwiązań wprowadzanych do diagnostyki i terapii. Spuścizna ta w dzisiejszych czasach kontynuowana jest przez wielu znamienitych naukowców, na czele z wybitnym profesorem Stanisławem Konturkiem z UJ, którego wystąpienia otwierają największe kongresy nauk podstawowych na świecie.

Bibliografia:

1. Gajda Z., O ulicy Kopernika w szczególności o Wesołej w ogólności, Kraków 2003.
2. Herman J.. Historia neurologii polskiej, Wrocław 1975.
3. Gajda Z.,O Wydziale Lekarskim Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków 2003.
4. Kaulbersz J., Bilski R,: Historia Katedry Fizjologii Wydziału Lekarskiego Uniwersytetu Jagiellońskiego i Akademii Medycznej [w] Sześćsetlecie medycyny krakowskiej, Kraków 1964.