Патологія клітини

Патологія клітини, або „целюлярна патологія “– це структурна основа всієї патології тварини, яка характеризується різними ультраструктурними змінами в клітині, що обумовлені дією на неї внутрішніх і/або зовнішніх чинників. В процесі життєдіяльності клітин відбувається постійне їх поновлення. Однак ці зміни не завжди доступні для розпізнання в електронному мікроскопі і визначити їх можна лише на молекулярному рівні за допомогою спеціальних методик молекулярної морфології. Пошкодження окремих ультраструктур і навіть смерть окремих клітин, з яких побудовані різні тканини та органи тварини, може бути проявом «фізіологічної норми». Це постійний, «запрограмований» процес смерті клітин в організмі, визначений апоптозом, має дуже важливе значення не тільки для нормального існування організму, але й відіграє велику роль при загальнопатологічному процесі. Тому вивчення ультраструктурної патології клітини необхідно починати з вивчення структурних змін, які спостерігаються в клітинній мембрані. Органели мембранного походження:

Цитоплазматична мембрана

Вона має трьохшаровою структурою, яка складається з двох щільних листків, кожен завтовшки від 2 до 3 нм, які розділені менш щільним інтермедіарним шаром завтовшки від 4 до 5 нм. Загальна товщина мембрани складає від 7,5 до 10 нм. Зовнішня поверхня її представлена товстим шаром мукополісахаридів (глікокалікс). Внутрішня поверхня контактує з елементами цитоскелета клітини і сформована лабільними білками, які забезпечують цілісність мікрофіламентів і мікротрубочок. Мембрана складається з двох рядів молекул фосфоліпідів, розташованих більш чи менш перпендикулярно до поверхні мембрани так, що їх неполярні (гідрофобні) кінці контактують між собою, а полярні (гідрофільні) повернені до водних розчинів по ту чи іншу сторону мембрани. У цитомембрані розташовані рецептори гормонів, таких як інсулін чи адреналін, та інших біологічно активних речовин, котрі впливають на функцію і реактивність клітин; локалізуються різні протеїни, молекули мукополісахаридів і специфічні білки (наприклад, антигенні детермінанти гістосумісності), які визначають її спроможність до проникності та антигенні властивості. Цитомембрана відіграє основну роль в міжклітинних комунікаціях як шляхом утворення спеціалізованих міжклітинних контактів, так і шляхом передавання сигналів. Порушення структури та функції мембрани клітини: Причини пошкодження цитоплазматичної мембрани: Дія фізичних та хімічних факторів (висока і низька температура, хімічні речовини, тощо). Утворення вільних радикалів (дуже нестабільних частинок з непарним числом електронів на зовнішній орбіті), які містять активований кисень, з наступною реакцією між ними і ліпідами мембрани клітини (перекисне окислення ліпідів)в результаті чого звільняється надмірна енергія. Активація системи комплементу. Кінцеві продукти комплементу (С5b, С6, С7, С8 і С9) проявляють фосфоліпазну активність, тобто можуть ферментативно пошкоджувати цитомембрану. Це явище (фіксація компліменту та його активація) – важливий компонент імунної відповіді, при якій знищуються клітини, які розпізнані як «чужі». Лізис ферментами. Наприклад, панкреатичні ліпази (з надлишком виділяються при гострому панкреатиті) та ферменти, які синтезуються Clostridium perfingens (один із збудників газової гангрени), викликають широкий некроз цитомембран. Лізис вірусами здійснюється як шляхом прямого вставлення цитопатичних вірусів у мембрану клітини, так і посередньо – через імунну відповідь на вірусні антигени, які розташовані на поверхні інфікованих клітин. Види пошкодження цитоплазматичної мембрани Ультраструктурна патологія мембран клітини може проявлятися у вигляді пошкодження їх форми і величини та супроводжуватися порушеннями синтезу і обміну мембран, змінами її проникності, порушеннями мембранного транспорту, альтерації клітинних сполучень, комунікації клітин та їх «розпізнавання». Пошкодження форми і величини цитоплазматичної мембрани морфологічно виявляється у вигляді: — деформації чи атрофії спеціалізованих структур; — збільшення кількості (потовщення клітинної мембрани), довжини і площі мембранних структур (піноцитозні та фагоцитозні пухирці); — атрофії клітинної мембрани з появою щілин або розривів; — формування спеціальних патологічних структур (формування мієліноподібних або псевдомієлінових структур). Прикладами деформації або атрофії спеціалізованих структур можуть служити: атрофія мікроворсинок ентероцитів при хворобах тонкої кишки з розвитком синдрому мальабсорбції чи деформації ніжок подоцитів епітелію внутрішнього листка капсули Боумена ниркового клубочка при деяких нефропатіях. Більшість з перерахованих структурних змін клітинної мембрани супроводжується порушенням її проникності. Важлива роль у здійсненні проникності мембран належить глікокаліксу і взаємодії мембранних білків з цитоскелетом, а також гормонам, які взаємодіють з мембранними рецепторами. Зміни проникності можуть бути важкими (необоротними) або поверхневими. Найбільш вивченою моделлю зміни мембранної проникності є пошкодження важкими металами (ртуть, уран). Важкі метали різко збільшують проникність мембрани для натрію, калію, хлору, кальцію і магнію, що призводить до швидкого набухання клітин, розпаду їхнього цитоскелета. Збільшення поверхні клітинної мембрани за рахунок мембран мікропіноцитозних пухирців є ознакою різкого набухання клітини та її загибелі. Збільшення об’єму клітини за рахунок надходження великої кількості води у зв’язку з аномалією осмотичного тиску супроводжується появою щілин і навіть розривів у мембрані. Якщо розриви не збільшуються, то щілини закриваються і зникають. Потовщення клітинної мембрани може бути пов’язане із зменшенням кількості іонів кальцію в позаклітинній рідині. При цьому змінюється проникність мембрани для іонів натрію та калію і в клітині накопичується рідина. Дія на мембрану клітини агресивного чинника викликає відповідні (реактивні) морфологічні зміни у вигляді збільшення кількості, протяжності та площі мембранних структур. Захоплення клітиною різних чужорідних субстанцій (рідких та густих) може здійснюватися за допомогою двох механізмів: піноцитозу і фагоцитозу. Піноцитоз (pinein – пити) – інвагінація (впинання) зовнішньої клітинної мембрани із захопленням чужорідної рідкої субстанції, послідовним змиканням мембрани, відшнуруванням її і утворенням піноцитозного пухирця. Цей процес спостерігається в більшості клітин Фагоцитоз (phagein – їсти) являє собою процес захоплення клітиною зовні і втягування в себе якої-небудь щільної частинки шляхом евагінації (випинання) клітинної мембрани і формування фагоцитозного пухирця. Доля фаго- та піноцитозних пухирців у більшості випадків однакова: зливаючись в цитоплазмі клітини з первинними лізосомами, вони формують мультивезикулярні тільця (при піноцитозі) або фагосоми (при фагоцитозі). Ті та інші називаються вторинними лізосомами. У вторинних лізосомах здійснюється процес перетравлювання захоплених частинок з утворенням залишкових тілець, які пізніше виштовхуються з клітини назовні шляхом екзоцитозу (exo – зовні). Ампутація відростків цитоплазми і звільнення пошкоджених фрагментів внутрішньоклітинних структур носить назву клазматозу (clastein – пошкоджувати). Альтерація міжклітинних контактів. У мембрані клітини є різні типи контактів, які порівнюються з електричними сполученнями. Вони можуть бути представлені комплексами сильних (інтермедіарних) чи слабих (десмосоми, пальцевидні контакти) міжклітинних контактів. Патологія міжклітинних контактів може проявлятися в їх збереженні в тих випадках, коли вони зобов’язані були зникнути у процесі дозрівання клітини: наприклад, в епідермісі при паракератозі (затримці дозрівання і злущування клітин). В інших випадках спостерігається розпад тих клітинних сполучень, які повинні існувати в нормі. При цьому клітини втрачають зв’язок між собою. Цей стан може бути викликаний зменшенням кількості іонів кальцію в позаклітинній рідині або впливом на клітинну мембрану фосфоліпаз. Розділені клітини мають потовщену плазматичну мембрану. Зміни комунікації клітин та їх «розпізнавання». Комунікабельність клітин і розпізнавання «своїх» та «чужих» – необхідна властивість клітинного кооперування. Клітин­ні «спілкування» та «розпізнавання» насамперед базуються на відмінностях у структурі зовнішніх поверхонь плазматичних мембран. Особливу роль в цих процесах відіграє глікокалікс мембрани з поверхневими антигенами – маркерами визначеного типу клітин. Поверхневі антигени можуть змінюватися. Зміни «клітинного спілкування» та «розпізнавання» зустрічаються при різних патологічних процесах (запалення, регенерація, пухлинний ріст). Вказується, що при зникненні характерних для даного типу клітин антигенів можуть з’являтися «ембріональні» чи аномальні (наприклад, ембріональний) антигени. Зміни глікопротеїдів (глікокаліксу) мембрани роблять її більш доступною до дії антитіл. Цитоплазма Цитоплазма в світловому мікроскопі після фарбування гематоксиліном і еозином ацидофільна, виглядає оптично однорідною або дрібногранульованою. В електронному мікроскопі визначаються багаточисленні структури (органели), які необхідні для метаболізму клітини. Частини клітин при умовах патології містять утвори, які не приймають участі в метаболічних процесах, не мають строго визначеної будови і не є структурно однорідними з цитоплазмою — це включення (жир, глікоген, пігменти, тощо). Мітохондрії Мітохондрії — це структури, які обмежені двома мембранами — зовнішньою і внутрішньою, мають форму циліндра діаметром 0.5-1 нм і довжиною 2-5 нм. Число, форма та величина мітохондрій широко варіюють у різноманітних клітинах. Створювана мітохондріями енергія накопичується всередині молекул АТФ у вигляді багатих енергією фосфатних сполучень (макроергічних зв’язків). АТФ виробляється фосфорилюванням АДФ; ця реакція зв’язана з окисленням відновлених речовин у дихальному ланцюзі ферментів. Для цього потрібний кисень. Пошклдження мітохондрій Причини пошкодження (альтерації) мітохондрій, пов’язані з порушенням виробництва АТФ. Гіпоглікемія: Глюкоза — головний субстрат для виробництва енергії в більшості тканин і єдине джерело енергії в клітинах головного мозку — нейронах. Тому низький рівень глюкози в крові (гіпоглікемія) призводить до недостатнього виробництва АТФ, що є найбільш відчутним у мозку. Гіпоксія: Нестача кисню в клітинах (гіпоксія) може виникати при: 1) наявності механічної перепони для дихання або хвороб легень, що супроводжується порушенням оксигенації крові; 2) ішемії, або порушенні припливу артеріальної крові до тканин в результаті загальних порушень циркуляції або виникнення місцевої перепони для течії крові; 3) анемії (тобто, при зниженні кількості еритроцитів і/або рівня гемоглобіну в крові), що призводить до зниження транспорту кисню кров’ю; 4) порушенні структури гемоглобіну (наприклад, отруєння чадним газом), при якому утворюється карбоксигемоглобін, не здатний до перенесення кисню). Інгібіція ферментів: наприклад, отруєння ціанистим калієм. Ціанистий калій інгібує цитохромоксидазу — кінцевий фермент в дихальному ланцюзі, що призводить до гострого дефіциту АТФ в усіх клітинах органів і швидкої смерті. Роз’єднання окисного фосфорилювання: роз’єднання окислення і фосфорилювання відбувається або шляхом хімічних реакцій, або шляхом фізичного відокремлення ферментів від мітохондріальної мембрани. Види пошкоджень мітохондрій Розрізняють наступні структурні зміни мітохондрій: – збільшення числа і розмірів; – утворення мегамітохондрій; – зміна форми; – зміни структури крист мітохондрій. Збільшення числа і розмірів мітохондрій. Це виявляється появою в цитоплазмі клітин оксифільних гранул. Онкоцити виявляються часто в щитовидній, паращитовидних, слинних, бронхіальних і молочних залозах. В секреторних клітинах онкоцитарна трансформація свідчить про зміну білкового синтезу. Клітини, цитоплазма яких багата мітохондріями, зустрічаються і при інших патологічних станах (гіпертрофія, запалення, пухлини). Мегамітохондрії. Мітохондрії здатні до аутореплікації як пластиди (аналог мітохондрій) рослинних клітин. Вони можуть рости і ділитися, досягати гігантських розмірів, інколи вони більші від ядра — це і є мегамітохондрії. (при алкоголізмі, нефротичному синдромі, дефіциті рибофлавіну, інтоксикації бромідами). Зміна форми мітохондрій найчастіше зумовлена їхнім набуханням. Набухання мітохондрій. Воно пов’язане з проникненням в мітохондрію води. (при голодуванні, гіпоксії, інтоксикаціях). In vitro констатовано два типи набухання. Перший тип —супроводжується пасажем води через розширений зовнішній простір, що сформувався зовнішньою мембраною, у внутрішній, утворений кристами і заповнений матриксом. При цьому матрикс мітохондрії стискається і стає дуже щільним. Після фази контракції мітохондрії можуть повертатися до нормального стану. Другий тип —виникає в результаті збільшення проникності внутрішньої мембрани. Наслідком цього є розгладжування та фрагментація крист. Воно супроводжується in vivo загибеллю гранул мітохондріального матриксу, які спочатку просвітлюються, після цього ущільнюються і утворюють пластівці у внутрішній камері. Заключний етап загибелі характеризується тим, що обидві мембрани, внутрішня і зовнішня, розриваються. Зміни структури крист мітохондрій можуть стосуватися їхніх розмірів, форми і числа: — деформація крист і зменшення їхнього числа (зустрічається при пониженій активності мітохондрій); — збільшення числа крист мітохондрій —доказ зростаючих функціональних потреб клітини. Ендоплазматичний ретикулум Ендоплазматичний ретикулум (ЕР) в цитоплазмі утворює численні сплетення із щілин та каналів. Він бере участь у формуванні ядерної мембрани і апарату Гольджі. Функція мембран, які формують ретикулум, різноманітна залежно від її зв’язку з рибосомами: шорсткий ендоплазматичний ретикулум — (ШЕР) — це місце білкового синтезу, що складає основу клітинної секреції білка, тоді як гладкий ендоплазматичний ретикулум — (ГЕР) відіграє роль у синтезі вуглеводів, метаболізмі стероїдів і різноманітних токсичних субстанцій, які необхідно нейтралізувати. В умовах патології можна спостерігати два види морфологічних змін — гіперплазію та атрофію ендоплазматичного ретикулуму. Гіперплазія ЕР (гладкого чи шорсткого), тобто збільшення його кількості може супроводжуватися утворенням концентричних структур, які в світловому мікроскопі часто видно як ділянки еозинофільної цитоплазми. В цих структурах збільшується кількість ензимів, які відповідають за детоксикацію, таким чином, це явище свідчить про участь гладкого ЕР в процесах детоксикації. Атрофія ЕР, тобто зменшення його роз­мірів супроводжується зниженням білково-синтетичної функції клітини (при голодуванні, хворобах печінки, старінні). Комплекс Гольджі Утворений сплющеними мішечками (вакуолями), які містять секреторні гранули і анастомозами, які взаємозв’язані з ендоплазматичним ретикулумом. Морфологічні прояви порушень секреторної функції виражаються або у вигляді гіперплазії пластинчастого комплексу чи атрофії пластинчастого комплексу, що супроводжуєть­ся редукцією (зменшенням) вакуоль і втратою секреторних гранул. Гіперплазія апарату Гольджі поєднується з гіперплазією ендоплазматичного ретикулуму. Якщо синтез тих або інших речовин випереджає їх секрецію і виведення, то ці речовини накопичуються в апараті Гольджі і можуть його пошкоджувати. Наприклад, накопичування жовчі в гепатоцитах при холестазі. Атрофія апарату Гольджі свідчить про зниження його функціональної активності (білкове голодування). Лізосоми Лізосоми зустрічаються в клітинах в нормі і патології. Вони беруть участь у живленні клітини, руйнуванні клітин або старіючих їх частин, завдяки цьому полегшують відновлення клітин або сприяють нормальному їх дозріванню. Лізосоми забезпечують цілісність біологічної рівноваги, порушеної агресивними агентами при численних процесах — запаленні, імунному захисті, порушенні коагулювання крові, тощо. Розрізняють первинні, вторинні, третинні лізосоми. Вони відносяться до внутрішньоклітинної літичної, або «перетравлюючої» системи. Лізосомам притаманне катаболічна, а не анаболічна функція. Цю функцію лізосоми здійснюють за допомогою двох механізмів — ендоцитозу та аутофагії. Ендоцитоз-процес накопичення протеїну у лізосомах клітин епітелію звивистих канальців нирок, клітинах Купфера, мононуклеарних фагоцитах. Аутофагія– утворення навколо ділянки цитоплазми системи гладких мембран, які охоплюють циркулярно цю ділянку і зливаються у формі вакуолі, в яку первинні лізосоми викидають свої ензими. Пошкодження лізосомних мембран Дестабілізація (лабілізація) лізосомних мембран у вигляді тріщин і розривів може спостерігатися при впливові різноманітних агресивних чинників: іонізуючої радіації, аноксії, при шоку, впливові кремнію, недостатності вітамінів і гіпервітамінозі А, дії бактеріальних ендотоксинів тощо. У цих випадках гідролази дифундують у клітину, що призводить до її некрозу або прогресуючого руйнування шляхом самоперетравлювання. Недостатність лізосомних ензимів У лізосомах можуть бути відсутні деякі ензими, необхідні для нормального метаболізму клітин. Ензимопатія або дисметаболічна хвороба має природжений характер і передається спадково за аутосомно-рецесивним шляхом. Аналогічний стан спостерігається також в алеутських норок і стосується порушення синтезу різноманітних клітинних включень, зокрема, зерен меланіну, що супроводжується їх зайвим накопичуванням в лізосомах і порушенням функції. Синдром включає: альбінізм, нейтропенію, аденопатію, гепатоспленомегалію, рецидивуючі інфекції. Феномен накопичування в лізосомах лежить в основі хвороби Вільсона, при якій накопичується мідь, і гемохроматозу, що супроводжується накопичуванням феритину. Пероксисоми Пероксисоми (мікротільця) – це субмікроскопічні гранули, які містять безліч ензимів, таких як Д-аміноацидоксидаза, каталаза та уриказа (звідси назва — урикосоми). Ці органели виявляються серед ЕР. Зменшення кількості пероксисом і зниження синтезу їхніх ферментів спостерігається у печінці при запаленні, а також при пухлинному рості. Руйнування пероксисом відзначається при гіперліпідемії і гіперхолестеринемії. Пероксисомні хвороби На сьогодні відомо три синдроми: Акаталаземія — захворювання, в основі якого лежить різке зниження активності каталази в печінці та інших органах. Основним клінічним синдромом цього захворювання є гангренозна ротова порожнина, укрита виразками. Цереброгепаторенальний синдром Целлвегера характеризується: — відсутністю пероксисом в гепатоцитах; — зниженням каталазної активності печінки до 20% і менше; — редукцією ендоплазматичного ретикулуму; — атрофією і зменшенням числа мітохондрій; — збільшенням в гепатоцитах кількості гранул глікогену та ліпідних вакуоль. Ведучим клінічним проявом недостатності пероксисом є порушення синтезу жовчних кислот. Цитозоль (Цитоплазматичний матрикс) Цитозоль — це компонент цитоплазми, який структурно не стосується до органел і містить білки, з яких складаються органели, розчинні ферменти, котрі беруть участь у проміжному обміні клітини. Його в’язкість варіює, зростаючи із збільшенням кількості філаментів, які містяться у ньому. Збільшення щільності цитозолю. Це неспецифічна відповідь на різноманітні типи чинників, які пошкоджують клітину: аноксію або гіпоксію, інтоксикацію, дію вірусу, ракову інтоксикацію, іонізуючу радіацію, вплив високої температури, електричний струм, тощо. Цитоплазма є ацидофільною у світловому мікроскопі і більш щільною при звичайному електронно-мікроскопічному вивченні в результаті зменшення вмісту в ній води або денатурації білків. Зменшення щільності цитозолю пов’язане із зменшенням або припиненням білкового синтезу, проникненням в цитоплазму води. Патологія органел немембранного походження:

ВІДКРИТТЯ КЛІТИНИ. ЦЕЛЮЛЯРНА ПАТОЛОГІЯ

Друга половина XVIII ст., перша половина і середина XIX ст. позначені цілою низкою природничо-наукових відкриттів, з яких Ф. Енгельс виділив три, найбільш значні: відкриття клітини; відкриття перетворення енергії; відкриття еволюційного розвитку організмів.

^Клітинну будову рослин першим описав англійський учений Роберт Гук ще в 1665 р., вивчаючи рослини за допомогою вдосконаленого мікроскопа Янсена. Видатний французький учений і революційний діяч Франсуа Распайль (1794—1878) у 1824 р. у своїх працях доводив, що клітина є основним структурним елементом рослин і тварин. Це положення підтвердив у 1834 р. професор медико-хірургічної академії в Петербурзі П. Ф. Горя- нінов (1796—1865). На цей час удосконалилась техніка виготовлення мікроскопів. Працями Дейля і Фраунгофера було запропоновано спосіб усунення хроматичної аберації. Це дало змогу вивчати тоншу будову клітин рослин і тваринних організмів. Велика заслуга в цьому належить чеському вченому Яну Пуркіне (1787—1869), який у 1837 р. в своїх доповідях і демонстраціях у Празі переконливо довів не лише морфологічну, а й біолого-фізіологічну єдність клітин рослин і тваринних організмів. У 1838—1839 рр. було опубліковано праці німецьких учених ботаніка Якоба Шлейдена (1804—1881) і лікаря Теодора Шванна (1810—1882) про клітинну будову рослин і тваринних організмів. Особливо докладно ці питання висвітлено в капітальній праці Т. Шванна «Мікроскопічне дослідження про відповідність в будові і рості рослин» (1839), в якій сформульовано основні положення клітинної теорії. Він визнавав фізіологічну самостійність клітини і розглядав організм як суму клітин. Він першим описав в ядрах тваринних клітин ядерця, яким надавав великого значення.

Як бачимо, відкриття клітинної будови рослин і тварин було результатом праці багатьох учених різних країн і відіграло велику роль у прогресі природничих наук, особливо медицини. Ф. Енгельс у «Діалектиці природи» писав, що тільки з часу цього відкриття стало на твердий грунт дослідження органічних, живих продуктів природи — як порівняльна анатомія і фізіологія, так і ембріологія. Покров таємниці, що окутував процес виникнення та росту й структуру організмів, був зірваний. Незбагненне до того часу чудо виступило у вигляді процесу, що відбувається за тотожним по суті для всіх багатоклітинних організмів законом.

Клітинна теорія будови організмів змусила переглянути тогочасні погляди на патологію, потрібно було побудувати на ио- вих підвалинах патологічну анатомію. Це здійснив видатний німецький учений Рудольф Вірхов (1821 —1902).

Рудольф Вірхов по закінченні медичної освіти в 1843 р. працював спочатку помічником, пізніше прозектором центральної лікарні в Берліні. Вже перші його праці з судинної патології, про запалення звернули на себе увагу новим, науковим підходом до досліджуваних явищ, докладним обгрунтуванням кожного положення, прекрасною ілюстрацією морфологічних змін у клітинах, тканинах, органах. У 1846 р. він засновує журнал «Архів патанатомії, фізіології і клінічної медицини», який невдовзі став органом міжнародного значення у питаннях теоретичної медицини. В 1848 р. за участь у революційних подіях змушений був залишити Берлін і прийняти кафедру патологічної анатомії у Вюрцбурзькому університеті, яку посідав 7 років. За цей час Вірхов виконав важливі дослідження, систематизовані ним у книзі «Целюлярна патологія як учення, що грунтується на фізіологічній і патологічній гістології». В цій праці, яку було відразу ж перекладено майже на всі мови світу, подано характеристику основних патологічних процесів з погляду целюлярної патології, запропоновано нову термінологію, яка стала загальновизнаною.

У 1856 р. Вірхов повертається до Берліна, де для нього було створено спеціальний інститут патології, там він працює до кінця життя. Вірхов опублікував близько 1000 праць в основному з патогенезу загальнопатологічних процесів і характеристики патологічних змін при різних захворюваннях. Вірхов у своїх працях підкреслював необхідність для патологоанатома тісного контакту з клініцистами і навпаки: «. патологоанатом з анатомічного театру повинен іти до ліжка хворого, і на цій дорозі він повинен зустріти клініциста, який іде в зворотному напрямі». Вірхов працював багато і в галузі антропології, етнографії, археології, активно займався питанням громадської медицини, створив при інституті найбільший у світі музей патологічних препаратів. У другій половині свого життя Вірхов, в атмосфері розквіту прусського шовінізму та з остраху (після Паризької комуни) перед революцією народних мас, стае противником еволюційних ідей у природі, яких раніше дотримувався, виступає проти вчення Дарвіна, вважає, що його погляди приводять до «небезпечного соціалізму», зближується з прусським реакційним урядом.

Рудольф Вірхов, як і Теодор Шванн, був учнем талановитого німецького фізіолога Иоганнеса Мюллера. Вірхов цілком поділяв погляди свого товариша по школі Шванна на клітину як на самодостатню одиницю в організмі. Звідси він зробив висновок: «Вс^ наші патологічні відомості потрібно звести до змін в елементарних частинках тканин, у клітинах. Вся патологія є патологія клітин. Ненормальна діяльність клітин є причиною різних захворювань». Вірхов не визнавав гуморальної теорії і відкидав думку про особливе значення нервової системи для перебігу процесів в організмі. До «дінця свого життя він залишався прихильником повної автономності життєвих процесів у клітинах організму. Хворобу Вірхов розглядав як суто місцевий процес у певній ділянці організму, не розумів цілісності організму, його єдності з навколишнім середовищем. Вірхов не визнавав відмінності органічних процесів від неорганічних; як і його попередники матеріалісти-механіцисти, вважав, що закони механіки, фізики, хімії можна з повним правом застосовувати і до процесів у живих організмах. «Електричні процеси в нерві,— писав він,— відбуваються не інакше, ніж у телеграфному дроті. живе тіло виробляє тепло через спалювання таким же способом, як це має місце в печі, крохмаль перетворюється на рослину і глікоген на цукор, як на заводі».

Вірхов та його послідовники суть патологічних процесів зводили до морфологічних порушень у клітинах і основну увагу звертали фактично на наслідки патологічних явищ, а не на процес розвитку їх.

Ще за життя Вірхова його вчення піддав гострій критиці Ф. Енгельс. Негативну оцінку целюлярної теорії патології дали М. І. Пирогов, С. П. Боткін, І. М. Сеченов. Сеченов у тезах своєї докторської дисертації в i860 р. писав: «Клітинна патологія, в основі якої лежить фізіологічна самостійність клітини або принаймні гегемонія її над навколишнім середовищем, як принцип, помилкова. Вчення це е крайній ступінь розвитку анатомічного напряму в фізіології».

Вірхов та його послідовники, використовуючи нові досягнення в мікроскопічній та лабораторній техніці, провели велику роботу з опису, класифікації і термінологічного визначення патологічних змін при різних захворюваннях. Вірхов відкидав як причину патологічних процесів вплив будь-яких таємничих сил, примушував шукати цю причину за допомогою ножа і мікроскопа. В цьому його велика історична заслуга. Під впливом учення Вірхова дуже зріс авторитет патологоанатомічної науки в медицині. При великих лікарнях у всіх країнах почали організовувати прозекторії, патологоанатоми стали свого роду контролерами роботи клініцистів. Загальновизнаним став девіз, яким охоче почали прикрашати лекційні зали: «Mortui docent vivum (Мертві навчають живих)». Учення Вірхова набуло широкого визнання в країнах Європи і Америки.

Отже, вчення Вірхова — целюлярна патологія — на певному етапі розвитку медичної науки відіграло позитивну роль. Але з розвитком медицини, особливо експериментальної, нагромаджувалося дедалі більше фактів, які показували однобічність цієї теорії, її гальмівний вплив на розвиток медичної науки.

Другим з трьох великих відкриттів у природознавстві Ф. Енгельс вважав доведення перетворення енергії. Майже за сторіччя до цього незалежно один від одного М. В. Ломоносов і А. Л. Лавуазье відкрили закон збереження маси речовин в хімічних реакціях. М. В. Ломоносов ще у 1748 г., а згодом у 1758 і 1760 рр. писав: «Скільки чого в одного тіла відніметься, стільки помножиться в іншому місці»; «Тіло, що рухає своєю силою інше, стільки ж у себе страчає, скільки надає іншому, яке від нього рух отримує». Французький хімік Лавуазье (1743—1794) стверджував те ж саме: «Нічого не утворюється заново ні при штучних, ні при природних процесах. У будь-якому перетворенні. кількість речовини лишається тією ж самою».

Фактично закон збереження і перетворення енергії першим відкрив у 1841 р. практичний лікар з провінційного містечка поблизу Штутгарта Роберт Майер (1814—1878).

Працюючи на острові Ява, він на підставі своїх спостережень вказав на зв’язок між механічною роботою і теплотою. Його статтю про відкриття цього закону, як статтю нефахівця, редактор фізичного журналу сховав у стіл, і вона побачила світ через 36 років. Майєр перший висловив думку, що Сонце під час випромінювання втрачає масу. Майєр зазнав багато прикрощів, його не визнавали за вченого, що негативно вплинуло на його психіку, довело до психічного захворювання. Заслуги Майєра в науці дістали визнання лише по смерті. Біографи називають його Галілеєм XIX століття.

Англійський учений Джоуль експериментально підтвердив (1843 р.) спостереження Майєра, висунувши постулат: «Рух перетворюється на теплоту». Німецький учений фізик і фізіолог Г. Гельмгольц у 1847 р. довів, що основний закон термодинаміки — закон збереження енергії — чинний для всіх явищ природи, в тому числі й для живих істот. Закони збереження речовин і збереження й перетворення енергії сприяли розробці в біології і медицині питань обміну речовини в організмі.

На початку XX ст. обидва ці закони класичної ньютоновської механіки були природньо об’єднані спеціальною теорією відносності в єдиний закон збереження енергії (Е = гпс2).

Третім великим відкриттям у природознавстві Ф. Енгельс назвав учення про еволюційний розвиток органічного світу. Помітною віхою на шляху створення еволюційної теорії було вчення Ж. Ламарка (1744—1829), викладене в його праці «Філософія зоології» (1809 р.). Найповніше еволюційне вчення розроблене Чарлзом Дарвіном (1809—1882) у праці «Про походження видів шляхом природного добору, або Збереження найбільш пристосованих порід у боротьбі за існування» (1859 р.).

Доповненням до еволюційної теорії Ч. Дарвіна став сформульований Е. Геккелем (1836—1919) основний біогенетичний за-

кон розвитку, за яким вищі тваринні істоти в ембріональному стані повторюють шлях своїх попередників — стадії їхнього роз» витку. Іншими словами, розвиток особини (онтогенез) являє собою у швидкому перебігу відтворення історичного розвитку роду (філогенез). Наступними дослідженнями у вчення Дарвіна внесено ряд доповнень і поправок. У Росії таку необхідну наукову роботу зробили К. М. Бер, О. О. і М. О. Ковалевські,

І. І. Мечников, К. А. Тімірязєв. Обгрунтуванням і підкріпленням еволюційного вчення було відкриття законів спадковості чеським природодослідником Грегором Менделем (1822—1884), що став основоположником генетики — науки про спадковість і змінність організмів. Основні принципи вчення про спадковість викладено в його праці «Досліди над рослинними гібридами» (1866 р.). Відкриття Г. Менделя в той час не були усвідомлені вченими, бо для цього ще не було створено наукової бази. В 1873 р. Фрідріх Антон Шнейдер відкрив у ядрі клітини кольорові тільця — хромосоми, у 1875 р. Оскар Гертвіг (1849—1922) описав процес запліднення як з’єднання двох статевих клітин. У 1883 р. Едуард Ван Бенеден (1809—1894) звернув увагу, що в статевих клітинах кількість хромосом у два рази менша, ніж у соматичних. При зливанні статевих клітин під час запліднення утворюється повний набір хромосом. Август Вейсман (1834— 1914) дійшов висновку, що ядра клітин є носіями спадкових ознак. У 1900 р. Карл Еріх Корренс (1864—1933, Німеччина), Хрго Де Фріз (1848—1935, Голландія) та Еріх Чермак (1871 — 1962, Австрія) незалежно один від одного майже одночасно знову відкрили і підтвердили винайдені Менделем закономірності.

У 1906 р. на III Міжнародному конгресі з гібридизації, за пропозицією Бейстона науку, що вивчає спадковість і мінливість, було названо генетикою. У 1909 р. Вільгельм Людвіг Йогансен (1857—1927) увів терміни: ген — для позначення спадкового фактора, генотип — для сукупності всіх спадкових факторів, фен — для ознаки, що залежить (обумовлюється?) від одного гена, фенотип — для сукупності всіх ознак. У 1911 р. Томас Хант Морган (1866—1945) встановив, що гени знаходяться в хромосомах, а пізніше розробив хромосомну теорію спадковості (Нобелівська премія 1933 р.).

Вивчення механізмів передачі спадкової інформації має дуже цікаву історію. У кінці 1868 р. швейцарський лікар Йоган Фрідріх Мішер (1844—1895) виділив з ядер лейкоцитів речовину, яку назвав нуклеїном. У 1889 р. німецький хімік Ріхард Альтман запропонував назвати нуклеїн Мішера нуклеїновою кислотою. Альбрехт Коссель (1853—1927) виділив складові частини нуклеїну: азотисті основи пуринового і піримідинового ряду, фосфорну кислоту і моносахарид (Нобелівська премія 1910 р.). Після довгої перерви у 1944 р. Освальд Теодор Ейверлі (1877—1955), Колін Мак-Леод та Маклін Мак-Карті встановили, що ДНК є носієм генетичної інформації. У 50-х роках англійський хімік-органік Олександер Робертус Тодд (нар. 1907) з’я- сував, у який спосіб чотири азотисті основи (аденін, гуанін, цитозин, ти мін, а в РНК замість тиміну — урацил) зв’язуються з рибозою або дезоксирибозою і фосфорною кислотою (Нобелівська премія 1957 р.).

У цей же період американський учений Ервін Чаргафф (нар. 1906) сформулював свої знамениті правила: загальна кількість піримідинів (гуаніну та аденіну) в молекулі ДНК дорівнює кількості пуринів (цитозину та тиміну). У 1953 р. Френсіс Харрі Комптон Крик (нар. 1916) та Джеймс Дьюї Уотсон (нар. 1928) встановили, що молекула ДНК складається з двох ланцюгів, закручених один навколо другого, тобто має структуру подвійної спіралі (Нобелівська премія 1962р.).Це добре пояснює правила Чаргаффа. Наявність двох ланцюгів у спіралі ДНК пояснює механізм її самовідтворення: коли ці ланцюги роз’єднуються, до них приєднуються нові нуклеотиди, утворюючи нову молекулу. Ферменти, що каталізують синтез ДНК і РНК, були відкриті Севере Очоа (мар. 1905) і Артуром Корнбергом (нар. 1918) (Нобелівська премія 1959 р.). У ці ж роки почато розшифрування коду ДНК, тобто визначення сполучень чотирьох нуклео- тидів, що відповідають 20 амінокислотам, з яких побудовано поліпептидні ланцюги білків. Фізик Г. А. Гамов припустив, що при сполученні чотирьох нуклеотидів по три утворюється 64 комбінації. Завдяки роботам Маршала Уоррена Ніренберга (нар. 1927), Хара Гобінда Корани (нар. 1922) та Роберта Вільяма Холлі (нар. І922) до 1966 р. було розкрито значення цих комбінацій, а також встановлена структура транспортної РНК (Нобелівська премія 1968 р.).

Франсуа Жакоб (нар. 1920) та Жак Люсьен Моно (1910—1976) з’ясували регуляцію роботи генетичного апарату (Нобелівська премія 1965 р.). Вони довели, що інформація, яка зберігається в ДНК, через РНК відтворюється в молекулі білка. Це стало основною догмою молекулярної біології. Проте у 1961 р. український генетик Сергій Михайлович Гершензон (нар. 1906) почав вивчати можливість зворотної передачі генетичної інформації від РНК на ДНК. Цей напрям досліджень набув великого значення, особливо коли з’ясувалося, що більшість онкогенних вірусів мають природу РНК. У 1970 р. Говард Мартін Темін (нарі 1934) одночасно з Дейвідом Балтимором відкрили фермент, що каталізує синтез ДНК на матриці РНК — зворотна транскриптаза (Нобелівська премія 1975 р.).

У 60-х роках Вернером Арбером (нар. 1929) були відкриті ферменти, здатні розривати вірусну ДНК-рестриктази. У 1970 р. Гамільтон Сміт (нар. 1931) виділив перші рестриктази, а Даніель Натане (нар. 1928) створив метод виділення за допомогою рестриктаз окремих генів. їм було присуджено Нобелівську премію 1978 р. Ці роботи поклали початок генній інженерії.

На довгому шляху розвитку медицини вчені вже з давніх- давен намагалися знайти пояснення процесів в організмі людини, здійснюючи досліди на тваринах. Лише ці досліди допомог- ли їм зрозуміти призначення окремих органів і тканин в організмі, відкрити кровообіг, скласти відносне уявлення про травлення тощо. Великі успіхи фізики, хімії, анатомії, гістології в XIX ст. дали змогу за допомогою систематичних вівісекцій з’ясувати докладніше й глибше закони, за якими відбуваються процеси в живому організмі.

‘ Піонерами нової експериментальної фізіології вважаються шотландський хірург і фізіолог Чарлз Белл (1774—1842) і французький фізіолог Франсуа Мажанді (1783—1855). їхні імена пов’язує відкритий ними експериментально закон Белла—Мажанді, за яким аферентні, чутливі, волокна спинномозкових нервів входять у спинний мозок через задні корінці, а еферентні, рухові, виходять через передні. Велика заслуга Мажанді в розробленні досконалих і тонких методів гострих фізіологічних дослідів. Йому належить відкриття отвору, що сполучає велику цистерну основи мозку з четвертим шлуночком — foramen Ма- gendii; він вивчав утворення і роль спинномозкової рідини, функцію стравоходу і механізми блювання, лікувальні властивості іпекакуани, стрихніну.

Ф. Мажанді пояснював усі процеси в живому організмі лише законами фізики й хімії, гостро висловлювався проти будь- яких теоретичних узагальнень, визнавав, що лише факти, при порівнянні їх, можуть самі себе пояснити. «Коли я експериментую, я маю лише очі та вуха і зовсім не маю мозку»,— казав він. Такий надмірний емпіризм часто приводив Мажанді до помилкових висновків. Він відкидав доцільність використання мікроскопа в фізіології, заперечував контагіозність холери, виступав проти застосування наркотичних речовин під час операцій.

Засновником сучасної експериментальної фізіології і патології вважають учня Мажанді Клода Бернара (1813—1878) — великого французького фізіолога. Йому належить експериментальне вивчення механізмів виділення слини, шлункового соку, секрету підшлункової залози.

Клод Бернар був сином незаможного виноградаря. По закінченні середньої освіти працював учнем аптекаря, спробував без успіху писати драматичні твори. Випадково став працювати лаборантом у Мажанді. Допомагаючи йому проводити заняття з лікарями-курсантами, слухаючи його лекції, на яких Мажанді говорив про потребу вивчати нез’ясовані проблеми у фізіології, К. Бернар сам взявся за експерименти. Діставши звання доктора медицини, він спробував обійняти посаду платного асистента з фізіології, але не пройшов за конкурсом. У напівтемному вологому підвалі будинку College de France К. Бернар організовує свою лабораторію. Незважаючи на примітивне лабораторне обладнання, на те, що йому доводилося самому ловити на вулицях тварин для експериментів, К. Бернар виконує в таких умовах праці з фізіології травлення, які звернули увагу своєю новизною і важливістю. Лише через 6 років він дістає змогу працювати в належній обстановці, в 40 років обіймає посаду професора на кафедрі фізіології в університеті, а пізніше посідає кафедру свого вчителя в College de France. Помер на 65-му році життя від загострення хронічного гломерулонефриту, на який захворів, працюючи довгий час у підвалі.

Шарль Броун-Секар (1817—1894)

Еміль Дюбуа-Реймон (1818—1896)

К. Бернар довів здатність печінки з цукру крові утворювати глікоген. Він же довів, що глікоген у печінці може утворюватися з білків. Своїм відомим «цукровим уколом» К- Бернар показав, що в довгастому мозку є центри, які регулюють вуглеводний обмін. Він перший довів значення симпатичної нервової системи в регуляції просвіту судин. Це відкриття, як і роботи про роль печінки в організмі, було відзначено вищою нагородою Французької академії наук. К,- Бернар залишив капітальні праці з експериментальної фармакології багатьох лікарських і анестезуючих речовин.

У своїх лекціях К- Бернар завжди обстоював думку, що патологічний стан є лише зміною нормального стану організму і наші знання з патології розширюватимуться з розвитком наших знань з нормальної фізіології. «Фізіологія — науковий стрижень, на якому тримаються всі медичні науки», «Лікар майбутнього є лікар-експериментатор»,— зазначав він. Разом з тим К. Бернар, як і І. П. Павлов, надавав виняткового значення клініці. «Справжня медична проблема — у хворому і в захворюванні; це перше, що належить знати. Отже,— писав К. Бернар у своїх «Лекціях з експериментальної патології»,— клінічне спостереження передує експериментальному дослідженню і підкоряє його собі».

В лабораторії К- Бернара працювали численні вчені з різних континентів. З російських фізіологів в його лабораторії працювали І. М. Сеченов, С. П. Боткін, І. Р. Тарханов та ін.

У своїх лекціях і друкованих працях К. Бернар висловлював помилкову думку, що «експериментальна фізіологія не має потреби в якій-небудь філософській системі. Єдина філософська система полягає в тому, щоб не мати її». Він не поділяв еволюційного вчення Дарвіна і не зміг знайти в цьоьїу вченні, в еволюції пояснення гармонійних процесів розвитку організмів, а-припускав існування особливої «творчої життєвої сили». Відмежовуючись на словах від віталістів, фактично К. Бернар не зміг відійти від них.

Наступник Клода Бернара по кафедрі Шарль Броун-Секар (1817—1894) поглибив учення про функції спинного мозку (синдром Броун-Секара), перший почав вивчати залози внутрішньої секреції.

Пізніше відомий фізіолог Чарлз Шеррінгтон (1859—1952) довів сегментарне розміщення корінців спинного мозку, відкрив м’язове чуття — пропріоцепцію.

Після ліквідації наслідків наполеонівських війн почалося швидке відродження Німеччини, зростання її продуктивних сил. Німеччина стає однією з країн в Європі, в якій починають приділяти увагу науці як важливому фактору розвитку економіки та інших галузей народного життя. Уряд, промислові та громадські організації створюють сприятливі умови для роботи учених, чого не було в такій мірі у Франції і особливо в царській Росії. За 50 років, що минули після ганебного Тільзітського миру, Німеччина дала науці видатних учених у різних галузях знання. Таким ученим був, зокрема, Иоганнес Мюллер, що створив велику школу, з якої вийшло багато визначних учених.

Иоганнес Мюллер (1801 —1858)—син шевця, був професором анатомії в Бонні, пізніше професором анатомії і фізіології в Берліні. Він є одним із засновників порівняльної анатомії. Й. Мюллер широко застосовував експеримент. «Я хотів би, щоб фізіологічний експеримент,— писав він,— давав такі самі певні і точні результати, як експерименти фізиків і хіміків». Значною мірою він досяг цього. И. Мюллеру належать видатні праці про розвиток людського зародка (мюллерові протоки), вузлів симпатичної частини нервової системи, кісткової системи, хрящів, фізіології органів чуттів, голосового апарату. У тлумаченні фізіологічних процесів він не був послідовним матеріалістом. Розроблений Мюллером закон специфічної енергії органів чуттів зазнав, з погляду філософського, критики з боку Л. Фейербаха і В. І. Леніна ‘. И. Мюллер широко застосовував у своїх дослідах мікроскоп для вивчення нормальної будови органів і пато- лбНчних змін у них. Далі ці питання розробляли його учні Шлейден і Шванн, а також Рудольф Вірхов.

Учнями Иоганнеса Мюллера були Герман Гельмгольц, Еміль Дюбуа-Реймон, Ф. Генле, які своїми працями збагатили експериментальну і клінічну медицину.

Герман Гельмгольц (1821 —1894), про якого згадувалось вище,— відомий німецький учений. Він працював у галузі фізики, математики, фізіології, психології.

Г. Гельмгольц виявив й виміряв процеси теплоутворення при скороченні м’язів (1854 р.); визначив швидкість поширення збудження у нервах (1850 р.). Його праці з фізіології оптики становили епоху в офтальмології. Він винайшов офтальмоскоп. Йому належать визначні праці з фізіологічної акустики. [25]

Г. Гельмгольц був стихійним матеріалістом, він гостро виступав проти віталізму і метафізики в фізіології і медицині, але у своїх філософських поглядах не був послідовним. Так, визнаючи реальність зовнішнього світу, Гельмгольц твердив, що поняття і уявлення є наслідком дії предметів зовнішнього світу на органи чуттів людини. Разом з тим він вважав, що відчуття є лише символом зовнішніх явищ.

Така непослідовність Гельмгольца викликала гостру критику В. І. Леніна. Він писав: «Гельмгольц, дуже визначна величина в природознавстві, був у філософії непослідовним, як і величезна більшість природодослідників. Він схилявся до кантіанства, але й цієї точки зору не видержував у своїй гносеології послідовно. Ось, наприклад, з його «Фізіологічної оптики» міркування на тему про відповідність понять з об’єктами: «. Я означив відчуття як символи зовнішніх явищ і я відкинув у них всяку аналогію з речами, які вони представляють». Це — агностицизм, але далі на тій же сторінці читаємо: «Наші поняття і уявлення є дії, що їх чинять на нашу нервову систему і на нашу свідомість предмети, які ми бачимо або які ми собі уявляємо». Це — матеріалізм. Гельмгольц котиться. до заперечення об’єктивної реальності і об’єктивної істини. І він доходить до кричущої неправди, коли закінчує абзац словами: «Ідея і об’єкт, представ- люваний нею, є дві речі, які належать, очевидно, до двох цілком різних світів. » Так розривають ідею і дійсність, свідомість і природу тільки кантіанці» ‘.

У вивченні зорового сприймання визначні роботи належать Яну Пуркіне, про праці якого з питань клітинної теорії вже згадувалось. Його роботи з фізіології зору мали значення для розвитку офтальмометрії та офтальмоскопії і стали основою для розроблення пізніше теорії центрального і периферичного зору. Окремі відкриття в цій галузі дістали в історії його ім’я: «фігура Пуркіне» — розміщення судин в оці, «феномен Пуркіне»— зміна яскравості кольорів в умовах присмерку та ін.

Дюбуа-Реймон (1818—1896), засновник електрофізіології, був блискучим експериментатором. Він розробив нову методику, завдяки якій довів існування електричних явищ у м’язах, нервах, залозах та інших тканинах, сформулював закон електричного подразнення — закон Дюбуа-Реймона. За своїми філософськими поглядами був близький до механістичних матеріалістів. Він поділяв, на противагу своєму вчителеві Й. Мюллеру, погляд Дарвіна про еволюційний розвиток у природі, але заперечував можливість поширення принципу історизму на розвиток людського суспільства. Дюбуа-Реймон був і талановитим публіцистом. Він, як і Клод Бернар, у своїх працях підкреслював обмеженість людського розуму, неможливість розгадати таємниці природи, особливо живої, зокрема мислення. У своїх працях [26] «Про межі пізнання природи», «Сім світових загадок» Дюбуа- Реймон проголосив: «Ignoramus et ignorabimus (Не знаємо і не знатимемо)». Наскільки це його невір’я — агностицизм — у можливість дальшого пізнання й оволодіння силами природи справдилося, найкраще свідчить таке пророкування Дюбуа-Реймона: «Сумнівно, щоб люди коли-небудь полетіли, і вони ніколи не довідаються, яким чином мислить матерія». Це було сказано на з’їзді лікарів у Лейпцігу в 1872 р., а в 1961 р., тобто через 89 років, людина здійснила цілком, здавалося, фантастичну річ — політ у космос. Набагато раніше класичними працями І. М. Сеченова та І. П. Павлова розгадано і основні закони, за якими відбувається в мозку людини процес мислення. Слід зазначити, що основна заслуга розгадування всіх цих «світових таємниць» належить нашим співвітчизникам.

Учнем Й. Мюллера був і видатний патологоанатом Ф. Генле (1808—1885), який описав докладніше будову нирки.

З німецьких фізіологів слід ще згадати талановитого Карла Людвіга (1816—1895), який очолив велику інтернаціональну школу фізіологів. В його лабораторії поруч з представниками інших країн працювали наші вітчизняні вчені О. С. Догель, В. В. Пашутін, М. О. Ковалевський, І. М. Сеченов, С. П. Боткін, І. П. Павлов, В. О. Бец, про яких докладніше буде сказано в наступних розділах. Людвіг розробив графічний метод запису на кімографі фізіологічних експериментів на тваринах (1847 р.), пізніше вдосконалений французьким ученим Е. Мареєм (1830— 1904); встановив, що в довгастому мозкові є центр, який регулює просвіт судин, обгрунтував фізичну теорію сечовиділення, разом з нашим співвітчизником О. С. Догелем увів у лабораторну практику кров’яний годинник, з І. Ф. Ціоном відкрив депресорний нерв серця. У своїх працях К. Людвіг виступав проти віталістів, прагнув усі явища в організмі звести до фізико-хіміч- них закономірностей.

1828 р. лікар і хімік Ф. Велер (1800—1882) синтезував у лабораторії сечовину, довівши тим самим, що для утворення органічних речовин не потрібна «життєва сила». З Велером співробітничав хімік Ю. Лібіх (1803—1873).

Як бачимо, в розвитку експериментальної фізіології в XIX ст. видатні заслуги належать представникам французької і німецької шкіл. Наприкінці XIX і в XX ст. велику роль у розвитку світової фізіології відіграють представники вітчизняної фізіологічної науки (І. М. Сеченов, І. П. Павлов, М. Є. Введенський) та вчені багатьох інших країн.

Наприкінці XIX і на початку XX ст. серед патологоанатомів виразно окреслилася тенденція розглядати патологічні явища в динаміці, з’ясовувати не лише морфологічні зміни, а й патогенез різних захворювань. Для цього патологоанатоми застосовують фізіологічні й біохімічні методи дослідження. Серед таких патологоанатомів найвидатнішими слід вважати, Людвіга Ашофа, М. М. Анічкова та В. Т. Талалаева.

Людвіг Ашоф (1866—1942) у Фрейбурзі створив велику інтернаціональну школу, з якої вийшли визначні роботи про тромбоутворення, гістологічні зміни при менструаціях, овуляції, про гістопатологію апендициту, ревматизму (гранульому Ашофа — Талалаева), про систему мононуклеарних фагоцитів.