On the question of the effect of proteins on the heart

Abstract

Most of the experimental studies on the action of proteins on the heart were made in order to study changes in the work of an isolated heart when solutions of certain proteins or their decay products are passed through it.

Full Text

Большинство экспериментальных исследований о действии протеи­нов на сердце произведено с целью изучить изменения в работе изоли­рованного сердца при пропускании чрез него растворов тех или других белков или продуктов их распада.

Так, еще в 1909 г. Popielski ¹) произвел опыты пропускания чрез сердце теплокровных пептона Witte, установив при этом, что уже в разведениях 0,0075% происходит медленно развивающееся усиление и ускорение ударов сердца, причем первое доходит чрез некоторое время до величины в 3—4 раза большей, чем в норме.

Такое же повышающее работу сердца действие позднее наблюдали на сердце холоднокровных Clark ³)—при пропускании растворов сыво­роток, Weichardt ²)—на гиподинамическом сердце при пропускании альбумоз 0,1% и др., на сердце теплокровных—Peterson и Gasser ⁴) при пропускании экстрактов утомленных и неутомленных мышц, Yanagawa ⁵)—при прополаскивании растворами яичнаго белка и мн. др.

Наряду с подобными исследованиями, давшими положительные ре­зультаты, были и такие, которые не могли установить благотворного вли­яния белков на работу сердца (Gorham и Morrison ⁶) и констатиро­вали явно токсическое действие их уже в чрезвычайно слабых раство­рах (Скородумов ⁷).

Затем рядом работ было установлено, что концентрированные раст­воры белков вызывают сильное повреждение сердечной деятельности, выражающееся в замедлении ритма (Михайловский ⁸), угнетении и параличе (Weichardt ²), развитии тахикардии, аритмии и остановки (Manwaring, Meinhardt и Denchardt ⁹) и т. д.

Однако все эти исследования мало касаются изменений процессов возбуждения и возбудимости нервно-мышечнаго аппарата сердца в при­сутствии белков. А между тем только при более детальном анализе изме­нений в нервно-мышечных приборах сердца можно ближе подойти к вы­яснению сущности действия белков на сердце в целом. Это последнее обстоятельство, а также и вообще недостаточно полное освещение вопроса о действии белков на сердце—требуют дальнейших исследований по дан­ному вопросу. Вот почему я, по предложению проф. К. Р. Викто­рова, сделал попытку исследовать действие некоторых белков на дея­тельность сердца и процессы возбудимости его нервно-мышечнаго аппарата.

Исследование было произведено мною на летних лягушках (Rana esculenta), только что пойманных или же пойманных не далее месяца до опыта. Сердце изолировалось по суспензионной методе Engelmann’а с записью работы предсердий и желудочка двойным рычагом. В качестве препаратов белка были взяты свежий белок куриных яиц, альбумин, приготовленный фабрикой Kahlbäum’а, и козье молоко (последнее бралось всегда от одной и той же козы, тотчас же после утренняго удоя, и через 1—2 часа после этого употреблялось для опыта). Все препараты пред употреблением растворялись в жидкости Ringer’а. Опыты заключались в следующем: включенное в прибор сердце промы­валось втечении 12—15’ жидкостью Ringer’а, устанавливались норма сердцебиений и ритма, порог возбудимости мышцы сердца помощью вы­зывания экстрасистол и порог раздражения n. vagi на фарадическое раз­дражение; затем следовало пропускание раствора белка и наблюдение за изменением указанных процессов. Нижеследующее и представляет краткую сводку этих изменений.

Опыты с яичным белком, пропускавшимся в 1%, 2%, 5%, 10% и 25% растворах, прежде всего показали, что действие белка находится в зависимости от состояния всего организма. Так, непродолжительные пропускания слабых растворов белка (1—2%) не вызывают заметных изменений в работе сердца свежих и сильных лягушек; но если эти же слабые растворы пропускать чрез сердце, утомленное продолжительной работой, то можно наблюдать явно благотворное действие, — если была неправильность в работе, она исчезает, и сердечный удар становится заметно сильнее. Такое состояние держится довольно долгое время. Воз­будимость n. vagi и мышцы сердца в случаях того и другого рода под влиянием белка заметно повышается.

При употреблении более концентрированных растворов и втечении более продолжительнаго времени развивается ряд изменений уже неза­висимо от функционального состояния сердца. Изменения эти сводятся к ослаблению сердечной деятельности в силе и понижению возбудимости нервно-мышечных приборов сердца. Ослабление сердечной деятельности развивается уже с момента вступления белка; очень быстро, уже чрез несколько минут, сила сердечнаго удара уменьшается в 1—2 раза. Чрез 1—1¹/₂ часа она доходит до величины в 3—4 раза, а иногда в 5—6 раз меньшей, чем в норме. Одновременно наблюдается замедление ритма (на 30—40%) с сохранением его правильности. Возбудимость n. vagi постепенно падает, так что в конце опыта (чрез 1—1% ч.) порог воз­будимости оказывается очень низким (до введения белка расстояние катушек индукц. аппарата—240 мм., после—40—30 мм.). Возбудимость мышцы понижается иногда довольно значительно.

Отмывание раствора белка жидкостью Ringer’а даже втечении часа оказывается недостаточным, чтобы восстановить нормальную работу сердца, — возвращаются к норме при этом только ритм и возбудимость мышцы, сила же его сокращений остается, как и при белке. Возбуди­мость n. vagi также не восстанавливается.

Яичный альбумин, применявшийся приблизительно в тех же соотно­шениях, как и яичный белок, обнаружил в общем сходные с последним изменения сердечной деятельности. Впрочем более подробного изучения действия его мною не было произведено по причине небольшого числа опытов.

Связь действия молока, пропускавшегося в 1%, 2%, 10%. 20%, 35% и 50% растворах, с функциональным состоянием сердца оказалась более выраженной, чем при яичном белке. 1 и 2% растворы при не­продолжительном пропускании вызывают у ослабленных лягушек усиление ударов сердца в 2—3 раза против нормы. При дальнейшем пропускании развиваются замедление ритма на 20—30%, повышение возбудимости n. vagi и повышение раздражимости мышцы. Такие же дозы молока у свежих лягушек не вызывали усиления сердечной деятельности, а только повышение возбудимости n. vagi и мышцы.

Увеличение в прополаскивательной жидкости молока до 10% со­провождается постепенным усилением всех описанных явлений, причем особенно сильно обнаруживается замедление ритма, с сохранением, однако, его правильности.

Следующие по силе концентрации молока вызывают еще более сильные изменения в деятельности сердца. Наблюдается следующий по­рядок этих изменений: почти тотчас же или чрез несколько секунд после вступления раствора молока сердце останавливается в систоле и остается в таком положении различное время в зависимости от концентрации мо­лока; при 20% растворах уже чрез 15—20’’ полной остановки работа сердца начинает восстанавливаться, и очень скоро, чрез 8—12 сокра­щений, сердечный удар по силе возвращается к норме; в дальнейшем ра­бота сердца может долго продолжаться, и только остается на все время очень сильное замедление ритма.

При еще более сильных растворах, чем 20%, восстановления сер­дечной деятельности или не бывает совсем, или только частичное. При этом работа сердца всегда бывает неправильна, — сокращения аритмичны, неодинаковы по силе, развивается иногда полный блок сердца, одно­временность сокращений предсердий и желудочка, иногда групповые сокращения, по 6-7 сокращений в группе, — феномен известный под наз­ванием «периодики Luciani», — и ряд др. изменений. Среди них чаще других наблюдается неправильность работы, которую можно назвать перистальтикой сердца. Эти медленные, неравномерные сокращения, волно­образно охватывая сердечную мышцу, заставляют все сердце как-бы змееобразно изгибаться. Вместе с тем во все время протекания молока сердце находится в состоянии сильного тонического состояния.

Возбудимость n. vagi с момента вступления молочнаго раствора сразу начинает падать и за время опыта (1—2 часа) понижается чрез­вычайно сильно. Но, по мере ослабления возбудимости тормозящих воло­кон n. vagi, наблюдается усиление возбудимости двигательных, так что при последующих раздражениях n. vagi все чаще и сильнее начинают выступать усиление и учащение работы сердца. Иногда это проявляется настолько сильно, что сердце вместе с началом раздражения n. vagi из состояния полного торможения, вызванного молоком, сразу переходит к нормальной работе. С прекращением раздражения прекращается и эффект, и сердце опять останавливается.

Возбудимость мышцы вскоре после вступления молочнаго раствора начинает падать и чрез несколько минут на остановленном сердце исче­зает совсем. Однако возбудимость эта сейчас же появляется, если сердце, под влиянием раздражения нерва, перешло в деятельное состояние, и опять сейчас же исчезает, если сердце останавливается. Последний факт является весьма интересным. Очевидно, сердечная мышца во время про­пускания молока сохраняет возбудимость, но проявить ее может только в условиях активной работы. Об’яснение этого факта, может быть, можно найти в законе Uexküll’я ¹⁰), что возбуждение бежит только к мышце растянутой. С другой стороны мы лишний раз видим здесь подтверждение глубоких взглядов Н. Е. Введенского, что возбудимость органа или ткани не есть прирожденное их качество, а только результат их со­стояния в тот или другой момент их жизни.

Затем интересным является и другой факт, — что сердце, отравлен­ное молоком, совершенно не отвечает на непосредственное раздражение мышцы, тогда как на раздражение нерва реагирует сильными сокраще­ниями. Очевидно, в последнем случае мышца получает какое-то доба­вочное раздражение, которого при непосредственном раздражении мышцы не имеется. Таким образом устанавливается не только принципиальная, но и какая-то материальная разница между непосредственным раздраже­нием мышцы и раздражением чрез нерв. Нужно думать, что в последнем случае играют большую роль те вещества, которые в последнее время нашел O. Loewi 11) в жидкости, вытекающей из сердца после раздра­жения нервов.

В заключение нужно указать еще на один очень интересный для физиологии сердца факт: если исследовать возбудимость мышцы желу­дочка во время пропускания молока, то иногда перед полным ее исче­занием можно уловить такой момент, когда сердечная мышца начинает отвечать на разной силы индукционные удары и разной силы сокраще­нием, — если удар сильнее, и сокращение сильнее. Следовательно, в дан­ном случае мы имеем редкий случай недействительности закона «все или ничего». Подобную недействительность этого закона на верхушке сердца холоднокровных наблюдал Rohde ¹²), в 1906 г., при отравлении хлорал­гидратом, а затем, в 1924 г., Rosser ¹³)—на целом сердце при нар­козе алкоголем. Установленный нами факт является новым доказатель­ством того положения, что в известных условиях сердечная мышца может работать, как и мышца поперечно-полосатая. Есть основания думать, что, может быть, и в нормальном организме могут быть условия, когда закон «все или ничего» является недействительным для мышцы сердца. Мы хорошо знаем способность сердца с поразительной быстротой отвечать повышением своей деятельности на увеличенные требования, и можно усумниться в том общепринятом со времени Hering’a положении, что при каждой нормальной систоле сердце тратит все, имеющиеся в его распоря­жении, запасы сил. Правда, сердце обладает поразительной быстротой ассимиляции, до некоторой степени об’ясняющей закон «все или ничего», но, с другой стороны, можно такую быстроту ассимиляции сильно оспа­ривать с чисто-химической точки зрения.

Белки могут оказывать на сердце два рода влияний: 1) чисто-хи­мические, зависящие от определенных атомокомплексов, — очевидно, физио­логически активных, и 2) физико-химические, зависящие от физиче­ских свойств белковой молекулы и белковых растворов.

Существование физиологически-активных составных частей белко­вой молекулы подтверждается, напр., исследованиями Osborne’а и Wakemann’а ¹⁴), которые выделили при промывании казеина в алко­голе какое-то соединение, прекрасно растворимое в солях и физиологи­чески сильно активное в смысле сенсибилизации к току. Затем Manwa­ring, Meinchardt и Denchardt ⁹) установили по отношению к сыворотке крови, что, если ее диализировать чрез целлоидин, то диали­зирующаяся фракция вызывает сильные нарушения в деятельности сердца, до остановки его включительно, тогда как недиализирующаяся (коллоид) оказывает только слабое действие. Можно поэтому и в наших опытах целый ряд изменений, как нарушение проводимости сердца (одновремен­ность, блок, перистальтика), нарушение возбудимости n. vagi, газового обмена (периодика Lucіanі). непоправимое угнетение деятельности сердца после яичного белка и др., — отнести на счет отравления химически-активными группами белковой молекулы. Что касается влияний второго рода, то среди них нужно особенно важное значение придать изменению вяз­кости, поверхностного натяжения и реакции жидкостей, протекающих чрез сердце.

То обстоятельство, что сердце, при вступлении в него раствора мо­лока, сейчас же останавливается и при замене молока жидкостью Ringer’а так же быстро возвращается к норме, невольно наводит на мысль о физическом происхождении этого явления. С другой стороны изменение вязкости жидкости, вступающей в сердце, должно вызывать замедление тока жидкости и т. о. затруднение работы. Стремление компенсировать это выражается в повышении тонуса. Ewans и Ogawa ¹⁵) нашли, что, если повысить вязкость прополаскивательной жидкости, то умень­шается размах сердечных сокращений.

Не менее интересным является факт, установленный Clark’ом ^[1]), что повышающее работу сердца действие оказывают очень многие суб­станции: аминокислоты, гликоген, сахары, лецитин, белки и т. д. Все они вместе с тем понижают поверхностное натяжение, но не обратно. Таким образом устанавливается связь действия с изменением силы по­верхностного натяжения.

Наконец, нужно обратить внимание и на другое наблюдение Clark’а ³), что сывороточные белки оказывают улучшающее действие на сердце только в присутствии липоидов. Затем из работ В. Данилев­ского ¹⁶) мы знаем, что, напр., холестерин уже в очень слабых раство­рах оказывает стимулирующее действие на сердце. Поэтому необходимо значение липоидов учитывать при опытах с белками еще и потому, что в сыворотке крови, молоке и др. природных белках и соединениях они почти всегда присутствуют.

S. Afonsky (Kasan). Zur Frage über die Wirkung der Proteinen auf das Herz.

Es wird gezeigt, dass bei der Durchspühlung des Froschherzens mit der Eiweiss, — Eieralbumin—und Ziegenmilchlösungeu die Erregbarkeit der Herznerven, die des Herzmuskels und die Leistung des Herzens sich ve­rändern. Bei den schwachen Konzentrationen der ersten Stoffen kommen alle diese Erscheinungen verstärkt zum Vorschein. Demgegenüber wirken stärkere Dosen abschwächend. Schwache Milchlösungen wirken anfangs verstärkend, dann aber schwächend. Grössere Milchmengen lassen das Hers in der Systole 20 bis 30" stohen, was einer anormalen Herztätigkeit Platz macht: bald giebt das Herz nur einzelne Schläge, bald kommt Arythmie, Block, oder Lucianische Periodität, oder Peristaltik zum Vorschein. Dabei verschwindet die Erregbarkeit des hemmenden Vagusfaktors ganz, indem die des verstärkenden erhalten wird. Beim Stillstehen bleibt das Herz refraktär. Wenn man aber das Herz durch die Vagusreizung zum Schlagen bringt, kehrt auch die Muskelerregbarkeit wieder. Auf einzelne Induk­tionschläge giebt das stehende Herz die Erscheinung der Treppe.