Reaction on the surface of an inactive living muscle

Abstract

The reaction of a dead muscle was for the first time discovered by the famous chemist Bercelius as acidic, and this understanding of muscle reaction was kept until Du-Bois-Reymond, who proved an alkaline reaction on litmus of a resting muscle; he explained the observed cases of undoubted acid reaction of the latter either by decay of muscle tissue, or its death and rigor, or by its active tension, work. Although such an explanation was contradicted by the experiments of Du-Bois-Reymond in which he obtained an alkaline reaction in inactive muscles killed by him in boiling water, but the ideas about the reaction of the muscle that came from the time of Du-Bois-Reymond have survived to this day.

Full Text

Реакция покойной мышцы была впервые обнаружена известным химиком Bercelius’oм, как кислая, и это понимание реакции мышцы держалось до Du-Bois-Reymond’a (1), который доказал щелочную на лакмус реакцию покоющейся мышцы; наблюдавшиеся же случаи несомненной кислой реакции последней он объяснял или начинающимся гниением мышечной ткани, или ее отмиранием и окоченением, или же ее деятельным напряжением, работой. Хотя такому об’яснению и противоречили те опыты Du-Bois-Reymond’a, в которых он получал щелочную реакцию у недеятельных мышц, убитых им в кипящей воде, однако представления о реакции мышцы, которые шли от времен Du-Bois-Reуmond’a, уцелели до наших дней. В известном руководстве по физиологии Verworn’a (2) реакция свежей мышцы трактуется, как щелочная, причем щелочность мышцы, показанная у Verworn’a не на лакмус, а при помощи более наглядного индикатора—фуксина, обесцвечиваемого мышечной тканью, не связана непременно с живой, свежей мышцей,— ту же самую щелочность обнаруживает и убитая мышца. Свежая живая мышца в первые моменты своего изолирования способна дать слабо-щелочную реакцию, а затем у нее обнаруживается кислая реакция.

Вещества кислого характера, которые могут быть получены от живой мышцы, — следующие: молочная, фосфорная и угольная кислоты. Исследования Fletcher'a и Hopkins’a и Meyerhof’a установили продуцирование в покойных изолированных мышцах молочной кислоты в определенных количествах, причем в случаях анаэробного существования мышцы, в индифферентном газе или в жидкости Ringer’a без кислорода, количество этой кислоты в мышце доходило в опытах последнего автора (3) до 0,56%. Кроме молочной кислоты, Embden'ом указано присутствие в мышце фосфорной кислоты, принимающей выдающееся участие во всем углеводном обмене мышцы. Конечный продукт углеводного обмена—угольная кислота, постоянно выделяющаяся, принадлежит также к числу веществ, количественно определенных в мышце. Все эти кислые продукты мышечного обмена в настоящее время не связываются ни с гниением, ни с отмиранием, или окоченением,—они признаются результатом обмена в мышце, и место, занимаемое ими в углеводном обмене последней, определено в химических уравнениях О. Meyerhof’a (4).

Однако способов, достаточно наглядно и просто обнаруживающих: кислую реакцию и ее накопление у покойной мышцы, нет. Предлагаемый мною для этой цели способ основан на способности обесцвеченного фуксина принимать красный цвет в присутствии ничтожных количеств кислоты. Покойная мышца помещается в водную среду, т. е. в анаэробные условия, или в условия наибольшего отделения кислоты,—в раствор Ringer’a с обесцвеченным фуксином. С появлением вокруг мышцы хотя-бы минимального количества кислоты в жидкости обесцвеченный фуксин принимает свой обычный красный цвет, причем по интенсивности окраски можно наглядно проследить появление в растворе кислой реакции от мышечной ткани и все стадии ее усиления.

Для опытов я беру Ringer’овскую жидкость без щелочи и приготовляю раствор в ней фуксина (Säurefuchsin Grübler’a), крепостью от 0,01 до 0,02%. Такой слабый раствор в проходящем свете представляется прозрачным и имеющим достаточно интенсивную красную окраску, которая в обычной Ringer’овскою жидкости, приготовленной с двууглекислым натрием, значительно обесцвечивается, хотя все же это обесцвечивание не доходит до конца.

Приготовленная Ringer‘овская жидкость с фуксином обесцвечивается затем щелочью, именно, NaOH крепостью 0,5%. На 100 куб. с. подкрашенной жидкости с 0,01% фуксина нужно около 1 куб. с. такой щелочи для полного или почти полного обесцвечивания, которое происходит очень медленно, втечение 30—40 минут. Чем дольше происходит обесцвечивание, тем больше гарантии в том, что в раствор не прибавлено избытка щелочи, и тем чувствительнее к кислоте будет приготовленный раствор. После обесцвечивания необходимо убедиться, при помощи лакмусовой бумажки, в том, что избытка щелочи нет: в случае правильно подобранного количества щелочи для обесцвечивания фуксина раствор не даст ясно-заметной щелочной реакции на лакмусовую бумажку, или эта реакция будет выражена очень слабо.

Когда раствор с обезцвеченным фуксином приготовлен, я приступаю к опыту,—наливаю в несколько пробирок этот раствор по 15 куб. с. в каждую, затем убиваю лягушку и сейчас же беру от нее различные мышечные ткани, причем, в случае надобности, отдельные отрезки тканей или органов предварительно отмываются от крови. В первой пробирке помещаются тонкие мышцы живота и боков лягушки, во второй— массивная икроножная мышца, в третьей—сокращающееся или покойное, предварительное отмытое от крови, сердце животного. Через полчаса, при обыкновенной комнатной t°, появляется ясно выраженная окраска вокруг мышц в первой пробирке и едва намечающаяся окраска вокруг мышц во второй и третьей пробирках. Окраска прежде всего появляется в слоях жидкости, прилегающих непосредственно к ткани, а затем она распространяется и на более отдаленные слои. Через 1 час уже хорошо заметна окраска во всех пробирках с мышцами и сердцем—с тою лишь разницей, что мышцы с большей поверхностью дают наиболее ярко выраженную окраску. В дальнейшем окраска раствора вокруг мышц усиливается в своей интенсивности и через 6—7 часов достигает maximum’a ее, причем указанная разница в окраске все же сохраняется. Втечение 12—18 часов окраска распространяется на большую часть раствора, все проявляя тенденцию к увеличению, в особенности у мышц массивного строения. Если сердце еще сокращается, то окраска обыкновенно распространяется на всю жидкость пробирки равномерно. После этого времени заметного увеличения в окраске уже не происходит. При этом все же и после 12 часового пребывания мышц в растворе они сохраняют свою возбудимость и сократимость, в чем можно убедиться при помощи обычного раздражения электрическим током.

Применение в этих опытах жидкости, насыщенной кислородом, не дало каких-нибудь определенных указаний на увеличение или уменьшение интенсивности окраски вокруг мышц вследствие присутствия в жидкости этого тела. На сердце присутствие кислорода в жидкости сказывается благотворно, способствуя его более длительному переживанию и продуцированию кислых веществ.

Воздействие температуры на мышцу также сказывается на продуцировании ею кислой реакции, причем возрастающая температура производит в мышце глубокие изменения вплоть до теплового окоченения, и мышца, находящаяся на границе жизни и смерти, уже перестает выделять кислоту. Для уяснения этого мною производились следующие опыты: в каждую из 8 пробирок с 15 куб. с. обесцвеченного по описанному выше способу раствора фуксин i клалось по одному одинаковому отрезку мышц, от боков и живота только что убитой лягушки; при этом в первую пробирку помещалась ткань, не подвергавшаяся нагреванию, а в остальные—отрезки мышечной ткани, перед самым помещением подвергавшиеся 1-минутному нагреванию в стакане с 0,6°/_о раствором NaCl перед тем. как отрезки будут положены в пробирки, при этом во вторую пробирку опускался отрезок, нагревавшийся при 30°, в третью— при 35°, в четвертую—при 40°, в пятую—при 45°, в шестую—при 50°, в седьмую—при 55° и, наконец в восьмую—при 100°С. После 3-часового пребывания отрезков в растворе наблюдалась интенсивная окраска в первых 5 пробирках, начиная же с шестой окраска значительно ослабевала, в седьмой она была еще слабее, а в восьмой, как правило, совершенно отсутствовала вокруг мышцы. Через 6 часов наблюдения наиболее интенсивная окраска оказалась в первых 2 пробирках, содержавших живые отрезки ткани, которые продолжали продуцировать кислоту, в то время, как окраска в других пробирках оказывалась уже стабилизированной.

Эти опыты с воздействием t° варьировались таким образом, что после 1-минутного нагревания отрезок ткани убивался в кипящем 0,6% растворе NaCI с целью фиксировать накопившуюся в мышце кислоту или предупредить ее увеличение. При этом оказалось, что после 3-часового пребывания в обесцвеченном растворе фуксина отрезков мышечной ткани, расположенных в прежнем порядке, наиболее интенсивная окраска выступала в четвертой пробирке, где был положен отрезок, подвергавшийся нагреванию втечение 1 минуты при t° в 40° С. В первой пробирке для контроля находилась живая мышечная ткань, а в восьмой— убитая без предварительного нагревания. Живая ткань, непрерывно продуцируя кислоту, увеличивала окраску раствора втечение еще и следующих трех часов в то время, как в других 6 пробирках окраска оставалась стабилизированной,—никакого увеличения в интенсивности окраски не происходило; в восьмой пробирке жидкость вообще оставалась неокрашенною.

Как происходит процесс появления и накопления кислот в прочих органах и тканях животного? Помещенные мною в несколько других пробирок с обесцвеченным раствором фуксина отрезки ткани гладких мышц, взятых из кишечника и яйцеводов, затем отрезки печени и нервной ткани—в виде цельного спинного мозга лягушки—показали, что по величине продукции кислот лишь нервная ткань может конкурировать с поперечнополосатыми мышцами; все другие ткани, если и продуцируют кислоту, то в несравненно меньшем количестве: вокруг гладких мышц и печени через сутки, при комнатной t°, появлялась лишь слабая окраска раствора.

Результаты наших опытов в связи с приведенным обзором литературы дают основание сделать следующие заключения: 1) Слабо-щелочная реакция может быть наблюдаема у живой изолированной поперечнополосатой мышцы в первые моменты ее жизни в изолированном состоянии, но эта реакция, свойственная мышце в целом, наблюдается одинаково и на убитой в кипящем физиологическом растворе мышце. 2) Живая мышца характеризуется с химической точки зрения вернее всего не щелочной, а кислой реакцией, усиливающейся в условиях анаэробного существования, причем наглядным способом обнаружения этой реакции живой мышцы служит обесцвеченный раствор фуксина в концентрации 0,01—0,02°/_о в Ringеr’овской жидкости. 3) Воздействие t° на изолированную мышцу двояко: во-первых, повышенная t° способствует, в пределах до 45°С, появлению интенсивной кислой реакции, обнаруживающейся в обесцвеченном растворе фуксина в первые же 3 часа: во- вторых, мышечная ткань, подвергнутая воздействию повышенной t°, скорее умирает, почему окраска раствора остается стабилизированной и, втечение длительного наблюдения, менее интенсивной, чем у живой мышцы. 4) Поперечнополосатая мышца есть ткань с наиболее деятельным выделением продуктов обмена кислого характера, и лишь нервная ткань а этом отношении может конкурировать с нею.

I. A. Vetochin (Kazan). Sur réaction d’un muscle inactif.

D’après les recherches de Fauteur la réaction d’un muscle à Fétat récemment isolé est faiblement basique (de même que la réaction d’un muscle bouilli dans une solution physiologique). Le muscle vivant est caractérisé plutôt par une réaction acide accusée par Fétat anaérobe (ce que prouve la décoloration d’une solution de fuchsine à 0,01—0,02 p. c.). La température élévée (jusqu’à 45° C) fait apparâitre une réaction acide intense (pendant trois heures), mais mortifie le tissu musculaire qui obtient une réaction stabilisée moins intense que pour le tissu vivant. Le tissu musculaire est un tissu aux échanges très intenses.