Kuka löysi Frank-Starling-mekanismin?

Vuonna 1926 julkaisussaan EH Starling ja MB Visscher kirjoittivat

Tämän näkemyksen omaksivat seuraavat fysiologien sukupolvet, ja se vallitsee edelleen nykyaikaisissa fysiologian oppikirjoissa, joissa kuvataan

Tässä katsauksessa osoitan, että Otto Frank ja Ernest H. Starling eivät tehneet ensimmäisiä havaintoja täyttöpaineen vaikutuksesta sydämen toimintaan. Esitän todisteita siitä, että tämän mekanismin olennaiset piirteet löydettiin Carl Ludwigin fysiologisesta instituutista Leipzigin yliopistossa ensimmäisten eristetyn perfuusiosydämen kokeiden aikana kauan ennen kuin Otto Frank ja Ernest H.Starling aloittivat oman työnsä. Heidän työtä verrataan näihin varhaisiin havaintoihin.

Tämä ilmiö voitiin löytää ja tutkia vain eristetyllä perfusoidulla sydämellä. Ensimmäisen valmisteen perusti instituutissa Elias Cyon vuonna 1866. Eristetyn sammakosydämen aortta oli kytketty keinotekoiseen verenkiertoon. Sivuvarsi asetettiin paineen mittaamiseksi manometrillä. Se oli toimiva sydämenvalmistus ja kierto. Ensisijaisena tavoitteena oli tutkia lämpötilan vaikutusta sydämen taajuuteen ja supistumiseen. Havaittiin, että tietty kammion täyttöaste oli tarpeen, jotta sydän tuottaisi riittävän poistotilavuuden (3). Ilmiöstä ei tehty mitään kirjaa. Voidaan kuitenkin olettaa, että kokemus välitettiin myöhemmille nuorille tutkijoille, jotka tulivat Leipzigiin työskentelemään tuolloin vasta rakennetussa ja nykyaikaisessa fysiologisessa instituutissa.

Yksi näistä oli Joseph Coats Glasgow, Skotlanti. Tutkiakseen vaguksen stimulaation vaikutuksia hän teki kokeita, joissa tämä hermo paljastettiin selkäytimestä sydämeen. Valmiste oli suljettu, kiertämätön järjestelmä, jossa sydän pumpasi seerumin, jolla se täytettiin, manometriin. Elohopean säännölliset ja johdonmukaiset retket heijastivat sydämen kehittämää voimaa (2). Kontrollikokeissa tutkittiin täyttöpaineen vaikutusta supistusten amplitudiin. Vertailupaine saavutettiin, kun sydän täytettiin säiliöstä seerumilla ennen puristimen sulkemista. Tämä viiva, merkitty gg: llä (kuva 1), edusti tasapainoa elohopeapylvään päällä olevan kelluvan sauvan, elohopean ja seerumin välillä. Kun täyttöpaine nostettiin diastoliseen paineeseen H, supistumisen amplitudi oli korkea (hI). Kun täyttöpaine alennettiin diastoliseen paineeseen H ’, amplitudi oli pienempi (hII). Jokaisen lisäyspaineen alenemisen myötä retket vähenivät amplitudissa (hIII, hIV, hV). Kun alkuperäinen täyttöpaine palautui, edellinen supistumisamplitudi (hVI) palautettiin (kuva 1). Tämän äänityksen teki Henry P. Bowditch, kuten Coatsin paperin muistiinpanossa todetaan (2). Lisäksi havaittiin, mutta ei kirjattu, että retkien amplitudi pieneni, kun täyttöpaine oli liian korkea. Bowditch (1840–1911) jatkoi eristetyn sammakosydämen toisen muokkauksen työtä ja löysi portaikon (”Treppe”) ilmiön, sydämen kaiken tai ei mitään -lainsäädännön ja absoluuttisen tulenkestävän ajanjakson (1).

Otto Frankin kokeet

Otto Frank (1865–1944) teki suurimman osan kokeistaan vuosina 1892– 3 Carl Ludwigin fysiologisessa instituutissa, jossa ensimmäiset havainnot oli tehty.Hän muutti sitten Leipzigistä Müncheniin, missä jatkoi opintojaan vuonna 1894 ja julkaisi tulokset vuonna 1895 (4), samana vuonna, jolloin Carl Ludwig (1816–1895) kuoli. Hän katsoi sydäntä luurankolihaksen mekaniikan näkökulmasta korvaamalla tilavuuden ja paineen pituudelle ja jännitykselle. Parannettua sammakon sydänvalmistetta käyttäen hän työnsi useita venttiilejä, sulkuhanoja ja manometreja perfuusiolinjaan, mikä antoi hänelle mahdollisuuden mitata isovolumetrisiä ja isotonisia supistuksia. Sammakon kammion täytyessä diastolinen paine kohosi kussakin vaiheessa. Myös suurin isovolumetrinen paine nousi (supistukset 1–6; kuva 2, vasen). Tietyn täyttöpaineen yli se laski (supistuminen 4; kuva 2, oikea). Otto Frank kootti kaikki tiedot paine-tilavuus-kaaviosta, joka johti diastoliseen painekäyrään, sekä isovolumetristen ja isotonisten maksimien käyriin. Myöhemmin hän oli enemmän huolissaan metodologisista ongelmista, kuten manometrien rakentamisesta ja sydän- ja verisuonijärjestelmään kirjattujen painekäyrien huolellisesta matemaattisesta analyysistä (5). Carl Wiggers, joka vieraili Otto Frankilla vuonna 1911, oli vaikuttunut menetelmistään niin, että hän hyväksyi ja siirsi ne Yhdysvaltoihin (12).

Ernest Henry Starlingin kokeelliset tutkimukset, jotka johtivat sydän ”

Selvästi Ernest H. Starling (1866–1927) teki suurimman osan kokeesta, joka liittyi sydämen tuotokseen kammion täyttöpaineeseen. Hän käytti koiran sydän- ja keuhkovalmistetta, jossa perifeerinen vastus saattoi Ensin hän määritteli ääreisvastuksen ja laskimopaineen vaikutuksen sydämen tehoon (9). Uuden parametrin mukaan sydämen tilavuus mitattiin asettamalla sydän hermeettisesti messinkikardiometriin (8). sisäänvirtausta lisättiin kohottamalla laskimopaineita (pohjakäyrä; kuva 3, vasen), diastolisen sydämen tilavuus ja aivohalvauksen tilavuus lisääntyneet (ylempi ennätys; kuva 3, vasemmalla). vastustuskyky vain vähäisellä verenpaineen nousulla (keskijälki; kuva 3, vasen). Kun perifeerinen r esistenssi oli kohonnut (valtimopaineen nousu; keskimmäinen jäljitys; Kuva 3, oikealla), diastolisen tilavuuden kasvu oli myös mahdollistaen sydämen poistamaan normaalin aivohalvaustilavuuden (ylempi tallennus; kuva 3, oikea). Molemmissa tapauksissa diastolisen kuidun pituus kasvoi. Seuraavassa artikkelissa osoitettiin, että eristetyn sydämen hapenkulutus määräytyy sen diastolisen tilavuuden ja siten lihaksen alkupituuden (”sydämen laki”) mukaan (11).

Diastolisen vaikutus Carl Ludwigin fysiologisessa laitoksessa työskentelevät nuoret tutkijat havaitsivat supistumisamplitudin (2) ja sydämen tehon (3) täyttämisen melkein 30 vuotta ennen Otto Frankia ja melkein 50 vuotta ennen Ernest H.Starlingia. te. Vaikka muut eristetystä sammakosydämestä saadut havainnot, kuten absoluuttinen tulenkestävä jakso ja Treppe-ilmiö (1) tunnistettiin, myöhemmät tutkijat eivät edes maininneet täytepaineen vaikutusta sydämen toimintaan. Yksi syy voi olla, että instituutin nuoret tutkijat olivat koskettaneet aihetta vain kontrollikokeissa. He eivät tutkineet ilmiötä tarkemmin (taulukko 1). Siitä huolimatta se nauhoitettiin (2) ja kuvattiin jossain määrin (2,3).

Otto Frank alennettu tämä varhainen työ on merkityksetön metodologisista syistä, koska modifioitu sammakosydän, jolla Coats ja Bowditch olivat työskennelleet, liitettiin suoraan manometriin ja pumpasi seerumin siihen suljetussa järjestelmässä (4). Ilmeisesti hän oli hyvin tietoinen näistä tuloksista (kuva 1) (2,3), jotka saatiin samasta instituutista, jossa hän teki suurimman osan kokeistaan. Verrattaessa kuviota 1, jossa supistukset kirjataan peräkkäin, vasemmalle kuvioon 2, jossa supistukset toistetaan päällekkäin, näkyy olennaisesti sama ilmiö. Otto Frank ei kuitenkaan koskaan viitannut tähän samankaltaisuuteen. Vaikuttaa siltä, että hän oli niin vakuuttunut parantuneen sammakosydämenvalmisteensa paremmuudesta, että hän tunsi perustelluksi jättää huomiotta aikaisemman työn tulokset.

Sydän-keuhkovalmiste oli perusta kokeille, jotka johtivat Ernestiin H. Starling muotoilemaan sydämen lakiksi, että ”jokaisessa sykkeessä vapautunut kokonaisenergia määräytyy sydämen diastolisen tilavuuden ja siten lihasten kuidun pituuden mukaan supistumisen alkaessa” (11). osoitti, että sydämen hapenkulutus määräytyy useampien tekijöiden, kuten sykkeen, sydänlihaksen kehittämän kokonaisjännityksen (jännitys-aikaindeksi, viite 10), seinämän huippu stressin ja huippunsa kehittämän jännityksen (7). p>

Carl Ludwig -ryhmän, Otto Frankin, Ernest H. Starlingin ja hänen ystäviensä tekemien tutkimusten vertailusta (taulukko 1) voidaan nähdä, että metodologiaa tarkennettiin peräkkäin siten, että asiaankuuluvat parametrit voitaisiin mitata Lisäksi tutkimus muuttui yleisestä kohdennetusta aiheesta. Varhaiset tulokset Carl Ludwigin fysiologisessa instituutissa saatiin määrittelemällä säätöolosuhteet alkuperäisessä ja muunnetussa eristetyssä sammakon sydänvalmisteessa (13). Otto Frank laajensi lihasten fysiologiaa sydämeen ja myöhemmin kiinnostui paineen rekisteröinnin metodologisista ongelmista. Ernest H.Starling kuitenkin keskitti tutkimuksensa kaikkiin mahdollisiin fysiologisiin näkökohtiin diastolisen kuidun pituuden vaikutuksesta sydämen toimintaan, joka huipentui sydämen lain muotoiluun (11). Elias Cyonin (3), Joseph Coatsin (2) ja Henry P. Bowditchin (2) alkuperäiset panokset heidän työskennellessään Leipzigin fysiologisessa instituutissa olisi myös tunnustettava ja tunnustettava tieteellisen ja historiallisen ennätyksen parantamiseksi.