Ki fedezte fel a Frank-Starling mechanizmust?

1926-os publikációjában EH Starling és MB Visscher írt

Ezt a nézetet a következő fiziológus generációk elfogadták, és továbbra is érvényesül a modern fiziológiai tankönyvekben, amelyek leírják

Ebben az áttekintésben megmutatom, hogy sem Otto Frank, sem Ernest H. Starling nem tette meg az első megfigyeléseket a töltőnyomás szívműködésére gyakorolt hatásáról. Bizonyítékokat fogok bemutatni, hogy ennek a mechanizmusnak a lényeges jellemzőit a lipcsei egyetem Carl Ludwig Fiziológiai Intézetében fedezték fel az izolált perfúziós béka szív első kísérletei során, jóval azelőtt, hogy Otto Frank és Ernest H. Starling megkezdték saját munkájukat. Munkájukat összehasonlítják ezekkel a korai megállapításokkal.

Ezt a jelenséget csak az izolált perfúziós szíven lehetett felfedezni és tanulmányozni. Az első készítményt az intézetben Elias Cyon hozta létre 1866-ban. Az izolált béka szív aortája mesterséges keringéshez kapcsolódott. Egy oldalkart helyeztek be, hogy lehetővé tegyék a nyomásmérést manométerrel. Működő szívpreparátum volt, recirkulációval. Az elsődleges cél a hőmérsékletnek a szív gyakoriságára és összehúzódására gyakorolt hatásának vizsgálata volt. Megfigyelték, hogy a kamra bizonyos fokú feltöltésére volt szükség ahhoz, hogy a szív elegendő kilökő térfogatot tudjon produkálni (3). A jelenségről nem készültek feljegyzések. Feltételezhető azonban, hogy a tapasztalatokat átadták a későbbi fiatal nyomozóknak, akik Lipcsébe jöttek, hogy az akkor újonnan épült és legmodernebb fiziológiai intézetben dolgozzanak.

Ezek egyike Joseph Coats volt Glasgow, Skócia. A vagus ingerlésének hatásainak vizsgálatához kísérleteket végzett, amelyek során ez az ideg a gerincvelőtől a szívig volt kitéve. A készítmény egy zárt, nem keringő rendszer volt, amelyben a szív szivattyúzta a szérumot, amellyel feltöltötték, manométerbe. A higany rendszeres és következetes kirándulásai a szív által kifejlesztett erőt tükrözték (2). Kontroll kísérletekben a töltőnyomásnak az összehúzódások amplitúdójára gyakorolt hatását vizsgálták. A referencianyomást akkor kaptuk meg, amikor a szívet egy tartályból szérummal töltötték meg, mielőtt egy bilincs lezárult volna. Ez a gg-vel jelölt vonal (1. ábra) képviselte az egyensúlyt a higanyoszlop tetején úszó rúd, a higany és a szérum között. Amikor a töltési nyomást a H diasztolés nyomásig növelték, a kontrakció amplitúdója magas volt (hI). Amikor a töltési nyomást H ’diasztolés nyomásra csökkentettük, az amplitúdó alacsonyabb volt (hII). A töltőnyomás minden további csökkenésével a kirándulások amplitúdója csökkent (hIII, hIV, hV). Amikor az eredeti töltési nyomás helyreállt, helyreállt az előző összehúzódási amplitúdó (hVI) (1. ábra). Ezt a felvételt Henry P. Bowditch készítette, amint azt Coats dolgozatának megjegyzése is elismeri (2). Továbbá megfigyelték, de nem rögzítették, hogy a kirándulások amplitúdója kisebb lett, amikor a töltési nyomás túlzottan megemelkedett. Bowditch (1840–1911) folytatta az izolált békaszív újabb módosításának munkáját, és felfedezte a lépcsőházi („Treppe”) jelenséget, a szív mindent vagy semmit elrendező törvényét és az abszolút tűzálló időszakot (1).

Frank Ottó kísérletei

Otto Frank (1865–1944) kísérleteinek nagy részét 1892-ben végezte 3 Carl Ludwig Élettani Intézetében, ahol az első megfigyeléseket elvégezték.Ezután Lipcséből Münchenbe költözött, ahol 1894-ben folytatta tanulmányait, és az eredményeket 1895-ben (4) tette közzé, ugyanabban az évben, amikor Carl Ludwig (1816–1895) meghalt. A vázat a vázizom mechanikájának szemszögéből nézte, a hosszat és a feszültséget helyettesítve a térfogattal és a nyomással. A továbbfejlesztett békaszívó készítmény segítségével több szelepet, elzáró csapot és manométert helyezett be a perfúziós vonalba, amelyek lehetővé tették az izovolumetrikus és az izotóniás összehúzódások mérését. A béka kamra növekvő kitöltésével a diasztolés nyomás minden lépésben megemelkedett. Emellett a maximális izovolumetrikus nyomás nőtt (1–6. Összehúzódások; 2. ábra, balra). Egy bizonyos töltési nyomáson túl csökkent (4. összehúzódás; 2. ábra, jobbra). Otto Frank összegyűjtötte az összes adatot a nyomás-térfogat diagramban, amely a diasztolés nyomás görbét eredményezte, valamint az izovolumetrikus és az izotóniás maximumok görbéit. Ezt követően inkább olyan módszertani problémákkal foglalkozott, mint például a manométerek felépítése és a szív- és érrendszerben rögzített nyomásgörbék gondos matematikai elemzése (5). Carl Wiggers, aki 1911-ben meglátogatta Ottó Franket, annyira lenyűgözte a módszereit, hogy átvette és átültette őket az Egyesült Államokba (12).

Ernest Henry Starling kísérleti tanulmányai, amelyek a “törvény szív ”

Nyilvánvaló, hogy Ernest H. Starling (1866–1927) volt az, aki a szívteljesítményt és a kamrai töltőnyomást érintő kísérleti munkát végezte. A kutya szív-tüdő készítményét használta, amelyben a perifériás rezisztencia A vénás beáramlástól függetlenül kell szabályozni. Először meghatározta a perifériás ellenállás és a vénás nyomás hatását a szívteljesítményre (9). Új paraméterként a szív térfogatát úgy mértük, hogy a szívet hermetikusan egy sárgaréz kardiométerbe helyeztük (8). a beáramlást növelte a vénás nyomás emelése (alsó görbe; 3. ábra, bal oldalon), a diasztolés szív térfogata és a stroke térfogata nőtt (felső rekord; 3. ábra, bal oldalon). Így a szív képes volt a megnövekedett térfogatot változatlan perifériás rezisztencia csak enyhe vérnyomásemelkedéssel (középső nyomkövetés; 3. ábra, balra) .Mikor a perifériás r az esisztencia megemelkedett (az artériás nyomás növekedése; középső nyomkövetés; 3. ábra, jobbra), a diasztolés térfogat növekedése is lehetővé tette a szív számára a normális stroke-térfogat kiadását (felső felvétel; 3. ábra, jobbra). Mindkét esetben megnőtt a diasztolés szál hossza. Egy későbbi cikkben kimutatták, hogy az izolált szív oxigénfogyasztását a diasztolés térfogata, tehát izomrostjainak kezdeti hossza (a “szív törvénye”) határozza meg (11).

A diasztolés hatása A kontrakciós amplitúdó (2) és a szívteljesítmény (3) kitöltését csaknem 30 évvel Otto Frank előtt, majdnem 50 évvel Ernest H. Starling előtt figyelték meg a Carl Ludwig Fiziológiai Intézetében dolgozó fiatal tudósok te. Bár az izolált békaszívből származó egyéb megfigyeléseket, például az abszolút refrakter periódust és a Treppe-jelenséget (1) felismerték, a feltöltő nyomás szívműködésre gyakorolt hatását a későbbi kutatók még csak nem is említették. Ennek egyik oka az lehet, hogy az intézet fiatal kutatói csak kontrollkísérletekben érintették a témát. Nem folytatták részletesebben a jelenséget (1. táblázat). Ennek ellenére rögzítették (2), és bizonyos mértékig leírták (2,3).

Kedvezményes Otto Frank ez a korai munka módszertani okokból lényegtelen, mivel a módosított békaszív, amelyen Coats és Bowditch dolgozott, közvetlenül kapcsolódott a manométerhez, és zárt rendszerben pumpálta bele a szérumot (4). Nyilvánvalóan jól ismerte ezeket az eredményeket (1. ábra) (2,3), amelyeket ugyanabban az intézetben kaptak, ahol a legtöbb kísérletet elvégezte. Ha összehasonlítjuk az 1. ábrát, amelyben az összehúzódásokat egymás után rögzítjük, a balra látható 2. ábrával, amelyben az összehúzódások egymásra kerülnek, lényegében ugyanaz a jelenség látható. Frank Ottó azonban soha nem hivatkozott erre a hasonlóságra. Úgy tűnik, annyira meg volt győződve javított békaszív-előkészítésének felsőbbrendűségéről, hogy indokoltnak érezte a korábbi munka eredményeinek figyelmen kívül hagyását.

A szív-tüdő előkészítés volt az alapja azoknak a kísérleteknek, amelyek Ernest vezetették H. Starling a szív törvényeként fogalmazza meg, hogy “az egyes szívveréseknél felszabaduló teljes energiát a szív diasztolés térfogata, tehát az összehúzódás kezdetén az izomrost hossza határozza meg” (11). kimutatta, hogy a szív oxigénfogyasztását több tényező határozza meg, mint például a pulzus, a szívizom által kifejlesztett teljes feszültség (feszültség-idő index; Ref. 10), a fal csúcsfeszültsége és a kialakult csúcsfeszültség (7). p>

A Carl Ludwig csoport, Otto Frank, valamint Ernest H. Starling és társai által végzett vizsgálatok összehasonlításából (1. táblázat) látható, hogy a módszertan egymást követő finomításra került, így relevánsabb paramétereket lehetne mérni ezenkívül a kutatás általánosról fókuszált témákra változott. A Carl Ludwig Fiziológiai Intézet korai eredményeit úgy kapták meg, hogy közben meghatározták a kontroll körülményeket az eredeti és a módosított izolált békaszív készítményben (13 Otto Frank kiterjesztette az izomfiziológiát a szívre, és ezután jobban érdeklődött a nyomásrögzítés módszertani problémái iránt. Ernest H. Starling azonban a diasztolés rostok hosszának a szívműködésre gyakorolt hatásának minden lehetséges élettani aspektusára összpontosította a kutatását, és a szív törvényének megfogalmazásával tetőzött (11). Elias Cyon (3), Joseph Coats (2) és Henry P. Bowditch (2) eredeti közreműködését ugyanakkor, amikor a lipcsei élettani intézetben dolgoztak, szintén el kell ismerni és el kell ismerni, hogy a tudományos és történelmi rekordokat helyrehozzák.