フランクスターリングのメカニズムを発見したのは誰ですか？

1926年の出版物で、EHスターリングとMBヴィッシャーは次のように書いています。

この見解は、後の世代の生理学者によって採用され、フランク・スターリングの法則を説明する現代の生理学の教科書で今でも普及しています。

このレビューでは、オットー・フランクもアーネスト・H・スターリングも、心臓機能に対する充満圧の影響について最初の観察を行っていないことを示します。このメカニズムの本質的な特徴が、ライプツィヒ大学のカールルートヴィヒ生理学研究所で、オットーフランクとアーネストH.スターリングが独自の研究を始めるずっと前に、孤立した灌流カエルの心臓に関する最初の実験の過程で発見されたという証拠を提示します。彼らの研究は、これらの初期の発見と比較されます。

この現象は、孤立した灌流心臓でのみ発見および研究することができました。最初の準備は、1866年にエリアス・シオンによって研究所で確立されました。孤立したカエルの心臓の大動脈は、人工循環に接続されていました。真空計で圧力を測定できるようにサイドアームを挿入しました。それは再循環を伴う心臓の準備でした。主な目的は、心臓の周波数と収縮に対する温度の影響を研究することでした。心臓が十分な駆出量を生成するには、心室をある程度満たす必要があることが観察されました（3）。現象の記録はありませんでした。しかし、その経験は、当時新しく建てられた最も近代的な生理学研究所で働くためにライプツィヒに来たその後の若い研究者に受け継がれたと考えられます。

これらの1つはからのジョセフコートでしたスコットランド、グラスゴー。迷走神経の刺激の影響を調べるために、彼はこの神経が脊髄から心臓に露出する実験を行いました。準備は、心臓が血清をポンプで送り、それをマノメーターに充填する、閉じた非循環システムでした。水銀の定期的かつ一貫した変動は、心臓によって発生した力を反映していました（2）。対照実験では、収縮の振幅に対する充填圧力の影響を調べた。基準圧力は、クランプを閉じる前に心臓がリザーバーから血清で満たされたときに得られました。 ggとラベル付けされたこの線（図1）は、水銀柱の上部にあるフローティングロッド、水銀、および血清の間のバランスを表しています。拡張期圧Hまで充填圧を上げると、収縮の振幅が大きかった（hI）。充填圧力が拡張圧H ’に低下すると、振幅は低くなりました（hII）。充填圧力がさらに低下するたびに、エクスカーションの振幅が減少しました（hIII、hIV、hV）。元の充填圧力が回復すると、以前の収縮振幅（hVI）が再確立されました（図1）。この録音は、Coatsの論文（2）のメモで認められているように、Henry P.Bowditchによって作成されました。さらに、充填圧力が過度に上昇すると、エクスカーションの振幅が小さくなることが観察されましたが、記録されていません。 Bowditch（1840–1911）は、孤立したカエルの心臓の別の修正に関する作業を続け、階段（ “Treppe”）現象、心臓の全か無かの法則、および絶対不応期を発見しました（1）。

オットーフランクの実験

オットーフランク（1865–1944）は、1892年にほとんどの実験を行いました– 3最初の観察が行われたCarlLudwigのPhysiologicalInstituteで。その後、ライプツィヒからミュンヘンに移り、1894年に研究を続け、カール・ルートヴィヒ（1816–1895）が亡くなった同じ年の1895（4）に結果を発表しました。彼は骨格筋力学の観点から心臓を見て、長さと張力を体積と圧力に置き換えました。改良されたカエルの心臓の準備を使用して、彼は灌流ラインにいくつかのバルブ、活栓、および圧力計を挿入しました。これにより、彼は等容性および等張性収縮を測定することができました。カエルの心室の充満が増えると、各段階で拡張期血圧が上昇しました。また、最大等容性圧力が増加しました（収縮1〜6、図2、左）。特定の充填圧力を超えると、それは減少しました（収縮4;図2、右）。オットー・フランクは、すべてのデータを圧力-体積図にまとめ、その結果、拡張圧曲線と、等容性および等張性の最大値の曲線が得られました。その後、彼は、圧力計の構築や心血管系に記録された圧力曲線の注意深い数学的分析などの方法論的な問題にさらに関心を持っていました（5）。 1911年にオットーフランクを訪れたカールウィガーズは、彼の方法に非常に感銘を受け、それを採用して米国に移しました（12）。

アーネスト・ヘンリー・スターリングの実験的研究は、「心臓」

明らかに、心拍出量を心室充満圧に関連付ける実験作業のほとんどを行ったのはアーネストH.スターリング（1866–1927）でした。彼は、末梢抵抗が可能な犬の心臓肺標本を使用しました。最初に、彼は心拍出量に対する末梢抵抗と静脈圧の影響を測定しました（9）。新しいパラメーターとして、心臓を真ちゅう製の心電計に密閉して挿入することにより、心臓の容積を測定しました（8）。流入量は、静脈圧を上げることによって増加し（下の曲線;図3、左）、拡張心拍出量とストローク量が増加しました（上の記録;図3、左）。したがって、心臓は、変化しない末梢に対して増加した量を排出することができました。血圧がわずかに上昇するだけの抵抗（中央のトレース;図3、左）。抵抗力が上昇した（動脈圧の上昇;ミドルトレース;図3、右）、心臓が通常の1回拍出量を排出することを可能にする拡張期容積の増加もありました（上の記録;図3、右）。どちらの場合も、拡張期線維の長さが増加しました。その後の論文では、孤立した心臓の酸素消費量は、拡張期の容積によって、したがってその筋線維の初期の長さ（「心臓の法則」）によって決定されることが示されました（11）。

拡張期の影響収縮振幅（2）と心臓出力（3）の充填は、オットーフランクのほぼ30年前、アーネストH.スターリングのほぼ50年前に、カールルートヴィヒの生理学的研究所で働く若い科学者によって観察されました。て。絶対不応期やトレッペ現象（1）など、孤立したカエルの心臓から得られた他の観察結果は認められましたが、心機能に対する充満圧の影響については、その後の研究者によっても言及されていませんでした。一つの理由は、研究所の若い研究者が対照実験で主題に触れただけだったということかもしれません。彼らはこの現象をより詳細に追求しませんでした（表1）。それにもかかわらず、それは記録され（2）、ある程度記述されました（2,3）。

オットーフランク割引Coats and Bowditchが取り組んだ修正されたカエルの心臓はマノメーターに直接接続され、閉鎖系で血清をポンプで送り込んだため、この初期の研究は方法論的な理由から無関係でした（4）。明らかに、彼はほとんどの実験を行ったのと同じ研究所で得られたこれらの結果（図1）（2,3）をよく知っていました。収縮が連続して記録されている図1と、収縮が重なり合って再現されている図2を比較すると、本質的に同じ現象が示されています。しかし、オットー・フランクはこの類似性について言及したことはありません。彼は改善されたカエルの心臓の準備の優位性を非常に確信していたため、以前の研究の結果を無視することは正当であると感じたようです。

心肺の準備は、アーネストを導いた実験の基礎でした。 H.スターリングは、「各心拍で解放される総エネルギーは、心臓の拡張期容積、したがって収縮開始時の筋線維の長さによって決定される」という心臓の法則として定式化します（11）。ただし、その後の研究心臓の酸素消費量は、心拍数、心筋によって発生する総張力（張力時間指数、参照10）、ピーク壁応力、ピーク発生張力など、より多くの要因によって決定されることが示されました（7）。

Carl Ludwigのグループ、Otto Frank、およびErnest H. Starlingとその仲間によって行われた研究の比較（表1）から、方法論が次々と洗練され、次のようになっていることがわかります。より関連性の高いパラメータを測定できます。さらに、研究は一般的なトピックから焦点を絞ったトピックに変わりました。カールルートヴィヒの生理学研究所での初期の結果は、元のおよび修正された孤立したカエルの心臓標本の対照条件を定義しながら得られました（13）。オットー・フランクは筋肉の生理学を心臓にまで広げ、その後、圧力記録の方法論的な問題にもっと興味を持つようになりました。しかし、アーネストH.スターリングは、心臓機能に対する拡張期線維長の影響のすべての可能な生理学的側面に彼の研究を集中させ、心臓の法則の定式化に至りました（11）。ただし、エリアス・シオン（3）、ジョセフ・コート（2）、ヘンリー・P・ボウディッチ（2）がライプツィヒ生理学研究所で働いていた当初の貢献も認められ、科学的および歴史的記録を正す必要があります。