Клод Бернар (Bernard Claude), будущий великий физиолог, родился 12 июля 1813 года в городке Вильфранш, близ Леона, в семье мелкого виноградаря, на юго-востоке Франции. Там же Клод учился в иезуитском коллеже, где и получил классическое образование. Бернар был мечтательным, серьезным, молчаливым учеником, с юности хотел посвятить себя литературе. Семья бедствовала, учебу пришлось бросить. Работая учеником аптекаря, он сочинил водевиль, который имел успех в одном из театров Лиона.
Окрыленный автор пишет пятиактную историческую драму «Артур Бретанский» и везет ее в Париж на суд к известному литературному критику Жирардену. Однако критик убедил юношу бросить сочинительство и заняться медициной. Вняв этому совету, Бернар не прогадал. В 1834 году Клод поступил в высшую Медицинскую школу Парижа, где стал учеником великого французского физиолога Мажанди — члена Национальной медицинской академии (1819), Парижской академии наук (1821) и ее вице-президента (1836).
Франсуа Мажанди родился 6 октября 1783 года. Лучшие свои работы он выполнил в частной лаборатории, и лишь в 1831 году, почти в 50 лет, профессор Мажанди получил лабораторию в Коллеж де Франс в Париже и возглавил кафедру физиологии и общей патологии этого института. Мажанди положил начало изучению нервной системы, одним из первых среди ученых-медиков применил экспериментальный метод в физиологии нервной системы. В работах по изучению физико-химических процессов животного организма выступил противником концепции Биша об особой «жизненной силе», свойственной всему живому. Переход нервного импульса по афферентным нервам через спинной мозг на эфферентные нервы получил название закона Белла—Мажанди, который сравнивают по значению для физиологии с открытием Гарвеем кровообращения. Мажанди изучал вопросы трофического влияния тройничного нерва на ткани глаза, чувствительности мозговой коры к болевым раздражениям, значения подкорковых нервных центров в координации движений. Он исследовал свойства спинномозговой жидкости и механизм действия пищеварительного тракта. Смерть настигла Мажанди 7 октября 1855 года.
По окончании учебы в 1839 году Мажанди пригласил своего способного ученика Клода Бернара работать в свою лабораторию в Коллеж де Франс. И оказался абсолютно прав. В 1847 году гениальный физиолог Клод Бернар становится заместителем Мажанди. По выражения Клода Бернара, Мажанди «первый физиолог, написавший книгу о физиологических явлениях жизни». Эта книга, ставившая перед собой задачу изучения физико-химических явлений отдельных органов и тканей и написанная под влиянием Лапласа, с которым Мажанди был лично знаком, имела конкретное историческое значение как документ, направленный против господствующих воззрений виталиста Биша, считавшего, что жизненное начало рассеяно по всем тканям.
Лаборатория Бернара ютилась в небольшой комнате. Рядом с ней находилась аудитория, где перед скамьями слушателей возвышался стол для демонстрации опытов. Трудно представить, что в такой стесненной обстановке он сумел так много сделать в экспериментальной физиологии. В лаборатории Бернара работали известные русские ученые — Н.М. Якубович (1817—1879), Ф.В. Овсянников (1827—1906), И.М. Сеченов, И.Р. Тарханов.
Клод Бернар работал почти во всех областях современной ему физиологии. Его научная деятельность распадается на два этапа: с 1843 до 1868 год он занимается преимущественно вопросами нормальной и патологической физиологии, а с 1868 по 1877 год широко разрабатывает проблемы общей физиологии. 1843 год оказался особенно плодотворным в научном творчестве Бернара. В этом году тридцатилетний ученый публикует свои первые работы о роли в организме животных поджелудочной железы, о ее значении в переваривании жиров, в процессе усвоения пищи. Проведя классические исследования поджелудочной железы и ее роли в пищеварении, он становится одним из основоположников современной эндокринологии. В том же году Бернар защитил докторскую диссертацию о желудочном соке и его роли в питании.
И тот же год ознаменовался еще одним крупным открытием ученого: сахар, поступающий из кишечника в печень, преобразуется в ней в гликоген. Он определил гликогенную функцию печени (накопление ею притекающего с кровью сахара и превращение его в животный крахмал, или гликоген). Установил связь образования гликогена в печени с усвоением пищи и способность печени образовывать гликоген из белка.
Наука обязана Бернару основательным изучением углеводного обмена, роли в нем печени и центральной нервной системы. Он изучил различные фазы углеводного обмена и доказал, что гликоген печени является источником происхождения сахара (глюкозы) крови. Им было установлено, что печень и ЦНС участвуют в регуляции углеводного обмена; он вскрыл связь нервной системы с образованием животной теплоты и показал, что печень — один из важных производителей тепла в организме.
Клод Бернар создал плодотворную для того времени гипотезу сахарного мочеизнурения (диабета), усматривавшую сущность этой болезни в расстройстве функции печени, обусловленном изменениями ЦНС. Он указал значение ЦНС в механизме процесса увеличения сахара в крови и перехода его в мочу (глюкозурия). Особое значение имел при этом опыт укола в определенном месте дна четвёртого желудочка (т.н. сахарный укол Клода Бернара), который вызывает значительное увеличение количества сахара в крови и его переход в мочу.
Отдал много труда Бернар исследованиям нервной системы. Он открыл вазомоторную (сосудодвигательную) функцию симпатической нервной системы, ее связь с кровотоком и теплоотдачей, что имеет большое значение в регуляции всего кровообращения и кровоснабжения различных областей тела. Проще говоря, безукоризненными по точности и непревзойденными по изяществу опытами Бернар показал, что симпатические нервы могут управлять состоянием кровеносных сосудов, влиять на количество крови, доставляемой через эти сосуды к определенному участку организма. Что такое артерия или вена? Грубо говоря, это трубка, через которую проходит артериальная или венозная кровь. Бернар экспериментально доказал, что нервное влияние способно изменять сечение этих трубок, увеличивая или уменьшая просвет кровеносных сосудов, и тем самым регулировать количество крови, поступающей в тот или иной участок тела.
До 41‑летия оставалось несколько месяцев, а Бернар уже академик Французской Академии наук по секции медицины и хирургии (1854), секции физиологии (1868). В 1853 году он приглашен на организованную для него кафедру общей физиологии естественного факультета Парижского университета; с 1855 года — профессор экспериментальной физиологии в Коллеж де Франс; сенатор при Наполеоне III. В 1868 году он перешел в Музей естественной истории на кафедру сравнительной физиологии.
Клод Бернар являлся президентом Парижского Биологического общества (Sociйte de Biologie), которое в 1848 году основал Браун-Секар. Примечательно, что Браун-Секар, также как и Бернар, до того как стать врачом занимался литературной деятельностью.
Профессор Бернар успел многое сделать: написал трактат по иннервации сосудов, эндокринных желез, углеводному обмену, электрофизиологии; опубликовал первую работу об анатомии и физиологии барабанной струны — секреторного нерва слюнной железы. Его работы о функциях различных нервов, об электрических явлениях в нервах и мышцах, о газах крови, о действии окиси углерода, о роли каждой из слюнных желез, о фазах активности и покоя желез, о внешней и внутренней секреции стали явлением в науке. Он показал общность и единство ряда жизненных явлений у животных и растений.
Клод Бернар ввел понятие о внутренней среде организма. Выяснив значение крови и лимфы как «внутренней среды» для всех клеток, он показал, что она является источником, из которого клетки получают питательные вещества и в которую они отдают продукты своего обмена. Он указал на постоянство состава внутренней среды, что является существенным условием для жизни клеток. Классический афоризм Бернара: «Постоянство или стойкость внутренней среды является условием свободной жизни». Этот постулат Клода Бернара в настоящее время получил сравнительно более широкое толкование. На современном уровне физиологии он несколько уточнен. Во-первых, это постоянство не является абсолютным, оно относительно, и, во-вторых, относится оно не только ко внутренней среде, но и к всем физиологическим процессам. Перефразировав постулат Бернара на основе современных знаний, следует сказать, что относительное постоянство всех физиологических процессов является основным условием жизни животного организма.
Дальнейшее своеобразное развитие постулат Бернара получил у американского физиолога Уолтера Кеннона на основании изучения физиологии пищеварения и нейрогуморальных механизмов, эмоций и механизмов развития травматического шока. В основном Кеннон рассматривал механизмы ауторегуляции физиологических процессов. На основе глубокого анализа этих состояний он в 1926 году в статье, посвященной некоторым общим представлениям эндокринных влияний на метаболизм, впервые предложил новый термин «гомеостаз» для обозначения стабильности состояния организма. Он рассматривал гомеостаз как производное естественного отбора. Кеннон писал, что «координированные физиологические процессы, которые поддерживают большинство постоянных состояний в организме, столь сложны и своеобразны у живых существ (эти процессы включают совместное действие мозга и нервов, сердца, легких, почек и селезенки), что я предложил для таких состояний специальное обозначение — гомеостаз».
Клод Бернар изучал электрические явления в животных организмах, образование тепла в теле животных, газы в крови и много других проблем, имевших серьезное значение для медицины. Коротко говоря, в течение примерно трех десятков лет большая часть физиологических исследований почти всех лабораторий Европы, в сущности, лишь развивала идеи и проблемы, поставленные в его работах.
Профессор Бернар заложил также основы экспериментальной фармакологии и токсикологии. С исследованиями яда кураре связан любопытный эпизод. В 1851 году Клод Бернар получил в подарок от Наполеона III кураре. Он и немецкий ученый Келликер проделали опыты, чтобы выяснить, как действует яд кураре на мышцы и нервы. Эти эксперименты показали, что парализующее действие яда кураре на окончания двигательных нервов и мышц имеют значение не только для фармакологии, токсикологии и других медицинских дисциплин, но и для физиологии. В XIX столетии одной из кардинальных проблем физиологии была разгадка механизма передачи возбуждения с нервного волокна на мышцу. Большинство исследователей склонялось тогда к мысли, что переход возбуждения с нервного волокна на мышцу — это физический процесс, представляющий собой электрическое явление. Однако изучение действия кураре на организм породило сомнения в этом.
Кураре — сильнейший растительный яд, который индейцы применяли для отравления наконечников своих стрел. Кураре, в отличие от других веществ, весьма своеобразно действовал на нервы и мышцы. Нервное волокно, мышечную ткань яд не отравлял, но парализовал двигательные окончания скелетных мышц. При введении кураре в кровь наступает сравнительно медленно развивающийся паралич двигательных мышц, в том числе и дыхательных, грудной клетки, нарушается дыхание, развивается асфиксия, и животное погибает. Этот опыт стал достоянием классической физиологии и постоянно демонстрируется студентам на практических занятиях по физиологии.
Опыты с кураре заставляли ученых предположить, что между мышцей и нервным окончанием существует пространство — щель, в которой, по-видимому, находится некое вещество, чувствительное к действию яда кураре. Это место «контакта» нервных волокон друг с другом или нервного окончания с мышцей было названо синапсом (от греч. «смыкать»). Именно благодаря существованию синапса и гипотетического вещества, находящегося в нем, можно было понять, каким образом кураре убивает. Попав в организм, яд лишает вещество синапса возможности передавать нервный импульс с нерва на мышцу, и импульс, пробегая по нерву и достигнув его окончания, не может перескочить через образовавшуюся пропасть — синаптическую щель. Вот почему мышца бездействует. Клод Бернар не дожил до того момента, когда предсказанное им гипотетическое вещество синапса было открыто. В 1921 году Отто Леви представил доказательства существования химического посредника — медиатора в передаче импульсов с нервного окончания на мышцу. Через восемь лет два английских экспериментатора, Генри Дэйл и Дадли, выделили это вещество из экстракта селезенки лошади, определили его химическую формулу и назвали ацетилхолином. За эти работы Леви и Дэйлу в 1936 году была присуждена Нобелевская премия.
И.М. Сеченов решил повторить опыты Бернара и обнаружил ошибку. Сеченов вводил под кожу лягушке известное количество серноцианистого (роданистого) калия. Опыт производился строго в тех же условиях, что и у Бернара. Действие яда, по наблюдениям Сеченова, проявлялось в том, что лягушка теряла чувствительность кожи — не реагировала на щипки. Но, когда Сеченов попробовал разогнуть согнутую лапку лягушки, она ее подтянула к животу. Так был установлен факт нечувствительности кожи при сохранении способности мускулов лягушки к движению. У Бернара же все было наоборот: кожа чувствительна, а мышцы парализуются. Опыты повторялись десятки раз с одним и тем же результатом. Ошибка Бернара была очевидна. Профессор Функ, в лаборатории которого в это время работал Сеченов, проверив его эксперименты, убедился в их достоверности. Для установления научной истины Сеченову пришлось, невзирая на огромный авторитет Бернара, выступить со статьей в специальном журнале. Это была первая научная статья Сеченова, основанная на экспериментальных исследованиях. Она появилась на немецком языке в 1858 году в «Пфлюгеровском архиве». На этом история не кончается.
Десятилетиями кураре используется как классический парализатор. Обычно он вводится в кровь. Но вот в 1890 году в статье Тилье сообщается, что если спинной мозг смазать раствором кураре, то мозг не парализуется, а возбуждается. Эта необычная реакция организма привлекла внимание итальянского физиолога Пагано (1902 г.). Он показал, что введение в мозжечок 0,1 мл 15%-ного раствора вызывает определенные двигательные реакции.
В дальнейшем Л.С. Штерн занялась уточнением механизма необычного действия кураре на мозжечок. При этом ею было установлено, что кураре оказывает возбуждающее влияние на организм только в том случае, если он попадает в спинномозговую жидкость. Если же кураре оказывается введенным только в вещество мозжечка, то двигательная реакция хотя и развивается, но значительно слабее.
На основании этих опытов можно было сделать общее заключение, что существует резкое различие между реакциями организма на кураре в зависимости от способа введения. Если кураре вводить в кровь, то развивается резкий паралич, приводящий к летальному исходу. А при введении его в мозг возникает резкое возбуждение и двигательная реакция. Так в 1926 году был найден механизм, названный гематоэнцефалическим барьером, который «мешает» переходу некоторых веществ из крови в мозг.
Настоящей революцией в медицине явилось появление в 1864 году знаменитой книги Бернара «Introduction а la mйdecine experimentale» («Введение в экспериментальную медицину»). Огромна роль Бернара в развитии экспериментальной физиологии как науки, которая может «предвидеть и действовать». Он одним из первых ввел в физиологию экспериментальный метод исследования. Эксперимент, по глубокому убеждению Бернара, должен был произвести революцию в физиологии. Он выступал за широкое внедрение эксперимента в медицину. «Медицина, — писал он, — может быть или медициной выжидающего наблюдения, представляющей действовать природе, или медициной, действующей экспериментально. Все остальное есть эмпиризм или шарлатанство». Цель экспериментальной медицины он усматривал в исследовании физиологических явлений болезни, чтобы научно обоснованно и эффективно воздействовать на больной организм.
Профессор Бернар был резким противником чистого эмпиризма, ограничивающего науку накоплением фактов без связывания их в теории. «Эмпиризм может служить для накопления фактов, но никогда не будет создавать науку. Экспериментатор, который ничего не знает о том, что он ищет, не понимает и того, что он находит», — говорил Бернар. «В экспериментальной медицине, — как указывал Бернар, — имеются три рода явлений, которые никогда не следует терять из виду и между которыми всегда следует пытаться установить связь: это явления физиологические, патологические и терапевтические». Это представление Бернара сохранило свою силу до настоящего времени и получило дальнейшее развитие в трудах многих ученых.
Высказывания Бернара по ряду важнейших вопросов физиологии и патологии — о роли опыта в медицине, о постановке и критике экспериментов, о соотношении наблюдения и опыта, о роли гипотезы в исследовании, о «неудачных» опытах, о соотношении клиники и физиологии, физиологии и морфологии и др. — представляют огромный интерес и поныне. Павлов ценил Бернара как «гениального физиолога, который уже с очень давних пор соединил в своем обширном и глубоком мозгу в одно гармоничное целое физиологию, экспериментальную патологию и экспериментальную терапию, тесно связывая работу физиолога в своей лаборатории с практической деятельностью врача под знаменем экспериментальной медицины».
Мировоззрение Бернара не было цельным и всегда последовательным, в известной мере оно было эклектичным, с элементами позитивизма и агностицизма. Парадоксально, но крупнейший французский физиолог, как и его немецкий коллега И. Мюллер, считал, что «…жизненная сила управляет явлениями, которых она не производит, а физические агенты производят явления, которыми они не управляют». В то же время он осуждал витализм, ибо «эта доктрина по преимуществу ленивая: она обезоруживает человека. Она… делает из физиологии род недоступной метафизиологии». В своих исследованиях он исходил из материальности физиологических явлений, и поэтому витализм его не удовлетворял. Но в то же время для него существовал только механистический материализм, который его также не мог удовлетворить. Вот почему, не поднимаясь выше механистического материализма, он часто оказывался в плену виталистических представлений. Он считал, что все явления жизни обусловлены материальными причинами, основу которых составляют физико-химические закономерности; тем не менее существуют какие-то неизвестные причины, созидающие жизнь и диктующие ее законы.
Клод Бернар скончался 10 февраля 1878 года в возрасте 65 лет, став первым французским ученым, удостоенным публичных похорон.