Эксперимент как основной метод патологической физиологии

10.08.2016
Объектом изучения патологической физиологии является болезнь, методом — патофизиологический эксперимент. Экспериментом пользуются многие науки (нормальная физиология, фармакология и т. п.). Суть эксперимента в патологической физиологии заключается в том, чтобы смоделировать болезнь у животных, изучить ее и полученные данные перенести в клинику. Иногда спорят, что опыты на животных не позволяют раскрыть сущность болезней человека и воссоздать все имеющиеся заболевания. Тогда на помощь приходят клинико-патофизиологические методы исследования с использованием современной инструментальной техники, тонких цитологических, биохимических, иммунологических и других методов. При этом следует отметить, что проведение экспериментальных исследований в современных условиях нуждается в соблюдении принципов “Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и научных целей” и требований (морально-этических норм) Национального комитета по биоэтике и комиссий по биоэтике учебных заведений и научных учреждений.

Болезнь человека настолько сложна, а механизмы ее иногда так глубоко скрыты, что изучить их порой невозможно, несмотря на использование самых современных методов исследования. Экспериментальная модель болезни всегда проще болезни человека. Это сознательное упрощение позволяет экспериментатору разложить болезнь на основные элементы для того, чтобы в дальнейшем реконструировать ее относительно человека. Такое упрощение является не минусом, а плюсом на определенном этапе научного анализа. Доказательств этому много, и к наиболее убедительным, наверное, можно отнести опыты И.И. Мечникова во время изучения воспаления, когда не на человеке, не на кролике, а на прозрачной особи морской звезды он открыл явление фагоцитоза. В опытах на мышах получены фундаментальные данные о раке, а в экспериментах на собаках — важная информация о сахарном диабете. В настоящее время технические средства позволяют проводить эксперименты на отдельных клетках и даже на их структурных элементах.

Эксперименты подразделяют на острые и хронические в зависимости от цели, которую ставит перед собой исследователь. Для изучения последствий кровопотери применяют острый эксперимент. Прививаемость опухоли можно исследовать лишь с помощью хронического эксперимента.

Для изучения патологических процессов используют следующие основные экспериментальные методики: изъятие или выключение; раздражение; введение в организм различных веществ; трансплантацию органов и тканей; методику изолированных органов и тканевых культур; моделирование генетически обусловленной патологии.

Методика изъятия состоит в удалении того или иного органа хирургическим путем. Выключение может осуществляться с помощью как фармакологических средств, так и высоких доз специфических антител, блокирующих рецепторы, или вследствие перерезки нервов. Эта методика применяется давно. Она особенно информативна при изучении эндокринных нарушений. Удаление поджелудочной железы позволило установить, что сахарный диабет связан с гипофункцией ее островкового аппарата. Благодаря удалению одного из парных органов (например, почки) были определены компенсаторные и пластические возможности оставшегося органа. Изъятие части непарных органов дало возможность установить ту меру потери паренхиматозных элементов, при которой наступает патологический этап их недостаточности. Методика выключения широко применяется при изучении патологии нервной системы. Так, Ф. Мажанди разработал способ воспроизведения двигательных и чувствительных нарушений посредством перерезания передних или задних корешков спинного мозга.

Методика раздражения применяется в том случае, если нужно изменить функции того или иного органа. Так, О.П. Вальтер, раздражая симпатические нервы в эксперименте, обнаружил сужение артерий, что стало основанием для дальнейшего изучения патогенеза спонтанной гангрены у человека.

Введение в организм различных веществ (гормонов, других биологически активных веществ, ферментов и их ингибиторов, антигенов и т. п.) также широко применяется в патологической физиологии.

Эксперименты в области трансплантации органов и тканей имеют большое значение для хирургии.

Методику изолированных органов и тканевых культур патофизиологи используют давно, поскольку она дает важную информацию о сущности патологических процессов. Например, изучение анафилаксии основывается на опытах, в которых было доказано, что анафилактическую реакцию можно вызвать и на изолированной кишке, если подействовать на нее антигеном, сенсибилизировавшим животное.

В связи с актуальностью проблемы наследственных заболеваний или наследственной предрасположенности к болезням в современных научных исследованиях широко применяют полимеразную цепную реакцию (ПЦР) с целью выявить генетические вариации (полиморфизм) определенных генов у больных, а также методику моделирования генетически обусловленной патологии на подопытных животных (нокаутных, трансгенных, генетически модифицированных).

Нет необходимости дальше перечислять специальные методики, применяемые патофизиологом в своей работе, однако нужно вспомнить те положения, которые имеют общее методологическое значение. Важную роль играет сравнительный, или эволюционный, метод. Патологический процесс, который наблюдается у человека и животных, является результатом формирования соответствующих реакций в ходе эволюции животного мира. Такие патологические процессы, как воспаление, лихорадка, возникали и усложнялись в ходе эволюции в связи с усложнением и усовершенствованием защитных и приспособительных реакций организмов на меняющиеся условия жизни. Поэтому правильный научный анализ реакций человека на патогенное влияние нуждается по возможности в более полной информации о пугях и формах их становления. А это возможно лишь в случае применения исторического метода — метода сравнительной патологии. Исключительное значение этого метода доказал И.И. Мечников на примере изучения воспаления и невосприимчивости к инфекционным болезням.

Как и любой эксперимент, патофизиологический опыт состоит из четырех этапов.

Первый этап — подготовка вопроса, на который экспериментатор хочет получить ответ. Каждому эксперименту должна предшествовать гипотеза. Нельзя проводить исследования, надеясь на то, что можно будет обнаружить что-то интересное. “Если нет в голове идей, то не увидишь и факгов”, — говорил И.П. Павлов.

Второй этап — выбор специальной методики, наиболее соответствующей поставленной задаче, и обеспечение надлежащего контроля. Контролем может быть “пустой” опыт, который ставится параллельно с основным. Например, одному животному вводят гистамин, а другому — изотонический раствор натрия хлорида. Если речь идет об эксперименте на людях, то для получения психотерапевтического эффекта одному человеку вводят лекарственное средство, а другому — индифферентное вещество, причем об этом не знает не только испытуемый, но и медицинский персонал. Такое индифферентное вещество, вводимое в качестве контроля во время клинического исследования лекарственных средств, называется плацебо (от лат. placere — нравиться). Важно, чтобы при проведении опыта не было никаких субъективных факторов, которые помимо воли экспериментатора могли бы отразиться на результатах.

Третий этап — планирование эксперимента. Опыт лишь тогда даст ответ на поставленный вопрос, когда он правильно спланирован. Прежде всего нужно помнить, что живой объекг отличается от объектов, которые изучают точные науки. Организм состоит из органов, органы — из клеток, клетки — из субклеточных структур (ядер, митохондрий, рибосом), являющихся ансамблями молекулярных систем. Каждая такая система — это отдельная функционирующая единица, которая содержит системы низшего порядка и вместе с тем входит в состав систем высшего порядка. Так в организме формируются сложные динамические взаимосвязи регуляции и подчинения.

Такая сложная система может не давать постоянного ответа даже при действии на нее стандартного раздражителя. Кроме того, она является “открытой” и не защищена от случайных влияний среды, которые могут исказить результаты эксперимента. Следует также иметь в виду, что одинаковые на первый взгляд животные отличаются наследственными признаками, полом, возрастом и индивидуальным развитием. Поэтому экспериментатор часто получает ответ, искаженный вследствие влияния дополнительных, случайных факторов. Закономерность должна пробиться сквозь множество случайностей.

Понимая это, ученые стали не только учитывать случайности, но и планировать их, используя математический аппарат теории достоверности. Чтобы внести в эксперимент случайность как важный элемент, применяют специальный прием — рандомизацию (от англ. random — случай). Существуют также другие методы планирования, позволяющие проводить эксперимент в изменяющихся условиях или исследовать одновременное действие многих факторов.

Четвертый этап — обработка полученных данных. После окончания эксперимента на животных исследование продолжается: оцениваются результаты регистрации жизненно важных функций организма, проводятся морфологические, биохимические и другие исследования тканей, взятых при жизни и после гибели животных. Весь цифровой материал подвергается статистической обработке, чтобы определить средние значения исследуемых показателей, отклонение от средних значений, отличия между средними значениями, их достоверность.