Dostęp Otwarty

Historia medycyny

Sekret krwi, czyli szkarłatnej damy

Dr hab. n. hum. Ryszard W. Gryglewski, prof. UJ

Katedra Historii Medycyny Collegium Medicum UJ

Small ryszard wgryglewski opt

Dr hab. n. hum. Ryszard W. Gryglewski

Krew jest jedną z najbardziej oczywistych manifestacji życia. Nie dziwi zatem, że zajmowała i nadal zajmuje tak istotne miejsce w ludzkiej kulturze. Jej znaczenie rytualne i magiczne zostało dobrze udokumentowane w narracji mitologicznej i przestrzeni rytualnej, jest stale obecna w wierzeniach religijnych. Budząca zarówno ciekawość, jak i obawy, łatwo poddawała się symbolicznemu obrazowaniu, przenikając głęboko nasze rozumienie i czucie świata. Nie mogło jej zabraknąć u samych początków sztuki leczenia.

W oczekiwaniu na mikroskop

Small 1 harvey william opt

Ryc. 1. William Harvey, który stwierdził, że krew krąży w układzie zamkniętym.

O krwi po raz pierwszy rozumianej jako pozbawionej supranaturalnych cech cieczy mówił Hipokrates. Wymieniał ją wśród czterech płynów (humorów) odpowiedzialnych za stan organizmów. Zachowanie odpowiednich proporcji w ich stałej równowadze (eukrazja) skutkowało stanem zdrowia, zachwianie proporcjami (dyskrazja) prowadziło do schorzeń. Cztery hipokratejskie płyny to: sanguina, phlegma, cholemelachole. Teoria humoralna, jak zwykliśmy ją określać, stała się punktem wyjścia rozważań dla pokoleń lekarskich, kształtując zdecydowaną większość teorii w polu fizjologii i patologii na przestrzeni kolejnych stuleci. Inspirowała jednego z największych lekarzy starożytności Galena, dla którego życie jest zależne od dwóch, dzisiaj powiedzielibyśmy, układów: krwionośnego i oddechowego. Zarówno mechanizm powstawania i przepływu krwi, jak i mechanika oddychania stanowiły istotną część jego wykładu medycyny. Wedle niego boski pierwiastek – pneuma, który miał przemieszczać się tętnicami i aortą, mieszał się z krwią, „poruszając” szereg istotnych sił życiowych, w tym spiritus vitalis.

Small 2 antonie van leeuwenh opt

Ryc. 2. Antoni van Leeuwenhoek zwany królem mikroskopu.

Musiało minąć 14 wieków, nim w 1628 roku William Harvey (ryc. 1) przedstawił światu śmiałą hipotezę, że krew krąży w układzie zamkniętym. Poparł ją następnie eksperymentem. Wyniki swoich obserwacji przedstawił w krótkim traktacie „Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus”.

Small 3 william hewson opt

Ryc. 3. William Hewson – wyróżnił leukocyty i fibrynę.

Kilkanaście lat później, w 1642 roku, w holenderskim mieście Delft Antoni van Leeuwenhoek (ryc. 2) pod swojej konstrukcji mikroskopem dostrzegł, wyróżnił i opisał komórki krwi. Nazywany ojcem mikroskopii przez kilkadziesiąt lat regularnie dokumentował wyniki swoich obserwacji, wysyłając w sumie ok. 190 listów do Royal Society w Londynie, w których prezentował odkrywany przez siebie świat mikrokosmosu. Ciecz, którą od czasów Hipokratesa postrzegano jako mniej więcej jednorodną i opisywano zgodnie z prawami hydrauliki, zaczęła stopniowo ukazywać nowe, nieznane dotąd oblicze.

Musiało jednak minąć z górą sto lat, by ok. roku 1770 angielski lekarz i przyrodnik William Hewson (ryc. 3), dysponując ulepszonym mikroskopem, podjął się badania składu krwi, wyróżniając wówczas m.in. leukocyty oraz fibrynę. Skorygował również wcześniejsze ustalenia Leeuwenhoeka, wskazując, że w istocie erytrocyty mają kształt zbliżony do dysków, a nie sferyczny, jak twierdził holenderski badacz. Wykazał też, że istnieje wyodrębniona ściana komórkowa, co jednak zostało wówczas zignorowane.

Klucz do diagnostyki

Small 4 felix hoppe seyler opt

Ryc. 4. Felix Hoppe-Seyler, który wprowadził termin „hemoglobina”.

Tymczasem wzrastające pod wpływem odkryć wybitnych uczonych – Lavoisiera i Newtona – chemia i fizyka dogłębnie przekształciły przyrodoznawstwo, wskazując na eksperyment jako metodę, a na matematykę jako podstawowy język opisu. I to właśnie wiek XVIII przyniósł ze sobą pierwsze doniesienia, że w istocie kolor krwi zależny jest od obecności w niej żelaza. Musiało jednak upłynąć sporo czasu, nim w 1840 roku dość przypadkowo Friedrich Ludwig Hünefeld po raz pierwszy uzyskał kryształy z zaschniętej próbki krwi, a w 1851 roku Otto Funke zaprezentował pierwszą laboratoryjną metodę ich pozyskiwania. Warto w tym miejscu przypomnieć, że w 1853 roku polski anatom Ludwik Karol Teichmann opracował oryginalną i znacznie efektywniejszą niż Funke metodę pozyskiwania heminy w postaci krystalicznej (chlorheminy). Kryształy, nazywane niekiedy na cześć odkrywcy, kryształami Teichmanna, stanowiły milowy krok w badaniach nad strukturą krwi. Jego ścieżką podążały badania znakomitego niemieckiego badacza Felixa Hoppe-Seylera (ryc. 4), którego nazywa się ojcem nowoczesnej biochemii. To właśnie on miał w 1864 roku wprowadzić do terminologii naukowej termin „hemoglobina”, udowadniając równocześnie, że to właśnie w niej obecne jest żelazo. U progu lat 70. XIX wieku Claude Bernard postawił hipotezę, że erytrocyty są odpowiedzialne za transport tlenu i że proces ów odbywa się na drodze reakcji chemicznej. Nie mógł jednak tego w ostateczny sposób udowodnić. Dokonali tego dopiero w 1904 roku Christian Bohr, Karl Hasselbalch i August Krogh, którzy na drodze szczegółowych badań analitycznych opisali oksyhemoglobinę – postać hemoglobiny połączonej z tlenem.

Small 5 edmund biernacki opt

Ryc. 5. Edmund Biernacki, czyli skąd się wziął odczyn Biernackiego.

Ostatnia dekada XIX wieku przyniosła dalsze sukcesy na polu badań nad heminą. Ostatecznie to prace dwóch polskich uczonych – Leona MarchlewskiegoMarcelego Nenckiego doprowadziły do poznania chemicznej struktury heminy i wskazania na jej bliskie pokrewieństwo z pochodnymi chlorofilu. Marceli Nencki wraz ze swoim uczniem i współpracownikiem Janem Zaleskim dostarczyli ostatecznych dowodów na to, że cząsteczka heminy to w istocie żelazo otoczone pierścieniami pirolu. Wydawało się, iż jesteśmy coraz bliżej poznania chemicznej budowy krwi i jej biologicznej funkcji w życiu organizmów.

Także na polu nauk klinicznych potwierdzało się wyrażone jeszcze na przełomie XVIII i XIX stulecia przekonanie, że kluczem do nowoczesnej diagnostyki schorzeń są w istocie badania krwi. Wybitny internista Edmund Biernacki (ryc. 5) jako pierwszy opisał znaczenie zjawiska samoistnej sedymentacji krwi dla diagnostyki klinicznej. W 1897 roku zaobserwował, że szybkość opadania krwinek jest zmienna w zależności od różnych schorzeń i zaburzeń metabolicznych. W 20 lat później Robin Fåhræus powtórzył w nieco zmienionej formie doświadczenia polskiego lekarza. W 1921 wraz z Alfem Westergrenem stworzyli praktyczny model dla badania prędkości opadania erytrocytów (ESR).

Przedstawienie pełnej struktury

To, co jednak intrygowało wielu, a na co pomimo licznych starań nie znaleziono zadowalającej odpowiedzi, zawierało się w pytaniach, czym w istocie jest hemoglobina i jaką pełni funkcję. Nie ulegało też wątpliwości, że tylko przedstawienie pełnej jej struktury otworzy drogę do pełnego zrozumienia jej miejsca w świecie przyrody. To jednak okazało się zadaniem nader trudnym.

W 1935 roku Linus Pauling zainteresował się bliżej hemoglobiną, którą badał pod względem strukturalnego układu heminy, stawiając sobie pytanie o faktyczny charakter relacji wzajemnego oddziaływania czterech atomów żelaza na mechanizm łączenia i uwalniania cząsteczki tlenu. Współpracując z Charlesem D. Coryellem, zbadał powyższy mechanizm, wykazując, że w hemoglobinie występują niesparowane elektrony. Uczeni stwierdzili również, że w kontakcie z tlenem lub dwutlenkiem węgla układ atomów żelaza i właściwości magnetyczne hemoglobiny podlegają poważnym zmianom. Linus Pauling w dalszych badaniach w latach 40. wykazywał dużą plastyczność cząsteczki hemoglobiny pod wpływem czynników zewnętrznych, w tym także patologicznych. Prowadziło to w efekcie do wyodrębnienia w kolejnych latach szeregu „mutacji” hemoglobiny w różnych zmianach chorobowych.