SZ nr 100–102/2000z 21 grudnia 2000 r.
Historia Medycyny
Co przyniosło milenium?
Medard Lech
Jeszcze dziesięć lat temu XXI wiek i trzecie tysiąclecie były tylko przedmiotem rozważań futurologów lub czasem akcji powieści science-fiction. Tymczasem, prawie niepostrzeżenie, pierwszego stycznia 2001 r. – wraz z około 7 miliardami innych ludzi – obudzimy się w nowym tysiącleciu. Styczeń roku 2001 będzie okazją do wyboru najlepszych sportowców, najważniejszych polityków, najsłynniejszych aktorów i najważniejszych odkryć, jakie miały miejsce w dwudziestym wieku. Wielu już się zastanawia nad tym, co było najważniejszym odkryciem i największym sukcesem medycyny w minionym stuleciu. Stulecie, choć to bardzo długi okres, mimo wszystko łatwiej ogarnąć niż całe tysiąc lat i to wszystko, co się wydarzyło w medycynie przez ostatnich dziesięć wieków. Ale okazja jest niepowtarzalna (następna będzie przecież dopiero za tysiąc lat!), tak więc nie sposób nie pokusić się o próbę podsumowania
Poznanie anatomii i fizjologii ciała ludzkiego
Co prawda, podwaliny anatomii zawdzięczamy Galenowi żyjącemu w Grecji w początkach pierwszego tysiąclecia, ale rozkwit tej dyscypliny nastąpił dopiero w Renesansie, przede wszystkim za sprawą urodzonego w Brukseli Andreasa Vesaliusa (1514-1564). Autor ów w 1543 roku wydał "Siedem Ksiąg o Budowie Ciała Ludzkiego", bogato ilustrowanych, które wyznaczyły standard opisów anatomicznych przygotowywanych przez anatomów przez wszystkie następne lata, aż do czasów współczesnych. Niespełna sto lat później angielski lekarz William Harvey (1578-1657) odkrył i opisał układ krążenia. To dzięki niemu dowiedzieliśmy się, że serce pompuje krew, że istnieje krążenie płucne i dlaczego na tętnicach obwodowych możliwe jest wyczuwanie tętna. To z kolei stwarzało podstawę odkrycia możliwości mierzenia ciśnienia tętniczego krwi (ksiądz Stefan Hales w 1733 roku po raz pierwszy zmierzył ciśnienie tętnicze krwi u konia). Bez pracy tych badaczy niemożliwe byłyby operacje na otwartym sercu i przeszczepy, które zawdzięczamy już dwudziestemu wiekowi.
Odkrycie komórek i ich budowy wewnętrznej
Aczkolwiek o budowie "atomowej" świata ożywionego mówili już filozofowie w starożytności, to odkrycie komórki było możliwe dopiero po wynalezieniu – przez Holendra Antoniego van Leeuwenhoecka (1632-1723) – mikroskopu. Znając szczegóły techniczne tego mikroskopu, wydaje się nieprawdopodobne (ale to fakt!), że można było zaobserwować komórkę, nazwaną przez odkrywcę "animalculus". Widziana przez Holendra struktura była najprawdopodobniej pierwotniakiem lub bakterią. Dzięki udoskonalonej wersji mikroskopu (powiększenie do 270 razy) Anglik Robert Hook opisał komórkową budowę roślin. Ponad sto lat później, na początku XIX wieku, Schleidenowi i Schwannowi udało się stwierdzić i opisać komórkową strukturę tkanek zwierzęcych. Możliwości techniczne stale udoskonalanych mikroskopów wyznaczały etapy postępu medycyny. To właśnie mikroskop umożliwił badania Virchova (1821-1900) i stworzenie podwalin obowiązującej do dziś komórkowej teorii wszelkich procesów życiowych (także chorobowych). Z odkryciem struktur wewnątrzkomórkowych medycyna musiała zaczekać aż do lat trzydziestych XX wieku, kiedy to powstał pierwszy mikroskop elektronowy, dający 400-krotne powiększenia (wynalazca: Ernst Ruska). Postęp w tej dziedzinie i uzyskanie powiększenia rzędu 10 000 razy pozwoliły m.in. na poznanie mitochondriów i rybosomów komórkowych. Dzięki dalszym udoskonaleniom w tym zakresie możliwy był rozwój metod histochemicznych i immunocytochemicznych, a to z kolei stanowiło podwalinę pod rozwój całej nowej dziedziny wiedzy, jaką była cytofizjologia. Dzisiaj, w przededniu XXI wieku, aż trudno uwierzyć, że dopiero od dwustu lat wiemy w ogóle o istnieniu komórek zwierzęcych.
Poznanie procesów chemicznych mających istotne znaczenie dla życia człowieka
Procesy fermentacji znane były od zamierzchłej starożytności; dzięki tej wiedzy możliwa była produkcja wina, piwa i wypiek chleba. Wiadomo było, że do zaistnienia tego procesu konieczne są "fermenty". W XVII wieku powstała nawet teoria, że podłożem wszelkich chorób jest działanie różnorodnych fermentów (Willis – 1659); jej zwolennikami byli także inni badacze, żyjący nawet wiele lat później (Lavoisier, Berzelius, Pasteur). Dzięki badaniom fizyków i chemików stał się możliwy opis matematyczny procesów życiowych i wytłumaczenie procesów utleniania, które umożliwiają przemianę materii i uzyskiwanie energii niezbędnej do życia. Dalszy postęp w tej dziedzinie to odkrycia z drugiej połowy XX wieku, związane z nazwiskami Warburga i Krebsa (cykl Krebsa). Bez tych odkryć niemożliwe byłoby poznanie działania enzymów, hormonów i neurotransmiterów, a tym samym nie doszłoby do postępów w farmakologii, endokrynologii i wielu innych dziedzinach medycyny, bez których dziś nie moglibyśmy się już obejść.
Rozwój anestezjologii
Co prawda, istnieją dowody archeologiczne mówiące o wykonywaniu poważnych operacji chirurgicznych już w starożytności, wiadomo też jednak, że większość tych zabiegów była wykonywana bardzo brutalnie, a do uśmierzania bólu operacyjnego stosowano czasami alkohol, opium itp. Trudno byłoby sobie wyobrazić postęp technik chirurgicznych bez znieczulenia ogólnego. Dopiero w 1799 roku Anglik Davy odkrył znieczulające właściwości podtlenku azotu, który nazwał gazem rozweselającym. Ale na większą skalę gaz ten był użyty do znieczulenia dopiero w 1844 roku (Wells ze stanu Connecticut). Narkoza eterowa zainicjowana została przez Mortona (ze stanu Massachusetts) w 1846 roku, a narkoza chloroformowa – rok później przez Simpsona (Wielka Brytania). Początek nowej ery w anestezjologii wiąże się z 1942 rokiem, kiedy to Griffith (Kanada) wprowadził rutynowe podawanie środków zwiotczających w czasie narkozy.
Poznanie związku pomiędzy obecnością drobnoustrojów a powstawaniem chorób
Przez większą część drugiego tysiąclecia naszej ery nieznany był fakt, że jakieś niewidzialne organizmy żyjące mogą być przyczyną chorób, a nawet wielkich epidemii. Chociaż Ludwik Pasteur (1822-1895) nie był pierwszą osobą na świecie, która zobaczyła bakterię, to jednak z jego nazwiskiem łączy się powstanie nowej dyscypliny wiedzy, jaką jest mikrobiologia. Od nazwiska tego uczonego pochodzi słowo pasteryzacja, z tym samym uczonym związane jest pierwsze zastosowanie szczepionek. Robert Koch (1843-1910) w swoim skromnym laboratorium w Wolsztynie (dzisiejsze województwo wielkopolskie) odkrył istnienie laseczek wąglika i pierwszy opisał gronkowce. Ten sam uczony, w późniejszym okresie pracując już w Berlinie, odkrył prątki gruźlicy (prątki Kocha) i tuberkulinę, za co w 1905 roku otrzymał Nagrodę Nobla. Listerowi (1827-1912), który w praktyce klinicznej wykorzystał nową wiedzę, jaką była bakteriologia – zawdzięczamy wprowadzenie do medycyny antyseptyki. Nazwisko węgierskiego położnika Semmelweisa (1818-1865) związane jest z wprowadzeniem aseptyki do sal szpitalnych Europy i świata. Trzeba pamiętać, że przed wprowadzeniem – wydawałoby się oczywistych – zasad Semmelweisa i Listera niemal każdy zabieg operacyjny był obarczony ogromnym ryzykiem powstania zakażenia i posocznicy. Duże zasługi w dziele poznania przyczyn duru plamistego, nagminnie występującego w czasie pierwszej wojny światowej, ma Polak Rudolf Weigl (1883-1957). Znaczącym sukcesem – tym razem wirusologów – było odkrycie w początkach lat osiemdziesiątych przyczyny zespołu nabytego upośledzenia odporności – AIDS (Gallo i Montagnier).
Genetyka
Przez osiem i pół wieku ostatniego tysiąclecia wyłącznie w gestii filozofów i księży pozostawała sprawa rozwiązania problemu dziedziczenia cech rodzicielskich przez potomstwo. Jeszcze w połowie XIX wieku uważano, że w główce plemnika znajduje się gotowy "homunculus" (malutki człowieczek podobny do rodzica), który rozwija się potem w płód, noworodka i dorosłego osobnika. Prace Darwina (1856) i Mendla (1865) spowodowały wyłom w obowiązujących teoriach. W 1890 roku Fleming zakończył badania i opisał chromosomy jako podstawowe jednostki odpowiedzialne za dziedziczenie cech. Na początku XX wieku Bateson publikuje pracę, w której stawia hipotezę, że wrodzone defekty metaboliczne u potomstwa dziedziczą się zgodnie z teorią Mendla (która, jak wiadomo, dotyczyła tylko roślin). W 1906 roku do słowników światowych – za przyczyną Anglika Batesona – trafia nazwa nowej gałęzi wiedzy, jaką jest genetyka. Od 1943 roku (prace Avery'ego, MacLeoda i McCarty'ego) wiadomo, że przenoszenie cech związane jest z łańcuchami kwasu dezoksyrybonukleinowego. Dodać jeszcze trzeba odkrycie spiralnego modelu cząsteczki białek i prace z dziedziny molekularnych uwarunkowań chorób (laureata Nagrody Nobla z 1954 r. Linusa Paulinga). Od tamtego czasu prace z dziedziny genetyki posuwały się bardzo szybko, mnożyły odkrycia i publikacje z tej dziedziny. Pozwoliło to m.in. na wyprodukowanie już w 1982 roku zaprojektowanej genetycznie insuliny ludzkiej. Dalsze odkrycia doprowadziły do możliwości modyfikacji genetycznej mikroorganizmów celem produkcji rekombinowanych białek wykorzystywanych w celach terapeutycznych. Wiek dwudziesty uwieńczony został (komunikat z br.) poznaniem pełnej mapy genomu człowieka.
Rozwój immunologii
Za pierwszego przedstawiciela immunologii uważa się co prawda angielskiego chirurga Jennera (1749-1823), który w celu zapobiegania ospie prawdziwej u ludzi szczepił im płyn obecny w pęcherzykach powstających na skórze krów chorych na krowiankę, w rzeczywistości jednak podwaliny pod tę naukę powstały dopiero w końcówce XIX wieku (Behring i Shibasaburo, Miecznikow). Wtedy to wyprodukowano antytoksynę błoniczą, odkryto zasadę działania przeciwciał, fagocyty i opracowano komórkową teorię odporności. Pierwsza połowa XX wieku to okres rozkwitu serologii. W tej dziedzinie daje się zauważyć poważny wkład polskich naukowców (Hirszfeld – odkrycie grup krwi, Bujwid – prace nad szczepionką przeciw durowi plamistemu) do nauki światowej. Następnych pięćdziesiąt lat to okres odkryć związanych z komórkami odpowiedzialnymi za reakcję immunologiczną, a także prac, których celem była modyfikacja tej reakcji (dążenie do nieodrzucania przeszczepów oraz do pobudzania i potęgowania odporności przeciw antygenom powodującym choroby). Przy omawianiu sukcesów immunologii w ostatnim stuleciu nie można pominąć osiągnięć organizacyjnych. Właśnie w tym okresie zaistniały silne powiązania międzynarodowe, mające na celu eradykację szeregu chorób zakaźnych występujących na całym świecie. Dzięki powszechnym szczepieniom przeciw ospie prawdziwej udało się wyeliminować tę chorobę na całym świecie. Bliskie jest osiągnięcie podobnego sukcesu w walce z polio (odkrywcy szczepionek: Sabin, Salk i Koprowski). Koniec dwudziestego wieku to powszechne wkraczanie do profilaktyki szczepionek nie mających prawie nic wspólnego z żywym lub martwym drobnoustrojem chorobotwórczym (wyprodukowanych w laboratoriach z wykorzystaniem wiedzy o budowie DNA określonych patogenów; przykładem jest szczepionka przeciw żółtaczce zakaźnej typu B).
Możliwości badań obrazowych ciała ludzkiego
Co prawda promieniowanie X odkryte zostało już w 1895 roku, a Wilhelm Roentgen otrzymał za to Nagrodę Nobla w 1901 roku, to jednak daleko było jeszcze wówczas do prawdziwych możliwości badania obrazowego ciała ludzkiego. Pierwsze próby tych badań po kilku-kilkunastu latach przynosiły badaczom chorobę popromienną i śmierć. Trzeba było skorzystać z technik fotograficznych i ekranów pochłaniających promieniowanie. Mimo to wciąż nie było możliwe badanie tkanek i narządów przepuszczających promieniowanie. Dopiero wynalezienie kontrastu i późniejsze odkrycie możliwości wykorzystania ultradźwięków i rezonansu magnetycznego w medycynie, umożliwiły "wniknięcie oka" lekarza do tych struktur. Za opracowanie tomografii komputerowej Hounsfield i Cormack otrzymali w 1979 roku Nagrodę Nobla.
Sterowanie płodnością
Zgodnie z definicją WHO, zdrowie to nie tylko brak choroby, ale także pełen dobrostan psychiczny, fizyczny i społeczny. Ale trudno mówić o pełnym dobrostanie życia człowieka, który bardzo by chciał, ale nie może mieć potomstwa. Od lat ludzkość narzekała na trudności w sterowaniu swoją płodnością. W Biblii czytamy o niepłodnych kobietach, także z Biblii i innych źródeł wiemy o odwiecznym poszukiwaniu i stosowaniu metod zapobiegających niepożądanym ciążom. Okres Renesansu to czas rozkwitu anatomii. W tym właśnie okresie dokładnie opisano budowę narządów płciowych i ich funkcję. Chociaż niemożliwe było wtedy jeszcze dokładne poznanie mechanizmów decydujących o płodności i niepłodności, to w 1564 roku Fallopius opisał już możliwość stosowania prezerwatywy (odpowiednio spreparowany pęcherz zwierzęcy). Według pomysłodawcy metoda ta miała chronić mężczyzn przed zachorowaniem na choroby weneryczne. Metoda się przyjęła, a współczesna prezerwatywa, wykonana z cienkiej pianki lateksowej, jest po prostu tylko kolejną, usprawnioną wersją wynalazku Fallopiusa. Początki innego odkrycia z dziedziny regulacji płodności były bardzo typowe. Badacz amerykański Russel Marker odkrył, że wyciągi z meksykańskiej rośliny Ignam łagodzą bóle miesiączkowe. Zainteresowało go to na tyle, że jako pierwszy uzyskał (w początku lat 40.) czysty progesteron z surowców roślinnych. Gregory Pincus (w 1953 roku) sprawdził skuteczność antyowulacyjnego działania tego progesteronu u królików. W 1957 roku rozpoczęto już testowanie dwuskładnikowych pigułek antykoncepcyjnych na kobietach mieszkających w Porto Rico, a do końca XX wieku – w różnym okresie życia – stosowały już tę metodę setki milionów kobiet.
25 czerwca 1978 r. w Anglii urodziła się Luiza Brown, pierwsze dziecko "poczęte w probówce" (sukces ten zawdzięczamy dwóm badaczom angielskim: Patrickowi Steptoe i Robertowi Edwardsowi). Rozpoczęła się nowa era i szansa dla par, które dotąd nie mogły marzyć o własnym dziecku. Uważa się, że do końca XX wieku – dzięki in vitro fertilization – na świat przyszło ponad 20 tysięcy dzieci.
Zastosowanie metod statystycznych w medycynie
Wszystko się chyba zaczęło od Fermeta i Pascala, żyjących w XVII wieku. To oni położyli podwaliny pod rachunek prawdopodobieństwa i analizowali zdarzenia losowe. Pierwszy raz w medycynie zastosowano tę wiedzę w analizie śmiertelności w różnych dzielnicach Londynu. Mniej więcej w tym samym okresie Graunt opracował model do obliczania prawdopodobieństwa dalszego trwania życia, który okazał się bardzo przydatny w funkcjonowaniu rozwijających się w XVII i XVIII wieku zalążków towarzystw ubezpieczeniowych.
Można powiedzieć, że ojcem badań klinicznych był Lind, lekarz floty brytyjskiej, który w 1747 roku podawał sok owocowy 12 pasażerom swojego statku, lecząc ich w ten sposób ze wszechobecnego wśród marynarzy szkorbutu. Początek współczesnej epidemiologii wiąże się z nazwiskiem Snowa, który w okresie epidemii cholery w 1854 roku, przeprowadzając analizę zachorowań w różnych dzielnicach Londynu, udowodnił, że choroba ta ma swoje źródło w zanieczyszczonej wodzie. Zamknięcie studni na jednej z ulic doprowadziło do zwalczenia epidemii. Większość z lekarzy zna pojęcie "krzywej Gausa". Nazwa jej pochodzi od nazwiska niemieckiego matematyka żyjącego w latach 1777-1855. Kolejny etap rozwoju i zastosowań statystyki w medycynie to prace Fishera (1890-1962) i jego analiza wariancji. Ten sam uczony jest także twórcą pojęcia randomizacji. Pierwsze randomizowane badania kliniczne przeprowadzono w Wielkiej Brytanii w 1950 roku. Od lat sześćdziesiątych metoda ta staje się podstawowym sposobem prowadzenia badań naukowych w medycynie praktycznej i jest podstawą tego, co nazywamy współcześnie medycyną opartą na faktach (evidence based medicine).
Szpitalnictwo i ubezpieczenia zdrowotne
Szpitale powstające w pierwszych wiekach naszej ery miały w zasadzie charakter przytułków i były organizowane przez instytucje, które dzisiaj nazwalibyśmy charytatywnymi. W Europie szpitale stały się zakładami leczniczymi dopiero w epoce Odrodzenia. Nowe technologie i postęp medycyny spowodowały, że leczeniem pacjentów zaczęły się zajmować całe wyspecjalizowane zespoły, co podniosło koszty. Skuteczność terapii zależała w dużej mierze od możliwości finansowych pacjentów. XIX wiek przynosi pierwsze próby wprowadzenia ubezpieczeń zdrowotnych. Początkowo były to kasy wzajemnej pomocy (np. górników); w 1883 roku – za rządów Bismarcka – powstała w Niemczech pierwsza na świecie kasa chorych. Podobne organizacje utworzono na początku XX wieku w Anglii i Stanach Zjednoczonych. Bez ubezpieczeń opłacanych przez ludzi zdrowych i państwowego współfinansowania kosztów opieki medycznej niemożliwy byłby rozwój medycyny, niemożliwe by też było takie wydłużenie trwania przeciętnego życia ludzkiego, jakie obecnie obserwujemy w krajach rozwiniętych.
Odkrycie substancji służących do walki z drobnoustrojami chorobotwórczymi
Medycyna od swoich prehistorycznych początków poszukiwała leków, które mogłyby być przydatne w leczeniu chorób zakaźnych. Najbardziej znane osiągnięcia z tej dziedziny wiążą się z wykorzystaniem działania wyciągów z kory drzewa chinowego (malaria) i kory wierzby (salicylany). Dzisiaj trudno już sobie wyobrazić medycynę bez antybiotyków. Pamiętajmy, że jeszcze niecałe sto lat temu metali ciężkich używano np. do leczenia kiły i nie wiadomo, czy groźniejsze dla życia człowieka były objawy kiły, czy też objawy nagminnego zatruwania pacjentów tymi "lekami". Wspomniany już wyżej niemiecki bakteriolog Paul Ehrlich przewidywał istnienie "magicznej amunicji", która będzie niszczyła drobnoustroje chorobotwórcze, nie uszkadzając przy tym komórek i tkanek człowieka. W okresie międzywojennym i pierwszych latach drugiej wojny światowej – dzięki odkryciu niemieckiego bakteriologa (Gerhard Domagk, który w 1939 roku otrzymał za odkrycie sulfonamidów Nagrodę Nobla) – medycyna dysponowała już grupą silnych leków przeciwbakteryjnych. W 1928 roku Fleming odkrył hamowanie wzrostu kolonii gronkowca złocistego przez zanieczyszczenie jej grzybnią Penicyllium notatum, ale dopiero w 1942 roku Anglik Florey miał odpowiednią ilość penicyliny i użył jej do leczenia zakażenia. Wśród historyków zajmujących się drugą wojną światową uważa się, że odkrycie i produkcja penicyliny były jedną z podstaw zwycięstwa aliantów.
Okazało się jednak, że niektóre drobnoustroje (np. Streptomyces) nie są wrażliwe na działanie penicyliny, a więc poszukiwania trwały nadal. W 1944 r. Amerykanin Waksman odkrywa streptomycynę (Nagroda Nobla w roku 1952), dzięki której rozszerza się spektrum drobnoustrojów wrażliwych na antybiotyki, a przede wszystkim możliwe się staje leczenie gruźlicy. W receptariuszu współczesnych lekarzy mamy już także leki przeciwwirusowe, które w dużej mierze zawdzięczamy odkryciom farmakoterapii molekularnej.
W przedstawionym minibilansie osiągnięć drugiego milenium brakuje wielu nazwisk i odkryć. Szczególnie tych związanych z dyscyplinami klinicznymi, ale prawdę mówiąc – wszystkie nowe metody diagnostyczne i lecznicze w klinikach zawdzięczamy rozwojowi nauk, o których mowa w tym podsumowaniu. Przed medycyną końca drugiego i początku trzeciego milenium stają liczne wyzwania.
Nigdy jeszcze dotąd na świecie nie żyło bowiem tylu ludzi starych, nigdy dotąd nie mieliśmy też do czynienia z taką globalizacją życia. Nie ma już chorób, które ograniczyć można do jednego regionu, kraju czy kontynentu, bo środki lokomocji przenoszą chorych w ciągu kilkunastu godzin z jednego końca świata na inny (przykładem zagrożeń z tym związanych może być rozprzestrzenianie się zakażeń HIV i AIDS).
Meteorologiczny efekt cieplarniany i skażenie środowiska globu ziemskiego – to kolejne elementy, które mogą modyfikować stan zdrowia ludzkości i decydować o potrzebach nowych działań medycznych. Niewyobrażalny postęp, jaki osiągnęły nauki medyczne w XX wieku i wiążące się z nim koszty najtrudniejszych procedur medycznych, stawiają przed ludzkością, a szczególnie przed filozofami, trudne pytania z dziedziny etyki. Ostatnim tego przykładem był dylemat, przed którym stanęli lekarze i prawnicy angielscy, decydujący o konieczności rozdzielenia bliźniąt syjamskich pochodzących z Malty. Ale takich dylematów – w trzecim tysiącleciu – będzie na pewno dużo więcej.