O VIAȚĂ PENTRU O IDEE –ERNEST STARLING

Ion Chiță

Școala Mihai-Vodă Pleașa

Decembrie 2020

Fiziologul Ernest Henry Starling (1866-1927) a ocupat un loc esențial în punerea endocrinologiei pe hartamedicinei. A crezut cu tărie de-a lungul întregii sale cariere că aceasta nu poate progresa fără cercetareaminuțioasă și înțelegerea modului în care rețeaua de glande și organe responsabile pentru producerea, stocareași secretarea hormonilor ajută la menținerea și controlulfuncțiilor vitale, precum creșterea, reproducerea, sistemulimunitar, comportamentul. Principalele studii au fost legate de: legea intestinului, echilibrul forței hidrostatice și osmotice în capilare; descoperirea secretinei și introducerea termenului de ”hormon”; analizarea activității de pompare a inimii; observații fundamentale despre funcționarea rinichilor.

În 1902, Starling și Bayliss au efectuat un experiment extrem de simplu: după ce au anesteziat un câine, i-au scos nervii din zona stomacului. Întrebarea era dacă pancreasul urma să secrete în continuare sucul digestiv. În caz afirmativ, asta ar fi însemnat că mesajele de la stomac la pancreas erau transmise prin altceva decât prin nervi. În cazul în care pancreasul nu elibera secreții, atunci Pavlov avea dreptate: mesajele călătoresc de-a lungul nervilor.

Cei doi izolaseră o substanță ce stimula pancreasul

din intestin. Ei au declarat că procesul prin care

pancreasul își elibera sucurile nu avea nimic de-a

face cu nervii, ci, mai degrabă cu un reflex chimic.

Starling a numit această secreție intestinală

”secretină”, hormon care stimulează secreția

pancreasului (secretina fiind un hormon tisular

produs de mucoasa duodenală).

Asemenea majorității cercetătorilor, Pavlov nu putea să renunțe la vechile convingeri că semnalele din interiorul corpului călătoresc pe traseul nervilor, chiar dacă existau dovezi care demonstrau opusul. El avusese dreptate când afirmase că intestinul transmitea semnale pancreasului, dar nu și când susținea că acestea ajungeau dintr-un punct în celălalt doar prin intermediul nervilor. În ciuda acestor lucruri, Pavlov a primit Premiul Nobel pentru fiziologie în 1904, pentru cercetarea sa despre digestie.

Tot el i-a făcut pe câini să saliveze la

auzul sunetului unui clopoțel – reacția

care-i poartă numele, pavloviană – pentru

care însă nu a primit nicio distincție.

Starling și Bayliss si-au prezentat ideile în fața Societății Regale Britanice. Ei au anunțat că nu reușiseră până la acea dată să obțină un efect de seccreție asupra pancreasului, prin stimularea nervului ”vag” – al cărui traiect începe în gât și se oprește în abdomen, adăugândcă ”în aceste condiții, ei sunt mai degrabă sceptici în legătură cu pretinsa prezență în acești nervi a unor fibre secreto-motorii către pancreas” .

Acest scepticism era, de fapt, o acuzație indirectă adusă lui Pavlov. Transmiterea de semnale chimice prin intermediul nervilor era o teorie acceptată. Membrii Societății Regale nu reușeau totuși să înțeleagă cum o substanță chimică misterioasă putea să transmită un mesaj fără să circule pe traiectul nervilor. Scepticii s-au gândit că trebuie să existe fibre nervoase minuscule care transmit mesaje, așa cum muncitorii dintr-o fabrică își treceau piesele din mână în mână pe linia de asamblare.

Bayliss și Starling și-au expus teoria înainte ca specialitatea de endocrinologie să existe. Doctorul Ivin Modlin, gastroenterolog renumit de la Universitatea din Yale, declara că acești doi oameni au creat, dintr-o singură lovitură, o disciplină. La mai bine de 100 de ani de la experimentul lui Starling, cercetătorii consideră și acum valabil faptul că hormonul secretină neutralizează acidul care se revarsă din stomac atunci când alimentele sunt digerate, adică secretina blochează eliberarea acidului gastric de către stomac și stimulează pancreasul să elimine bicarbonat. Pe scurt, secretina este un hormon care ajută digestia, așa cum, adăugat teoriei lui Starling, în 2007, oamenii de știință au descoperit că aceasta controlează trecerea electroliților în fluxul sangvin și în afara acestuia (Jessica Chu).

În continuare, Starling și Bayliss au vrut să testeze o teorie recentă a lui Pavlov: nervii transmit mesaje de la stomac la pancreas, declanșând eliberarea unor substanțe chimice. La începutul sec. al XX-lea, Bayliss și Starling au observat și demonstrat un aspect cu totul inedit: glandele – grupuri de celule răspândite în tot corpul – funcționează toate după același mecanism. Spuneau că hipofiza, suprarenalele, pancreasul nu trebuiau tratate ca entități diferite, ci ca parte a aceluiași sistem. Deducțiile au rezultat din experimentele pe câini, de altfel comune în rândul cercetătorilor vremii. În 1903 au folosit un terrier care ulterior a devenit mărul discordiei dintre oamenii de știință și activiști. Printr-un amestec straniu de coincidențe, o statuie menită a condamna abuzarea animalelor în scopuri științifice a devenit simbolul

unei descoperiri importante. Patrupedul reprezenta câinele

folosit la cursul de anatomie pentru a-i învăța pe studenți o

nouă teorie și un termen nou: hormon.

Bayliss a folosit animalul pentru a preda o nouă teorie studenților, printre care se infiltraseră și două activiste antivivisecționiste. Câinele mai fusese folosit cu câtena luni în urmă și la un alt experiment legat de pancreas, iar acesta nu mai funcționa corect. Din această cauză, Bayliss și Starling s-au concentrat pe glanda salivară pentru a demonstra chimia tractului digestiv. Bayliss i-a secționat gâtul, i-a îndepărtat pielea, mergând până la mărul lui Adam, a tăiat unul dintre nervii linguali legați de glanda salivară și a lipit un electrod în locul acestuia. Timp de 30 de minute, doctorul a electrocutat câinele în speranța că nervul stimulat electric, trebuia să determine glanda salivară să secrete sucurile. Aceste secreții aveau să activeze glandele digestie. Experimentul a eșuat, Bayliss a extras pancreasul pentru a verifica dacă are nervi minusculi, apoi a omorât animalul, pentru a-i curma suferința. Ulterior, împreună cu Starling, au studiat pancreasul câinelui, au observat că acesta nu conține niciun nerv, ceea ce avea să susțină teoria lor.

În 1905, Starling a ținut 4 prelegeri la Colegiul Regal al Fizicienilor, pe parcursul cărora a folosit deseori cuvântul hormon. Se pare că, la o cină în Cambridge, în timpul unei conversații cu biologul William Hardy, Starling îi descria acestuia ipoteza sa despre agentul eliberat în fluxul sangvin care stimula activitatea dintr-o altă parte a corpului. Hardy l-a invitat pe clasicistul W.T. Vesey să le sugereze un termen potrivit pentru a descrie definiția lui Starling. Acesta a propus verbul grecesc ”hormao” – a excita, a stimula, pe care fiziologul și l-a notat imediat în carnețelul său.

În viziunea lui Starling, diferența dintre hormoni și alte secreții era că: aceste sucuri trebuie să ”fie transportate de la organul în care sunt produse la organul pe care-l afectează cu ajutorul fluxului sangvin, iar nevoile fiziologice ale organismului trebuie să determine producerea și circulația lor repetată prin corp”. În primul dintre cele patru discursuri, Starling a spus că suspecta că hormonii sunt secretați de patru glande: hipofiza, suprarenala, pancreasul și timusul. A evitat să menționeze testiculele și ovarele, deoarece nu și-a dorit ca ilustra audiență să creadă că este unul din șarlatanii care făceau comerț ambulant cu tonice pentru ovare și testicule, despre care pretindeau că încetineau îmbătrânirea. Aceasta era o modă rentabilă la începutul anilor 1900, când diverși indivizi trâmbițau că preparatele lor din gonade de animal sporesc energia și libidoul și ajută la procesul de reîntinerire.

Ceea ce face hormonii remarcabili este faptul că sunt lansați dintr-o celulă a corpului și ating ținte aflate la mare distanță fără să fie nevoie de vreo conexiune. Rețeaua hormonală este ca internetul wireless. Practic o celulă a creierului poate emite un hormon care declanșează o reacție în ovare, asemenea ruterelor pentru computere care direcționează semnalele exact către locul unde trebuie să ajungă. La începutul secolului al XX-lea, Starling și Bayliss au descoperit că, îndepărtând o glandă producătoare de hormoni din creierul unui câine și injectând secrețiile ei oriunde în corpul animalului, totul se întorcea la normal. Chimic, hormonii sunt lanțuri de aminoacizi sau inele de atomi de carbon cu mici bucăți care atârna de fiecare parte. Ei rareori acționează singuri, scăderea nivelului unuia interferează cu alți hormoni și, printr-un efect de domino, vor tulbura mai multe funcții ale prganismului. Scopul hormonului este de a menține corpul într-o stare de echilibru. Principalele glande care secretă hormoni sunt: hipotalamusul, glanda pineală, hipofiza, tiroida și paratiroidele, insulele pancreatice (sau ale lui Langerhans), suprarenalele, ovarele și testiculele.

În 1912, Starling a început perioada extrem de productivă de cercetare despre funcția cardiacă. ”Legea fundamentală a inimii” sau Legea Frank-Starling, pe care a formulat-o definitiv în 1918 ” forţa de contracţie a miocardului este proporţională cu gradul de umplere a cavităţilor cardiace, deci cu întinderea iniţială a fibrelor miocardice.”. Acesta este un postulat care indică faptul că inima are capacitatea de a-și modifica forța de contracție - și, prin urmare, volumul său de contracție -ca răspuns la modificările volumului de intrare a sângelui (revenire venoasă). Cu cât inima este mai întinsă (volumul crescut al sângelui), cu atât este mai mare forța contracției ventriculare posterioare. În accepțiunea contemporană, numele acestei legi este Frank-Starling, întrucât cei doi fiziologi pionieri, neamțul Frank și britanicul Starling, au studiat separat inimile diferitelor animale ajungâand la concluzia de mai sus. Savanatul britanic nu era la curent cu experimentele anterioare făcute de Otto Frank, care, pentru a-și demonstra teza, a izolat inima unei broaște. Tocmai de aceea, legea este cunoscută sub denumirea Frank-Starling, deși cei doi nu au colaborat sau cercetat niciodată împreună.

În timpul Primului Război Mondial, Starling a fost implicat în cercetările despre gazele toxice. Însărcinat ca ofițer, nu a catadicsit să se plângă superiorilor de cât de dezorganizată era materia supusă cercetării. Acesta a fost probabil unul dintre motivele pentru care nu a primit niciun titlu nobiliar, asemenea savanților contemporani. După ce a renunțat la armată în 1917, Starling a prezidat Comitetul Regal pentru Alimente, iar rolul său a fost unul vital în configurarea schemei de calorii și suplimente nutriționale cunoscute în acel timp. Raționalizarea acestora a îmbunătățit nutriția în Marea Britanie pe timpul războiului, spre deosebire de Germania, care, deși a implementat, la rândul ei, o limitare a consumului, care a fost un eșec total.

Studiile sale au continuat ulterior, concentrându-se pe funcțiile rinichilor, iar în 1924, Starling a descoperit că apa, sărurile, bicarbonatul și glucoza sunt reabsorbite la capătul glomerulilor (rețea de capilare situat la începutul nefronilor din rinichi).

Ernest Starling a fost propus pentru prima dată pentru a i se decerna premiul Nobel în 1913 de către Otto Loewi, pentru descoperirea secretinei, însă, odată cu începerea Războiului, aceste distincțtii nu au mai fost acordate. În 1920, fiziologul danez August Krogh, a fost distins pentru studiile despre capilare, nu atât de relevante precum cele effectuate de Starling cu 20 de ani înainte. În 1926, britanicul a fost încă o data sugerat pentru Nobel pentru cercetările legate de rinichi. Evaluatorul însă a considerat că mai degrabă descoperirile despre hormoni trebuiau recunoscute. Totusi, în decursul unui sfert de secol de când Starling atrăsese atenția comunității științifice, și alți cercetători contribuiseră semnificativ cu studii și mai complexe,

ceea ce-l descalifica pe Starling.

Sistemul hormonal s-a dovedit a fi mult mai complex decât omenirea își putea imagina. Teorii și experimente pentru a desluși rolul hormonilor au fost emise de-a lungul timpului, însă Starling a revoluționat cu adevărat acest domeniu. El însuși afirma în 1923: ”Comparând cunoștințele actuale despre cum funcționează organismul nostru și despre puterea noastră de a interveni și a-l controla pentru beneficiul umanității, cu ignoranța și neputința disperată din anii studenției mele, simt că am avut marele noroc de a vedea cum soarele răsare peste o lume întunecată”.

Ernest Starling și-a dedicat viața cercetărilor, inovațiilor și exprimării îndrăznețe ale unor opinii pioniere pentru timpurile în care a trăit. Așa cum remarca Henry Dale (fiziolog Britanic laureat al Premiului Nobel): ”Toți l-am considerat un camarad generos și un lider, și este imposibil să ne gândim la fiziologia din ultimii treizeci de ani fără Starling ca figură centrală și inspirațională. Avea un curaj neîmblânzit, energia și pasiunea sa pentru cunoaștere a înlăturat orice obstacol.

Fără îndoială, descoperirile și temeritatea lui Ernest Starling au lăsat amprente în universalitate.

a. Oxitocina

b. Hormonul creșterii

c. FSH – hormon de stimulare foliculară