From early childhood Joseph Lister was a precocious talent for observation and drawing, well illustrated by his dissections and osteology.1 Hänen isänsä, Joseph Jackson Lister, oli taitava mikroskopisti jotka kehittivät akromaattinen linssi, joka edellyttäen suuri tekninen edistysaskel tulevaa kehitystä bakteriologian ja jonka hänet valittiin Fellow, Royal Society vuonna 1832. Lister senior tarjosi pojalleen erinomaista teknologiaa ja kannusti häntä kehittämään mikroskopian taitoja, jotka olivat vallassa suuren osan hänen varhaisesta työstään kokeellisen fysiologian alalla sekä hänen myöhemmistä kliinisistä tutkimuksistaan sepsiksessä ja antisepsiksessä. Isänsä lisäksi kahdella Listerin opettajalla University College Londonissa oli suuri vaikutus hänen tulevaan uraansa: silmälääketieteen ja kirurgian professorilla Thomas Wharton Jonesilla ja anatomian ja fysiologian professorilla William Sharpeyllä.

Wharton Jones oli tutkinut tulehduksen verenkiertoa ja vaikutuksia sammakon verkon ja lepakon siipien läpikuultavien kudosten avulla ääreisverisuonten mikroskooppisia havaintoja varten,2 teosta, joka raportoitiin selkeällä ja ytimekkäällä kielellä ja joka toimi mallina Listerin myöhemmille verenvirtausta ja tulehdusta koskeville tutkimuksille.3 Sharpey,yksi perustajista modernin fysiologian Britanniassa, 4 oli mahdollisesti enemmän vaikutusvaltaa nuori Lister, joka myöhemmin elämässä tunnusti: ”Opiskellessani University Collegessa minua viehättivät suuresti tohtori Sharpeyn luennot, jotka inspiroivat minua rakkaudella fysiologiaan, joka ei ole koskaan jättänyt minua.’5 Sharpey oli opiskellut lääketiedettä Edinburghissa, jossa hänestä tuli edinburghilaisen kirurgin professori James Symen elinikäinen ystävä. Vuosina 1821 ja 1823 Sharpey oli opiskellut nojalla Dupuytren ja Lisfranc Pariisissa,6 ja vaikka hän sai Fellowship, Royal College of Surgeons of Edinburgh vuonna 1830 hän päätti perustaa uransa tutkimuksen anatomian ja fysiologian. Vuonna 1836 hänet nimitettiin johdolla anatomian ja fysiologian University College London ja kolme vuotta myöhemmin valittiin FRS. Vuonna 1853 Sharpey oli keskeinen suositella Lister, Syme kuin hänen kirurginen avustaja Edinburgh, jossa suurin osa Lister n kokeellisia fysiologisia tutkimuksia olisi suoritettava vuosina välillä 1853 ja 1859, ennen kuin hänen siirtyä Glasgow ryhtyä Regius puheenjohtaja Surgery. Kaksi ensimmäistä julkaisua olivat histologisia tutkimuksia iiriksen supistumiskudoksesta ja ihon lihaskudoksesta. Intensiivisen kokeilun aikana syntyi 11 fysiologista tutkimusta vuosien 1857 ja 1859 välillä, jotka perustuivat laajaan ja laaja-alaiseen tutkimustoimintaan, johon sisältyi tutkimuksia valtimoiden hermokontrollista, tulehduksen alkuvaiheista, hermokuitujen rakenteesta ja merkittävästä sekvenssistä kokeita suoliston hermokontrollista, erityisesti ”inhibitoristen” eli sympaattisten hermojen toiminnasta.

koko elämänsä ajan Lister uskoi, että hänen Royal Societylle vuonna 1857 esittämänsä mikroskopiaa ja tulehduksen fysiologiaa koskevat paperit olivat hänen tärkeimmät julkaisunsa. Hänen ensimmäiset havaintonsa sammakonjalan verisuonivasteista vahvistuivat lämminverisen lepakon siivellä tehdyillä tutkimuksilla. Vuonna 1905, jolloin hän oli 78-vuotias, hän kirjoitti: ’Jos teoksiani luetaan, Kun olen poissa, niin nämä tulevat olemaan niitä, joita kaikkein eniten ajatellaan’;7 ja Huxley Luento, 1900 se oli näitä erityisiä tutkimuksia, että hän yksityiskohtaisesti suhteessa hänen kliinistä työtä, causation, tulehdus ja märkiminen.8 Listerin fysiologiset tutkimukset olivat pikkutarkkoja. Edward Sharpey-Schafer, Edinburghin yliopiston fysiologian professori, totesi myöhemmin, että tarkkuus, jonka Lister oli tuonut hänen havaintoihinsa fysiologian ja mikroskooppisen anatomian alalla, oli ollut hänelle hyväksi hänen myöhemmässä työssään, joka mullisti kirurgian käytännön, ja osoitti fysiologian koulutuksen arvon käytännön kirurgille.9

Lister oli hyvin tietoinen fysiologisen tutkimuksen edistysaskeleista Ranskassa, Saksassa ja muissa Euroopan maissa, ja hän keskusteli usein havainnoista ja tuloksista johtavien tutkijoiden, kuten Albert von Köllikerin, Wilhelm von Wittichin, Theodor Schwannin ja Rudolf Virchowin kanssa. Hän viittasi pikkutarkasti muiden tutkijoiden työhön ja testasi heidän havaintojaan ja hypoteesejaan omilla kokeillaan. Hänen perustavat havaintonsa esimerkiksi verisuonten hermokontrollista johtivat osittaiseen erimielisyyteen Eduard Pflügerin kanssa, joka oli vuonna 1857 tullut siihen tulokseen, että splanchnic-hermot toimittivat suolen seinämän lihakseen erityisiä inhibitorisia kuituja (Hemmungs-Nervensystem).10 Lister perusti joukon kokeita tutkiakseen suoliston innervaatiota itselleen, josta hän julkaisi monia tarkkoja ja omaperäisiä havaintoja, ja jossa hän oli varovainen tunnustamaan muiden vaikutuksen. Esimerkiksi vuonna 1884, 26 vuotta suoliston sympaattisten hermojen toimintaa koskevien tutkimustensa julkaisemisen jälkeen, hän kirjoitti: ’uskoakseni olin ensimmäinen, joka käytti Englannin fysiologiassa sanaa ”inhibitory” vanhan ystäväni tohtori Sharpeyn neuvosta viitaten varhaiseen tutkielmaan, jonka olin aikeissa julkaista siitä, mitä saksalaiset kutsuvat ”Hemmungs-Nervensystemiksi”.”11

Listerin varhaiset fysiologiset tutkimukset

Listerin ensimmäisen suuren tutkimushankkeen julkaisu vuonna 1853 koski iiriksen mikroskooppista rakennetta ja toimintaa.12 tuolloin oli vastakkaisia näkemyksiä erillisten kuristajan ja laajentajan lihassäikeiden esiintymisestä tai puuttumisesta Iiriksessä.

Lister teki katsauksen olemassa olevaan kirjallisuuteen, tutki hevosen, kissan, kanin ja marsun kudosta sekä kuusi kirurgista näytettä, jotka otettiin potilailta silmän kirurgisissa toimenpiteissä, ja kuvaili iiriksen rakennetta ja järjestelyä. Hänen analyysinsä aikaisempien työntekijöiden havainnoista oli mestarillinen: kuvaillessaan rakeiden mikroskooppista esiintymistä lihassoluissa Lister antoi tunnustusta entiselle opettajalleen ja totesi: ”Wharton Jones on jo kauan sitten huomannut tämän taipumuksen rakeiden poikittaiseen järjestelyyn, kuten tämä Herra on minulle ilmoittanut”. Sitä vastoin hän ei vieroksunut rakentavan kritiikin antamista ja moitti lempeästi arvostettua kirurgia ja fysiologia William Bowmania siitä, että tämä oli sekoittanut lihaskudokset verisuonten seinämiin. Paperi paljastaa perusteellista ja huolellista työtä, raportoitu nöyryyttä, joka tyypillinen Lister, joka totesi, että hänen sitoumukset esti häntä kuljettamasta tutkimuksen edelleen, anteeksi tarjoaa tuloksia ”epätäydellinen tutkimus”. Hänen keskeinen havaintonsa oli osoittaa, että iiris koostuu sileistä lihassuiduista, jotka on järjestetty sekä kuristaja-että laajentajalihaksiin, korjaten edellisten työntekijöiden uskomuksen, jonka mukaan ei ollut olemassa erityistä laajentajalihasta.

Listerin seuraava tutkimus ihon lihaskudoksesta 13 ilmestyi myös Quarterly Journal of Microscopical Science-lehdessä vuonna 1853. Hän pystyi vahvistamaan Albert von Köllikerin havainnot siitä, että toisin kuin muilla nisäkkäillä—joissa suuret tuntokarvat (vibrissat) liittyvät poikkijuovaisiin lihaksiin—ihmisillä sileät lihaskudokset ovat vastuussa hiusten erektiotoiminnasta (horrpilaatiosta). Hänen käsinäppäryytensä osoitettiin kuvaillessaan uutta menetelmää, jolla päänahan suhteellisen kiinteästä kudoksesta leikattiin ohuita histologisia osia. Listerin mikroskopian erikoislaatuinen taito oli se, että hän saattoi varovasti korjata Friedrich Gustav Henlen, 1800-luvun kenties suurimpana saksalaisena histologina pidetyn tutkijan, luulevan pieniä verisuonia lihassuiduiksi. Molemmat nämä histologiset paperit on kuvitettu taidokkailla piirroksilla, jotka on tehty lucida-kameralla, joka, Lister vakuutti, ”on suuri etu varmistaa mittasuhteiden oikeellisuus”.

the histology and function of plain (unstriped) muscle were the subject of Lister ’ s third paper, on the minute structure of intolentary muscular fibre,14 joka ilmestyi samassa lehdessä vuonna 1857. Teoksen tarkoituksena oli testata Köllikerin havaintoja yksittäisten lihaskuitujen rakenteesta. Lister vahvisti havainnot sammakon jalassa ja laajensi ne valtimoiden seinämien lihaksiin, työhön, jota hän teki samanaikaisesti tutkiessaan tulehdusreaktioita. Hän kertoi, että verisuonten lihaskudokset olivat samanlaisia kuin mitä Kölliker oli löytänyt sian suolesta, mutta ne kiertyivät spiraalimaisesti ja yksittäin verisuonien ympärille seinän välikerroksen sisällä.

lyhyt raportti15 vuodelta 1858 käsitteli imuneste-ja emulgoitujen rasvojen (chyle) virtausta hiiren suolilieveessä. Tutkimus oli kaksi tavoitetta: määritellä luonne virtauksen, lymphatics, ja tutkia yleisesti uskotaan, että lacteals, suolen seinämän voisi absorboida kiinteää ainetta lumenia. Nukutettuaan hiiren kloroformilla hän avasi vatsan ja veti suolen silmukan lasilevylle mikroskoopilla ja näki suoliliuskan virtaavan tasaisena virtana ilman näkyviä imusuonien supistuksia. Hän havaitsi verisuonten seinämissä lihaskuituja, jotka sisälsivät venttiilejä, mutta ei raportoinut rytmistä supistumiskykyä (on mahdollista, että hänen käyttämänsä kloroformipuudutus esti liikkeitä imusuonissa). Tutkimuksen toisessa osassa Lister ruokki hiiriä indigolla, värillisellä aineella, joka koostuu sulamattomista rasvapohjaisista molekyyleistä. Hän havaitsi, että Indigo ei imeydy suolistoon, ja hän esitti suuren epäilyksen lakteaalien kiinteän aineen imeytymisen mahdollisuudesta.”

Lister julkaisi vuonna 1858 seitsemän tutkielmaa kokeellisten fysiologisten tutkimusten tuloksista tulehduksen alkuperästä ja mekanismista. Kaksi niistä koski verisuonten hermostoakontrollia16 ja tulehduksen varhaisvaiheita.17 he viittasivat kokeisiin, joiden tarkoituksena oli tutkia fysiologien välistä nykyistä kiistaa, joka koski sympaattisen hermoston harjoittaman verisuonikaliiberin säätelyn alkuperää. Sarja kokeita, joissa hän havaitsi halkaisija verisuonten sammakko web silmän mikrometri ennen ja jälkeen ablaatio osia keskushermoston, ja ennen ja jälkeen jako iskiashermon, johti hänet päätellä—erimielisyyttä Wharton Jones2—että verisuonten sävy jalka oli valvonnassa selkäytimen ja ydin oblongata. Nämä kokeilut olivat merkittäviä tekniikan hienouden ja niiden suunnittelun logiikan kannalta.

tulehduksen eteneminen suppuraatioksi—ja usein myös kuolemaksi—oli yleinen ja paljon pelätty tapahtuma leikkauksen jälkeen, ja antoi sysäyksen Listerin tutkimuksille tulehduksesta ja kudosnesteen virtauksesta. Hänen kokeensa tulehduksen alkuvaiheista tehtiin sammakonjalan ja lepakonsiiven verkkoon, jossa kehitettiin Wharton Jonesin työtä. Lister tutki punasolujen tarttuvuutta, tutki omasta tulehtuneesta distaalisesta falangistaan otettua verta ja vertasi sitä normaalista sormesta otettuun vereen ja jakoi raporttinsa neljään osaan.:

(i) punasolujen aggregaatio poistettaessa elimistöstä (hyytyminen),

(ii) verisuonten rakenne ja toiminta,

(III) ärsyttävien aineiden vaikutukset verisuoniin ja

(iv) ärsyttävien aineiden vaikutukset kudoksiin.

hän osoitti, että sammakon verkon hiussuonivirtausta sääteli valtimoiden supistuminen tai laajeneminen ja siihen vaikutti keskushermoston kautta tapahtuva paikallinen ärsytys, trauma tai refleksitoiminta. Hän oli yritys hänen huomautuksensa, että seinät kapillaareja olivat vailla lihasten kuituja vielä erittäin joustava ja pystyy suuria vaihteluita kapasiteetin määräytyy valtimovirtaus verisuoni sänky. Vaskulaarisia reaktioita traumaan ja erilaisiin ärsyttäviin aineisiin havainnollistettiin erinomaisilla kamera-lucida-piirroksilla, jotka havainnollistivat verisuonten pysähtymistä ja ruuhkautumista ensimmäisessä hermostollisessa reaktiossa loukkaantumiseen. Hän huomautti, että ensimmäiset verisuonimuutokset olivat seurausta hermoston kautta kulkevista reflekseistä, joita seurasivat paikallisen kudosvaurion jälkeiset verisuonimuutokset. Rickman Godlee kirjoitti tästä paperista, että se ’ tekee lukijaan vaikutuksen kuvattujen kokeiden kauneudella ja yksinkertaisuudella, ajatusten omaperäisyydellä ja päättelyn järkevyydellä.”18 huhtikuun 10. päivänä 1859 päivätyssä kirjeessä Lister lainasi arvostettua neurofysiologi Brown-Séquardia, joka oli puhunut” Listerin kauniista tutkimuksista, ja antoi minulle täyden kunnian selvittää tulehdukseen liittyvät olennaiset seikat.”19

paperin loppupäätelmässä Lister liitti kokeelliset havaintonsa kliinisiin tilanteisiin, kuten kiehuvan veden aiheuttamiin ihovaurioihin ja kirurgisten viiltojen aiheuttamiin vammoihin. Vaikka infektion roolia ei ollut vielä löydetty, nämä varhaiset tulehdustutkimukset olivat olennaisen tärkeitä Listerin tulevalle kliiniselle työlle haavojen parantumisesta ja infektion vaikutuksista kudoksiin. Godlee kertoi, että ’ paperi otettiin hyvin vastaan kotona ja mantereella, ja sen johtopäätökset ovat tuskin poikkeusta lukuun ottamatta kestäneet ajan kokeen.”20

havaittuaan, että tulehdusprosessi joissakin verenmuodoissa vaikuttaa verisuonten limakalvoon ja johtaa veren hyytymiseen verisuonissa, Lister palasi myöhemmin aiheeseen Croonian-luennollaan Royal Societyssa vuonna 1863.21 aiemmat teoriat olivat esittäneet, että veri pysyy nestemäisenä verisuonissa, koska siinä on pieni määrä ammoniakkia. Lister todisti nämä teoriat vääriksi, ja kokeista, joissa käytettiin eläinten kaulalaskimon pituuksia, hän päätteli, että verisuonten limakalvon vauriot olivat tärkeä intravaskulaarisen hyytymisen syy. Hänellä ei ollut tietoa hyytymiskaskadista, mutta hänen havaintonsa sairaista verisuonista vaikuttivat siihen, että hyytymistä ymmärrettiin nykyään.

Listerin syvä kiinnostus verisuonten hermokontrolliin johti hänet suoliston hermokontrollia koskevaan tutkimukseen, joka päättyi merkittävään päätelmään sympaattisten hermojen vaikutustavasta suoliston motoriseen toimintaan, jota ei histologisesti vahvistettu vuosisataan. Hänen tutkimuksensa, julkaistu Proceedings of the Royal Society, olivat muodossa kirjeen osoitettu tohtori Sharpey, Sihteeri Society.22 Listerin kiinnostus suoleen, samaan aikaan, kun hän teki laajaa työtä verisuonten toiminnan tulehduksessa, oli stimuloinut Pflügerin ehdotus, että splanchnic hermot toimitetaan lihaksen kerrokset suolistossa ja sisälsi erityisiä inhibitorisia kuituja, Hemmungs-Nervensystem.10 Sharpey ehdotti ensimmäisenä, että tämä lause voitaisiin kääntää ”inhibitory nervous system”.11 Pflüger oli ehdottanut ajatusta erityisistä estohermoista, mutta Lister oli eri mieltä: hän uskoi, että samat hermokuidut olivat vastuussa sekä lisääntyneestä että vähentyneestä lihastoiminnasta riippuen käytetyn ärsykkeen voimakkuudesta. Tämä näkemys juontaa juurensa tulehtuneiden kudosten verisuonia koskevista tutkimuksista, joissa Lister oli havainnut, että sammakonjalan valtimot supistuivat lievän ärsykkeen levittämisen jälkeen ja rentoutuivat voimakkaamman stimulaation vaikutuksesta, toimien—hän uskoi—samojen hermojen kautta.

tästä virheellisestä hypoteesista huolimatta Lister teki kesä-ja heinäkuussa 1858 tehdyissä kokeissa, joissa yhdistettiin sekä mekaaninen että sähköinen hermostimulaatio, tärkeän päätelmän splanchnic-hermojen vaikutustavasta. Hän valitsi kanit, joilla on hyvin aktiiviset suolenliikkeet, kokeisiin ilman kloroformipuudutusta, jotta sen suolirefleksejä lamaava vaikutus vältettäisiin. Ensimmäisessä kokeessa ohutsuolen pituuden sallittiin työntyä eläimen kylkeen tehdyn viillon läpi, ja selkäytimestä peräisin oleviin sisäelinten hermoihin levitettiin elektrodeja. Sähköstimulaatio aiheutti suolen täydellisen rentoutumisen, mutta suolen paikallinen stimulaatio aiheutti pienen paikallisen supistumisen, joka ei levinnyt viereiseen suoleen. Lister totesi lopuksi: ”tämä havainto on erittäin tärkeä, koska se osoittaa, että estävä vaikutus ei vaikuta suoraan lihaskudokseen, vaan hermostolaitteeseen, josta sen supistukset tavanomaisissa olosuhteissa johtuvat.”

toisessa kokeessa hän tutki devaskularisaation vaikutuksia ligalisoimalla suolen osaa syöttäviä aluksia, mikä johti lisääntyneeseen peristaltiikkaan. Sympaattisten hermojen stimulointi aiheutti jälleen suoliston rentoutumisen. Lister päätteli jälleen, että suoliston toimintaa säätelivät suolen seinämän hermot, joita verenkierron heikkeneminen oli stimuloinut.

lopullisessa kokeessa hän poisti hienot hermot suolen osaan vahingoittamatta verenkiertoa. Sympaattinen hermostimulaatio ei nyt vaikuttanut suolen deneroituneeseen osaan, joka supistui spontaanisti, jolloin Lister päätteli:

näiden kokeiden lisäksi hänen suolen seinämän histologinen tutkimuksensa paljasti neuronien pleksin, mikä vahvisti George Meissnerin edellisenä vuonna (1857) tekemän havainnon, 23,ja teki merkittävän päätelmän: ”näyttää siltä, että suolistossa on sisäsyntyinen ganglioninen laite, joka on kaikissa tapauksissa välttämätön peristalttiselle liikkeelle ja joka, vaikka se kykenee itsenäiseen toimintaan, on todennäköisesti stimuloitavissa tai tarkistettavissa hermoston muista osista.”Merkillisesti Lister kiisti inhiboivien sympaattisten hermojen olemassaolon ja totesi lopuksi:

hänen mielensä näytti olevan sulkeutunut sympaattisen hermoston spesifiselle inhibitoriselle toiminnalle, mutta hän päätteli, että ulkopuoliset hermot säätelivät epäsuorasti suoliston motorista toimintaa niiden vaikutuksesta hermosolujen sisäisiin plekseihin. Tämä johtopäätös jätettiin yleensä huomiotta, ja uskottiin edelleen, että inhiboivat sympaattiset hermot aiheuttivat rentoutumisen, koska ne vaikuttivat suoraan suoliston lihassäikeisiin.

vasta histokemiallisten tekniikoiden kehittyminen 1900-luvun puolivälissä vahvisti Listerin uskon ulkoisten hermojen vaikutukseen pleksissä, K. A. Norberg vuonna 1964.24 tekniikat, kuten formaliinin aiheuttama fluoresenssi adrenergisissa sympaattisissa hermoissa, osoittivat lopulta synaptisen yhteyden sisäisiin suolen neuroneihin (KS. kuva 1). Lisäksi histokemialliset ja fysiologiset tutkimukset, jotka tehtiin sellaisilla potilailla, joilla oli synnynnäinen aganglionoosi (Hirschsprungin tauti), jossa suolen seinämän sisäinen hermosolmu puuttuu syntymästä, osoittivat, että koordinoituja supistuksia ja relaksaatioita ei esiinny tällaisessa suolessa sympaattisten ja parasympaattisten hermojen usein tiheästä lihasten innervaatiosta huolimatta. Tämän seurauksena potilaat kärsivät kroonisesta suolitukoksesta, 25 jotain, joka periaatteessa olisi voitu ennustaa Listerin kokeilusarjasta.

päätelmät

tässä paperissa on pyritty valottamaan Listerin taitoja mikroskopistina ja kokeellisena fysiologina aikana, jolloin fysiologien käytettävissä oleva teknologia oli lapsenkengissä, ja osoittamaan, kuinka mikroskopia tarjosi ratkaisevan osan tieteellisestä perustasta hänen tulevalle kliiniselle tutkimukselleen tulehduksen ja sepsiksen parissa. Monet niistä johtopäätöksistä, jotka Lister teki pikkutarkasta varhaistyöstä, joita hänen terävä havaintokykynsä auttoi, ovat kestäneet ajan kokeen. Kuuluisa patologi Cuthbert Dukes ei epäillyt tämän varhaisen työn arvoa, joka muodosti perustan myöhemmille infektiota ja antiseptisen kirurgian käyttöönottoa koskeville tutkimuksille, kun hän kirjoitti: ”Listerin papereita saattavat tutkia suuresti ne, jotka omistautuvat kokeelliseen työhön. Koko hänen papereita hän osoittaa itse on ollut induktiivinen filosofi, jolla on nero nähdä kerralla tarkka kokeilu tarpeen selvittää kyseenalainen kohta.”26

alaviitteet