К. Д. Дженералес (США)

О РАННИХ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ НА МЫШАХ В УСЛОВИЯХ, ИМИТИРУЮЩИХ КОСМИЧЕСКИЙ ПОЛЕТ

Шел 1931 год. Место действия — Цюрих. Главные герои — два студента; один из них стремился стать инженером, другой — врачом.

Это произошло в начале марта, когда я решил провести свой первый завтрак в студенческом кафетерии, открытом для абитуриентов Цюрихского университета и Швейцарского высшего технического училища. Я только что приехал после межсеместровых каникул, которые проводил в Афинах по окончании шестого семестра (третьего года обучения) в Берлинском университете, и снял комнату на Шойхцер-штрассе, 34, с видом на красивое Цюрихское озеро. Мое решение продолжить медицинское образование в таких различных медицинских центрах, как Афины, Гейдельберг, Цюрих, Париж и Берлин, было не случайным, а основывалось на продуманном плане, состоявшем в том, чтобы совмещать учебу с путешествиями и присутствовать на лекциях профессоров, известных в различных областях медицины, например, Менге (Menge), Наегели (Naegeli), Гуджеро (Gougerot), Зауэрбруха (Sauerbruch), Гиза (His).

Стоя в очереди в кафетерий, я услышал позади себя краткий разговор на английском языке. Тогда это было необычайным явлением, так как в той части страны наиболее распространенными языками были немецкий, швейцарский диалект немецкого и в какой-то степени французский. Охваченный любопытством и желанием снова поговорить по-английски, я обернулся и оказался лицом к лицу с высоким светловолосым парнем, который, как он сообщил мне, только что приехал из Берлина. Завтракали мы вместе. После обычного обмена любезностями он неожиданно свел разговор к ракетам, главным образом, к их использованию для достижения Луны. Он упомянул имя Оберта — гения немецкого ракетостроения и Годдарда — бессмертного пионера американского ракетостроения. Этот немецкий парень относился совершенно серьезно к космическим путешествиям и особенно к полетам на Луну. Я признался в своей полной неосведомленности в этой области, даже едва припоминая расстояние между Землей и ее спутником — Луной. Моей сферой была медицина, и все мои планы и усилия были направлены на получение ученой степени в области медицины. Будучи еще зеленым студентом, я решительно не видел, как это ракеты и полеты на Луну будут помогать мне заботиться о больных.

Первый наш разговор был очень краток; мы закончили свой завтрак и расстались. Примерно две недели спустя мы случайно встретились снова, и разговор вновь вернулся к конструкциям ракет для по­лета на Луну. Мне, как я вспоминаю, вся эта история показалась до­вольно смешной, и я начал подшучивать над своим приятелем с «односторонним умом», пока он не полез в карман и не достал оттуда письмо, которое и попросил меня прочитать. На конверте был почто­вый штемпель Берлина. Помню, как я уставился на непонятные урав­нения, относящиеся к математическим проблемам и решениям, связан­ным с проектированием ракет и созданием реактивной тяги. Я онемел и был глубоко поражен, когда обнаружил подпись профессора Альбер­та Эйнштейна. Адресатом письма, которое я держал в руке, был мой новоприобретенный друг Вернер фон Браун.

Мне сразу стало ясно, что космические путешествия в будущем возможны и что это не такой уж абсурд, как показалось вначале. Вспомним, что это было в 1931 г., за два года до основания извест­ного Британского межпланетного общества. У меня сразу возник во­прос: сможет ли человек противостоять всем этим неведомым силам и новым испытаниям, когда на предполагаемой ракете будет лететь в бесконечном космическом пространстве с помощью огненной струи? Именно в тот момент я понял неизбежную взаимосвязь медицины и техники в этом великом деле и стал сторонником идеи исследования космического пространства и космических путешествий. Я отчетливо помню свою непосредственную реакцию, когда я возвратил письмо Вернеру с предостережением: «Если ты хочешь отправиться на Луну, то лучше испробовать сначала на мышах!» [1].

В то время как Вернер предполагал имитировать перегрузки в прямолинейном движении, я предложил ему провести эксперимент с несколькими мышами и имитировать перегрузки вращением. Коэффи­циент перегрузки должен был быть тот же. Лабораторная центрифу­га — второй по популярности прибор после микроскопа — была стан­дартным оборудованием бактериологических лабораторий. Однако ее основная конструкция и небольшой радиус нас не удовлетворяли. Тре­бовалось устройство больших размеров. Я подумал: чем плохо колесо моего велосипеда? Ничем! Не составляло никакой проблемы прикре­пить педаль к снятому переднему колесу, оснащенному тахометром.

У служителя биологической лаборатории, ухаживавшего за жи­вотными, нам без труда удалось «занять» дюжину белых мышей без обещания их вернуть. В то время у нас не было другого финансового фонда, кроме наших ежемесячных стипендий. Мы решили использо­вать комнату Вернера, так как она была больше, чем моя; там мы в течение недели раскручивали мышей, размещенных в четырех не­больших гамакообразных мешочках, которые были прикреплены от­дельно под углом 90° к плоскости велосипедного колеса, установлен­ного на стенде. Поэтому центробежный эффект должен был быть ана­логичен эффекту, возникающему при пусках ракеты.

Несколько лет спустя я обнаружил, что немало людей использо­вали принцип центрифуги при экспериментах. Например, врач Эразм Дарвин, дед Чарлза, записал впервые наблюдения при изучении воз­действия центробежных сил на человека [2]. В берлинском госпитале Чаритэ [3] в 1814-1818 гг. д-р Хорн применял примитивную центрифугу для лечения пациентов с умственным расстройством. Наиболее интересным было открытие братьев Райт, использовавших медленно вращавшееся велосипедное колесо для получения аэродинамических характеристик, необходимых для постройки их первого аэроплана.

Мы не имели ни малейшего представления о выносливости мы­шей. Вначале, после нескольких оборотов колеса, бедные мыши, бие­ние сердца которых можно было ощущать на ладони, размещались на столе. Они не двигались. Были ли они испуганы? Но испуганные мыши обычно стремятся убежать! Я подтолкнул их, однако они не двигались. Их глаза были открыты, и пока они лежали на боку, я заметил очень быстрый боковой нистагм. Только после того, как нистагм проходил, маленькие существа начинали двигаться по расширяющимся спиралям. Многие мыши гибли при очень больших перегрузках (до 220 g) [4]. Проведенное мной вскрытие показало смещение частей сердца и легких. В некоторых областях наблюдалось кровотечение: внутригрудное, внутрибрюшное и внутричерепное. Все органы грудной клетки и брюшной полости, а также мозг были смещены и в различной степени вырваны из окружающих тканей. Стало очевидным, что создаваемые нами перегрузки намного превышали те, которые могли выдержать мыши. Я заметил, что в некоторых случаях оказывалась нарушенной вся сердечно-сосудистая система. Были ли некоторые из более слабых последствий перегрузок временными? Можно ли их предотвращать? Окажется ли причиненный организму ущерб необратимым? Открылась новая область исследования — влияние больших перегрузок, пределы которых необходимо было определить прежде, чем человек сделает попытку достигнуть Луны. Исследования оказались очень интересными.

В самый разгар наших экспериментов произошел драматический инцидент. Одна мышь неожиданно вывалилась из своей люльки и сильно ударилась о стену. На этом месте остались пятна крови. На следующий день (это был, кажется, третий день наших экспериментов) мы не очень удивились, когда квартирная хозяйка, не привыкшая к запаху маленьких лабораторных животных, заметив «кровь на стене», рассердилась, схватила мои записи как свидетельство бессмысленной жестокости и пыток и пригрозила выселить нас и заявить в полицию, если мы немедленно не прекратим эти ужасные опыты.

Много лет тому назад, за 150 лет до наших (предварительных) космических экспериментов, в Авиньоне жила другая квартирная хозяйка. Она была более сговорчивой и даже проявила известное мужество. Ее квартиросъемщик Жозеф Мишель Монгольфье, сидя перед затопленным камином, рассматривал гравюру, изображавшую осаду Гибралтара, занятого Великобританией объединенными сухопутными и морскими силами Франции и Испании. Затем он перевел взгляд на камин и, подобно бесчисленным поколениям до него, наблюдал, как в очаге поднимается от огня дым. «А почему бы осажденным англичанам не воспользоваться для спасения воздухом?» — размышлял он. — Если в небе плывут облака, почему бы не заключить облако дыма в мешок?» Монгольфье попросил у своей хозяйки продолговатый мешок из тонкого шелка и стал держать его открытый конец над горящей бумагой. Мешок приобрел форму неправильного шара и сразу поднялся к потолку, к большому удовлетворению постояльца и величайшему удивлению хозяйки [5]. Так был осуществлен первый подъем беспилотного воздушного шара и зародилась в западном мире новая наука — аэронавтика.

Теперь вернемся к двум запугиваемым полицией, раздосадованным студентам. Нам ничего не оставалось, как подчиниться нашей невежественной, но педантичной хозяйке. И в то же время нас очень огорчил первый летальный исход, который был, насколько мне известно, первым несчастным случаем при медико-биологических исследованиях, проводимых в несовершенных, но тем не менее эффективных условиях имитации космического полета. Для искупления нашей вины и для очистки совести мы выпустили оставшихся четырех удачливых мышей в поле, для более счастливой жизни, чем в стенах института. Так закончился цюрихский период нашей экспериментальной работы.

Только осенью 1931 г., продолжая свое образование в Париже, в Сорбонском университете, я возобновил эксперименты на большой центрифуге (50 см); с помощью Елены, лаборантки профессора Милиана, заведующего дерматологической клиникой госпиталя Сан-Луи, которая готовила парафиновые копии срезов тканей умерщвленных мышей для изготовления микродиапозитивов, я смог показать влияние больших перегрузок прежде всего в области гистопатологии [6]. К сожалению, мои записи не выдержали разрушительного действия времени, но у меня сохранились некоторые из тех подлинных диапозитивов.

В течение лета 1931 г. Вернер и я путешествовали на «Опеле» по Греции. После возвращения, 1 октября 1931 г. мы посетили площадку для пуска ракет в окрестностях Берлина, где встретили Рудольфа Небеля и Клауса Риделя, которые занимались проектированием ракет с двигателем на жидком топливе. Мне представилась возможность увидеть один из пусков ракеты «Мирак-1» на высоту более 300 м. Это было захватывающее зрелище, когда сигарообразная ракета опускалась на небольшом парашюте, прикрепленном к ее хвосту, и мне никогда не забыть, как все четверо — Вернер, Небель, Ридель и я, забравшись в мой «Опель» — мчались к месту спуска ракеты.

Это был тот маленький автомобиль «Опель», о котором Вернер писал в журнале Британского Межпланетного общества: «В одно прекрасное раннее утро в июле 1932 г. мы нагрузили имевшиеся у нас две автомашины и выехали по направлению к Куммерсдорфу, который находится южнее Берлина, в 60 км от него. Когда часы показали 5 утра, наша передняя машина, где разместился пусковой стенд с установленной наверху ракетой «Мирак-II», выкрашенной в серебряный цвет, и следовавшая за ней машина («Опель»), нагруженная жидким кислородом, горючим и инструментом, встретили в условленном месте в лесу, на Южной окраине Берлина, капитана Дорнбергера» [7].

Успешный пуск ракеты «Мирак-II» убедил Артиллерийское управление Германии в возможностях ракеты как снаряда, а также предшественницы космического транспорта.

Хотя в свете современных точных методов наши исследования были примитивными, они впервые с научной достоверностью показали, какое разрушительное действие могут оказать очень большие перегрузки, действующие в течение многих минут на незащищенный живой организм. Я наблюдал случаи кровоизлияния в мозг, сужения легочных артерий, внутреннего кровоизлияния, отрыва или смещения глазных яблок и т. д. Зеленому студенту, пытливо занимавшемуся исследованиями, не приходило на ум написать статью об этих открытиях в патологии, совершенно не связанных с какой-либо ортодоксальной дисциплиной утвержденного медицинского учебного плана тех дней.

Наконец, в июне 1960 г. результаты этих первых исследований были впервые опубликованы в нью-йоркском медицинском журнале [8]. Действительно, согласно заявлению фон Брауна, исследования в Америке и других странах, подтвердившие указанные результаты, заняли 20 лет, и лишь в 1958 г. я получил возможность подарить Вернеру несколько срезов кожи мыши на память о нашей ранней работе. Эдвард Даймонд — главный редактор журнала «Ньюсуик», недавно процитировал следующие слова фон Брауна: «Это был, вероятно, первый эксперимент в области космической медицины. Военно-воздушные силы затратили, по-видимому, 7 миллионов долл., чтобы установить то, что мы уже знали» [9].

В 1959 г. я предложил НАСА, а в 1962 г. ВВС США центрифугу или биоциклофанатрон (рис. 1) для имитации на Земле многих исключительных условий полета космического аппарата [10]. Многое из современного центробежного оборудования имеет некоторые свойства биоциклофанатрона.



Рис. 1. Биоциклофанатрон или имитатор условий полета космического аппарата. Схема предложена К. Д. Дженералесом. Биоциклофанатрон сконструирован при технической консультации фирмы Маккейнен и компании Тэрри.
1 — телевизионная камера; 2 — радиационное оборудование; 3 — радиационный коллиматор; 4 — х-лучи; 5 — нейтронный генератор

Интересно отметить, что в том же 1931 г., когда проводились эти медико-биологические эксперименты с космическим уклоном, Карл Янский изучал слабые статические шумы из космического пространства, что положило начало новой науке — радиоастрономии; Вилли Пост успешно завершал первый полет вокруг Земли на своем моноплане «Винни Мэй»; в Цюрихе, перед отелем «Бауэр ау Лэк», толпа энтузиастов, среди которых были фон Браун и я, приветствовала Огюста Пиккара после его первого полета, вместе с Чарлзом Книпфером, 27 мая в стратосферу на высоту 15786 м из Аугсбурга (Германия) в Глацир (Австрия).

По воле случая, исследования, проведенные в Цюрихе и Париже, опередили на два года первый мой полет на самолете, что напоминает мне о высказывании д-ра М. П. Ландсберга из Голландии: «Космический полет, в сущности на много веков старше авиации, следовательно, именно космическая медицина предшествовала авиационной, а не наоборот» [11].

ЛИТЕРАТУРА И ПРИМЕЧАНИЯ

1. Между прочим, мне хотелось бы отметить, что проект «Moonbeam Mouse Project» представляет собой реализацию приведенного выше заявления, осуществленную через 30 лет. Он был представлен на 155-й ежегодной конференции Нью-Йоркского медицинского общества, состоявшейся в Рочестере (штат Нью-Йорк) 12 мая 1961 г. Цель проекта заключалась в том, чтобы до высадки человека на Луну получить оттуда как можно больше информации в области физиопатологии, для ее оценки. Ставилась тройная цель: 1) исследовать поведение и реакцию земных живых организмов, перенесенных в физические условия Луны; 2) обнаружить на Луне возможные микроформы жизни (микробов) и 3) изучить влияние таких захваченных обитателей Луны на незараженных микробами земных грызунов. Программа представляла собой комплексное исследование с использованием многоканальной телеметрии для регистрации и передачи в течение определенного времени точных медико-биологических данных о частоте дыхания, температуре тела, давлении и циркуляции крови, количестве красных и белых кровяных телец, а также о наличии гаммаглобулина. У совсем не зараженных микробами взрослых мышей гаммаглобулин почти полностью отсутствует. Мыши должны были находиться в специальном аппарате, который механически сам зарывался бы в грунт на глубину до 10 м. Затем масса лунного грунта должна отбираться в специально сконструированную капсулу. В этом случае мыши должны будут подвергнуться воздействию этого грунта, который, находясь под поверхностным слоем Луны, имеет постоянную температуру и не является источником радиации. Капсулу с мышами намечалось тщательно простерилизовать окисью этилена, она должна была иметь замкнутую экологию для поддержания жизни в течение двух недель пребывания под поверхностным слоем Луны.

Так как мыши не подвержены простуде, то им не угрожали те неприятности, которые испытали астронавты Вальтер Ширра, Донн Эйзел и Вальтер Коннингем: насморк обнаружился сначала у Ширры, в первые же сутки полета, затем заболели и другие астронавты во время их орбитального полета с 11 по 27 октября 1968 г. на космическом корабле «Аполлон 7» (вместе с последней ступенью ракеты Сатурн IV В) с использованием 100%-ного кислорода под давлением 0,35 кг/см2. С медицинской точки зрения перед длительным полетом в космос необходима 2-х—3-х — недельная изоляция астронавтов.

Что случилось с проектом «Moonbeam Mouse Project»? Он преждевременно прекратил свое существование (1960). Ученые не могли представить, «как мыши смогут выжить в условиях Луны, которая не имеет заметной атмосферы», даже если более важные вопросы полета, спуска, системы жизнеобеспечения, телеметрии и т. д. были осуществлены. Проект, однако, получил одобрение двух всемирно известных ученых: инженера по ракетным двигателям из НАСА, который отметил, что «этот проект может иметь значение для перспективных пилотируемых полетов на Луну», и микробиолога из Рокфеллеровского института, который констатировал, что проект «представляет огромный интерес и с биологической и с медицинской точек зрения». «Короче говоря, я могу относиться к ... проекту как к необходимому первому шагу при анализе экологических проблем, которые возникают, когда земные организмы подвергаются влиянию условий окружающей среды на поверхности Луны». Проект в дальнейшем продолжен не был. См. также С. D. J. Generales. Selected Events Leading to the Development of Space Medicine, «New York State Journal of Medicine», vol. 63, no. 9 (May 1963), p. 1310 —прим. авт.

2. В его «Zoonomia» (1795) говорится: «Другой способ вызывать сон механическим путем был изложен г-ном Бриндли, известным инженером-каналостроителем, который способствовал развитию мельничного дела. Он рассказывал мне, что не раз наблюдал эксперимент, когда человек растягивался поперек большого жернова мукомольной мельницы, и что при постепенном возрастании скорости вращения жернова человек засыпал еще до того, как жернов получал полную скорость, и он, вероятно, безболезненно умер бы при продолжении или ускорении вращения. Это вращательное движение должно вызвать прилив крови в обоих концах тела и, таким образом, сжатие мозга» — прим. авт.

3. William J. White. A History of the Centrifuge in Aerospace Medicine (Douglas Aircraft Company, Inc., Santa Monica, California, 1964).

4. Generates. Space Medicine and the Physician, «New York State Journal of Medicine», vol. 60, no. 11 (1 June 1960), p. 1745.

5. Peter Lyon. When Man First Left the Earth «Horizons» vol. 1, September 1958, pp. 114—128.

6. Erik Bergaust. Reaching for the Stars (New York City: Doubleday & Company, Inc., 1960), p. 59; and Project Satellite (New York City: British Book Center, Inc., 1958), p. 23; Wernher von Braun. Reminiscences of German Rocketry, «Journal of the British Interplanetary Society», vol. 15, no. 3 (May—June 1956), p. 128; «Constantine D. J. Generales, Jr.», Twenty-Fifth Anniversary Report, Harvard College — 1954 (Cambridge. Massachusetts: Harvard University Printing Office), p. 429; «Space Medicine», in History of Medicine; An International Bibliography, «The Welcome Historical Medical Library», vol. 27, no. 177 (April—May 1960); Die Traene Der Ruehrung Quilt, «Weltbild», Munich, June 2, 1958, p. 4; Constantine D. J. Generales, Jr., «Explorers Journal», vol. 37, no. 4 (December 1959), p. 10; and Marsoch Venus-skott at vanta nar som heist (from page 1 of Stockholms—Tidningen, 16 August 1960), «Explorers Journal», vol. 38, no. 4 (December I960), p. 18.

7. Reminiscences of German Rocketry. «Journal of the British Interplanetary Society», vol. 15, no. 3 (May—June 1956), p. 129.

8. См. примечание 4.

9. His Eyes Are on the Stars, «Saga», February 1961.

10. Generales. The Dynamics of Cosmic Medicine, «New York State Journal of Medicine», vol. 64, no. 2 (15 January 1964), p. 231.

11. Martin Lansberg. A Primer In Space Medicine (New York City: Elsevier Publishing Company, 1960).