Сайт: Электронная библиотека НиТ
После прекращения военных действий в 1919 г. Х. продолжил медицинское образование и через два года получил степень доктора медицины в Университете Гента. В 1922 г. Х. был назначен преподавателем фармакологии Гентского университета, а до конца десятилетия был аспирантом в Париже, Лозанне (Швейцария), Вене и Лондоне, а также в Вестерн-Резерв-университете (в настоящее время Кейз-Вестерн-Резерв) в Кливленде.
В лаборатории Института фармакологии и терапии имени Ж.Ф. Хейманса (названного в честь отца Х.) он и его коллеги провели сложные эксперименты по патофизиологии сердечно-сосудистой и дыхательной систем, в частности влиянию рефлексов первой системы на частоту и ритм сердечных сокращений, артериальное давление и частоту дыхания. Многие из этих экспериментов были выполнены Х. совместно с отцом, который разработал экспериментальные методы для изолирования нервных волокон и изучения нервных рефлексов, участвующих в регуляции дыхательной и сердечно-сосудистой систем.
Для проведения таких экспериментов использовали двух наркотизированных собак, одну в качестве донора, другую – реципиента. Кровообращение головы собаки-реципиента изолировали от кровообращения в органах грудной клетки, брюшной полости и конечностей. Кровь к голове собаки-реципиента подводили с помощью пластмассовых трубок, соединявших сонные артерии собаки-донора и собаки-реципиента, а кровь от головы собаки-реципиента отводили через яремные вены к яремным венам собаки-донора. (Сонные артерии и яремные вены располагаются в области шеи.) Нервные волокна между головой и туловищем собаки-реципиента оставались интактными или избирательно разрезались в зависимости от поставленной задачи.
До начала исследований Х. ученые считали, что сердечно-сосудистый и дыхательный центр в продолговатом мозге (нижнем отделе ствола мозга) регулируют скорость кровотока, уровень артериального давления и концентрацию дыхательных газов в крови и что эти процессы происходят в соответствии с непосредственными физиологическими потребностями организма и без участия рефлексов нервной системы. В период с 1924 по 1927 г. Х. и его коллеги продемонстрировали, что частота дыхания регулируется рефлексами нервной системы, передаваемыми через блуждающий и депрессорный нервы. Блуждающий нерв, относящийся к X паре черепно-мозговых нервов, иннервирует органы шеи, грудной клетки, брюшной полости и связан с автономной нервной системой. Депрессорный нерв образован афферентными волокнами, идущими от барорецепторов дуги аорты.
В одной серии экспериментов, когда исследователи снижали артериальное давление у собаки-реципиента, дыхательный центр в продолговатом мозге возбуждался, что вело к увеличению частоты дыхания; при увеличении артериального давления, чему способствовало введение адреналина, наоборот, активность дыхательного центра снижалась и частота дыхания уменьшалась. И наконец, при значительном повышении артериального давления возникла остановка дыхания, или апноэ. В другой серии экспериментов Х. перерезал все нервы туловища собаки-реципиента, за исключением волокон, выходящих из рефлексогенной зоны аорты – специализированной сети клеток – нервных волокон, и кровеносных сосудов, расположенных в стенке аорты вблизи выхода сонных артерий. Результаты экспериментов совпали, что свидетельствовало об участии нервных рефлексов, берущих начало в рефлексогенной аортальной зоне, в ответной реакции дыхательной системы на изменения артериального давления.
В новой серии экспериментов Х. изучал существование нервных рефлексов между каротидным синусом и сосудодвигательным и дыхательным центрами в продолговатом мозге. Каротидный синус состоит из сети специализированных клеток, нервов и сосудов в стенке сонной артерии вблизи места ее раздвоения на внутреннюю и наружную ветви. Х. и его отец обнаружили, что в каротидном синусе находятся рецепторы, чувствительные к изменениям артериального давления (или барорецепторы). Более того, при повышении артериального давления увеличивается частота нервных импульсов от рецепторов каротидного синуса к сосудодвигательному и дыхательному центрам в продолговатом мозге, в результате чего частота дыхания, сердечных сокращений и артериальное давление снижаются. Напротив, при падении давления частота нервных импульсов от барорецепторов к центрам продолговатого мозга снижается, а частота дыхания, сердечных сокращений и артериальное давление увеличиваются.
Согласно существовавшим ранее концепциям, химический состав крови – содержание кислорода, углекислого газа и концентрация ионов водорода, или кислотно-щелочное равновесие, – непосредственно влияет на активность нейронов дыхательного центра в продолговатом мозге. В 1926 г. Х. и его коллеги показали, что в каротидном синусе и аортальных зонах находятся химические рецепторы (хеморецепторы), которые по структуре аналогичны барорецепторам и чувствительны к определенным раздражителям. Затем они продемонстрировали, что концентрации обоих дыхательных газов и ионов водорода поддерживаются в равновесии рефлексами нервной системы, объединяющими сосудистые хеморецепторы, дыхательный центр в продолговатом мозге и легкие. Они также заметили, что при падении парциального давления кислорода парциальное давление углекислого газа увеличивается и что при падении концентрации ионов водорода нервные импульсы от сосудистых хеморецепторов к продолговатому мозгу рефлекторно стимулируют частоту дыхания; в ходе этого процесса изменение концентрации дыхательных газов и кислотно-щелочного равновесия корректируется. Когда наблюдается обратное явление, нервные импульсы от хеморецепторов к продолговатому мозгу рефлекторно ингибируют частоту дыхания и соответственно корректируются отклонения дыхательных газов и кислотно-щелочного равновесия.
Последующие исследования Х. показали, что парциальное давление кислорода – а не содержание кислорода в гемоглобине – является достаточно эффективным стимулом для сосудистых хеморецепторов. Это наблюдение объяснило, почему при анемии и отравлении окисью углерода частота дыхания не изменяется. При анемии содержание гемоглобина ненормально низкое; при отравлении окисью углерода она вытесняет кислород из гемоглобина, приводя к снижению уровня оксигемоглобина.
В 1925 г. Х. сменил своего отца на посту ректора Гентского университета и Института Хейманса. Автор многочисленных книг и монографий, он провел Гертеровские чтения в Нью-Йоркском университете в 1934 г., а через три года – Данхэмские чтения в Гарварде.
Нобелевская премия по физиологии и медицине 1938 г. была присуждена Х. в 1939 г. «за открытие роли синусного и аортального механизмов в регуляции дыхания». В речи на презентации Горан Лилиестранд из Каролинского института сказал, что «Х. не только определил роль... некоторых органов... он также значительно расширил наши представления о регуляции дыхания. Он показал, что различные способы, используемые для стимуляции дыхания, имеют в своей основе неодинаковые механизмы». В Нобелевской лекции Х. отметил, что «изменения артериального давления влияют на дыхание, было известно раньше... обычно считалось, что эта связь... осуществляется за счет непосредственного воздействия артериального давления или скорости кровотока в головном мозге на дыхательный центр». Он заявил, что, «однако, надо пересмотреть и отказаться от этой классической теории». В заключение он подвел итог своих исследований по регуляции дыхания.
В 1921 г. Х. женился на Берте Мей, враче; у них было два сына и две дочери. В течение многих лет Х. издавал и редактировал журнал «Международные архивы фармакодинамики и терапии» («Archives Internationales de Pharmacodynamic et de Therapie»), который был основан его отцом в 1895 г. Он страстно любил литературу, историю искусства и медицины.
Среди наград Х. – премия Алваренга де Пиаухи Королевской медицинской академии Бельгии (1931), премия Теофила Глюга Королевской академии наук Бельгии (1931), премия по медицине бельгийского правительства, присуждаемая раз в пять лет (1931), премия Монтиона по физиологии Академии наук Франции (1934), премия папы римского Пия XI Папской академии наук (1938) и премия Буржи Бернского университета. Х. был почетным членом Лондонского королевского общества, Академии наук Франции, Медицинской академии Парижа и Нью-Йоркской академии наук.
