Каким бы удивительным ни казалось восстановление целой кости у высшего позвоночного животного — птицы или млекопитающего, — все же этот процесс сходен с обычным восстановлением повреждения костей — сращением переломов. Переломы костей срастаются у всех позвоночных животных, как высших, так и низших. Это явление широко известно, хорошо изучено, и его закономерности используются в практике хирургической клиники. Костная ткань относится к группе соединительной ткани, которая объявлена неспециализированной тканью, сохраняющей будто бы резервы «зародышевой плазмы» в течение всей жизни организма у всех позвоночных животных.
Другое дело — специализированные ткани, которым старая теория регенерации полностью отказывала как в способности к самообновлению, так и в способности к восстановлению после повреждения. Как обстоит дело с этими тканями? Решение вопроса о восстановительной реакции организма на повреждение специализированных тканей должно было привести либо к поражению, либо к торжеству новых представлений о регенерации.
К числу специализированных тканей старая теория регенерации на протяжении многих лет относила поперечнополосатую мышечную ткань — основу строения скелетной мускулатуры.
Бессменная, неизносимая — такой изображала мышечную ткань старая вирховианская наука о микроскопическом строении и развитии тела животных организмов. Клеточное строение обнаруживалось в мышечной ткани только в зародышевом состоянии. На краткий срок у зародыша появляются маленькие клетки-веретенца, вытянутые, длинные клетки с заостренными концами, получившие название миобластов.
Эти клетки с самого начала проявляют склонность к объединенным действиям: они устремляются в зачатки органов движения целыми потоками. Но вот потоки миобластов заняли места будущих мышц, растянувшись между определенными точками скелета. Тонкие волоконца будущих сухожилий наметились в местах, где потоки миобластов подошли к местам прикрепления. На этом клеточная стадия заканчивается. Миобласты разрастаются в длину, в ширину, сливаются друг с другом концами — и вот уже клеток нет, на месте потоков миобластов располагаются длинные ровные тяжи — мышечные волокна.
Детство мышечной ткани кончилось. Началась пора отрочества — период роста, который прекратится вместе с ростом всего организма.
Вечная работа и ничего больше — таков удел скелетной мускулатуры. Работа, превратившая клетки мышечных зачатков в неклеточные тяжи, — такова, согласно старой теории регенерации, причина утраты мышечной тканью свойства самовоспроизведения. Работа, функция движения привела мышечную ткань к полному израсходованию «зародышевой плазмы» и лишила ее свойства восстанавливать разрушающиеся части — вот что вытекало из старой теории регенерации.
Только у организмов со слабой специализацией тканей, у низших, несовершенных организмов «зародышевая плазма», согласно старой теории регенерации, еще в какой-то мере может проявлять себя при повреждении мышечной ткани.
Птицам и млекопитающим старая теория регенерации вообще отказывала в свойстве восстанавливать поврежденные мышцы и даже замещать небольшие повреждения в мышечной ткани. За 50 лет существования вейсмановско-вирховской теории регенерации было сделано немало попыток изучить эту реакцию организма. И все проведенные за эти годы исследования, казалось, с полной убедительностью подтверждали теорию: да, восстановления поврежденных мышц у, высших позвоночных животных — млекопитающих — не происходит. Мышечная ткань настолько специализирована, говорилось в этих работах, что из нее не могут развиваться клетки, способные к новообразованию мышечной ткани. Разрастание поврежденных волокон в ране — вот то немногое, чем ограничивается восстановительная реакция. Но и эти отростки волокон недолговечны — рано или поздно они гибнут, и место повреждения замещается соединительнотканным рубцом.
Практика хирургической клиники без возражений довольствовалась этой безнадежной теорией, подкрепляемой лабораторными исследованиями. Действительно, повреждения мышц у человека никогда не зарастают новообразованной мышечной тканью. Действительно, судьба мышечных повреждений — замещение соединительнотканным рубцом.
И все же старая теория регенерации и в этом случае давала ложные объяснения фактам, неверно освещала их значение для практики хирургической клиники.
Величайший физиолог мира Иван Петрович Павлов говорил: «Ясно, что самый общий закон природы, это есть закон условий: определенное явление происходит только при известных условиях. Следовательно мыслимо, что если вы введете какое-нибудь необычное условие, то закон не проявит себя, потому что это не те условия, которые для него нужны».
Организм высших позвоночных должен отвечать на повреждение мышц восстановительной реакцией именно потому, что это самая интенсивно работающая ткань нашего тела. Восстановление поврежденных мышц возможно потому, что в мышечной ткани должно быть чрезвычайно сильно выражено естественное восстановление частей, подвергающихся разрушению в результате работы. Вот почему самая высокая восстановительная реакция на повреждение мышц должна быть у животных, наиболее подвижных среди позвоночных — птиц. И если до сих пор ни в лаборатории, ни в клинике не удавалось наблюдать восстановления поврежденных мышц, то это значит, что экспериментатор и хирург упускали из вида главное, без чего неосуществимо никакое явление — закон условий.
Исследовать восстановление мышц у птиц никому не приходило в голову. Еще бы — ткань, производящая до 50 движений в секунду! Какова же должна быть специализация этой ткани! Могут ли сохраняться в ней запасы «зародышевой плазмы» при такой специализации? Кто бы мог подозревать, что у птиц возможно восстановление поврежденной мышечной ткани?
А между тем, именно у птиц с их поразительной энергией жизнедеятельности должен быть особенно высок уровень процессов самообновления мышечной ткани. Именно у птиц на этой основе должна быть особенно сильной восстановительная реакция на повреждение мышц. И если исследователем созданы необходимые условия, организм птиц должен отвечать на повреждение мышцы ее восстановлением.
Опыты были поставлены на бицепсе — двуглавой мышце плеча у петушков и кур разного возраста, начиная с месяца после вылупления из яйца и кончая взрослым состоянием.
Повреждение наносилось серьезное. Из средней части мышцы вырезался большой кусок размерами от одной трети до половины мышцы. Когда оставшиеся концы мышцы силой сокращения оттягивались к концам плечевой кости, между ними возникало пространство длиной от 0,5 до 1 сантиметра. Это расстояние должна была пройти новообразованная мышечная ткань, чтобы заполнить повреждение.
И она проходила это расстояние! Новообразованная мышечная ткань заполняла место повреждения.
Это было зрелище, которое могло привести в волнение любого исследователя, знакомого с тем, что в течение многих лет говорилось о неспособности мышечной ткани к регенерации. Спустя две недели после операции, сделав разрез кожи над поврежденной мышцей, на месте повреждения можно видеть молодую ткань, заместившую утраченную часть мышцы. И это настоящая мышечная ткань, которая состоит из сократимых волокон и приводит в движение крыла цыпленка.
С возрастом восстановительная реакция слабеет. Но все же и у взрослого петуха нам удавалось получать замещение удаленной части мышцы новообразованной мышечной тканью. Восстановленная часть несколько тоньше всей остальной мышцы, в ней много соединительной ткани, но все же она прочно связывает разобщенные при операции концы мышцы и активно участвует в работе мышцы, составляя с ней неразрывное целое.
Из этих опытов стало совершенно ясно, что восстановление мышечной ткани даже у животных с самой специализированной мускулатурой — возможно. И не только возможно, но должно закономерно осуществляться при определенных условиях. Каковы же эти условия?
Все исследователи, изучавшие восстановление мышечной ткани, в один голос заявляли, что главное препятствие восстановительному росту мышечных волокон составляет соединительная ткань. На любое повреждение организм отвечает возбуждением соединительной ткани. Скопления клеток, бесчисленные волокна соединительной ткани окружают поврежденное место, образуя здесь плотную, как войлок, ткань — рубец.
Эта реакция организма — защитная. Клетки соединительной ткани поглощают и переваривают попавших в рану микробов. Рубцовая ткань предохраняет рану от непосредственного действия воздуха, света, тепла и холода, всевозможных механических воздействий. Чем больше загрязняется рана, тем сильнее защитная реакция организма. Вот почему первое условие восстановления мышечной ткани — чистота раны, в результате которой защитная реакция проявляется слабее и рубцовой ткани возникает меньше.
Но в организме птиц против попадающих в рану микробов действует не только соединительная ткань, но и высокая температура тела, при которой гнилостные микробы, заражающие рану, не развиваются. Вот почему у птиц с такой легкостью проявляется восстановительная реакция на повреждение мышц — ей не препятствует развитие рубцовой ткани.
Ясно, что слабое развитие в ране соединительной ткани — важное условие восстановления мышцы. Ну, а если она все-таки развивается, окутывая паутиной своих волокон возникающие мышечные волокна? Тогда необходимо, чтобы волокна соединительной ткани располагались в определенном порядке, не препятствуя росту мышечных волокон, А для этого нужно, чтобы восстановление шло при натяжении мышцы. Натяжение — необходимое условие восстановления мышечной ткани.
Необходимое для развития восстанавливающейся мышечной ткани натяжение создается тем, что поврежденное место быстро заполняется кровью, тканевым соком, обрывками поврежденных мышечных волокон. Возникает рыхлая связь между концами поврежденной мышцы. Но этого достаточно, чтобы в восстанавливающейся мышце создалось необходимое натяжение. В этих условиях начинается новообразование мышечной ткани на месте повреждения.
Как только удалось доказать возможность восстановления поврежденных мышц у птиц, были предприняты такие же исследования на млекопитающих.
Опыты показали, что и у крыс, кроликов, собак восстановление поврежденных мышц возможно и происходит закономерно, если только обеспечены соответствующие условия. Коллективом нашей лаборатории, в особенности А. Р. Стригановой и З. П. Игнатьевой, изучены условия восстановления мышц у разных млекопитающих животных.
Если при повреждении мышцы не было допущено заражения, если не была чересчур сильной защитная реакция организма, если в месте повреждения возникло необходимое натяжение, — мышца восстановится. Разрез на мышце животного — кролика, крысы, собаки, — зияющая рана, отверстие, достигающее в диаметре 10 миллиметров, спустя две-три недели после повреждения затягивается молодой тканью. Это настоящая мышечная ткань, которая состоит из мышечных волокон, сократимая ткань, исправно выполняющая свою работу. Восстановление мышц у млекопитающих оказалось возможным. Старая теория регенерации и в этом вопросе потерпела поражение.
Возможность восстановления мышечной ткани, несмотря на ее специализацию, не случайна, а совершенно закономерна, так как в ней отражается присущее мышечной ткани, как и всем остальным тканям нашего тела, свойство самообновления. И если уловить эту закономерность, понять, в чем она заключается, перед исследователем открывается путь к власти над восстановительным процессом, путь к управлению им.