William Harvey: Người đầu tiên mô tả chính xác hệ tuần hoàn

William Harvey sinh ra trong một gia đình giàu có tại Folkestone, Anh vào ngày 1/4/1578. Năm 1593, ông bắt đầu theo học tại trường Đại học Padua ở Ý, nơi ông nghiên cứu giải phẫu và sinh lý học dưới sự hướng dẫn của Fabricius – người đã khám phá ra các van tĩnh mạch. Sau khi tốt nghiệp, ông tham gia công tác giảng dạy tại trường Đại học Y sĩ Hoàng gia và trở thành bác sĩ tại Bệnh viện St. Bartholomew ở London, Anh.

Harvey là một trong những bác sĩ phẫu thuật giỏi nhất ở London lúc bấy giờ. Ông được bổ nhiệm làm bác sĩ riêng cho vua James năm 1618 và vua Charles năm 1632.

Vào thời điểm đó, sự hiểu biết phổ biến về hệ tuần hoàn bắt nguồn từ các tác phẩm của Claudius Galen, một bác sĩ nổi tiếng người Hy Lạp sống ở thế kỷ thứ hai sau Công nguyên. Galen đề xuất rằng cơ thể người tồn tại hai hệ thống vận chuyển máu riêng biệt.

Trong hệ thống đầu tiên, gan liên tục chuyển hóa thức ăn thành máu, sau đó máu sẽ di chuyển trong các tĩnh mạch để cung cấp chất dinh dưỡng cho phần còn lại của cơ thể. Đây là hệ thống một chiều, nghĩa là máu được cơ thể hấp thụ hoàn toàn và gan phải liên tục tạo ra nguồn máu mới. Trong hệ thống thứ hai, phổi sẽ bơm pneuma (sinh khí) qua các động mạch để nâng cao sức sống cho cơ thể. Galen tin rằng hai hệ thống riêng biệt này kết nối với nhau trong tim khi máu di chuyển từ tâm thất này sang tâm thất kia thông qua các lỗ nhỏ giữa chúng.

Harvey đã tiến hành mổ xẻ và khám nghiệm tử thi trên người và động vật để hiểu rõ hơn về hệ tuần hoàn. Các thí nghiệm của ông cho thấy một số điều mâu thuẫn nghiêm trọng với những lý thuyết đã được chấp nhận rộng rãi trước đó.

Trái ngược với nhận định của Galen, Harvey phát hiện lượng máu lưu thông bên trong các mạch máu không được cơ thể hấp thụ hết mà sẽ quay trở lại để tái sử dụng. Cơ thể không thể sản xuất đủ lượng máu cần thiết nếu quá trình tuần hoàn và tái sử dụng máu này không tồn tại.

Harvey cũng tiến hành các nghiên cứu về tim. Nhưng khi làm thí nghiệm trên nhiều loài động vật khác nhau, ông vẫn cảm thấy khó hiểu về cơ chế hoạt động của nhịp tim, bởi vì chuyển động của cơ quan này quá nhanh khiến ông không thể phân tích nó một cách dễ dàng. Ông chuyển sang làm thí nghiệm trên những động vật máu lạnh và sắp chết vì tốc độ trao đổi chất và nhịp tim của chúng chậm hơn.

Trong suốt một thời gian dài, người ta cho rằng ở giai đoạn hoạt động tích cực (tâm thu), tim tăng thể tích để hút máu vào. Tuy nhiên, quan sát của Harvey cho thấy điều ngược lại. Tim co bóp mạnh mẽ trong giai đoạn tâm thu để đẩy máu ra ngoài.

Harvey cũng đo đạc sức chứa của tâm thất (ngăn dưới của tim), hiệu quả của chúng trong việc bơm máu, và nhịp tim mỗi phút. Từ các dữ liệu này, ông ước tính lượng máu đi qua tim từ 0,5 lít đến một lít máu mỗi phút [giá trị chúng ta biết ngày nay là 4 lít mỗi phút trong lúc nghỉ ngơi và 25 lít mỗi phút khi tập thể dục].

Nếu máu được cơ thể hấp thụ hoàn toàn và gan phải liên tục tạo ra nguồn máu mới giống như những gì Galen đã nêu trong lý thuyết của ông thì gan cần sản sinh lượng máu mỗi ngày lớn hơn khối lượng một người trưởng thành. Đây là yêu cầu vượt xa khả năng của gan. Ngoài ra, một người trưởng thành trung bình có khoảng 5 lít máu. Cơ thể họ không thể sản xuất hoặc hấp thụ lượng máu đó quá nhanh. Vì vậy, máu trong cơ thể phải trải qua quá trình lưu thông và tái sử dụng. Harvey đã chứng minh lý thuyết của Galen là sai.

Ngày nay chúng ta cũng biết rằng gan không phải cơ quan tạo ra máu. Thay vào đó, các tế bào gốc tạo máu chủ yếu nằm ở tủy xương.

Một mảnh ghép khác đã thu hút sự quan tâm của Harvey ngay từ đầu, đó là các van tĩnh mạch. Ông đã biết đến chúng từ những nghiên cứu của người thầy Fabricius.

Các nhà khoa học đương thời cho rằng van tĩnh mạch cho phép máu chỉ lưu thông theo một hướng nhằm chống lại tác động của trọng lực và ngăn máu tích tụ lại. Tuy nhiên, thí nghiệm của Harvey cho thấy các van tĩnh mạch phân bố ở những vị trí cụ thể, làm cho máu chỉ chảy về một hướng duy nhất, dẫn đến trái tim. Ví dụ, máu trong tĩnh mạch của một người không thể chảy hướng xuống cánh tay. Thay vào đó, máu chỉ có thể chảy từ cánh tay về phía ngực.

Máu được tim bơm đến các bộ phận khác nhau của cơ thể thông qua động mạch và quay trở về tim thông qua các tĩnh mạch. Harvey đã chứng minh điều này thông qua nhiều thí nghiệm khác nhau. Nếu ông buộc chặt các tĩnh mạch của một con vật, tim của chúng sẽ trống rỗng và không còn máu. Nhưng nếu ông buộc chặt động mạch, tim của chúng sẽ căng phồng do lượng máu dư thừa.

Mặc dù không chứng minh nhưng Harvey đã đề xuất giả thuyết cho rằng động mạch và tĩnh mạch kết nối với nhau thông qua những mạch máu nhỏ. Hiện tại, chúng ta biết rằng giả thuyết của ông hoàn toàn chính xác và những mạch máu nhỏ có tên gọi chính thức là “mao mạch”.

Harvey đã công bố các kết quả thí nghiệm và khám phá mới trong tác phẩm nổi tiếng Practiceitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus (Thực hành Giải phẫu về Chuyển động của Tim và Máu ở Động vật) được xuất bản năm 1628. Ban đầu, tác phẩm của ông bị chế nhạo là bao gồm “những ý tưởng khó hiểu”. Người ta cũng lên án ông vì dám chỉ trích quan điểm của Galen, người có uy tín lớn đối với cộng đồng y khoa trong suốt nhiều thế kỷ.

Vị thế trong xã hội của Harvey ngày càng suy giảm. Khám phá của ông về hệ tuần hoàn không được đưa vào sách giáo khoa cho đến cuối thế kỷ XVII, vài năm sau khi Marcello Malpighi phát hiện các mao mạch bằng kính hiển vi (năm 1661), do đó xác nhận lý thuyết của Harvey.

Harvey qua đời do xuất huyết não vào năm 1657. Đóng góp cuối cùng của ông là một cuốn sách về sự sinh trưởng và phát triển của động vật có tựa đề “Exercitationes de generatione animalium” được xuất bản năm 1651. Trong đó, ông đã nêu các quan điểm về phôi học và giải phẫu học so sánh, đặt nền tảng cho lĩnh vực phôi thai học hiện đại.

Theo Famous Scientists, NIH