August Krogh 1874 - 1949 Fysiologi

August Krogh: Fysiologi

August Krogh var en dygtig fysiolog, der fandt svar på, hvordan levende organismer egentlig fungerer. Han fik Nobelprisen i 1920 for at forklare, hvordan skjulte blodårer, kapillærer, er ansvarlige for at få blod ud til musklerne, når de arbejder hårdt.

Se filmen om August Krogh

Personen

Et naturtalent

August KroghAugust Krogh var zoofysiolog. Han undersøgte, hvordan dyr og menneskers kroppe fungerer. Han gjorde det i en tid, hvor der stadig var meget, man ikke vidste om kroppen; fx hvordan lungerne får ilten over i blodet, eller hvordan blodet bliver fordelt rundt til de muskler, som har mest brug for det. Med almindeligt mikroskop og enkle instrumenter af glas og metal, lykkedes det ham at finde svar på disse spørgsmål og mange flere.

Barndommen

Allerede som barn var han nysgerrig, målrettet og stædig. Han var interesseret i, hvordan dyr og planter virkede. Han var fingernem og lavede forsøg og byggede for eksempel en kikkert om til mikroskop. Han gik ofte ud i naturen; nogle gange sammen med zoologen William Sørensen fra universitetet i København. August Krogh begyndte på en måde sin uddannelse i zoologi og sin træning som forsker, allerede mens han var barn.

Bygger nøjagtige instrumenter

August Krogh flyttede fra barndomshjemmet i Grenå til København i 1893 og begyndte på universitetet. Der blev hurtigt lagt mærke til ham blandt biologer og læger. For Krogh var nærmest et naturtalent til forskning. Han havde sans for at bygge instrumenter, som var meget nøjagtige, og han var god til at tænke et problem igennem og regne ud, hvad der skulle til, for at finde svaret på et spørgsmål.

Som studerende skabte han et måleapparat, som kunne analysere luften i de bittesmå svømmeblærer, man finder i hvide myggelarver. Sådan en blære er kun lige omkring en halv millimeter i diameter. Så små mængder luft havde ingen kunnet måle på tidligere. Krogh blev altså allerede som studerende verdensførende på et videnskabeligt område.

Forskerparret August og Marie

August Krogh giftede sig i 1905 med Marie Krogh, og de to arbejdede sammen hele livet i deres laboratorier. Det var usædvanligt for hundrede år siden. Dengang var kvindelige forskere kun ganske få, og de fleste holdt op, når de blev gift. Men både August og Marie var meget selvstændige mennesker. Så de gjorde, hvad de selv fandt mest rigtigt og de havde begge lyst til at forske.

Selv om August og Marie var forskerpar, var det August, der blev mest berømt. Han opnåede videnskabens fornemste pris, Nobelprisen i 1920. I løbet af sin karriere var han først med en lang række opdagelser om, hvordan organismer fungerer. Han grundlagde flere forskningsfelter på universitetet. Først og fremmest zoofysiologi, men også arbejdsfysiologi, hvor man studerer, hvordan musklerne og andre organer arbejder.

Det lykkedes ham at få skabt to nye instituttet til sig selv i København: I 1910 fik han Dyrefysiologisk (senere Zoofysiologisk) laboratorium i Ny Vestergade 11, lige overfor hvor Nationalmuseet ligger i dag. Og i 1928 kunne Krogh og familien flytte til et stort bygningskompleks, Rockefeller Instituttet på Juliane Maries Vej ved Fælledparken.

Insulin til Danmark

August Krogh er også kendt for at have bragt insulinproduktionen til Danmark. Medicinalvirksomheden Novo Nordisk, der producerer insulin til behandling af sukkersyge, er en af Danmarks største virksomheder. Denne virksomhed fik sin spæde start tilbage i 1923, da August Krogh efter et besøg i Canada fik licens til at producere insulin i Danmark.

Men August Krogh lykkedes ikke med alt. For eksempel lykkedes det ikke for ham, at få afgørende indflydelse på dansk forskningspolitik, hvilket fik ham til at trække sig fra det fornemme Videnskabernes Selskab i protest. Og hans drøm om at dele sin alderdom med Marie, hvor de skulle forske sammen i deres eget private laboratorium, brast, da Marie døde i 1943.

August Krogh forskede dog videre frem til han selv døde i 1949.

Opdagelsen

August Krogh opdager skjulte blodårer

Krogh gjorde et hav af opdagelser inden for fysiologi. Det var Krogh, som skaffede svar på, hvordan lungerne optager ilt – altså hvordan ilten kommer over i blodet, når vi trækker vejret. Han var også med til at finde ud af, hvordan sportsfolk skal spise, og hvordan kosten skal sammensættes med fedt og sukker, så man får den energi, man har brug for.

Den opdagelse, han i 1920 fik Nobelprisen for, forklarer, hvordan musklerne får blod nok, når vi bruger dem til hårdt arbejde. Krogh opdagede nemlig, at der findes skjulte blodårer i vævet, kapillærer, som åbner sig og lukker blod igennem, når vi har brug for det.

Du kan se en tegning af de skjulte blodårer her:

Illustrationen viser, hvordan blodet flyder i kapillærerne afhængigt af om musklen er i hvile eller i arbejde.

I hvile vil små lukkemuskler lukke for adgangen til kapillærerne, men når musklen får brug for blod og ilt, åbner lukkemusklerne og blodet kan flyde ud i kapillærerne og nå frem til vævet.
Illustration: LARSEN ET RASMUSSEN

Øverst er de lukkede, fordi musklen er i hvile. Nederst har de åbnet sig, fordi musklen er i brug, og derfor har brug for mere blod, så den kan få energi i form af sukker eller fedt og ilt til at forbrænde de energirige stoffer.

Kapillærerne i detaljer

Kapillærerne er de mindste blodårer i kredsløbet. Deres indre diameter er kun lidt større end de røde blodlegemer, hvilket også kan ses på filmen nedenfor. Kapillærernes vægge er så tynde, at ilt, vand, næringsstoffer og affaldsprodukter som CO2 nemt kan passere igennem dem og udveksles med cellerne i muskler og andet væv.

Kapillærerne findes overalt i kroppen og danner store netværk, som når ud til stort set alle celler i hele kroppen. De åbner og lukker efter behov ved hjælp af små lukkemuskler. Lukkemusklerne reagerer på metaboliske forhold i vævene, blandt andet pH og CO2- og iltkoncentrationen. Dvs. når musklen arbejder vil iltmængden i musklen blive lav, CO2 vil stige og pH vil falde. Det får lukkemusklen til at slappe af, så kapillærerne åbnes og blodgennemstrømningen til musklen øges. Dermed får musklen ilt og samtidig føres CO2 fra musklen til blodet.

Krogh optog film af sin opdagelse, så verden kunne se, hvordan de mindste blodårer, kapillærerne, lukker og åbner sig. I videoen her kan du se, hvordan kapillærerne er ved normal cirkulation. Man kan nærmest ane at der er flere blodårer der bare ikke er i brug:

 

I den næste video kan du se, hvordan kapillærerne er lukkede og så pludselig kommer der gennemstrømning:

 

Nutiden

Du er vildt kompliceret

August Krogh arbejdede meget med mikroskop og han forsøgte at forklare, hvordan kroppen fungerer på mikroskopisk plan. For eksempel, hvordan blod og celler samarbejder. Men på nutidens laboratorier er forskerne dykket længere ned i detaljer, og prøver at forklare, hvordan vore kroppe fungerer som myldrende kemi. For mens du går omkring og lever livet, er der en enorm kemisk maskine inde under din hud, som arbejder i døgndrift.

Et mylder

Du består af sådan cirka 37,2 billioner menneskeceller. En billion svarer til tusind milliarder, så det kan oversættes til 37.200 milliarder celler. Cellerne er meget forskellige – for du har jo forskellige celler i øjne, hænder og andre steder. Hver eneste af disse celler kommunikerer og samarbejder i princippet med alle de andre celler i kroppen gennem kemiske transportruter som for eksempel dine blodårer – mange af dem bruger endda også elektricitet, som sendes gennem dine nervetråde.

Det er et ubegribeligt mylder af proteiner, hormoner, antistoffer, og alle mulige andre molekyler, store som små, der ustandselig indgår kemiske forbindelser i kroppen, mens de bliver klippet op og klistret sammen og skaber ændringer, hvor de kommer frem.

Et eksempel

I en cellekerne produceres molekylet RNA ud fra dna. RNA-molekylet eksporteres ud af cellekernen til cytoplasmaet. Her bliver det oversat til et nyt molekyle, nemlig et protein, som er bygget op med en anden kombination af grundstoffer. Nu kan dette protein blive eksporteret ud af cellen, rejse gennem kroppen og ramme et andet protein på overfladen af en celle et andet sted i kroppen. Det sætter gang i en kemisk proces inde i denne anden celle, som giver anledning til, at andre molekyler bliver produceret og måske sendt ud af cellen. Det bliver ved og ved, til den dag, du dør.

På den måde kommunikerer milliarder og atter milliarder af celler med hinanden på kryds og tværs af din krop, mens du sover og er vågen, spiller fodbold eller skriver sms’er. Og derved sørger disse kæder af kemiske processer for, at du holder dig sund, får næring, udvikler dig rigtigt, og at dårlige celler bliver fjernet og nye raske bygget op på ny.

Forstår sygdomme

Det er utroligt kompliceret. Så kan det overhovedet betale sig at prøve at forstå det hele?

Hvis man vil vide, om et forurenende stof er farligt for mennesker, er det disse kemiske processer, man skal vide, om stoffet generer eller ændrer. Eller hvis man vil lave en medicin, som skal behandle eller kurere en sygdom, er det også nødvendigt først at prøve at forstå, hvordan medicinen griber ind i kroppens kemi. Derfor er det vigtigt, at vi kommer til at vide så nøjagtigt som muligt, hvad der sker i kroppen.

Kan man nogensinde få overblik over så kompleks en kemisk proces, som livsprocessen er? Det er klart, at det er meget omfattende at forsøge at forstå så stort et system, hvor millioner af stoffer påvirker milliarder af celler. Og det er som om, at jo mere mikrobiologerne opdager, des mere kompliceret ser systemet ud til at være.

Men undervejs i studierne finder forskerne flere og flere forklaringer på sygdomme. Og vores forståelse af, hvordan livets maskine fungerer, bliver større og større. Så selv om vi måske aldrig kan forstå det hele til bunds, kan vi opdage mange sammenhænge, som kan føre til, at sygdomme kan blive kureret og livet måske blive længere.

Ny forskning: Små katastrofale fejl i cellen

Af: Henrik Prætorius, Experimentarium

Toke Just Isaksen

Toke Just Isaksen

”Lige nu synes jeg, det er ret sjovt – og ret spændende. Hvis man tænker over det, er det egentlig ret imponerende, hvad der skal til, for at få et menneske til at fungere.”

Toke Jost Isaksen er en af de yngre forskere i en gruppe på Århus Universitet, PUMPkin. Toke studerer et enkelt af kroppens tusindvis molekyler, nemlig den særlige natrium/kaliumpumpe, som er en mikroskopisk maskine, der sidder i vores cellevægge.

Den slags pumper sidder tæt i cellernes membraner. Cellemembranerne er de fedthinder, der beskytter cellerne. Pumperne flytter stoffer ind og ud, som ikke kan strømme gennem cellevæggen af sig selv. Uden pumper ville en celle gå til grunde øjeblikkeligt. Og selv små fejl i en af dine pumper kan betyde, at du bliver alvorligt syg.

Det gør indtryk

En af disse sygdomme hedder AHC. Den skyldes fejl i en særlig type natrium/kaliumpumpe, som sidder i hjernens nerveceller. Fejlene er mikroskopiske. Alligevel er de katastrofale for de børn, som bliver født med gener, som medfører fejl i disse pumper.

”Børnene er retarderede, kan sjældent gå og bliver ikke særligt gamle. Det må være sindssygt hårdt for de familier, der bliver ramt,” fortæller Toke, som har mødt enkelte børn med sygdommen – og ikke mindst børnenes forældre.

Børn med AHC bliver meget følsomme overfor ændringer i deres omgivelser og får anfald med epilepsi og lammelser. De skal overvåges døgnet rundt, og hele deres familie kommer under voldsomt pres. Mødet med forældrene motiverede Toke til at forske videre for fuld kraft.

”Det gør et stærkt indtryk at se, at nogen har det så hårdt. Forældrene håber jo, at der kommer en kur indenfor de næste få år. Men selv om det selvfølgelig er et af målene med vores forskning at skabe en behandling, så tror jeg jo ikke, det kan lade sige gøre så hurtigt,” siger han.

Hjælp mod skuffelser

Det er forsøg med mus, som er kernen i Tokes daglige arbejde. Musene er blevet opdrættet med den samme genfejl, som medfører AHC i mennesker. Musemodellen, som den slags designede mus kaldes, er blevet skabt af gruppens leder, Karin Lykke-Hartmann, som også er vejleder for Toke i det daglige arbejde.

”Jeg diskuterer mine ideer med hende og hun kan give råd om, hvordan jeg kan komme videre. Det kan dels være forsøg med nerveceller, jeg tager ud af musene og dyrker i kolber og analyserer på, eller det kan være forsøg med de levende mus, som vi kan studere og forsøge at behandle med stoffer, vi håber, kan hjælpe dem.”

Det er hårdt arbejde med lange arbejdsdage og mange skuffelser, når eksperimenter, som det kan have taget uger at forberede og udføre, mislykkes. Eller når resultaterne betyder, man skal starte forfra og finde nye veje at gå.

”Der hjælper det mig, at jeg er en meget nysgerrig type. For det er tit min nysgerrighed, der hjælper mig videre efter hver skuffelse. Og heldigvis har jeg rimelig nemt ved at få ideer, man kan undersøge i laboratoriet,” mener Toke, der endnu ikke har besluttet sig for, om han vil være forsker hele livet.

”Men lige nu kan jeg sige, at jeg bidrager med en lille bitte brik til det store puslespil, som viser, hvordan livet hænger sammen. Og det gør det spændende. Så får vi se, om jeg vil fortsætte som forsker efter de tre år, min Ph.d. varer,” siger han.

Se mere