John W. Severinghaus – fyzik, elektronik, lékař, vědec

John W. Severinghaus se narodil v roce 1922 v Madisonu, ve státě Wisconsin. Je uznávaným profesorem anesteziologie a dlouhá léta působil jako ředitel výzkumné jednotky na lékařské fakultě Kalifornské univerzity v San Franciscu (University of California Medical School), ale vědecké kontakty a pracovní pobyty ho zavedly na různá místa v USA i do Evropy. Méně známým faktem, se kterým nás seznamuje, je jeho úvodní pobyt na slavném MIT (Massachusetts Institute of Technology). Jako fyzik a elektronik se chtěl zabývat výzkumem v biofyzice, takže absolvoval studia medicíny a prakticky po celý život se zabýval aplikovaným výzkumem v klinice, především v anesteziologii a respirační fyziologii.

Severinghaus sehrál jednu z klíčových rolí ve vývoji acidobazických analyzátorů v současném uspořádání. Jako Evropané máme zažitý dánský přístup, jméno Poula Astrupa se stalo synonymem pro vyšetření pH a krevních plynů, ačkoli po technologické stránce je priorita za oceánem – první analyzátor krevních plynů s elektrodami pCO₂ a pO₂ zkonstruoval Severinghaus v roce 1957 a publikoval v roce 1958. Acidobazický analyzátor se třemi elektrodami (pH – navíc optimalizovaně spojená s referenční elektrodou podle Severinghausova patentu, Stowova a Severinghausova pCO₂ a Clarkova pO₂ elektroda) zkonstruoval Severinghaus v roce 1958, tedy v době, kdy se Astrupova ekvilibrační metoda zdála být v Evropě metodou volby. Astrupova metoda ale spočívala v měření pH ve třech odebraných vzorcích – nativním a dvou ekvilibrovaných s různým, ale definovaným parciálním tlakem CO₂ a odečtení aktuálního pCO₂ z grafu (prezentováno na semináři CIBA na konci roku 1958). Dánská skupina se stala vůdčí silou v posuzování metabolické komponenty acidobazického nálezu, ve spolupráci Astrupa a Siggaard-Andersena byl zaveden pojem base excess. Kritika tohoto konceptu od Schwartze a Relmana zahájila „velkou transatlantickou acidobazickou debatu“, ve které Severinghaus sehrál roli moderátora, s cílem přiblížit obě školy k sobě, což se mu podařilo, a otevřela se tak cesta k univerzálnímu přijetí base excess počítaného pro extracelulární tekutinu. Nicméně všechny dnešní acidobazické analyzátory vycházejí nikoli z Astrupova, ale Severinghausova konceptu.

V článku zmiňuje Severinghaus také dlouholetou spolupráci s dánskou „acidobazickou školou“, opakovaně pobýval v Kodani u Astrupa, Siggaard-Andersena, Ussinga, Lassena, Kruhoffera a dalších. Asi největší přátelství ho pojilo s Poulem Astrupem, který ho vyzval k sepsání kapitoly (kapitola XVIII, prvních 17 kapitol napsal Astrup) o moderní historii acidobazické rovnováhy [1]. K veřejné nabídce došlo v den 60. narozenin Johna Severinghause na konferenci v Rotterdamu. Kniha měla být vydána u příležitosti Astrupových sedmdesátin (1985) a Severinghaus vtipně popisuje okolnosti vzniku kapitoly: 2,5 roku přemýšlel, nashromáždil 421 relevantních citací a 100 stran anotované bibliografie poslal Astrupovi s návrhem konečné verze 200–300 stran, nepočítaje ilustrace. Astrup mu jemně navrhl, že pomůže s redukcí textu na 10 stran – definitivní verze má v knize 32 stran a text vznikl během 14 dnů.

Ve zmíněné kapitole Severinghaus uvádí tři pilíře moderní acidobazické analýzy:

1. Astrupův příspěvek spočívající v zavedení ekvilibrační metody s měřením pH a výpočtem pCO₂ a v uvedení konceptu base excess.
2. Stowův vynález CO₂ elektrody, založené na myšlence oddělení elektrodového systému od krve pomocí izolační, ale plyn propouštějící membrány.
3. Clarkův objev využití platinové katody při měření pO₂.

Dnes můžeme oprávněně prohlásit, že Severinghausův přínos pro kliniku je srovnatelný se sumou všech jím diplomaticky uvedených pilířů společně. Výše uvedený popis jeho zásluh je více než výmluvný. Navíc inicioval řadu projektů, nebo se jich aktivně zúčastňoval. Experimentoval, až fascinovaně čteme o jeho zapálení pro věc, často se stával dobrovolníkem ve studiích, spolu s kolegy poskytoval vzorky biologického materiálu z různých míst vlastního těla (mozkomíšní mok, jugulární žíly), někdy i s menšími zdravotními komplikacemi. Měli bychom si povšimnout i informace, že výzkum v terénu, především ve vysokých nadmořských výškách, prováděl osobně s „doma“ vyrobeným přenosným acidobazickým analyzátorem (jedná se o začátek 60. let, klinicky použitelné přenosné přístroje se objevily až po více než 30 letech). Zajímavé také je, že ani metoda pokusu a omylu mu nebyla cizí: tímto způsobem odvodil kubickou rovnici vztahu mezi pO₂ a saturací hemoglobinu, která byla až mnohem později nahrazena dosud nepřekonanou rovnicí Siggaard-Andersena (založená na hyperbolickém tangens, tedy poměru hyperbolického sinu a hyperbolického kosinu).

Jedním z předpokladů Severinghausovy práce byly peníze, koneckonců varuje před současným omezováním prostředků na vývoj. Povšimněme si ale „tahu na bránu“ v okamžicích, kdy rozpoznal možný cíl. Po setkání se Stowem „po několika málo dnech“ modifikoval jeho elektrodu do současně používané Stowovy-Severinghausovy elektrody a „během týdnů“ ji začal používat namísto dosud zavedené Van Slykeovy metody s rovnicí Hendersona a Hasselbalcha. Lituje ale, že trvalo další 4 roky, než se elektroda dostala do klinického použití. Samozřejmě kriticky uvádí, že mnoho jeho kolegů a spolupracovníků zbytečně ztratilo čas tam, kde cesta byla slepá. Ale i to patří k výzkumu.

Jedním z poselství článku je týmová spolupráce – s kolika osobnostmi se během života setkal, kolik osobností mu dalo důvěru a postavilo před něj komplikované úkoly. Jeho neúspěchy nehrály roli, byly poučením pro něj i pro okolí, výzvou do budoucna – a hlavně byly vyváženy přínosy. Další poselství Severinghausova životního osudu: své znalosti fyziky a elektroniky chtěl aplikovat v medicíně. Vystudoval ji tedy. Dnes se snaží vstupovat do medicíny obrovské množství absolventů nelékařských studií. Spoléhají na své (často pouze) technologické znalosti a o medicíně vědí jen to, že by v ní chtěli působit. Denně by přitom měli mít před očima nejen dráhu Johna Severinghause, ale také Heinův aforismus „When technology is master, we shall reach disaster faster“.

Severinghaus je technolog životním odkazem a duchem lékař s pokorou před medicínou. I proto uzavírá svůj článek zmíněným citátem Pieta Heina (1905–1996), jednoho z dánských exportních artiklů. Aforismy tohoto fyzika, matematika, architekta, básníka a designéra jsou snad ve všech příručkách o Dánsku. Ale jeden z nich (Piet Hein: My faith in doctors) určitě neplatí o Johnu Severinghausovi:

„My faith in doctors

is immense.

Just one thing spoils it;

their pretence

of authorised

omniscience.“

Myslím si, že Severinghaus je mimořádná a důvěryhodná osobnost, která určitě nejen přispěla k našemu vědění, ale především pomohla mnoha pacientům na celém světě.