拯救印度氧氣危機?用屁股呼吸:科學家正試圖讓人類學…


拯救印度氧氣危機?用屁股呼吸:科學家正試圖讓人類學會倒著呼吸的頭圖

拯救印度氧氣危機?用屁股呼吸:科學家正試圖讓人類學會倒著呼吸

印度正在經歷有史以來最大的供氧危機,不是工業用氧,而是因為新冠疫情爆發後,病人用氧量指數級上升,直接讓這個“工業化國家”的短板徹底暴露!大量的病人正在無法獲得氧氣而死去。

不過東京醫科大學的科學家研究表明,很多哺乳類動物都可以利用肛門進行呼吸,也許將為缺氧的病人助一臂之力,以度過最艱難的供氧危機!

肛門呼吸,到底是怎麼做到的?

不吃飯可以堅持一周以上,但不呼吸最多就剩下幾分鐘時間了!呼吸就是通過肺部呼吸肌將氣體通過氣管、支氣管深入肺泡,在這個過程肺泡排出二氧化碳,紅血球則在肺泡內攜帶上氧氣,再通過心臟的搏動循環,將攜帶了氧氣的紅血球輸送到全身各處,參與生理化學過程。

上述就是肺部的氣體交換原理,當然實際發生的生理化學過程要復雜得多。但肛門呼吸又是什麼原理?科學家稱老鼠和豬都能做到用肛門呼吸,而從理論上來看,人類也完全可以做到!

直腸呼吸的原理

呼吸的原理就是讓氧氣結合到紅血球上,至於用什麼實現,那就是八仙過海各顯神通,比如在2020年美國紐約新冠疫情大危機期間,醫院呼吸機短缺,醫生就使用了一種叫做體外膜氧合(ECMO)的技術,它原理是抽出血液,讓氧氣在體外和血液結合,再送回體內,這過程直接暴力,但有血栓以及無菌的環境要求,而且它要比呼吸機成本高得多。

它的原理是利用薄膜交換的方式,而這種方式在人體內部毛細血管豐富的部位比如直腸就存在這樣的環境。最早在1950~1960年代時候科學家就發現海參和淡水里棲息的泥鰍就能實現用直腸呼吸。

但一直不知道哺乳類動物是否能做到這一點,東京醫科大學教授,幹細胞和類器官研究中心主任高本剛一博士嘗試了老鼠的直腸呼吸方式,將老鼠置於難以肺呼吸的低氧環境下,小鼠的存活時間大約是11分鐘,假如將氧氣注入小鼠直腸,就能將它們的存活時間延長到了18分鐘。

科學家還發現,泥鰍這類動物在缺氧你狀態時會用腸道輔助呼吸,它們的腸道皮膚非常薄,並且有豐富的毛細血管,可以毫無阻力地進行氧氣交換,因此科學家取得了靈感,將小鼠的腸道皮膚以機械的方式讓它變薄,果然效果立竿見影,18分鐘的存活時間立即上升到50分鐘。

採用液體呼吸,效果會更好

當前使用的還是直接氣體交換方式,即直接向腸道內通入氧氣,而液體呼吸的方式效果則更佳,最早見識液體呼吸應該是詹姆斯卡梅隆的科幻片《深淵》,但事實上液體呼吸早已有之,它是利用不會與人體產生反應的液態碳氟化合物攜帶大量的氧氣,然後進入人體肺部直接參與氧氣交換作用,不再需要大量的呼吸更新氧,因為液態碳氟化合物攜帶的氧總量要比呼吸進來的氧要多得多。

早期用的是溶氧能力極強的四氟化碳,而在腸道呼吸的實驗中用的則是全氟萘烷(PFD),它早已經應用於患有嚴重呼吸窘迫的嬰兒的肺部,以改善呼吸狀況。使用這種液體後的老鼠,在低氧環境中的存活能力可以輕鬆超過60分鐘,而注射的全氟萘烷液體僅僅只有1毫升!

而在大型哺乳類動物豬的實驗中,也取得了意想不到的效果,注射400毫升的全氟萘烷後,豬的血氧濃度大幅改善,並且持續了18~19分鐘,另外根據實驗,即使注入大劑量也沒有明顯的副作用。

動物模型後接下來就是人體實驗,這項研究已經發表在了《MED》期刊上,要取得人體實驗的結果,預計還得一些時間。

如何用它來改善新冠病人的供氧危機?

用肛門呼吸實在有些超出想像,當年貝爾格里斯在野外生存中使用灌腸的方式吸收髒水中的水分就已經夠驚悚的了,而這次科學家居然讓肛門輔助呼吸!

但從理論上來看並沒有什麼問題,而新冠病人的肺部遭受“細胞因子風暴”,自身免疫系統無差別攻擊肺部細胞,造成爆發性肺炎,肺部氧交換能力下降,此時如果開闢新通道,讓腸道輔助呼吸,這絕對是一個增加血氧濃度的好方法!

它能緩解印度的供氧危機嗎?

毫無疑問這是一種能改善血氧含量的有效方法,但全氟萘烷液體加入氧的取得會比單純的氧氣更麻煩,因此印度暫時能輔助實現的只能向腸道內直接通入空氣,這將會遭遇兩個問題:

1、是不是要灌腸,將腸道清洗乾淨?

2、腸道內通入大量氣體,能受得了嗎?

成年人肺活量大都在4000-5000毫升之間,平復狀態下呼吸大約1000毫升,度過新冠危機的話至少也得1/3的的量,這個腸道內通入至少超過300毫升的氣體,而且需要不斷交換,這個胃腸道脹氣也是個不小的壓力,而未經處理的腸道氣體交換能力要差得多,不如用全氟萘烷液體,但取得又有較大難度,又回到了起點!

這項腸道呼吸技術非常不錯,能改善肺部氣體交換能力偏弱的部分群體,但仍然存在一個非常麻煩的問題是腸道是吸收營養和積蓄糞便的通道,這呼吸放在這裡如何做到兩者兼顧呢,也許這個麻煩的問題得科學家來評估與考慮。