科学家们用肛门呼吸来研究哺乳动物,不是为了获得有趣的诺贝尔奖,而是为了救命。

2024-10-01

什麽?哺乳动物居然可以通过肛门呼吸?


最近,日本和美国的科学家发现哺乳动物可以通过肛门摄入氧气。这项研究不仅为他们提供了 2024 年度搞笑诺贝尔生理学奖,更重要的是,这可能为严重呼吸衰竭的治疗开辟了一条全新的道路。


动物呼吸“绝技”


在浩瀚的动物王国中,呼吸方式的多样化是大自然的美丽景象。人类和大多数陆地动物都是通过肺呼吸的,这似乎很常见。然而,当我们把目光投向更广阔的自然时,我们可以发现每个物种都有各种各样的呼吸方式,令人惊叹。


鱼就是一个很好的例子,它们进化出精美的鳃结构,能有效地从水中提取溶解氧。这是一种适应水生环境的呼吸方式,使鱼在浩瀚的水下世界中自由畅游。


与之形成鲜明对比的是昆虫的呼吸道,这些小小的有机体具有遍布全身的气管网络,能直接将氧气输送到每个细胞,这一高效的呼吸方式为昆虫的高度活跃提供了持续的能量支持。


但是,大自然的创造力并不止于此,有些动物为了适应特殊的生存环境,进化出了更神奇的呼吸方式。


有些动物,如蚯蚓和青蛙,可以通过潮湿的皮肤直接进行气体交换,这样的皮肤呼吸方式,使它们在缺氧的环境中也能保持生命活动。


水蜘蛛更聪明。它们会在水下编织一个充满空气的网状气泡。这个小小的“氧气罐”让它们在不经常露出水面的情况下,在水下自由活动。更令人惊讶的是,一些淡水龟可以通过位于肛门附近的特殊腮状组织从水中吸收氧气,这一独特的“腮呼吸”方法使它们能在水下停留更长时间。


哺乳动物不能用肠道呼吸吗?


说到奇怪的呼吸方式,泥鳅可以算是其中的代表。没想到这种鱼会受到拯救生命的启发?科学家们了解到,泥鳅等一些水生生物可以在缺氧环境中通过肠道呼吸。这让研究团队大放异彩:既然鱼可以,为什么哺乳动物不能?


科学家们仔细研究了泥鳅的肠道结构,发现它的后肠有一层非常薄的上皮,上面覆盖着血管和血细胞,是一种自然的呼吸系统。这个发现让科学家们兴奋不已,决定在哺乳动物身上试一试。


1


灵感一现:“肠道呼吸”的方法


研究小组开发了两种新颖的呼吸方法:气肠通风(g-EVA)与液体肠通气(l-EVA)。


气体肠道通气试验就像给老鼠的肠道做了一个特殊的“美容”。科学家们试图磨薄老鼠的肠道粘膜,使氧气更容易进入血液。数据显示,这种方法确实可以提高氧气吸收效率。


然而,想象一下在医院给病人“磨肠”的场景...因此,科学家们想出了液体肠道通风的方法。他们使用了一种叫做全氟化物。(PFD)独特的液体溶解大量的氧气,当将这种“氧水”灌入小鼠的直肠时,小鼠的血氧水平就会明显提高。


2


惊人的发现:“肛门呼吸”真的很有效


不得不说,最初的实验结论令人瞠目结舌。在模拟严重的呼吸衰竭环境下,接受“肛门呼吸”治疗的老鼠不仅活了下来,而且活蹦乱跳。


更加令人惊讶的是,接受液体肠道通气治疗的小鼠不仅提高了血氧水平,而且大大提高了活动能力,他们在乏氧环境中的表现,就像打了鸡血一样。


为了证明这不是老鼠的超能力,研究小组还在猪身上做了一个实验。数据显示,猪还可以通过“肛门呼吸”提高血氧水平,效果可以保持接近 20 分钟。现在,“猪鼻插葱”也许真的改成了“猪屁股插氧气管”。


3


"肛门呼吸",安全吗?


任何新的医疗技术都必须通过安全关,关于全氟恶烷生物安全的研究结果仍然令人放心。


科学家们测试了动物体内的全氟氰烷含量,结果低到几乎无法测试,这表明全氟氰烷并没有通过肠道分散在动物体内。与此同时,实验动物的各种生化指标也是正常的,它们的内脏看上去与没有“吸氧”的合作伙伴没有什么不同。


总体而言,至少在短时间内,“肛门呼吸”看起来是安全的。它还为以后可能的人体实验铺平了道路。


拯救生命:“呼吸”新希望


对于医学和生理学来说,这项研究的意义远不止是微笑。在一些紧急情况下,如严重哮喘或新生儿窒息时,快速供氧可能是救命的关键。呼吸机或人工肺等传统呼吸支持方法通常需要复杂的设备和专业人员,尽管它们有效。相比之下,“肛门呼吸”方法简单直接,将成为抢救生命的新工具。


这种看似异想天开的“肠道呼吸”技术,如果能够成功地应用于身体,其影响可能远远超过抢救领域。在医学领域,它可能会为一些特殊的手术开辟新的机会。比如在一些复杂的手术中,需要暂时停止患者的正常呼吸,这种技术可能会为手术团队提供全新的氧气供应方式,从而获得更多的操作时间和空间。


不仅如此,对于一些罕见的肺病患者来说,这项技术可能会带来新的希望。想象一下,对于一些肺功能严重受损的患者来说,“肠道呼吸”可能是一种有效的辅助治疗方法,可能有助于这些患者在等待肺移植或其他治疗的过程中更好地维持生命,提高生活质量。


当然,我们必须承认,这些想法仍然处于理论阶段。为了把它们变成现实,我们需要大量的研究来验证它们的可行性和安全性。即便如此,这些潜在的使用场景仍然令人兴奋。


或许有一天,学医说“深呼吸”的时候,我们要问:“用哪个器官?”


参考文献


[ 1 ] Mammalian enteral ventilation ameliorates respiratory failure


策划制作


生产中国科普产品


作家李金娟 中国农业科学院


制片人|中国科普博览会


董娜娜负责编辑


审校丨徐来 林林


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