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拯救印度氧气危机?用屁股呼吸:科学家正试图让人类学会倒着呼吸

印度正在经历有史以来最大的供氧危机,不是工业用氧,而是因为新冠疫情爆发后,病人用氧量指数级上升,直接让这个“工业化国家”的短板彻底暴露!大量的病人正在无法获得氧气而死去。

不过东京医科大学的科学家研究表明,很多哺乳类动物都可以利用肛门进行呼吸,也许将为缺氧的病人助一臂之力,以度过最艰难的供氧危机!

肛门呼吸,到底是怎么做到的?

不吃饭可以坚持一周以上,但不呼吸最多就剩下几分钟时间了!呼吸就是通过肺部呼吸肌将气体通过气管、支气管深入肺泡,在这个过程肺泡排出二氧化碳,红血球则在肺泡内携带上氧气,再通过心脏的搏动循环,将携带了氧气的红血球输送到全身各处,参与生理化学过程。

上述就是肺部的气体交换原理,当然实际发生的生理化学过程要复杂得多。但肛门呼吸又是什么原理?科学家称老鼠和猪都能做到用肛门呼吸,而从理论上来看,人类也完全可以做到!

直肠呼吸的原理

呼吸的原理就是让氧气结合到红血球上,至于用什么实现,那就是八仙过海各显神通,比如在2020年美国纽约新冠疫情大危机期间,医院呼吸机短缺,医生就使用了一种叫做体外膜氧合(ECMO)的技术,它原理是抽出血液,让氧气在体外和血液结合,再送回体内,这过程直接暴力,但有血栓以及无菌的环境要求,而且它要比呼吸机成本高得多。

它的原理是利用薄膜交换的方式,而这种方式在人体内部毛细血管丰富的部位比如直肠就存在这样的环境。最早在1950~1960年代时候科学家就发现海参和淡水里栖息的泥鳅就能实现用直肠呼吸。

但一直不知道哺乳类动物是否能做到这一点,东京医科大学教授,干细胞和类器官研究中心主任高本刚一博士尝试了老鼠的直肠呼吸方式,将老鼠置于难以肺呼吸的低氧环境下,小鼠的存活时间大约是11分钟,假如将氧气注入小鼠直肠,就能将它们的存活时间延长到了18分钟。

科学家还发现,泥鳅这类动物在缺氧你状态时会用肠道辅助呼吸,它们的肠道皮肤非常薄,并且有丰富的毛细血管,可以毫无阻力地进行氧气交换,因此科学家取得了灵感,将小鼠的肠道皮肤以机械的方式让它变薄,果然效果立竿见影,18分钟的存活时间立即上升到50分钟。

采用液体呼吸,效果会更好

当前使用的还是直接气体交换方式,即直接向肠道内通入氧气,而液体呼吸的方式效果则更佳,最早见识液体呼吸应该是詹姆斯卡梅隆的科幻片《深渊》,但事实上液体呼吸早已有之,它是利用不会与人体产生反应的液态碳氟化合物携带大量的氧气,然后进入人体肺部直接参与氧气交换作用,不再需要大量的呼吸更新氧,因为液态碳氟化合物携带的氧总量要比呼吸进来的氧要多得多。

早期用的是溶氧能力极强的四氟化碳,而在肠道呼吸的实验中用的则是全氟萘烷(PFD),它早已经应用于患有严重呼吸窘迫的婴儿的肺部,以改善呼吸状况。使用这种液体后的老鼠,在低氧环境中的存活能力可以轻松超过60分钟,而注射的全氟萘烷液体仅仅只有1毫升!

而在大型哺乳类动物猪的实验中,也取得了意想不到的效果,注射400毫升的全氟萘烷后,猪的血氧浓度大幅改善,并且持续了18~19分钟,另外根据实验,即使注入大剂量也没有明显的副作用。

动物模型后接下来就是人体实验,这项研究已经发表在了《MED》期刊上,要取得人体实验的结果,预计还得一些时间。

如何用它来改善新冠病人的供氧危机?

用肛门呼吸实在有些超出想象,当年贝尔格里斯在野外生存中使用灌肠的方式吸收脏水中的水分就已经够惊悚的了,而这次科学家居然让肛门辅助呼吸!

但从理论上来看并没有什么问题,而新冠病人的肺部遭受“细胞因子风暴”,自身免疫系统无差别攻击肺部细胞,造成爆发性肺炎,肺部氧交换能力下降,此时如果开辟新通道,让肠道辅助呼吸,这绝对是一个增加血氧浓度的好方法!

它能缓解印度的供氧危机吗?

毫无疑问这是一种能改善血氧含量的有效方法,但全氟萘烷液体加入氧的取得会比单纯的氧气更麻烦,因此印度暂时能辅助实现的只能向肠道内直接通入空气,这将会遭遇两个问题:

1、是不是要灌肠,将肠道清洗干净?

2、肠道内通入大量气体,能受得了吗?

成年人肺活量大都在4000-5000毫升之间,平复状态下呼吸大约1000毫升,度过新冠危机的话至少也得1/3的的量,这个肠道内通入至少超过300毫升的气体,而且需要不断交换,这个胃肠道胀气也是个不小的压力,而未经处理的肠道气体交换能力要差得多,不如用全氟萘烷液体,但取得又有较大难度,又回到了起点!

这项肠道呼吸技术非常不错,能改善肺部气体交换能力偏弱的部分群体,但仍然存在一个非常麻烦的问题是肠道是吸收营养和积蓄粪便的通道,这呼吸放在这里如何做到两者兼顾呢,也许这个麻烦的问题得科学家来评估与考虑。