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新浪科技|猪可以用屁股呼吸，人也可以吗？

人也可以吗


新浪科技|猪可以用屁股呼吸，人也可以吗？
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新浪科技讯 北京时间5月20日消息 ， 老鼠和猪 ， 都拥有一个相同的神秘超能力：用肠道呼吸 。 科学家通过向这些动物的屁股充入氧气 ， 发现了这一超能力 。
那么 ， 你可能要问了 ， 为什么要做这样的实验？因为该研究小组希望找到一种可以替代机械通气的潜在方法 。 机械通气 ， 是一种医疗方法 ， 用机器将空气通过管子直接输入患者肺部 。 呼吸机可以将氧气送至肺部 ， 并带走血液中的二氧化碳 。 然而 ， 这种机器有时候会不够用 。
例如 ， 在新冠疫情初期 ， 医院的呼吸机严重短缺 。 尽管医生也可以使用一种称为“体外膜氧合（ECMO）”的技术（即用机器将血液抽出体外再进行氧和） ， 但这种方法存在固有的风险 ， 例如出血和血栓；以及ECMO往往比呼吸机更稀缺 。
为了找到其他的解决办法 ， 研究人员从海参和淡水鱼泥鳅等水生动物身上汲取灵感 ， 这些动物可以使用肠道进行呼吸 。 尽管上世纪五十年代和六十年代已有一些科学家试图回答这个问题 ， 但人们尚不清楚人类和其他哺乳动物是否也具有类似的能力 。
最初进行研究的是小鼠模型系统 ， 想知道是不是可以向肛门输送氧气 ， 每次进行的实验都会令研究人员都感到十分惊讶 。
【新浪科技|猪可以用屁股呼吸，人也可以吗？】没有肠道通气 ， 置于低氧环境下的小鼠只能存活约11分钟；通过肛门通气的小鼠 ， 有75%存活了50分钟 ， 因为有氧气输送到它们的心脏 。 接着 ， 研究小组还尝试在小鼠、大鼠和猪身上使用含氧液体 ， 而非气体 ， 同样得到了类似的十分有希望的结果 。 研究小组在论文中指出 ， 确定这种方法是否对人类安全且有效 ， 还需要进行更多的研究 。
疫情让我们看到 ， 我们需要在危重疾病中扩大通气和供氧的选择 ， 并且即便在疫情得到控制之后 ， 这种需求将持续存在 ， 因为总有些时候机械通气不可用或设备匮乏 。 如果 ， 经过进一步评估之后 ， 肠道通气最终成为重症监护病房的普遍操作 ， 那么“历史学家们会把”这项新研究“视为一个重要的科学贡献” 。
开始在啮齿动物身上开展实验之前 ， 研究团队已经对泥鳅的肠道有了充分的了解 。 泥鳅主要通过鳃呼吸 ， 但有时候 ， 暴露在低氧条件下时 ， 泥鳅也会使用部分肠道用来交换空气 。 事实上 ， 为了应对氧气的缺乏 ， 肛门附近的肠组织结果会发生变化 ， 附近的血管密度增加 ， 与消化有关的液体分泌则减少 。
这种细微的变化可以让泥鳅“更有效地吸收氧气” 。 另外 ， 泥鳅肠道的最外层——上皮层——非常薄 。 这意味着氧气可以轻易地渗透组织 ， 进入下方的血管 。 为了在他们的小鼠模型中模拟这种结构 ， 研究小组用化学物质和各种机械方式“打薄”了小鼠的肠道上皮 。 接着 ， 他们把小鼠置于极端低氧环境下 ， 同时用管子从小鼠的屁股向大肠打入氧气 。
与肠道上皮没有打薄的小鼠相比 ， 具有更薄肠道上皮层的小鼠在实验中的生存时间显著变长 ， 大多数可以生存50分钟之久 ， 而肠道上皮没有打薄的小鼠只能生存约18分钟 。 而没有给予任何氧气的小鼠 ， 仅生存了约11分钟 。 除了生存时间更长之外 ， 具有更薄肠道上皮层的小鼠也表现出它们不再缺氧的迹象；这些小鼠不再挣扎着呼吸 ， 或表现出心脏骤停的迹象 ， 而且主要血管中的氧分压也得到了改善 。
尽管最初的实验表明氧气可以通过肠道进入循环系统 ， 但打薄肠道上皮层在人类患者身上似乎不可行 ， 尤其是在重症患者身上 ， 从治疗的角度来看 ， 对肠道的额外损害会十分危险 ， 但是在整个实验过程中 ， 研究人员也发现完整的肠道也具备一定程度的——不是真的有效 ， 但确实有交换气体的能力 。 这意味着 ， 也许无需打薄肠道组织也可以通过肠道输入氧气 。
所以 ， 在另一个实验中 ， 研究小组没有使用气态氧气 ， 而是尝试使用一种可以加入大量氧气的液态碳氟化合物——全氟萘烷（PFD） ， 这种液体已经在人类身上使用 ， 例如用于患有严重呼吸窘迫的婴儿肺部 。

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全氟萘烷还能够充当表面活性剂 ， 即可以减少表面张力的一种物质 。 由于表面活性剂附着在肺泡上且有助于促进肺部的气体交换 ， 全氟萘烷也许可以在肠道中实现类似的功能 。
和气态氧实验类似 ， 含氧的全氟萘烷可以让小鼠免受处于低氧环境下时的不良影响 。 和没有经过治疗的小鼠相比 ， 这些给予了治疗的小鼠在笼子里坚持的时间更长 。 仅注射0.03盎司（1毫升）的液体 ， 小鼠的情况改善大约可以持续60分钟 。
目前还太确定为什么这种改善情况持续的时间比最初预期的更长 。 起初 ， 研究人员预期 ， 全氟萘烷的效果会在短短几分钟内便消失 ， 但是观察结果也的确可以重复 ， 且非常可靠 。
接着 ， 研究小组又继续研究猪的呼吸衰竭模型 。 他们给猪戴上呼吸机 ， 仅提供少量氧气 ， 然后用长导管将全氟萘烷从猪的屁股注射进去 。 跟没有接受全氟萘烷治疗的猪相比 ， 接受全氟萘烷治疗的猪的血氧饱和度有所改善 ， 皮肤颜色和温度也逐渐恢复 。 13.5盎司（400毫升）的全氟萘烷注射剂量可以使这些改善持续大约18分钟到19分钟 。 研究小组还发现 ， 他们可以给猪增加注射剂量 ， 且没有明显的副作用 。
研究小组还用大鼠测试了重复给药的安全性 。 他们发现 ， 尽管它们血液中的含氧水平上升了 ， 但这些大鼠并没有表现出明显的副作用、器官损坏的迹象或全氟萘烷滞留在细胞中的迹象 。
在动物模型身上获得成功后 ， 研究团队希望在明年某个时候开始在人人身进行临床治疗试验 ， 可能会先在健康的志愿者身上测试该治疗方案的安全性 ， 然后确定合理的剂量水平 。 但是 ， 要完成从动物到人类患者的转变 ， 研究小组还需要解决一系列关键问题 。
例如 ， 这种治疗方案可能会刺激迷走神经（一种连接肠道和大脑的长神经） 。 所以 ， 试验组织者需要警惕血压下降或昏厥等副作用 。 另外 ， 与人体其他器官相比 ， 下肠道的氧含量相对更低 。 下肠道内的菌群和病毒已经适应了这些低氧环境 ， 氧气含量突然上升可能会破坏这些微生物 。
另外 ， 该研究中的动物模型并不能完全反映重症患者在呼吸衰竭期间的经历 。 重症患者在呼吸衰竭期间 ， 往往伴随感染、炎症和低血流量 。 所以 ， 对于重症患者而言 ， 研究人员可能还需要考虑与啮齿动物或猪不相关的其他因素 。 根据指定患者的病情 ， 他们可能需要更高或更低的全氟萘烷给药剂量 ， 所有细节都需要在未来的试验中仔细评估 。 （匀琳）

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