Glavni Novice Prašiči lahko dihajo skozi zadnjico. Lahko ljudje?

Prašiči lahko dihajo skozi zadnjico. Lahko ljudje?

od blizu roza prašiča, kodrast rep in zadnjica

(Zasluge za sliko: Shutterstock)

Miši, podgane in prašiči imajo skupno skrivno supermoč: vsi lahko za dihanje uporabljajo svoje črevesje, znanstveniki pa so to odkrili s črpanjem kisika v živalske zadnjice.

Zakaj izvajati takšne poskuse, se sprašujete? Raziskovalna skupina je želela najti potencialno alternativo mehanskemu prezračevanju, zdravljenju, pri katerem stroj potiska zrak v pacientovopljučaskozi sapnik. Dostava ventilatorjevkisikv pljuča in pomagajo odstraniti ogljikov dioksid iz krvi, vendar stroji niso vedno na voljo.

Na začetku pandemije COVID-19 so se bolnišnice na primer soočile s hudim pomanjkanjem ventilatorjev, New York Times je poročal . Čeprav lahko zdravniki uporabijo tudi tehniko, imenovano zunajtelesna membranska oksigenacija (ECMO), kjer se kri črpa iz telesa in reoksigenira s strojem, postopek nosi inherentna tveganja, kot so krvavitve in krvni strdki; in je pogosto težje dostopen kot ventilatorji, glede na kliniko Mayo .

Sorodno: 10 najbolj nenavadnih zdravstvenih primerov v živalskem kraljestvu

Pri iskanju druge rešitve so avtorji študije črpali navdih iz vodnih živali, kot so morske kumare in sladkovodne ribe, imenovane loaches ( Mešanica jegulj ), ki uporabljajo svoječrevesjeza dihanje. Ni bilo jasno, ali imajo sesalci podobne sposobnosti, čeprav so nekateri znanstveniki poskušali odgovoriti na to vprašanje v 1950 in 1960 .

'Na začetku smo si ogledali model mišjega sistema, da bi ugotovili, ali lahko dovajamo plin kisik intraanusno,' je povedala višja avtorica dr. Takanori Takebe, profesorica na tokijski medicinski in zobozdravstveni univerzi ter direktorica Centra za matične celice in organoide. Raziskave in medicina v medicinskem centru otroške bolnišnice Cincinnati.

'Vsakič, ko smo izvajali poskuse, smo bili precej presenečeni,' je Takebe povedal za Live Science.

Brez prezračevanja črevesja,mišipostavljen v okolje z nizko vsebnostjo kisika je preživel le približno 11 minut; z ventilacijo v anuse jih je 75 % preživelo 50 minut, zahvaljujoč infuziji kisika, ki je dosegla njihova srca. Ekipa je nato poskusila uporabiti oksigenirano tekočino namesto plina pri miših, podganah inprašiči, in našli so podobno obetavne rezultate. Skupina je ugotovila, da je treba opraviti še več dela, da bi ugotovili, ali je pristop varen in učinkovit pri ljudeh, glede na članek o njihovih ugotovitvah, objavljenem 14. maja v reviji z .

'Pandemija je poudarila potrebo po razširitvi možnosti prezračevanja in oksigenacije pri kritičnih boleznih in ta niša bo vztrajala tudi, ko se bo pandemija umirila,' saj bodo časi, ko mehansko prezračevanje samo po sebi ne bo na voljo ali bo neustrezno, je dejal dr. Caleb Kelly. , klinični sodelavec in zdravnik-znanstvenik na Medicinski fakulteti Yale, je zapisal v komentarju študije . Če bo po nadaljnji oceni prezračevanje črevesja sčasoma postalo običajna praksa v enotah intenzivne nege, bodo to novo študijo 'zgodovinarji označili za ključni znanstveni prispevek,' je zapisal.

Kljub temu je raziskovalna skupina v Rusiji že raziskala zamisel o uporabi črevesne ventilacije pri bolnikih in leta 2014 prvič izvedla klinično preskušanje metode, kot je opisano v European Journal of Anaesthesiology . Ista skupina, ki jo vodi dr. Vadim Mazurok, profesor in vodja oddelka za anesteziologijo in intenzivno nego v Nacionalnem medicinskem raziskovalnem centru Almazov, je tudi patentirala metode in opremo za dovajanje plinastega kisika v črevesje. Takebe in njegova ekipa se bosta v svojih prihodnjih kliničnih preskušanjih verjetno osredotočila na uporabo oksigenirane tekočine pri bolnikih, vendar je to prejšnje delo Mazuroka in njegovih kolegov precedens za pristop.

Spoznavanje s črevcem vijuna, miši in prašiča

Preden so začeli s poskusi na glodavcih, so se Takebe in njegovi kolegi dobro seznanili s črevesjem vijuna. Ribe jemljejo kisik večinoma skozi škrge, toda občasno, ko so izpostavljene razmeram z nizko vsebnostjo kisika, loj namesto tega uporabijo del svojega črevesja za izmenjavo plinov, je dejal Takebe. Pravzaprav se kot odziv na pomanjkanje kisika struktura črevesnih tkiv v bližini anusa spremeni tako, da se poveča gostota bližnjih krvnih žil in zmanjša izločanje tekočin, povezanih s prebavo.

Takebe je dejal, da te subtilne spremembe omogočajo, da lešniki 'učinkoviteje posrkajo kisik'. Poleg tega je najbolj zunanja obloga črevesja vijuga – epitelij – zelo tanka, kar pomeni, da lahko kisik zlahka prodre v tkivo in doseže krvne žile pod njim, je dodal. Za simulacijo te strukture v svojih mišjih modelih je ekipa stanjšala črevesni epitelij glodavcev s kemikalijami in različnimi mehanskimi postopki.

Nato so miši postavili v pogoje z izjemno nizko vsebnostjo kisika in uporabili cev za črpanje plina kisika v zadnjico živali in v njihovo debelo črevo.

Sorodno: 8 nenavadnih živalskih presenečenj iz 'True or Poo' — Ali lahko ločite resnico od mita?

V primerjavi z mišmi, pri katerih črevesni epitelij ni bil stanjšan, so miši s tankim epitelijem v poskusu preživele znatno dlje – večina jih je preživela 50 minut v primerjavi s približno 18 minutami. Ponovno,mišibrez kisika preživel le približno 11 minut. Poleg tega, da je preživela dlje, je skupina s stanjšanimi črevesnimi oblogami pokazala znake, da niso več stradali za kisik; prenehali so hlastati za zrakom ali kazati znake srčnega zastoja, pritisk kisika pa je bil v glavnemkrvne žileizboljšan.

Čeprav je ta začetni poskus pokazal, da lahko kisik prehaja skozi črevo in vobtoktanjšanje črevesnega epitelija verjetno ne bi bilo izvedljivo pri človeških bolnikih, je dejal Takebe.

Zlasti pri kritično bolnih bolnikih, 'mislim, da bi bila dodatna poškodba črevesja res nevarna z vidika zdravljenja,' je dejal Takebe. Toda 'med poskusi smo ugotovili, da ima celo nedotaknjeno črevesje nekaj, sicer ne zelo učinkovitega, a nekaj zmožnosti za izmenjavo plina,' je opozoril, kar pomeni, da morda obstaja način za vnos kisika skozi črevesje brez predhodnega redčenja iz tkiv.

Tako je ekipa v drugem poskusu namesto s plinastim kisikom poskusila s perfluorodekalinom (PFD), tekočim fluoroogljikovodikom, ki ga je mogoče napolniti z veliko količino kisika. Tekočina se že uporablja pri ljudeh, na primer za uporabo v pljučih dojenčkov s hudo dihalno stisko, so zapisali avtorji v svojem poročilu.

miška od blizu

(Zasluge za sliko: Shutterstock)

Tekočina deluje tudi kot površinsko aktivna snov - snov, ki zmanjšuje površinsko napetost; Ker površinsko aktivno sredstvo prekriva zračne mešičke v pljučih in pomaga povečati izmenjavo plinov v organu, lahko PFD izpolni podoben namen v črevesju, je dejal Takebe.

Podobno kot pri poskusih s kisikom in plinom je oksigenirani PFD rešil miši pred učinki postavitve v komoro z nizko vsebnostjo kisika, kar je glodalcem omogočilo, da vijugajo po svoji kletki bolj kot miši, ki niso bile zdravljene. Po samo eni injekciji 0,03 unče (1 mililitra) tekočine so izboljšave pri glodalcih trajale približno 60 minut.

'Nismo povsem prepričani, zakaj to izboljšanje traja veliko dlje od prvotnih pričakovanj,' je opozoril Takebe, saj so avtorji pričakovali, da bodo učinki izginili v samo nekaj minutah. 'Toda opazovanje je res ponovljivo in zelo robustno.'

Sorodno: dahni! 11 presenetljivih dejstev o dihalih

Ekipa je nato prešla na prašičji model respiratorne odpovedi, kjer so prašiče postavili na ventilatorje in jim zagotovili le nizko raven kisika, nato pa z dolgo cevjo vbrizgali PDF v posteriore prašičev. V primerjavi s prašiči, ki niso prejeli zdravljenja s PFD, se je pri prašičih, ki so prejemali PFD, izboljšala nasičenost krvi s kisikom, njihova koža pa sta se povrnila barvo in toploto. Infuzija 13,5 oz (400 ml) je ohranila te izboljšave približno 18 do 19 minut in ekipa je ugotovila, da lahko prašičem dajo dodatne odmerke brez opaznih stranskih učinkov.

Ekipa je prav tako preizkusila varnost ponovnega odmerjanja pri podganah in ugotovila, da medtem ko so se njihove ravni kisika dvignile, živali niso pokazale nobenih opaznih stranskih učinkov, označevalcev poškodbe organov ali potepuške PFD, ki bi se zadrževala v njihovih celicah.

Po tem uspehu na živalskih modelih je Takebe dejal, da njegova ekipa upa, da bo nekoč naslednje leto začela klinično preskušanje zdravljenja pri ljudeh. Verjetno bi začeli s testiranjem varnosti pristopa pri zdravih prostovoljcih in začeli ugotavljati, kakšne ravni odmerkov bi bile razumne, je dejal. Da pa bo ekipa prešla z živali na ljudi, bo morala obravnavati številna kritična vprašanja.

Zdravljenje bi lahko na primer potencialno spodbudilo vagusni živec - dolg živec, ki povezuje črevesje in možgane - zato bi morali biti organizatorji preskušanja verjetno pozorni na stranske učinke, kot je padec krvnega tlaka ali omedlevica, je opozoril Takebe. Poleg tega spodnji del črevesja vsebuje relativno malo kisika v primerjavi z drugimi organi v telesu, je dodal. Skupnost bakterij in virusov, ki živijo v črevesju, je prilagojena na te razmere z nizko vsebnostjo kisika in nenadna infuzija kisika bi lahko motila te mikrobe, je dejal.

'Posledica obrnitve te tako imenovane' fiziološke hipoksije 'ni znana,' je v svojem komentarju zapisal Kelly, ki je ponovil Takebejeva čustva. Pri ljudeh bo pomembno ugotoviti, koliko odmerkov oksigenirane tekočine bi lahko varno dali v črevesje, ne da bi povzročili nenamerne spremembe v črevesnem okolju, je zapisal.

Poleg tega živalski modeli v študiji ne odražajo v celoti tega, kar kritično bolni bolniki doživljajo med dihalno odpovedjo, stanjem, ki pogosto sovpada z okužbo, vnetjem in nizkim pretokom krvi, je opozoril Kelly. Pri kritično bolnih bolnikih je torej morda treba upoštevati dodatne dejavnike, ki pri glodalcih in prašičih niso bili pomembni. Odvisno od bolnikovega stanja bo morda potreboval večji ali nižji odmerek PFD - vse te podrobnosti bo treba skrbno oceniti v prihodnjih preskušanjih, je dejal Takebe.

Opomba urednika: Ta zgodba je bila posodobljena 19. maja, da bi opozorili na prejšnje delo dr. Vadima Mazuroka in njegovih kolegov, ki so patentirali metode črevesne ventilacije pri človeških bolnikih. Izvirna zgodba je bila objavljena 14. maja.

Prvotno objavljeno na Live Science.

Zanimivi Članki