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海豹能潜水90分钟得益血液中大量一氧化碳!! 精选

已有 3414 次阅读 2017-11-4 09:24 |系统分类:科研笔记

众所周知,一氧化碳有毒,人类吸入少量一氧化碳都可以中毒身亡,但是任何物质在生命领域都无法用好坏来判断,有毒的气体也同样是身体有重要作用的物质,一氧化碳就是这样一种典型的生物气体。当然对不同的生物,一氧化碳的水平和作用可能存在很大差别,例如海洋哺乳动物就利用一氧化碳作为潜水和器官保护的重要工具。

顺便我们说说活性氧,许多人对活性氧也存在误会,认为活性氧是造成疾病的基础,也因此对活性氧深恶痛绝,也称为许多人吹捧抗氧化剂治疗疾病的理论基础。其实现代生物学早就明确,活性氧并不是专门捣乱的敌对分子,也是身体内具有重要功能的生物分子。出现氧化损伤只是因为氧化还原失去平衡,或者少数强活性自由基带来的危害。这种活性强的自由基一般很少产生,但是在组织缺氧和炎症过程中,存在铁等金属离子从结合状态释放的情况,就会导致一些活性氧和金属离子反应,产生活性过强的有毒活性氧。避免氧化损伤的有效方法是尽量减少有毒自由基产生的条件,阻断有毒自由基产生的过程,或者选择性中和已经产生的有毒自由基。氢气就是其中能选择性中和强毒性自由基的一种方法。当然对这种作用目前仍然存在一定的学术争议。

无色无嗅无味的一氧化碳是生命杀手,是导致人类中毒死亡的头号有毒气体,为避免意外中毒,一般在家庭和工作场所都安装一氧化碳浓度探测装置。

上周在海洋哺乳动物协会学术交流会上,研究人员报告象海豹血液中一氧化碳含量增加是帮助这种动物进行海底潜水的重要因素,研究除了帮助解释大象海豹如何能长久地保持在海底,这项工作有朝一日还能帮助人们如何治疗各自器官缺血缺氧相关疾病。

象海豹是卓越的潜水员, 可在水下停留90分钟,能在超过1700米潜水深度寻找食物。海豹血液一氧化碳水平很高的现象是上个世纪50年代英国国立医学研究院Lewis Pugh率先发现的。为研究是否取暖炉导致南极考察站队员一氧化碳中毒,Pugh监测了这些队员血液中的一氧化碳水平。非常意外的是,他顺便监测了一些威德尔海豹血液,结果发现这些动物血液中一氧化碳水平极高。

为了了解象海豹如何具有这样神奇的潜水能力,加利福尼亚圣迭戈海洋学研究所比较生理学家Michael Tift分析了野外潜水和在实验室里睡觉等状态象海豹血液中的气体。2014年,他和同事发现象海豹血液中超高水平的一氧化碳,超过大量吸烟者的水平。而且在动物潜水和休息状态都一样高。Tift 在会上说,象海豹血液中一氧化碳的量比人、领航鲸和虎鲸高出10倍,比白鲸和威德尔海豹高出23倍。此外,象海豹的红细胞比其他动物多。红细胞在分解和死亡后会释放血红蛋白,后者进一步代谢会释放出一氧化碳。

人们担心一氧化碳,是因为一氧化碳能结合血红蛋白,限制氧气的运输。但是象海豹正是利用这个作用让自己延长在水下停留的时间,Tift 告诉与会人员。他发现在象海豹潜水结束时,血液中的氧气比预期的要多16%,这要归功于一氧化碳减缓组织细胞对氧气的使用速度。北卡罗来纳大学功能形态学家Ann Pabst说,我们本来认为一氧化碳是坏的, 但在象海豹体内它降低了氧气的使用率, 这又成为好事。

Tift 目前正与生物医学研究人员合作,了解一氧化碳可能价值。对小鼠的初步研究表明, 补充一点一氧化碳有消炎作用、防止程序性细胞死亡,甚至减慢细胞分裂和扩散速度的作用。是不是听起来有点熟悉?

象海豹潜水时率减慢到每分钟三次,这么慢的心跳无法持续给身体大部分组织供应血液。一氧化碳的保护作用可以帮助这些组织应对潜水结束时突然恢复的血流带来的伤害。这种伤害医学上称为缺血再灌注损伤,主要是因为氧气突然增加供应,组织无法快速解毒,导致大量活性氧增加,对组织造成氧化损伤。一氧化碳的存在让氧气不能快速在组织中增加,可以避免这种缺血再灌注损伤的发生。

Tift : "他们反复经历这样的事件,没有受伤迹象。心脏等器官移植也需要同样血流恢复模式,而一氧化碳可以减少缺血再灌注损害的风险。但实验室小鼠血液中有一氧化碳水平增加并不是自然状态,所以 Tift 用象海豹作为模型开展相关研究。他说:“我们的目标是从这些惊人的动物和它们的极端行为方面能学到什么,提高相关知识。”一氧化碳是一种简单、廉价的气体,如果能作为组织器官保护工具,将是人类医学的重要进步。




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