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动物潜水与血液一氧化碳水平

已有 4060 次阅读 2014-5-18 17:40 |个人分类:重点推荐|系统分类:科普集锦

无色无味的安静杀手一氧化碳,是燃料不充分燃烧的气体产物,和血红蛋白结合后限制与氧气的结合成碳氧血红蛋白,导致循环性缺氧。一氧化碳中毒患者血液中碳氧血红蛋白含量可非常高,影响血液运输氧气的功能,严重时可导致全身缺氧甚至窒息死亡。吸烟者血液中也具有高水平碳氧血红蛋白。

一氧化碳的毒性被人们熟悉,但最近这一有毒气体的生理效应也逐渐受到生物学家的重视。事实上,我们的身体每分钟都在微量制造这种气体,这些气体对我们身体健康也十分有用。斯克里普斯海洋学研究所Michael Tift说,一氧化碳具有抗炎症反应、减少中风和心肌梗死导致的细胞凋亡和坏死。正常不吸烟者血液中血红蛋白大约有1%是碳氧血红蛋白,一氧化碳的产生来自于血红蛋白的代谢产物血红素的分解产物。Tift与同事Dan CrockerPaul Ponganis对象海豹血液中碳氧血红蛋白有很大兴趣,象海豹是血液相对最多的动物。Tift这次研究的合作者还有来自加州大学的同事,对Año Nuevo 州立公园的象海豹他们已经有25年的研究经验。

Tift首先采集不同年龄阶段象海豹的血液,检测其中碳氧血红蛋白的水平,他们对不同年龄之间血液中碳氧血红蛋白水平的变化也进行了比较,发现老年动物血液体积最大,碳氧血红蛋白水平也最高。采用血液气体分析仪器对血液中氧气、二氧化碳还一氧化碳水平进行分析,Tift十分惊奇地发现,这些动物血液中碳氧血红蛋白水平竟然高达10.4%。这种水平类似成人吸烟者每天40只香烟的情况。随着年龄的增加,象海豹血液中碳氧血红蛋白水平逐渐增加。通过对一天内同一动物不同时间采集的血液进行连续分析发现,这种血液中碳氧血红蛋白水平是非常稳定的。

那么为什么象海豹血液中碳氧血红蛋白水平这么高?Tift解释是动物清除一氧化碳的方法只有呼吸这一种途径,他推测这些潜水动物由于终生75%的时间在潜水,呼吸次数明显减少,导致一氧化碳在血液中的积聚(潜水的负面效果?那么其他潜水哺乳动物如鲸鱼海豚也应该具有同样的情况)。海洋中生活的象海豹一直在潜水,陆地上休息的象海豹也是屏气睡眠。

根据Tift的说法,人类的呼吸暂停综合症患者是否也由于呼吸功能不理想导致血液中一氧化碳积聚,COPD患者可能真的如此,那么这将可以作为诊断疾病的一种依据了。从生物学角度考虑,象海豹制造一氧化碳的能力和人类相差不多,导致血液中一氧化碳大量增加的主要原因是呼吸次数太少排泄效率降低。另外一种可能是由于象海豹的血液多,血红蛋白的代谢增加导致一氧化碳的产生更多,人类的男性比女性血红蛋白多,是否一氧化碳也多,高原居民血液中血红蛋白更高,是否一氧化碳也高于平原居民?

具有高水平一氧化碳可能帮助这些动物保护由于血液中断导致的器官缺血和缺血再灌注损伤,缺血再灌注损伤能导致自由基和活性氧的大量增加,导致组织细胞氧化损伤,象海豹在潜水过程,因潜水反射肾脏等器官血流几乎完全中断,显然可能出现这种生理性缺血现象。一氧化碳能保护炎症和氧化损伤,也许真是一氧化碳保护了这些潜水反射导致的潜在损伤。人类也许从其中学到一些策略。难道吸烟能帮助预防缺氧?

 




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