假死誘導(dǎo)途徑研究的進(jìn)展

田國祥　姚　英　孟慶義

假死(suspended animation)是指機(jī)體細(xì)胞活動速度極其緩慢但能維持其本身及其內(nèi)部細(xì)胞器完整，機(jī)體仍保存有生命力的一種狀態(tài)，此種狀態(tài)是可逆的，適當(dāng)?shù)臈l件下，機(jī)體仍可恢復(fù)其正常生命活力。生物機(jī)體在假死狀態(tài)下能量的產(chǎn)生和能量的消耗都會發(fā)生戲劇性的減少，會產(chǎn)生抵抗惡劣環(huán)境(如極端的溫度、缺氧)甚至一些物理損傷的能力。對于醫(yī)學(xué)而言，如果嚴(yán)重創(chuàng)傷甚至失血性心搏驟?；蜻M(jìn)行復(fù)雜的心臟和大腦手術(shù)的患者等也能被誘導(dǎo)進(jìn)入這樣的狀態(tài)，對于挽救患者生命意義巨大。但是通過任何途徑可以誘導(dǎo)機(jī)體進(jìn)入假死狀態(tài)?這也是假死能否在臨床應(yīng)用的一個關(guān)鍵性問題。筆者就誘導(dǎo)機(jī)體進(jìn)入假死狀態(tài)的途徑做一綜述。

1低溫生理鹽水灌注、機(jī)體深低溫誘導(dǎo)假死

美國匹茲堡大學(xué)(University of Piasburgh)Safar和Tishennan及其同事用犬進(jìn)行了將近20年的研究，完善了一個產(chǎn)生假死狀態(tài)的模型和程序。2003年，Safar中心的Behringer等模擬人創(chuàng)傷或戰(zhàn)傷性大失血的過程，將27只犬通過迅速放血誘導(dǎo)心搏驟停，并在心搏驟停2 min時通過特殊的股動脈球囊導(dǎo)管進(jìn)行低溫(2℃)等滲生理鹽水快速灌注(1 L／min)誘導(dǎo)假死狀態(tài)。隨后將27只犬分成兩組：A組(n=14)心臟停搏時間為60 min，達(dá)到的鼓膜溫度(tympanic membrane temperatures，Try)分別為20℃(n=6)，15 ℃(n=5)和10℃(n=3)；B組(n=13)達(dá)到鼓膜溫度為10℃，心搏驟停時間分別為90 min(n=6)和120 min(n=7)，完成預(yù)定的假死時間后通過心肺分流術(shù)進(jìn)行血液回輸、復(fù)溫和復(fù)蘇。結(jié)果顯示，在假死狀態(tài)60min時Tty為15℃的深低溫情況下全部5只犬均得以保存機(jī)體及大腦的活力，而Tty為20℃的6只犬中有4只出現(xiàn)前肢無力；Tty為10℃的情況下60min、90min的心搏驟停9只犬均可以保存機(jī)體及大腦的活力，而假死狀態(tài)延長至120 min時只有4只犬完成實驗，其中2只犬表現(xiàn)為功能正常，1只犬出現(xiàn)輕度功能障礙，1只犬出現(xiàn)較為嚴(yán)重的功能障礙，4只犬中有2只出現(xiàn)輕度腦組織學(xué)上的損害。2004年，Nozari等用同樣的方法，對14只犬誘導(dǎo)其心搏驟停，產(chǎn)生假死狀態(tài)，隨后把6只犬分人對照組，另外8只接受外科手術(shù)摘除一個非必需的器官(脾臟)。在假死狀態(tài)下60 min后，所有犬均通過再輸血的方式使它們蘇醒。72 h后所有的犬均存活，自假死狀態(tài)開始，對照組的犬沒有一只出現(xiàn)任何功能或者神經(jīng)系統(tǒng)病理效應(yīng)。8只接受手術(shù)的犬，除了4只表現(xiàn)出一些神經(jīng)系統(tǒng)缺陷外，另4只也表現(xiàn)正常。

美國國防醫(yī)科大學(xué)(Uniformed Services University of tlle Heahh Sciences)的Peter Rhee和他的同事們使用類似的技術(shù)建立了豬的假死狀態(tài)的模型。2002年，Alam等在15只成年約克豬中誘導(dǎo)出了假死狀態(tài)，并對一些豬進(jìn)行了血管外科手術(shù)。在他們的試驗中，所有試驗動物的記憶和學(xué)習(xí)能力完全沒有受到影響；另外一個實驗中，Alam等研究了經(jīng)過假死狀態(tài)(10℃)60 min并進(jìn)行血管外科手術(shù)后6周仍存活的的豬的腦組織，其神經(jīng)原和星形膠質(zhì)細(xì)胞完全正常，與之相關(guān)的是這些豬認(rèn)知功能完全正常和沒有任何神經(jīng)學(xué)上的缺陷。該實驗證明深低溫(10℃)可以在長時間的腦缺氧中保護(hù)神經(jīng)原和星形膠質(zhì)細(xì)胞。

2無氧環(huán)境誘導(dǎo)的假死狀態(tài)

秀麗隱桿線蟲能夠在生命中的任何時期進(jìn)入假死狀態(tài)。當(dāng)把它們放入無氧環(huán)境中(空氣中的氧濃度極低，達(dá)到＜0.001 kPaO₂時)它們就開始進(jìn)入假死狀態(tài)，并且能夠維持這種狀態(tài)長達(dá)24 h；而使其胚胎處于周圍輕度缺氧狀態(tài)(空氣的氧濃度為0.5 kPaO₂)時，它們?nèi)阅芟裨谡Ｑ踔幸粯诱＿M(jìn)行胚胎發(fā)育。但是把發(fā)育中的線蟲胚胎暴露于0.01～0.1 kPaO₂的低氧濃度(比正常室內(nèi)21％的氧濃度低得多而又輕度高于無氧狀態(tài))，這些胚胎卻不會像它們在無氧時那樣進(jìn)入假死狀態(tài)，它們試圖繼續(xù)發(fā)育，結(jié)果卻導(dǎo)致明顯的細(xì)胞損傷和24 h后的死亡。無氧狀態(tài)下線蟲胚胎進(jìn)入假死狀態(tài)的機(jī)制尚未闡明，但該實驗證明了在無氧狀態(tài)下胚胎轉(zhuǎn)變?yōu)榧偎罓顟B(tài)不僅僅是一個由于它們用完了氧的被動結(jié)果，而更像是一種有目的性的機(jī)制。Nystul等識別出了兩個在無氧而不是低氧時發(fā)揮作用的基因，它們似乎對中止胚胎的細(xì)胞循環(huán)是必需的，當(dāng)暴露于無氧狀態(tài)時，缺乏這些基因的胚胎不能中止它們的細(xì)胞分裂，染色體不能正確地分離，從而導(dǎo)致許多個體死亡。

3抑制細(xì)胞內(nèi)呼吸誘導(dǎo)的假死狀態(tài)

一氧化碳(CO)何以與氧競爭結(jié)合細(xì)胞色素C氧化酶，后者結(jié)合了一氧化碳就不能產(chǎn)生ATP。在線蟲胚胎的實驗中，暴露于0.01～0.1 kPaO₂的低氧濃度對它們卻是致命的，但是如果把一氧化碳加入到這樣低氧環(huán)境中卻意外的發(fā)現(xiàn)這些胚胎進(jìn)入了假死狀態(tài)，從而避免缺氧引起的致死性后果。硫化氫(H₂S)是一種帶有臭雞蛋氣味的氣體，又是一種人體內(nèi)天然合成的化合物，它能夠可逆性的阻斷含金屬酶，包括細(xì)胞色素氧化酶，因此它能夠阻斷細(xì)胞的有氧呼吸，是一種有毒氣體。從肺吸入的H2S氣體可以迅速吸收入血，并分布全身，暴露于含有H₂s氣體濃度為500 ppm的大氣中幾個小時即可致命，吸入400 ppm的H₂S氣體會對呼吸道上皮細(xì)胞產(chǎn)生損害，而在200 ppm的濃度以下對呼吸道上皮的損傷作用已經(jīng)很少，對大鼠的研究暴露于50 ppm的濃度或以上才可產(chǎn)生對肺的細(xì)胞色素氧化酶的抑制作用。

Struve等在吸入不同濃度的H₂S是否導(dǎo)致斯普拉一道來大鼠腦內(nèi)兒茶酚胺的改變以及是否損害大腦的記憶和學(xué)習(xí)的研究中發(fā)現(xiàn)，暴露于濃度≥80 ppm H₂S氣體中時大鼠的活動能力和體溫出現(xiàn)下降，但是Strove沒有對這些吸人H₂S后出現(xiàn)的變化進(jìn)行更深入的研究。Blackstone等在假死的研究中發(fā)現(xiàn)吸入非致死劑量的H₂S氣體可以將小鼠誘導(dǎo)出可逆性的假死狀態(tài)。他們把小鼠分別放在含有濃度0～80 ppm H₂S氣體空氣的密閉容器中，觀察到在最初5 min小鼠的二氧化碳排放量降低了3倍，體核溫度開始下降，所有的活動都停止，均表現(xiàn)出意識喪失狀態(tài)，并且體核溫度的下降與H₂S氣體呈濃度依賴性。在實驗的6 h中，這些動物的代謝率不斷地減少，用它們二氧化碳的排出量來測量，最后可以降低10倍。它們的呼吸頻率從正常的每分120次減少到低于10次。這些小鼠的體核溫度從它們通常的37℃持續(xù)下降，不管環(huán)境溫度是多少，它們都降到高于周圍空氣溫度約2℃為止。僅僅通過降低容器的溫度，就可以把它們的平均體溫降低到15℃。結(jié)果H₂S處理使小鼠由恒溫動物變?yōu)槔溲獎游?。它們在這種狀況下保持了6 h，蘇醒后進(jìn)行了一系列檢測，證明這些小鼠沒有遺留下了任何功能和行為的異常效應(yīng)。

以上的研究證明了生物體包括大型的哺乳動物在一定的條件下通過一定的途徑是可以被誘導(dǎo)進(jìn)入假死狀態(tài)。在假死狀態(tài)下，失血心臟停搏的動物可在較長時間保存組織器官的活性，減少組織的損害；或者可通過吸人阻斷細(xì)胞內(nèi)呼吸的氣體，使機(jī)體的代謝率降低，誘導(dǎo)本無冬眠的動物進(jìn)入“冬眠狀態(tài)”。誘導(dǎo)機(jī)體進(jìn)入假死狀態(tài)為臨床一些疾病的救治提供了一個全新的治療理念，相信隨著對假死更深入的病理、病理生理、臨床方面的研究，會對挽救患者生命做出貢獻(xiàn)。