人類也能冬眠嗎?在健康狀態下我們能“冬眠”多久?

2020-01-20
來源:新浪科技

在1986年的電影《異形》中,宇航員通過休眠艙度過漫長的太空旅途

  在1986年的電影《異形》中,宇航員通過休眠艙度過漫長的太空旅途

  【香港商報網訊】1月20日消息,據國外媒體報道,抱怨冬天的寒冷是閑聊時為數不多的安全話題之一。有些人可能會反對,說自己很喜歡凍手凍腳的感覺,但大多數人都會很樂意對冷空氣咒罵幾句。除了在住宅、辦公樓和車輛中廣泛使用的暖氣,新的工業技術也在不斷幫助我們對抗冬季的嚴寒。保濕護膚法被認為是低溫中保持肌膚完整的唯一方法,而厚重的羽絨服在戶外哪怕是幾分鐘都必不可少。模擬太陽的電熱燈,以及維生素,都可以幫助我們對冬天的生活保持樂觀。

  一年又一年的冬季如同一場曠日持久的斗爭,將整個城市的活力都吸干了?;蛟S我們可以考慮更全面的選擇。我們的大腦和身體告訴我們,我們可能不應該過得如此艱難?;蛟S更容易和更有效的方法是讓我們“停機”,為天氣更好的月份儲備能量。換句話說,我們可以考慮向一些動物學習,進行冬眠。

  當然,人類的冬眠需要考慮社交和經濟上的問題,但僅就身體機能而言,冬眠并非如之前所想象的那般不可能。少數科學家正在嚴肅地研究人類冬眠,包括其基本機制,并將目光放在未來的各種應用上,比如保護無脈搏的重傷患者、深空旅行,以及改變新陳代謝速率以幫助人們減肥。

  美國阿拉斯加大學北極生物研究所的教授凱利·德魯(Kelly Drew)表示,人類冬眠其實很有可行性。德魯研究的是北極地松鼠,一年中有八個月它們會躲在地洞里,冬眠的本質是體溫調節。降低身體核心溫度會導致低代謝的“遲鈍”狀態,動物在這種狀態下幾乎不需要食物。作為“溫血動物”,我們消耗的大部分熱量都用于維持體溫,即維持基本代謝率。比如,德魯所研究的北極地松鼠會將自己蜷縮成小球,其體溫從37.2℃驟降到-2.7℃,從而使它們的基礎代謝率降低了約99%。

  即使是和我們同屬靈長類的鼠狐猴,也可以通過降低體溫來將熱量需求降低至原來的2%。不幸的是,人類似乎有一個頑固的體溫設定值:37℃。除了夜間睡眠時會出現細微波動外,我們的體溫只有在發高燒或低體溫癥時才會變化。僅僅幾攝氏度的溫差很可能就意味著生與死的差別。

  長期以來,37℃的設定值被認為是不可改變的,但情況可能并非如此。盡管人類通常不會憑借自己的意志進入遲鈍狀態——我們的身體會通過顫抖來防止這種狀態——但德魯解釋稱,人類并不缺乏某種“冬眠分子”或器官。事實上,在極端的情況下,醫生也會誘導病人進入遲鈍狀態。例如,外科醫生在心臟必須長時間停跳的過程中會使用低溫療法,使大腦和其他器官在沒有能量可用的情況下存活更長時間。降溫也用于心臟驟停后的緊急情況。用循環冷水的毯子覆蓋服用鎮靜劑的病人,據信有類似于在扭傷的腳踝上敷上冰袋的效果,可以減少炎癥過程,從而最大限度地減少對心臟和中樞神經系統的持續損傷。

  現在,低溫治療在醫院里廣泛應用,一些醫生已經開始相信這一方法可以更進一步,使人們本質上在死后仍然活著。在美國馬里蘭大學,外科醫生塞繆爾·蒂謝爾曼(Samuel Tisherman)正在研究他所謂的“緊急保存和復蘇”(emergency preservation and resuscitation,簡稱EPR)方案,這是一項試驗性的準則,內容是醫生在處理心臟停跳的重傷患者時,應快速將其降溫。據介紹,這可以為緊急手術爭取時間。目前,在嚴重創傷的情況下,病人可能只有幾分鐘的生存時間,因為沒有足夠的時間送到手術臺。蒂謝爾曼以一個主動脈受槍傷的人為例,他體內出血很快。如果這個人的心臟停止跳動,蒂謝爾曼的團隊就會通過手術打開他的胸腔,按摩心臟,讓它繼續跳動,同時修復主動脈。這只需要幾分鐘,但如果病人失血過多,就為時已晚。由于缺氧,受傷者的大腦在幾分鐘內就會死亡。

  降溫可以延長這個關鍵的窗口期。蒂謝爾曼解釋道,即使心臟停止跳動,大腦也可以在足夠低的溫度下存活大約兩個小時。在這種情況下誘導患者進入遲鈍狀態,意味著降溫必須非常迅速,這需要麻醉醫生、外科醫生和心臟病醫生組成的團隊在幾乎沒有提前通知的情況下協同工作。雖然看似不可能,但在科學上是可以做到的。“從技術上說,這些損傷是可以修復的,”蒂謝爾曼說,“這些限制更多是后勤方面的,而不是生理方面的。”

  這就提出了一個問題:這種生理機能是否還可以通過其他方式來改變,不管是臨床還是其他方面。如果降溫可以讓一個受了致命傷的人活下來,那么在不那么極端的情況下,這一方法是否可以用來減緩代謝過程?一個人能在健康狀態下“冬眠”多久?

  美國國家航空航天局(NASA)正在嚴肅對待這個問題。從2014年開始,該機構就資助了長期冬眠的研究,以推動長期太空旅行成為現實。以前往火星為例,宇航員本身固有的需求(如吃飯和身體活動)是主要的限制因素,但如果他們的新陳代謝過程可以減慢到幾乎為零,那理論上人類的太空旅行可以走得更遠。與該機構合作開發人類冬眠方法的航空航天工程師約翰·布拉德福德(John Bradford)表示,最顯而易見的好處是所需的事物更少了。在未來的行星際旅行中,可以讓一名機組成員保持清醒,其他成員則冬眠兩周。他們可以躺在小艙里,最大限度地減少飛船中需要被包裹在防輻射罩里的空間。防輻射罩非常重,需要耗費相當多的燃料。

  雖然布拉德福德的方法還沒有真正執行,但他十分樂觀。他說:“我們找不到任何阻止的理由,任何不可能的理由。”當然,并發癥的風險也不是零。因為我們的身體不能儲存食物,所以宇航員必須通過一根管子進食(通過手術在腹部前面鉆一個洞進入胃部)。布拉德福德表示,最大的挑戰將是在降低體溫的同時,不讓他們發抖并消耗能量。在醫院里,打寒戰是用鎮靜劑來克服的,但布拉德福德的研究小組對于讓一群宇航員連續幾周或幾個月服用大量鎮靜劑持謹慎態度。

用于長期太空旅行的多人冬眠艙效果圖

用于長期太空旅行的多人冬眠艙效果圖

  我們真正需要的是一種能夠安全降低人體核心體溫的藥物,讓我們享受到許多其他物種都具有的“遲鈍”感覺。布拉德福德和蒂謝爾曼都將這種藥物視為一個潛在的突破,一種解決他們研究工作中最明顯限制因素的方法。事實上,作為研究北極地松鼠的生物學家,德魯已經找到了一種藥物,并相信它可以達到預期效果。她將該藥物的功能描述為“調低你的恒溫器”。她利用一種不冬眠的動物——大鼠——作為實驗模型,表明這種藥物確實有效。德魯正在與美國食品和藥物管理局(FDA)討論人體試驗的可能性。2019年,美國國立衛生研究院(NIH)為她的研究提供了1180萬美元的資助,這表明這種療法對人類的吸引力并不局限于那些技術上已經死亡的重傷者,或者前往火星的宇航員。

  德魯表示,降溫有可能在治療許多炎癥性疾病中發揮作用。她還對體溫調節在失眠中的作用感興趣。在某些情況下,睡眠紊亂似乎是由于人體每晚標準的體溫循環下降出現問題造成的,因此,調節體溫的藥物可以幫助誘導睡眠。與此同時,其他研究人員正在研究肥胖和糖尿病如何影響溫度依賴的代謝途徑,以及這些途徑是否可以被重置。正如德魯所說:“把體溫看作是我們可以控制的東西,這在醫學上是一個重大變化的開始。”

  至于在冬天用這種藥來進行選擇性冬眠,就目前而言還無法做到。除了大腦的溫度設定值問題,人類還有一些解剖學上的障礙。例如,德魯指出,她的大鼠的誘導冬眠只持續了兩周,然后就開始出現敗血癥,并且明顯是由于腸壁的破裂。許多冬眠動物的內臟在解剖學上已經適應了冬眠,我們人類則不同。黑熊的內臟和人類的更相似,它們通過循環的體溫變化來維持冬眠,而不是在幾個月里都直線降溫。人類的冬眠可能需要類似的循環,這比簡單地用藥物關停身體的恒溫器要復雜得多。

  人類冬眠計劃的最后一個缺陷(顯然是致命的)是,冬眠不同于睡眠,并沒有明顯的恢復作用。布拉德福德解釋稱,即使設法在不損傷腸道的情況下保持無意識狀態,人類也不一定會覺得休息得很好。“我敢肯定,有些人很想放空一個周末,或者一周,”他說,“但我們不知道這么做是否有什么治療效果。”(任天)

[責任編輯:肖靜文]
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