כמה יונקים יכולים לנשום מבעד לתחת שלהם, מגלים מדענים

לפני זמן רב שחו דגים עתיקים בסביבה מימית קשה, עם אור דל וחמצן מוגבל. רבים מתו אך חלקם שרדו והתפתחו, ובסופו של דבר הולידו Misgurnus anguillicaudatus - סוג של דג לוץ הנפוץ בחלקים של מזרח אסיה. מנגנון ההישרדות הסודי של דג הלוץ? צורה ייחודית של נשימה במעיים דרך האחוריים שלהם.



במילים אחרות: דגי לוץ נושמים דרך התחת שלהם. אך מדענים מדווחים כעת כי מנגנון הנשימה האבולוציוני הזה אינו יכול להיות מוגבל לדגים.

מסתבר שיונקים מסוימים יכולים גם לנשום דרך המעיים שלהם באמצעות תהליך שחוקרים מתארים כאוורור אנטרלי דרך פי הטבעת. עוצר הנשימה מִמצָא מתואר במאמר חדש שפורסם ביום שישי בכתב העת CellPress.



יש גם סיבה בזמן לחוקרים לחקור את הטכנולוגיה הזו: Covid-19. צוות המחקר טוען שהשיטה שנחקרה כאן תוכל בסופו של דבר לשמש לבני אדם שחווים אי ספיקת ריאות. טכניקת נשימה זו במעיים, המאפשרת אוורור חיצוני, יכולה לסייע לחולים שנכשלו על ידי או בלי גישה לכלים קיימים כמו מאווררים.



age of empires 4 xbox one

מה חדש - לראשונה, לחוקרים יש הוכחה לכך שנשימת מעיים יכולה להתרחש אצל יונקים - אם כי עם מעט התערבות.

כאשר צוות המחקר הזריק חמצן גזי או נוזלי לחלחולת של המכרסמים והחזירים, הליך המכונה אוורור אנטרלי דרך פי הטבעת (EVA), הם גילו שבעלי החיים מסוגלים לנשום מעיים.

למעשה, ההליך העלה את רמות החמצן בבעלי חיים שחווים מחסור בחמצן, והגדיל את סיכויי ההישרדות שלהם.



גישת הוכחת העקרון EVA יעילה במתן [חמצן] והקלה על תסמיני כשל נשימתי בשתי מערכות מודלים של יונקים, כותב הצוות.

החיות לא חוו תופעות לוואי לכאורה מהטיפול מעט לא שגרתי.

נתון מהמחקר המסכם את ניסוי נשימת המעיים של החוקר וממחיש כיצד הוא יכול לפעול בבני אדם.



המחלוקת-העובדה כי יונקים יבשתיים ומינים ימיים חולקים את היכולת לנשימה זו היא ממצא יוצא דופן לביולוגיה האבולוציונית. אבל זה רעיון די שנוי במחלוקת בתוך קהילת המחקר הרפואי, על פי המדענים.

הפרק הכי מצחיק של ריק וורטי

מחקרים קודמים מראים שחליטת חמצן מהליך מסוג זה עשויה לסייע לילדים שחווים אי ספיקת ריאות, אך לא כל המדענים הסכימו עם מסקנות אלה. יתר על כן, החוקרים אינם מסכימים לגבי איזה חלק מהמעי החשוב ביותר לנשימת המעיים.

אנו משערים כי [חוקרים אחרים] מתמקדים ברובם בדרכי העיכול העליונות - כגון קיבה, מעי דק - ואילו הפרוטוקול שלנו התמקד במערכת העיכול, באופן המדהים ביותר בפי הטבעת כאתר העיקרי לנשימה, המחבר הראשי Takanori Takebe , מהאוניברסיטה הרפואית והשיניים בטוקיו והמרכז הרפואי של בית החולים לילדים בסינסינטי, מספר הפוך .

איך זה עובד - זה נשמע מוזר יותר מאשר בדיוני: מדענים עזרו לחזירים ולמכרסמים לנשום דרך המעיים שלהם על ידי החדרת חמצן לקת החיות באמצעות חוקן .

טקבי מפרק איך זה נראה כאשר יונקים נושמים באמצעות מנגנון המעיים הלא מובן הזה:

  1. מדענים מעבירים גז חמצן או חמצן נוזלי - perfluorocarbon - אל פי הטבעת של החיה באמצעות שיטת EVA.
  2. מדענים מונעים מגוף החיה חמצן. באופן קריטי, החמצן המסופק במהלך EVA מסייע לשמור על בעלי חיים אלה בתנאים היפוקסיים אלה, המסתובבים סביב פי הטבעת והמעי.
  3. א החלפת גזים - חמצן ופחמן דו חמצני - מתרחש, כפי שקורה בדרך כלל במהלך הנשימה. חמצן ופחמן דו חמצני נוסעים בין הריאות, זרם הדם והלב, ומספקים לגוף חמצן.

לבסוף: בעת שימוש בחמצן נוזלי, נוזל כלשהו יופרש מפי הטבעת. הליך זה עלול להסתבך מעט.

החוקרים בדקו את הניסוי שלהם בעכברים ובחזירים כדי לאשר שנשימה במעיים יכולה לעבוד ביונקים בגדלים שונים - וכך אכן קרה.

בעכברים, החוקרים גילו שהם הצליחו להפוך את היפוקסיה למשך 60 דקות-אולי פרק זמן מציל חיים. המדענים השתמשו גם בקבוצות ביקורת - בעלי חיים שלא קיבלו את ה- EVA - כדי לאשר שטיפולם שיפר את רמות החמצן של החיה.

לדוגמה, שני עכברים - אחד שקיבל את ה- EVA ואחד שלא - הלכו זה לצד זה. לעכברים שטופלו ב- EVA הייתה עלייה משמעותית סטטיסטית בחמצן בהשוואה לעכברים שלא קיבלו את הטיפול.

נתון מהמחקר, המראה כיצד החוקרים עזרו לחזירים ולמכרסמים לנשום דרך המעיים שלהם, כמו גם להגדלת החמצן המקביל.

למה זה משנה - החוקרים לא רק הסתובבו בקתות בעלי חיים בשביל הכיף או רק כדי לאשר תחושה אבולוציונית. הם קיוו לרתום טכניקות שיכולות יום אחד לטפל באי ספיקת ריאות בבני אדם.

היא הנסיכה ליאה באחד הנוכלים

מחקרים קודמים השתמשו ב perfluorochemicals לטפל בפגיעות ריאה , טכניקה העומדת בבסיס מה שמכונה אוורור נוזלי , אך מחקר חדש זה סולל את הדרך ליישום רחב יותר של EVA כדי לסייע לבני אדם במצוקה נשימתית.

בשל הקלות בשיטה-חוקן פשוט-ניתן להשתמש בה גם בבית חולים לא מאויש שאינו מסוגל להשתמש בהליכים רפואיים מתקדמים כגון מאוורר או ECMO (חמצון ממברנות חוץ גופיות), אומרת טאקה.

אנו יכולים להתפתח מכשיר רפואי חדש , שמטרתו להגדיל את רמת החמצן בבני אדם.

חולים הסובלים מ- Covid-19 חמור מונחים לעתים על מכונות הנשמה או עלולים לעבור ECMO , המחייבים את הרופאים לשאוב ולהחמצן את דם המטופלים באמצעות מכונה.

אך בתקופות שיא ה- Covid-19, מכשירי הנשמה ומכונות ECMO נופלים במחסור. טכניקת נשימה זו במעיים, המאפשרת אוורור חיצוני, עשויה לפעול כטיפול חלופי לחולי Covid-19, אומר טאקה.

הוא יכול לפתח מכשיר רפואי חדש, שמטרתו להגדיל את רמת החמצן בבני אדם, הוא אומר. אם יינתן לכך, רופאים יכולים לבחון את האפשרות לתמוך בסיבוכי נשימה הקשורים למחלות זיהומיות רבות, כולל COVID-19.

מה הלאה - המחקר מבטיח טיפולים רפואיים עתידיים, אך מדענים עדיין צריכים לענות על שלוש שאלות לפני שנוכל ליישם טיפולים אלה בן אנוש חולים.

  1. החוקרים מציינים כי לא לגמרי ברור מה קורה עם חמצון במעיים. הצוות מצא הוכחה להחלפת גז של חמצן ופחמן דו חמצני באזור פי הטבעת של החיה, אך איננו יודעים לגמרי למה שהחלפה מתרחשת.
  2. צוות המחקר אמנם מכיר בפוטנציאל המבטיח של מנגנון החלפת גז זה לסייע בכשל נשימתי הקשור לחוסר חמצן, אך הם רוצים לחקור בעיות בריאות אחרות שהוא יכול לטפל בו. נושאים אלה כוללים דלקת ריאות חמורה ו תסמונת מצוקה חריפה בדרכי נשימה (ARDS), המתרחש כאשר נוזל דולף לריאות.
  3. זה אולי דבר אחד לבצע הליך ניסיוני על חולדה או חזיר, אך יש לנקוט בצעדים רבים נוספים לפני שנוכל להבטיח בבטחה שבני אדם יכולים לעבור טיפול דומה ללא תופעות לוואי חמורות.

במיוחד כשמדובר בטיפולים חדשים בדרייר.

תַקצִיר:
רקע כללי: כמה אורגניזמים מימיים כגון מעכבים פיתחו מנגנוני נשימה מעיים ייחודיים כדי לשרוד תחת היפוקסיה נרחבת. עד כה, שנוי במחלוקת אם ניתן להתאים יכולת כזו במיני יונקים כאתר נוסף לחילופי גזים. כאן, אנו מדווחים על הופעת תופעת נשימת המעיים אצל יונקים על ידי ניצול EVA (אוורור אנטרלי דרך פי הטבעת).
שיטות: שני מצבים שונים של EVA נחקרו במודל ניסיוני של כשל נשימתי: אוורור O2gas חמצן תוך-רקטלי (g-EVA) או אוורור נוזלי (l-EVA) עם פרפלואור-פחמן מחומצן. לאחר השראה של כשל נשימתי מסוג 1, ניתחנו את האפקטיביות של g-EVA ו- I-EVA בעכבר ובחזיר, ואחריו ניתוח בטיחות פרה-קליני בחולדה.
ממצאים: הוכח כי הן O2gas תוך-רקטלית והן אספקת נוזלים מחומצנים מספקים הצלה חיונית של מודלים ניסיוניים של אי ספיקת נשימה, שיפור הישרדות, התנהגות ורמה O2-מערכתית. מחקר מודל מכרסמים וחזירי אישר את המאפיינים הנסבלים והחוזרים של הליך l-EVA דמוי חוקן ללא סימנים גדולים לסיבוכים.
מסקנות: EVA הוכיחה את יעילותה אצל יונקים כך שהיא מחמצנת את מחזור הדם המערכתי ואת הכשל הנשימתי. בשל הבטיחות המוכחת של perfluorochemicals במרפאות, EVA מספק פוטנציאל אמצעי חמצון משלים לחולים בתנאי מצוקה נשימתית.