Цивилизация
Грызуны и свиньи могут получать кислород через анус, и это защищает их от гипоксии, сообщают японские ученые из Киотского университета. Детали исследования они изложили в статье в журнале Med.
Кишечное дыхание — распространенное явление среди рыб и других водных обитателей.
В среде с пониженным содержанием кислорода некоторые организмы (морские огурцы, пресноводные сомы, пресноводные вьюны) могут увеличить его потребление, используя желудочно-кишечный тракт.
Исследователи задались вопросом — способны ли на это и другие животные, в том числе млекопитающие? Прямая кишка млекопитающих представляет собой полость, покрытую относительно тонким слоем слизистой оболочки, особенно в области анального канала, где также расположено множество кровеносных сосудов, связанных с большим кругом кровообращения. Благодаря этому можно, например, вводить некоторые лекарство ректально — всасываясь, они попадают в кровоток и распространяются по всему организму. Авторы работы допустили, что благодаря таким анатомическим особенностям можно использовать прямую кишку и для газообмена.
Чтобы выяснить это, они использовали мышей, которых сначала обезболили, а потом ввели в состояние гипоксии. Части из них ученые ввели анальные зонды, через которые подавался кислород, остальные выступали в качестве контрольной группы.
В контрольной группе ни одна мышь не протянула дольше 11 минут. Однако среди тех, кто получил кислород, 75% оставались живы в течение 50 минут.
Хотя эти результаты выглядят впечатляюще, для наиболее эффективной доставки кислорода в просвет кишечника оказалось необходимо истирание слизистой. Те мыши, чья слизистая не пострадала, выжили на протяжении лишь 18 минут.
Чтобы избежать подобного травмирования тканей, исследователи решили обратиться к перфторхимикатам — соединениям, в которых атомы водорода заменены на фтор. В перфторхимикатах хорошо растворяются газы, ранее жидкие перфторхимикаты вводились в легкие больным с респираторным дистресс-синдромом, чтобы облегчить перенос кислорода. Хотя процедура не всегда оказывалась успешна, в целом, перфторхимикаты считаются достаточно безопасными для подобных задач.
Исследователи провели эксперимент с ректальным введением обогащенных кислородом перфторхимикатов над мышами, крысами и свиньями в состоянии гипоксии. Грызуны в камере с пониженным содержанием кислорода благодаря введению перфторхимикатов могли дольше ходить, а кислорода в их сердца поступало больше. У свиней розовела и теплела кожа, уровень кислорода в организме повышался без видимых побочных эффектов.
Неясно, сработает ли такой метод для людей, но исследователи настроены оптимистично.
«Уровень артериальной оксигенации, обеспечиваемый нашей системой вентиляции, если ее масштабировать для использования человеком, вероятно, будет достаточным для лечения пациентов с тяжелой дыхательной недостаточностью и потенциально обеспечит жизненно важную оксигенацию», — рассказывает гастроэнтеролог Таканори Такэбэ, один из авторов работы.
Как поясняют авторы работы, при дыхательной недостаточности обычно используются системы искусственной вентиляции легких. Однако в условиях пандемии таких устройств стало критически не хватать, и безопасный альтернативный метод мог бы позволить спасти больше жизней.
«Искусственное дыхание может быть жизненно необходимо при дыхательной недостаточности, которая развивается при пневмонии и остром респираторном дистресс-синдроме, — поясняет Такэбэ. — Хотя побочные эффекты и безопасность для людей еще предстоит тщательно изучить, наш подход может предложить новые варианты помощи тяжелобольным пациентам с дыхательной недостаточностью».
Исследователи отмечают, что точные механизмы «кишечного дыхания» у млекопитающих пока не ясны. Они рассчитывают, что дальнейшие исследования на животных и на людях позволят как узнать больше о том, как именно кислород всасывается в кишечнике, так и выяснить, каким образом и в какой концентрации его наиболее эффективно вводить людям с дыхательной недостаточностью.