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人类也能冬眠吗?我们能“冬眠”多久?

2020-01-20 10:11:20  来源:新浪科技

1月20日消息,据国外媒体报道,抱怨冬天的寒冷是闲聊时为数不多的安全话题之一。有些人可能会反对,说自己很喜欢冻手冻脚的感觉,但大多数人都会很乐意对冷空气咒骂几句。除了在住宅、办公楼和车辆中广泛使用的暖气,新的工业技术也在不断帮助我们对抗冬季的严寒。保湿护肤法被认为是低温中保持肌肤完整的唯一方法,而厚重的羽绒服在户外哪怕是几分钟都必不可少。模拟太阳的电热灯,以及维生素,都可以帮助我们对冬天的生活保持乐观。

一年又一年的冬季如同一场旷日持久的斗争,将整个城市的活力都吸干了。或许我们可以考虑更全面的选择。我们的大脑和身体告诉我们,我们可能不应该过得如此艰难。或许更容易和更有效的方法是让我们“停机”,为天气更好的月份储备能量。换句话说,我们可以考虑向一些动物学习,进行冬眠。

当然,人类的冬眠需要考虑社交和经济上的问题,但仅就身体机能而言,冬眠并非如之前所想象的那般不可能。少数科学家正在严肃地研究人类冬眠,包括其基本机制,并将目光放在未来的各种应用上,比如保护无脉搏的重伤患者、深空旅行,以及改变新陈代谢速率以帮助人们减肥。

美国阿拉斯加大学北极生物研究所的教授凯利·德鲁(Kelly Drew)表示,人类冬眠其实很有可行性。德鲁研究的是北极地松鼠,一年中有八个月它们会躲在地洞里,冬眠的本质是体温调节。降低身体核心温度会导致低代谢的“迟钝”状态,动物在这种状态下几乎不需要食物。作为“温血动物”,我们消耗的大部分热量都用于维持体温,即维持基本代谢率。比如,德鲁所研究的北极地松鼠会将自己蜷缩成小球,其体温从37.2℃骤降到-2.7℃,从而使它们的基础代谢率降低了约99%。

即使是和我们同属灵长类的鼠狐猴,也可以通过降低体温来将热量需求降低至原来的2%。不幸的是,人类似乎有一个顽固的体温设定值:37℃。除了夜间睡眠时会出现细微波动外,我们的体温只有在发高烧或低体温症时才会变化。仅仅几摄氏度的温差很可能就意味着生与死的差别。

长期以来,37℃的设定值被认为是不可改变的,但情况可能并非如此。尽管人类通常不会凭借自己的意志进入迟钝状态——我们的身体会通过颤抖来防止这种状态——但德鲁解释称,人类并不缺乏某种“冬眠分子”或器官。事实上,在极端的情况下,医生也会诱导病人进入迟钝状态。例如,外科医生在心脏必须长时间停跳的过程中会使用低温疗法,使大脑和其他器官在没有能量可用的情况下存活更长时间。降温也用于心脏骤停后的紧急情况。用循环冷水的毯子覆盖服用镇静剂的病人,据信有类似于在扭伤的脚踝上敷上冰袋的效果,可以减少炎症过程,从而最大限度地减少对心脏和中枢神经系统的持续损伤。

现在,低温治疗在医院里广泛应用,一些医生已经开始相信这一方法可以更进一步,使人们本质上在死后仍然活着。在美国马里兰大学,外科医生塞缪尔·蒂谢尔曼(Samuel Tisherman)正在研究他所谓的“紧急保存和复苏”(emergency preservation and resuscitation,简称EPR)方案,这是一项试验性的准则,内容是医生在处理心脏停跳的重伤患者时,应快速将其降温。据介绍,这可以为紧急手术争取时间。目前,在严重创伤的情况下,病人可能只有几分钟的生存时间,因为没有足够的时间送到手术台。蒂谢尔曼以一个主动脉受枪伤的人为例,他体内出血很快。如果这个人的心脏停止跳动,蒂谢尔曼的团队就会通过手术打开他的胸腔,按摩心脏,让它继续跳动,同时修复主动脉。这只需要几分钟,但如果病人失血过多,就为时已晚。由于缺氧,受伤者的大脑在几分钟内就会死亡。

降温可以延长这个关键的窗口期。蒂谢尔曼解释道,即使心脏停止跳动,大脑也可以在足够低的温度下存活大约两个小时。在这种情况下诱导患者进入迟钝状态,意味着降温必须非常迅速,这需要麻醉医生、外科医生和心脏病医生组成的团队在几乎没有提前通知的情况下协同工作。虽然看似不可能,但在科学上是可以做到的。“从技术上说,这些损伤是可以修复的,”蒂谢尔曼说,“这些限制更多是后勤方面的,而不是生理方面的。”

这就提出了一个问题:这种生理机能是否还可以通过其他方式来改变,不管是临床还是其他方面。如果降温可以让一个受了致命伤的人活下来,那么在不那么极端的情况下,这一方法是否可以用来减缓代谢过程?一个人能在健康状态下“冬眠”多久?

美国国家航空航天局(NASA)正在严肃对待这个问题。从2014年开始,该机构就资助了长期冬眠的研究,以推动长期太空旅行成为现实。以前往火星为例,宇航员本身固有的需求(如吃饭和身体活动)是主要的限制因素,但如果他们的新陈代谢过程可以减慢到几乎为零,那理论上人类的太空旅行可以走得更远。与该机构合作开发人类冬眠方法的航空航天工程师约翰·布拉德福德(John Bradford)表示,最显而易见的好处是所需的事物更少了。在未来的行星际旅行中,可以让一名机组成员保持清醒,其他成员则冬眠两周。他们可以躺在小舱里,最大限度地减少飞船中需要被包裹在防辐射罩里的空间。防辐射罩非常重,需要耗费相当多的燃料。

虽然布拉德福德的方法还没有真正执行,但他十分乐观。他说:“我们找不到任何阻止的理由,任何不可能的理由。”当然,并发症的风险也不是零。因为我们的身体不能储存食物,所以宇航员必须通过一根管子进食(通过手术在腹部前面钻一个洞进入胃部)。布拉德福德表示,最大的挑战将是在降低体温的同时,不让他们发抖并消耗能量。在医院里,打寒战是用镇静剂来克服的,但布拉德福德的研究小组对于让一群宇航员连续几周或几个月服用大量镇静剂持谨慎态度。

用于长期太空旅行的多人冬眠舱效果图

用于长期太空旅行的多人冬眠舱效果图

我们真正需要的是一种能够安全降低人体核心体温的药物,让我们享受到许多其他物种都具有的“迟钝”感觉。布拉德福德和蒂谢尔曼都将这种药物视为一个潜在的突破,一种解决他们研究工作中最明显限制因素的方法。事实上,作为研究北极地松鼠的生物学家,德鲁已经找到了一种药物,并相信它可以达到预期效果。她将该药物的功能描述为“调低你的恒温器”。她利用一种不冬眠的动物——大鼠——作为实验模型,表明这种药物确实有效。德鲁正在与美国食品和药物管理局(FDA)讨论人体试验的可能性。2019年,美国国立卫生研究院(NIH)为她的研究提供了1180万美元的资助,这表明这种疗法对人类的吸引力并不局限于那些技术上已经死亡的重伤者,或者前往火星的宇航员。

德鲁表示,降温有可能在治疗许多炎症性疾病中发挥作用。她还对体温调节在失眠中的作用感兴趣。在某些情况下,睡眠紊乱似乎是由于人体每晚标准的体温循环下降出现问题造成的,因此,调节体温的药物可以帮助诱导睡眠。与此同时,其他研究人员正在研究肥胖和糖尿病如何影响温度依赖的代谢途径,以及这些途径是否可以被重置。正如德鲁所说:“把体温看作是我们可以控制的东西,这在医学上是一个重大变化的开始。”

至于在冬天用这种药来进行选择性冬眠,就目前而言还无法做到。除了大脑的温度设定值问题,人类还有一些解剖学上的障碍。例如,德鲁指出,她的大鼠的诱导冬眠只持续了两周,然后就开始出现败血症,并且明显是由于肠壁的破裂。许多冬眠动物的内脏在解剖学上已经适应了冬眠,我们人类则不同。黑熊的内脏和人类的更相似,它们通过循环的体温变化来维持冬眠,而不是在几个月里都直线降温。人类的冬眠可能需要类似的循环,这比简单地用药物关停身体的恒温器要复杂得多。

人类冬眠计划的最后一个缺陷(显然是致命的)是,冬眠不同于睡眠,并没有明显的恢复作用。布拉德福德解释称,即使设法在不损伤肠道的情况下保持无意识状态,人类也不一定会觉得休息得很好。“我敢肯定,有些人很想放空一个周末,或者一周,”他说,“但我们不知道这么做是否有什么治疗效果。”(任天)

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