醫學

暫時停止生命
──以人工冬眠換取急救時間

暫時停止人體功能的運作,可以保護重傷患者,或延長待移植器官的壽命。在動物的試驗已經有初步成果,人工冬眠將可期待。

撰文/羅斯(Mark B. Roth)、尼斯圖爾(Todd Nystul)
翻譯/黃榮棋

醫學

暫時停止生命
──以人工冬眠換取急救時間

暫時停止人體功能的運作,可以保護重傷患者,或延長待移植器官的壽命。在動物的試驗已經有初步成果,人工冬眠將可期待。

撰文/羅斯(Mark B. Roth)、尼斯圖爾(Todd Nystul)
翻譯/黃榮棋

以暫停生命(suspended animation,休眠)來延長人類生命的可能性,長久來一直讓科幻小說作家著迷。在虛構故事中,這種技術讓書中人物能夠「睡」過幾世紀的星際旅行或地球災難,醒來時不帶有歲月留下的痕跡。這些故事很有趣,但從生物角度而言,連影子都還沒看見。事實上,人類似乎沒有能力可以改變生命的進程速率。我們無法暫停細胞忙碌的活動,就像我們無法停止呼吸超過幾分鐘,否則,重要的器官將受到嚴重的傷害。

然而,自然界有許多的生物,能夠也確實讓自身的基本生命過程暫時停止,有些生物甚至可以一次停好多年。科學家用不同詞語來描述這種現象,像是靜止(quiescence)、休眠(torpor)與冬眠(hibernation)。這些辭彙都代表不同程度的暫停生命現象,也就是大幅減緩能量的製造(代謝)與消耗(細胞活性)。更甚者,處在這種狀態的生物,在面對極端溫度、缺氧等環境壓力,或甚至是身體的傷害時,都表現出超強的抗壓力。


撇開科幻小說的情節,要是能夠讓人體處於這種狀態,光是醫療而言,意義就可能十分重大。例如,有些準備用來移植的器官,像是心臟與肺臟,只能在體外存活六個小時。其他像是胰臟與腎臟,則無法超過一天。因此,器官移植能否成功,取決於速度。也就是說,只因為沒有足夠時間在器官損壞之前送達,就必須放棄某些可能的配對。美國每年雖然有數萬次成功的器官移植手術,但因為時間緊迫有時會造成失誤,要是時間充裕的話,或許就可以避免。




器官一旦脫離捐贈者的血液供應,很容易就因缺氧而受傷。根據器官共享聯合網絡的資料,在2004年裡取得的器官,有3216個沒有用到,其中有好幾百個是因為來不及找到或送達適當的受贈者。

如果能夠讓這些寶貴的器官進入休眠狀態,或許就可以保存幾天甚至幾個星期。急救團隊也可以利用這項技術,為受重傷的患者爭取時間。讓這些患者進入休眠狀態,醫師處理傷害時,也能夠避免患者組織的衰敗。

最近我們在美國西雅圖哈欽森癌症研究院的實驗室,以及其他研究人員所做的成果指出,在天生不冬眠的動物身上,可以誘發出類似冬眠的狀態。而且,當這些動物處在這種休眠的狀態下,似乎就不會受像缺氧這種失血常見的結果所影響。這些實驗結果令人興奮,因為人體或許也可能進入休眠狀態。的確,我們團隊用來誘發實驗動物與人體組織休眠的方法,暗指許多生物體內,或許還潛藏著這種源自地球原始微生物的能力。


代謝慢、活得久

很多種生物能夠停止某些或大多數細胞的活性,牠們通常都是因應環境壓力才有這種反應,而且會一直處於「停滯狀態」,直到壓力解除為止。例如,發育中的植物種子可以在土壤中休眠好幾年,直到適合發芽的狀況來臨。同樣的,俗稱海猴的豐年蝦(Artemia franciscana),胚胎可以在沒有任何食物、水或氧氣的狀況下,進入靜止狀態,這種類似種子的休眠狀態,可以維持五年以上,此時的細胞活性實際上是停滯的。一旦暴露在適合的自然環境之下,牠們就會繼續正常發育為成蝦。


類似休眠的狀態,可以是生命力的真正停止(顯微鏡下觀察到的所有細胞運動都停止),或是細胞依然活動但活性大減。例如,許多種動物的成體在冬眠時,食物或氧氣需求大幅減少,並持續一段很長的時間,此時幾乎察覺不到這些動物的呼吸與心跳速率,體溫也降到接近冰點,而細胞只會消耗少許的能量。地松鼠與其他數十種的哺乳動物,每年會以冬眠的方式度過寒冬歲月。而有些動物,包括各種不同的青蛙、蠑螈與魚為了避暑,則會在酷夏時分進入類似的狀態,稱為夏眠(estivation)。


這些生物能在長期缺氧的狀況下生存,是因為牠們能夠大幅降低能量的製造與需求,這與人類的正常狀況是截然不同的。我們完全仰賴氧氣的持續供應,因為身體的細胞需要氧氣來維續能量的製造。當身體組織裡的含氧量低於某個精確範圍,細胞就會遭受缺血性傷害,導致組織壞死。因此,即使只是一小段時間,缺血通常是心臟病發作、中風或其他身體重創引起組織血液不足、因而缺氧之後的死亡主因。