假死诱导途径研究的进展

田国祥　姚　英　孟庆义

假死(suspended animation)是指机体细胞活动速度极其缓慢但能维持其本身及其内部细胞器完整，机体仍保存有生命力的一种状态，此种状态是可逆的，适当的条件下，机体仍可恢复其正常生命活力。生物机体在假死状态下能量的产生和能量的消耗都会发生戏剧性的减少，会产生抵抗恶劣环境(如极端的温度、缺氧)甚至一些物理损伤的能力。对于医学而言，如果严重创伤甚至失血性心搏骤停或进行复杂的心脏和大脑手术的患者等也能被诱导进入这样的状态，对于挽救患者生命意义巨大。但是通过任何途径可以诱导机体进入假死状态?这也是假死能否在临床应用的一个关键性问题。笔者就诱导机体进入假死状态的途径做一综述。

1低温生理盐水灌注、机体深低温诱导假死

美国匹兹堡大学(University of Piasburgh)Safar和Tishennan及其同事用犬进行了将近20年的研究，完善了一个产生假死状态的模型和程序。2003年，Safar中心的Behringer等模拟人创伤或战伤性大失血的过程，将27只犬通过迅速放血诱导心搏骤停，并在心搏骤停2 min时通过特殊的股动脉球囊导管进行低温(2℃)等渗生理盐水快速灌注(1 L／min)诱导假死状态。随后将27只犬分成两组：A组(n=14)心脏停搏时间为60 min，达到的鼓膜温度(tympanic membrane temperatures，Try)分别为20℃(n=6)，15 ℃(n=5)和10℃(n=3)；B组(n=13)达到鼓膜温度为10℃，心搏骤停时间分别为90 min(n=6)和120 min(n=7)，完成预定的假死时间后通过心肺分流术进行血液回输、复温和复苏。结果显示，在假死状态60min时Tty为15℃的深低温情况下全部5只犬均得以保存机体及大脑的活力，而Tty为20℃的6只犬中有4只出现前肢无力；Tty为10℃的情况下60min、90min的心搏骤停9只犬均可以保存机体及大脑的活力，而假死状态延长至120 min时只有4只犬完成实验，其中2只犬表现为功能正常，1只犬出现轻度功能障碍，1只犬出现较为严重的功能障碍，4只犬中有2只出现轻度脑组织学上的损害。2004年，Nozari等用同样的方法，对14只犬诱导其心搏骤停，产生假死状态，随后把6只犬分人对照组，另外8只接受外科手术摘除一个非必需的器官(脾脏)。在假死状态下60 min后，所有犬均通过再输血的方式使它们苏醒。72 h后所有的犬均存活，自假死状态开始，对照组的犬没有一只出现任何功能或者神经系统病理效应。8只接受手术的犬，除了4只表现出一些神经系统缺陷外，另4只也表现正常。

美国国防医科大学(Uniformed Services University of tlle Heahh Sciences)的Peter Rhee和他的同事们使用类似的技术建立了猪的假死状态的模型。2002年，Alam等在15只成年约克猪中诱导出了假死状态，并对一些猪进行了血管外科手术。在他们的试验中，所有试验动物的记忆和学习能力完全没有受到影响；另外一个实验中，Alam等研究了经过假死状态(10℃)60 min并进行血管外科手术后6周仍存活的的猪的脑组织，其神经原和星形胶质细胞完全正常，与之相关的是这些猪认知功能完全正常和没有任何神经学上的缺陷。该实验证明深低温(10℃)可以在长时间的脑缺氧中保护神经原和星形胶质细胞。

2无氧环境诱导的假死状态

秀丽隐杆线虫能够在生命中的任何时期进入假死状态。当把它们放入无氧环境中(空气中的氧浓度极低，达到＜0.001 kPaO₂时)它们就开始进入假死状态，并且能够维持这种状态长达24 h；而使其胚胎处于周围轻度缺氧状态(空气的氧浓度为0.5 kPaO₂)时，它们仍能像在正常氧中一样正常进行胚胎发育。但是把发育中的线虫胚胎暴露于0.01～0.1 kPaO₂的低氧浓度(比正常室内21％的氧浓度低得多而又轻度高于无氧状态)，这些胚胎却不会像它们在无氧时那样进入假死状态，它们试图继续发育，结果却导致明显的细胞损伤和24 h后的死亡。无氧状态下线虫胚胎进入假死状态的机制尚未阐明，但该实验证明了在无氧状态下胚胎转变为假死状态不仅仅是一个由于它们用完了氧的被动结果，而更像是一种有目的性的机制。Nystul等识别出了两个在无氧而不是低氧时发挥作用的基因，它们似乎对中止胚胎的细胞循环是必需的，当暴露于无氧状态时，缺乏这些基因的胚胎不能中止它们的细胞分裂，染色体不能正确地分离，从而导致许多个体死亡。

3抑制细胞内呼吸诱导的假死状态

一氧化碳(CO)何以与氧竞争结合细胞色素C氧化酶，后者结合了一氧化碳就不能产生ATP。在线虫胚胎的实验中，暴露于0.01～0.1 kPaO₂的低氧浓度对它们却是致命的，但是如果把一氧化碳加入到这样低氧环境中却意外的发现这些胚胎进入了假死状态，从而避免缺氧引起的致死性后果。硫化氢(H₂S)是一种带有臭鸡蛋气味的气体，又是一种人体内天然合成的化合物，它能够可逆性的阻断含金属酶，包括细胞色素氧化酶，因此它能够阻断细胞的有氧呼吸，是一种有毒气体。从肺吸入的H2S气体可以迅速吸收入血，并分布全身，暴露于含有H₂s气体浓度为500 ppm的大气中几个小时即可致命，吸入400 ppm的H₂S气体会对呼吸道上皮细胞产生损害，而在200 ppm的浓度以下对呼吸道上皮的损伤作用已经很少，对大鼠的研究暴露于50 ppm的浓度或以上才可产生对肺的细胞色素氧化酶的抑制作用。

Struve等在吸入不同浓度的H₂S是否导致斯普拉一道来大鼠脑内儿茶酚胺的改变以及是否损害大脑的记忆和学习的研究中发现，暴露于浓度≥80 ppm H₂S气体中时大鼠的活动能力和体温出现下降，但是Strove没有对这些吸人H₂S后出现的变化进行更深入的研究。Blackstone等在假死的研究中发现吸入非致死剂量的H₂S气体可以将小鼠诱导出可逆性的假死状态。他们把小鼠分别放在含有浓度0～80 ppm H₂S气体空气的密闭容器中，观察到在最初5 min小鼠的二氧化碳排放量降低了3倍，体核温度开始下降，所有的活动都停止，均表现出意识丧失状态，并且体核温度的下降与H₂S气体呈浓度依赖性。在实验的6 h中，这些动物的代谢率不断地减少，用它们二氧化碳的排出量来测量，最后可以降低10倍。它们的呼吸频率从正常的每分120次减少到低于10次。这些小鼠的体核温度从它们通常的37℃持续下降，不管环境温度是多少，它们都降到高于周围空气温度约2℃为止。仅仅通过降低容器的温度，就可以把它们的平均体温降低到15℃。结果H₂S处理使小鼠由恒温动物变为冷血动物。它们在这种状况下保持了6 h，苏醒后进行了一系列检测，证明这些小鼠没有遗留下了任何功能和行为的异常效应。

以上的研究证明了生物体包括大型的哺乳动物在一定的条件下通过一定的途径是可以被诱导进入假死状态。在假死状态下，失血心脏停搏的动物可在较长时间保存组织器官的活性，减少组织的损害；或者可通过吸人阻断细胞内呼吸的气体，使机体的代谢率降低，诱导本无冬眠的动物进入“冬眠状态”。诱导机体进入假死状态为临床一些疾病的救治提供了一个全新的治疗理念，相信随着对假死更深入的病理、病理生理、临床方面的研究，会对挽救患者生命做出贡献。