يمكن للخنازير أن تتنفس من خلال مؤخرتها. هل يستطيع البشر؟

بالعربي/ تشترك الفئران والجرذان والخنازير جميعًا في قوة خارقة سرية: يمكنهم جميعًا استخدام أمعائهم للتنفس ، واكتشف العلماء ذلك عن طريق ضخ الأكسجين في أعقاب الحيوانات.

لماذا تجري مثل هذه التجارب ، تسأل؟ أراد فريق البحث إيجاد بديل محتمل للتهوية الميكانيكية ، وهو علاج طبي تدفع فيه آلة الهواء إلى رئتي المريض عبر القصبة الهوائية. تعمل أجهزة التنفس الصناعي على توصيل الأكسجين إلى الرئتين وتساعد على إزالة ثاني أكسيد الكربون من الدم ، لكن الأجهزة غير متوفرة دائمًا. 

في وقت مبكر من وباء COVID-19 ، على سبيل المثال ، واجهت المستشفيات نقصًا حادًا في أجهزة التنفس الصناعي ، حسبما ذكرت صحيفة نيويورك تايمز . على الرغم من أنه يمكن للأطباء أيضًا استخدام تقنية تسمى أكسجة الغشاء خارج الجسم (ECMO) ، حيث يتم ضخ الدم خارج الجسم وإعادة تأكسده بآلة ، إلا أن الإجراء ينطوي على مخاطر كامنة ، مثل النزيف والجلطات الدموية ؛ وغالبًا ما تكون أقل توافرًا من أجهزة التنفس الصناعي ، وفقًا لمايو كلينك .

بحثًا عن حل آخر ، استوحى مؤلفو الدراسة الإلهام من الحيوانات المائية مثل خيار البحر وأسماك المياه العذبة المسماة laches ( Misgumus anguillicandatus ) ، والتي تستخدم أمعاؤها للتنفس. لم يكن من الواضح ما إذا كانت الثدييات لديها قدرات مماثلة ، على الرغم من أن بعض العلماء حاولوا الإجابة على هذا السؤال في الخمسينيات والستينيات .

قال كبير المؤلفين الدكتور تاكانوري تاكيبي ، الأستاذ في جامعة طوكيو للطب وطب الأسنان ومدير مركز الخلايا الجذعية والعضوية: “نظرنا في البداية إلى نظام نموذج الفأر لمعرفة ما إذا كان بإمكاننا توصيل غاز الأكسجين داخل فتحة الشرج”. البحث والطب في المركز الطبي لمستشفى سينسيناتي للأطفال.

قال Takebe لـ Live Science: “في كل مرة أجرينا فيها تجارب ، كنا مندهشين تمامًا”. 

بدون تهوية معوية ، نجت الفئران التي وُضعت في بيئة منخفضة الأكسجين لمدة 11 دقيقة فقط ؛ مع التهوية في فتحة الشرج ، نجا 75٪ منهم لمدة 50 دقيقة ، بفضل ضخ الأكسجين الذي وصل إلى قلوبهم. ثم حاول الفريق استخدام السائل المؤكسج ، بدلاً من الغاز ، في الفئران والجرذان والخنازير ، ووجدوا نتائج واعدة مماثلة. أشار الفريق إلى أنه لا يزال يتعين القيام بالمزيد من العمل لمعرفة ما إذا كان هذا النهج آمنًا وفعالًا على البشر ، وفقًا لورقة بحثية حول النتائج التي توصلوا إليها نُشرت في 14 مايو في مجلة Med .

“لقد سلط الوباء الضوء على الحاجة إلى توسيع خيارات التهوية والأكسجين في الأمراض الخطيرة ، وسيستمر هذا المكان المناسب حتى مع انحسار الوباء” ، حيث ستكون هناك أوقات تكون فيها التهوية الميكانيكية غير متوفرة أو غير كافية من تلقاء نفسها ، الدكتور كاليب كيلي ، زميل إكلينيكي وطبيب عالِم في كلية الطب بجامعة ييل ، كتب في تعليق على الدراسة . وكتب أنه إذا أصبحت التهوية المعوية ، بعد مزيد من التقييم ، ممارسة شائعة في وحدات العناية المركزة ، فإن هذه الدراسة الجديدة “سوف تميز المؤرخين بأنها مساهمة علمية رئيسية”.

ومع ذلك ، قامت مجموعة بحثية في روسيا بالفعل باستكشاف فكرة استخدام التهوية المعوية للمرضى من البشر وأجرت لأول مرة تجربة سريرية لهذه الطريقة في عام 2014 ، كما هو موضح في المجلة الأوروبية للتخدير . تمت براءة اختراع نفس المجموعة، الدكتور فاديم Mazurok، أستاذ ورئيس قسم التخدير والعناية المركزة في مركز Almazov الوطني للبحوث الطبية، أدى أيضا الأساليب و المعدات لتقديم غاز الأكسجين إلى الأمعاء. من المحتمل أن يركز Takebe وفريقه على استخدام السائل المؤكسج في المرضى من البشر في تجاربهم السريرية المستقبلية ، لكن هذا العمل السابق الذي قام به Mazurok وزملاؤه يمثل سابقة لهذا النهج.

التعرف على شجاعة لوش والفأر والخنازير 

قبل بدء تجاربهم على القوارض ، تعرف تاكيب وزملاؤه على أحشاء لوش. قال تاكيبي إن الأسماك تأخذ الأكسجين في الغالب من خلال خياشيمها ، ولكن في بعض الأحيان ، عندما تتعرض لظروف انخفاض الأكسجين ، تستخدم اللوك بدلاً من ذلك جزءًا من أمعائها لتبادل الغازات. في الواقع ، استجابةً لنقص الأكسجين ، يتغير هيكل أنسجة الأمعاء بالقرب من فتحة الشرج بحيث تزداد كثافة الأوعية الدموية القريبة ويقل إفراز السوائل المرتبطة بالهضم. 

وقال تاكيبي إن هذه التغييرات الطفيفة تسمح للواتش “بامتصاص الأكسجين بشكل أكثر كفاءة”. بالإضافة إلى ذلك ، فإن البطانة الخارجية لأمعاء لوش – الظهارة – رقيقة جدًا ، مما يعني أن الأكسجين يمكن أن يتخلل الأنسجة بسهولة للوصول إلى الأوعية الدموية تحتها. لمحاكاة هذه البنية في نماذج الفئران الخاصة بهم ، قام الفريق بتخفيف النسيج الظهاري لأمعاء القوارض باستخدام مواد كيميائية وإجراءات ميكانيكية مختلفة. 

ثم وضعوا الفئران في ظروف منخفضة للغاية من الأكسجين واستخدموا أنبوبًا لضخ غاز الأكسجين إلى عظام الحيوانات وإلى أمعائها الغليظة. 

مقارنة بالفئران التي لم يتم ترقق ظهارة أمعائها ، نجت الفئران ذات الظهارة الرقيقة لفترة أطول بشكل ملحوظ في التجربة – مع بقاء معظمها على قيد الحياة لمدة 50 دقيقة مقارنة بحوالي 18 دقيقة. مرة أخرى ، نجت الفئران التي لم تعط أي أكسجين لمدة 11 دقيقة فقط. بالإضافة إلى بقائهم على قيد الحياة لفترة أطول ، أظهرت المجموعة ذات البطانة الضعيفة علامات تدل على أنهم لم يعودوا يتضورون جوعا للأكسجين. توقفوا عن اللهاث بحثًا عن الهواء أو ظهور علامات السكتة القلبية ، وتحسن  ضغط الأكسجين في الأوعية الدموية الرئيسية.

على الرغم من أن هذه التجربة الأولية اقترحت أن الأكسجين يمكن أن يمر عبر الأمعاء ويدخل في الدورة الدموية ، إلا أن ترقق ظهارة القناة الهضمية لن يكون ممكنًا على الأرجح في المرضى من البشر ، كما قال تاكيبي. 

وقال تاكيبي ، لا سيما في المرضى ذوي الحالات الحرجة ، “أعتقد أن حدوث ضرر إضافي للأمعاء سيكون خطيرًا حقًا ، من منظور العلاج”. لكن “على مدار التجارب ، أدركنا أنه حتى الأمعاء السليمة لديها بعض ، ليست فعالة حقًا ، ولكن بعض القدرة على تبادل الغاز” ، كما أشار ، مما يعني أنه قد تكون هناك طريقة لإدخال الأكسجين عبر القناة الهضمية دون التخفيف أولاً من الأنسجة. 

لذلك في تجربة أخرى ، بدلاً من استخدام غاز الأكسجين ، جرب الفريق البيرفلوروديكالين (PFD) ، وهو فلوروكربون سائل يمكن غمره بكمية كبيرة من الأكسجين. وأشار المؤلفون في تقريرهم إلى أن هذا السائل يُستخدم بالفعل في الأشخاص ، مثل استخدامه في رئتي الرضع الذين يعانون من ضائقة تنفسية حادة.Advertisement

يعمل السائل أيضًا كعامل خافض للتوتر السطحي – مادة تقلل التوتر السطحي ؛ نظرًا لأن الفاعل بالسطح يبطن الحويصلات الهوائية في الرئتين ويساعد على تعزيز تبادل الغازات في العضو ، فقد يحقق PFD غرضًا مشابهًا في الأمعاء ، كما قال تاكيبي.

كما هو الحال في تجارب غاز الأكسجين ، أنقذ PFD المؤكسج الفئران من تأثيرات وضعها في غرفة منخفضة الأكسجين ، مما مكّن القوارض من التعرج حول قفصها أكثر من الفئران التي لم تعالج. بعد حقنة واحدة فقط مقدارها 0.03 أوقية (1 ملليلتر) من السائل ، استمرت التحسينات التي أجراها القوارض لمدة 60 دقيقة تقريبًا.

“لسنا متأكدين تمامًا من سبب استمرار هذا التحسن لفترة أطول بكثير من التوقعات الأصلية” ، كما أشار تاكيبي ، حيث توقع المؤلفون أن تتلاشى الآثار في غضون بضع دقائق فقط. “لكن الملاحظة قابلة للتكرار حقًا وقوية للغاية.” 

انتقل الفريق بعد ذلك إلى نموذج الخنازير لفشل الجهاز التنفسي ، حيث وضعوا الخنازير على أجهزة التنفس وقدموا فقط مستوى منخفضًا من الأكسجين ثم حقنوا الـ PDF في مؤخرة الخنازير بأنبوب طويل. بالمقارنة مع الخنازير التي لم تُعطى علاج PFD ، تحسنت الخنازير التي تم إعطاؤها PFD من حيث تشبع الدم بالأكسجين ، وعاد اللون والدفء إلى جلدهم. استمر ضخ 13.5 أونصة (400 مل) في هذه التحسينات لمدة 18 إلى 19 دقيقة ، ووجد الفريق أنه يمكنهم إعطاء جرعات إضافية للخنازير دون آثار جانبية ملحوظة. 

اختبر الفريق أيضًا سلامة الجرعات المتكررة في الفئران ووجدوا أنه في حين ارتفعت مستويات الأكسجين لديهم ، لم تظهر الحيوانات أي آثار جانبية ملحوظة ، أو علامات لتلف الأعضاء أو باقية PFD الشاردة في خلاياها. المحتوى ذي الصلة

بعد هذا النجاح في النماذج الحيوانية ، قال تاكيب إن فريقه يأمل في بدء تجربة سريرية للعلاج على البشر في وقت ما من العام المقبل. وقال إنهم سيبدأون على الأرجح باختبار سلامة النهج لدى المتطوعين الأصحاء والبدء في تحديد مستويات الجرعات التي ستكون معقولة. ومع ذلك ، للانتقال من الحيوانات إلى البشر ، سيحتاج الفريق إلى معالجة عدد من الأسئلة الحرجة.Advertisement

على سبيل المثال ، يمكن أن يحفز العلاج العصب المبهم – وهو عصب طويل يربط الأمعاء والدماغ – لذلك من المحتمل أن يكون منظمو التجربة على اطلاع على الآثار الجانبية مثل انخفاض ضغط الدم أو الإغماء ، كما أشار تاكيبي. وأضاف أن القناة الهضمية السفلية تحتوي على كمية قليلة نسبيًا من الأكسجين مقارنة بالأعضاء الأخرى في الجسم. وقال إن مجتمعات البكتيريا والفيروسات التي تعيش في الأمعاء تتكيف مع ظروف انخفاض الأكسجين ، وقد يؤدي التسريب المفاجئ للأكسجين إلى تعطيل تلك الميكروبات. 

أشار كيلي في تعليقه ، مرددًا مشاعر Takebe ، “نتيجة عكس ما يسمى بـ” نقص الأكسجة الفسيولوجي “غير معروف”. في البشر ، سيكون من المهم تحديد عدد جرعات السائل المؤكسج التي يمكن إعطاؤها بأمان في القناة الهضمية دون التسبب في تغييرات غير مقصودة في البيئة المعوية ، كما كتب. 

بالإضافة إلى ذلك ، فإن النماذج الحيوانية في الدراسة لا تعكس بشكل كامل ما يعانيه المرضى المصابون بأمراض خطيرة أثناء فشل الجهاز التنفسي ، وهي حالة تتزامن غالبًا مع العدوى والالتهاب وانخفاض تدفق الدم ، كما أشار كيلي. لذلك قد تكون هناك عوامل إضافية يجب مراعاتها في المرضى المصابين بأمراض خطيرة والتي لم تكن ذات صلة بالقوارض والخنازير. واعتمادًا على حالة مريض معين ، قد يحتاجون إلى جرعة أعلى أو أقل من PFD – كل هذه التفاصيل الدقيقة ستحتاج إلى تقييم دقيق في التجارب المستقبلية ، كما قال تاكيبي.

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com