生命不息:病者生存-第5部分
按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
等更长的时间。
而这也许将是非常、非常长的时间，甚至永远。同时不幸的 是，尽管威廉姆斯和其他66具冷冻尸体躺在了艾克实验室中，但人体组织对于冷冻的反应并不太好。水被冷却的时候会变成小块锋利的晶状体，因此，当人体被冷冻的时候，血液中的水也被冷却， 形成的冰片能刺破血细胞，并引起血管破裂。这就如同冬天在没有 暖气的房间里，水管中的水可能会引起水管破裂一样，所不同的是 血管没有人负责修理。
当然，人体无法在极端寒冷的条件下生存，并不意味着我们的 身体不能进化出多种方式来对付严寒。其实，我们的身体中已经存 在这样的进化。我们的机体不仅能意识到寒冷的危害，而且能全副 武装抵御寒冷。回想一下，当你感到寒冷的时候，比如在冬天的早 晨为了看阅兵仪式而站在原地一动不动达几个小时，或者坐着雪橇 穿过寒风凛冽的山间，你必然会全身颤抖。这是机体的第一个反 应。当你颤抖时，肌肉里储存的糖原就会被燃烧以产生热量。而接 下来发生的情况就不那么明显了，但你仍然能感觉到它的存在。手 脚麻木，这是机体的下一个行动。机体一旦感到寒冷，就会收缩四 肢的血管。首先是手指和脚趾，接下去是手臂和腿。随着血管壁的收缩，血液就会涌向躯干部分。虽然这可能付出四肢冻伤的代价， 但却足以保证身体的重要脏器能保持在一个相对安全的温度下。这 就是人体“舍卒保帅”的分配原则———放弃四肢，保全脏器。
对于挪威渔民或因纽特猎人而言，由于他们的祖先长期生活在 极度寒冷的气候下，因此对寒冷的生理反应的进化又较普通人更进 了一步。在经历了一段时间的寒冷之后，他们四肢中收缩的血管可 以重新自由地膨胀，温暖的血液得以迅速地流向麻木的四肢，然后 再次通过血管收缩流回躯干。这种间歇性的周期性收缩和释放被称 作“刘易斯波”或“猎人反应”，它可以为机体提供足够的热量以 保护四肢免受实际的伤害，同时又能确保重要器官的安全和温暖。 因纽特猎人可以在数分钟内将双手皮肤的温度从冰点迅速提升到 10℃；而对于绝大多数人来说，要实现这种改变则需要历经更长的 时间。与此相反，那些在温暖气候环境中成长的其他种族的后裔们 就不具有这样可以同时保护四肢和躯体的本能。这有助于解释为什 么在寒冷地区的战争中，非洲裔美国士兵比其他士兵更容易冻伤。
打寒战和血管收缩并非机体产生和保存热能的唯一途径。在婴 儿和一些成年人身上存在的一种棕色脂肪也能够产生热量。当人体 暴露于寒冷环境中时，这种脂肪能够快速启动起来。葡萄糖可以被 普通脂肪细胞储存起来以备不时之需，而棕色脂肪细胞则能够将其 转化为热量（生活在寒冷气候里的人，棕色脂肪可以燃烧70％）。 科学家们将棕色脂肪释放能量的过程称为非颤抖式产热，因为产生 这种热量的过程不涉及肌肉运动。在数小时的短暂时间里，颤抖是 最好的产热方式。一旦肌肉中存储的糖原被消耗殆尽，颤抖就不能 再发挥作用，同时还会引起身体疲劳。只要有葡萄糖存在，棕色脂 肪就能够持续不断的提供热量；并且与其他很多组织不同，它并不 依赖胰岛素将葡萄糖带进细胞中。
没有人会写一本《棕色脂肪减肥方法》的书，因为它需要的不仅仅是生活方式的改变，没有生活在严寒条件下的人通常不会具有 很多棕色脂肪。如果希望长出大量的棕色脂肪并让其发挥作用，人 必须在严寒条件下生活数周。值得注意的是，我们这里所提及的严寒是像北极附近一样的寒冷。此外，一旦你不再睡在冰窟里，你的棕色脂肪也就停止工作了。
对抗严寒，我们需要脂肪（2）
身体对于寒冷还会产生其他反应。尽管这些反应的原理还尚待 确定，但是你可能已经在不知不觉中经历若干了。比如，经过一段时间的寒冷后，大多数人的反应都是想小便。这一现象曾使医学研 究人员困扰了数百年。1764年，萨瑟兰博士在英格兰推出了一种沐浴疗法。这种疗法是让患者呆在一种能治病的、冰冷的水中。在记录治疗反应的时候，他注意到当患有“浮肿、黄疸、麻痹、风湿 痛或背部疼痛”的患者浸泡在水中时，他们的尿量超过了其饮水量。萨瑟兰将这种现象归结于外部水的作用，认为是外部的水压将患者体内的水挤压了出来。直到1909年，研究人员将多尿与寒冷 反应联系起来后，这种观点才被推翻。
但是对于遇冷排尿，即寒冷时需要小便的主流解释仍然是压力学说。这里所指的不再是外部压力，而是内部压力。这种理论认为四肢血管收缩时，体内的血压升高，于是机体对肾脏发出信号，要求将体内多余的水分排出。但是这并不能完全解释这种现象，特别 是在最近的一些研究结果公布之后。
美国陆军研究院环境医学分院对人体在极端热、冷或处于深水 和高原环境下的反应进行了为期20年的研究。所得到的结果证实， 当环境温度迅速降低至冰点时，即使是生活在极度寒冷条件下的人 仍然有遇冷排尿的反应，因此对于“我们感到寒冷时，为什么需要 小便”的问题仍然没有解决。当然对于医学研究者而言，这个问题 也并非十分紧迫。但是你很快就会发现，这个问题的答案可能具有 神奇的作用，可能有助于解决一些更为严重的问题，如某种困扰着亿患者的疾病。
超甜冰葡萄酒的提示
现在让我们暂且放下遇冷排尿的问题，将目光投向法式晚餐中的奢侈品——美味而珍贵的冰葡萄酒。这种酒的发现据说完全出于 偶然。400年前，一位德国葡萄酒商希望他的葡萄能在晚秋多生长 一段时间，却不幸遇上了突如其来的霜冻。葡萄奇怪地皱缩了，他不愿让一年的辛劳付诸东流，于是决定用这些冰冻葡萄做些什么以尽量减少损失。他将葡萄解冻后，像平时一样进行压榨处理，但 是结果却让人大失所望：与预计量相比，最后仅得到了八分之一的果汁，不过他仍然将这些微不足道的产品进行了发酵。
出人意料的是，葡萄酒商得到了一种异常甜美的葡萄酒。经过 这次具有传奇色彩的收获后，一些酒商开始专门酿造冰葡萄酒，他 们通常每年在霜冻之后才采集葡萄。如今我们根据葡萄酒的糖含量，对其进行评选和分级。餐桌上一般饮用的葡萄酒中含糖量为 0％～3％，而冰葡萄酒则达到了18％～28％。 水分的丧失造成葡萄的皱缩。从化学角度看，我们不难理解为什么葡萄在受冻后可能出现失水的现象，这是因为冰晶体的减少降 低了对水果脆弱外膜的破坏。
那么糖浓度的大幅增加也能发挥作用吗？回答是肯定的。冰晶 体只能由纯净水组成，但是结晶的温度却是由水中含有的其他物质 决定的。任何溶解在水中的物质都会影响液态水形成六角形固体冰 晶的能力。举例来说，一般情况下，富含盐的海水在℃结冰，而不是在纯水冰点的0℃；人们冰箱里的伏特加，通常其体积的40％是酒精，而这些酒精对结冰具有很大的影响，当温度降至 …29℃左右时，伏特加才会结冰。即使是大多数的天然水也不会正好在0℃时结冰，因为它们通常都含有一些矿物质或其他杂质，从而降低了冰点。
和酒精一样，糖也是一种天然的防冻剂。溶液中含糖量越高， 冰点就越低。（深谙含糖量和结冰间关系的食用化学家们正在开发 一种无糖的半固体饮料。在常规的半固体饮料中，人们利用糖控制 饮料的固液状态，防止液体完全结冰。因此，在尝试生产无糖半固 体饮料时，必须控制饮料的固液状态，减少无糖冰块的产生。根据 最近的报道，经过20年的努力，研究团队已经将人工甜味剂和木糖醇结合，开发出了一种新型的减肥半固体饮料。）因此当霜冻征兆出现后，葡萄排除水分，从两个方面保全了自己：首先是减少了 水容量；其次是提高了剩余水中的糖浓度。通过这两点，葡萄就能 抵御更低的温度而不至于结冰。
减少水分应对寒冷？这听起来甚为耳熟，不就如同遇冷排尿吗？糖含量高的现象，我们不也似曾相识吗？但当我们回到糖尿病 之前，我们还得到动物王国转一圈。
神奇林蛙的启发（1）
在寒冷的环境中也有生机勃勃的动物世界。一些两栖动物如牛 蛙，在湖泊或河流的底层度过寒冷的冬季；庞大的南极鳕在冰层下 自由自在地游泳，它们的血液中含有抗冻蛋白质，能够吸附冰晶 体，抑制冰晶继续生长；在南极表层，毛毛虫在…51℃的环境中生 活14年后才能羽化，而蝴蝶只能在夕阳下翩翩起舞数周。
但是世上没有一种动物比小小的林蛙更加让人叹为观止的。
林蛙是一种约5厘米长的小精灵，它们的面部仿佛戴着一张黑色的面具，只露出眼睛，形似电影里的佐罗。从格鲁吉亚北部一直到阿拉斯加，包括北极圈北部都能找到这种小动物。早春的夜晚，你可以听到它们交配的叫声，好像小鸭子的声音一样。但直到冬去春来，你都不会再听到林蛙的叫声，因为整个冬天林蛙都处于冬眠状态。本来凡是冬眠的哺乳动物，都需要靠一层厚厚的脂肪保温并 提供能量，而林蛙却并非如此，它们是完全进入冷冻状态。它们将 自己埋在3～5厘米厚的树枝或树叶下面，从此进入假死状态，就 如同泰德·威廉姆斯希望艾克实验室做到的那样。而这种现象似乎只能在科幻小说中才能看到。
林蛙被冻得僵硬如尸。
如果在冬天，你步行时不小心踢到了一只林蛙，一定会认为它 已经死了。林蛙完全冻结后，所有的生命活动都会随之停止——没有心跳，没有呼吸，也没有可检测到的脑部活动。它的眼睛睁得老大，全身僵硬，异常惨白。 但如果你安营扎寨，待到次年春暖花开时，你就会发现小林蛙开始不紧不慢地收起了它的伪装。林蛙解冻后几分钟，伴随着体温 的升高，其心跳也开始神奇地恢复，同时开始进行呼吸；眨眼几次 以后，它的眼睛也恢复了颜色；它伸伸腿，坐起来。不久，它便开 始四处活动，寻亲访友，并踏上了追逐爱人的浪漫之旅，如同什么事情也没有发生过一样。
最了解林蛙的人莫过于加拿大渥太华的化学家肯施·多瑞了，他和妻子珍妮特从20世纪80年代初期便开始研究林蛙。有一次， 当他的同事在收集用于研究的林蛙时，意外地将其留在了车厢里， 此时正好遇上霜冻。当肯施·多瑞早上醒来时，林蛙已经被冻成冰 了。你可以想象一下，当多瑞在实验室把这些小东西解冻后，发现 它们又活蹦乱跳时的目瞪口呆状。
多瑞立刻被这一现象所吸引。他当时正着迷于活体组织的低温 冷冻技术，这种需要付出高昂代价的方法是为了试图冷冻一些权 贵，以便他们在未来医学发达之时能得到起死复生，因此低温冷冻技术自诞生之日起就备受抨击。但是在医学领域，低温冷冻技术大 有用武之地。其中，人们在生殖医学方面已经取得了革命性突破， 已经可以通过冷冻的方式保存卵子和精子了。
下一步的目标是如何保存人体器官，以方便移植。如果这个目 标成功的话，那么必将是医学领域的一个巨大突破，由此每年将会 挽救成千上万的生命。当时，人体肾脏仅能在体外保存两天，而心 脏只有数小时。因此，器官移植很大程度上是在与时间赛跑，允许 医生为病人找到最好的供体器官，并将其带回手术室的时间非常有限。在美国，每天都有十余人因为没有及时得到器官移植而死亡。如果供体器官可以冷冻贮存，并在需要的时候恢复活性进行移植，那么手术的成功率定将大为提高。
然而到当时为止，这一切都还只是奢望。人们已知道如何使用 液氮以每分钟315℃的速度降低组织温度，但这还远远不够，因为 还是不知道如何在保存活力的前提下，冷冻大量人体器官。而且正 如前面所讨论过的，人们还远没有达到可以冷冻并让人起死回生的技术水平。
多瑞为这个研究机遇兴奋不已，林蛙的主要器官与人体类似，因此这一研究方向的应用前景将不可限量。在当时，动用所有的技术力量也无法冷藏人体任何一个重要器官，而这种小小的动物却具有冷冻所有器官并死而复生的本领，这不能不令人称奇。经过多年研究，多瑞终于得到了大量关于林蛙是如何起死回生的第一手资料。
首先，林蛙的皮肤能立即感受到温度降至冰点左右。几分钟后，它开始排除血液和组织器官细胞中的水分，不过这一过程并不是通过排尿实现的，它将水分集中到腹部，同时肝脏将大量的（相对于林蛙而言）葡萄糖注入血液，并辅以释放额外的糖醇，其结果 是血液的糖含量提高了几百倍。所有这些变化大大降低了林蛙血液的冰点，从而能有效地把血液变成一种含糖的防冻剂。
书 包 网 txt小说上传分享
神奇林蛙的启发（2）
当然，林蛙体内仍然含有水分，这些水只是被安置到了更为安全的地方，从而能减少对机体造成的损害。此外，这种变化还能产生一些有益的效果。多瑞在解剖冻结的林蛙时意外地发现，薄冰层像三明治一样被皮肤和腿部肌肉夹在中间，腹腔内也有一大块冰包围着林蛙的器官；这些器官已经大量脱水，枯槁如葡萄干。林蛙通过这种方法小心翼翼地将它的器官保存在冰块中，就如同人们将等待移植的器官放在冰块中运输一样。通常医生在切除器官后，会将其放入一个特制的塑料袋中，然后用一个装满碎冰的低温箱保存，以便在不产生冻结或受损的情况下，尽可能地降低器官的温度。
林蛙的血液中虽然保有水分，但是高浓度的糖不仅降低了血液 的冰点，还迫使水形成更小的、更少的锯齿状结构的晶体�
