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缺氧疗法能治病?

知识分子  · 公众号  · 科学  · 2025-05-08 09:14

主要观点总结

本文介绍了利用缺氧治疗某些人类疾病,特别是和线粒体功能缺陷相关的疾病的医学进展。文章讨论了通过人为创造缺氧环境或使用药物来阻止人体吸收利用氧气的治疗方法,并给出了相关研究成果和参考文献。

关键观点总结

关键观点1: 文章介绍了缺氧治疗和线粒体遗传疾病的关系,特别是利氏综合征。

文中提到,缺氧治疗对于利氏综合征这样的和线粒体缺陷、细胞氧过剩相关的疾病可能有效,因为过多的氧分子可能导致细胞内活性氧自由基的产生,对细胞内各种重要的分子造成破坏。

关键观点2: 文章讨论了一种名为HypoxyStat的药物分子的研究。

这种药物分子能够和血红蛋白分子结合,提高血红蛋白结合氧气的能力,从而人为地降低人体组织里氧的含量。研究表明,HypoxyStat在模拟利氏综合征的小鼠模型中能够显著延长小鼠的寿命,改善多项生理指标。

关键观点3: 文章还讨论了缺氧训练对职业运动员的影响以及低氧环境对健康的影响。

文中提到,低氧环境可以促使身体生产更多的红细胞和血红蛋白用于摄取氧气,从而提高身体摄取氧气的能力。此外,长期生活在高海拔地区的人可能具有更健康的身体代谢状况。


正文

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根据上面的讨论,我们很容易想到,治疗这类疾病有一个直截了当的思路,就是为他们人为创造一个缺氧的环境,例如让他们生活在缺氧的高海拔地区,在房间里输入氮气从而降低氧气的比例,或者佩戴一个氧气含量较低的呼吸机。在小规模的临床研究中,这些方法看起来确实有效 [3]


但这些方法显然既不方便也不是很安全 (例如佩戴的低氧呼吸机一旦出错,患者就可能窒息而死) 。因此另一个思路也自然浮出水面:是否有可能设计一款药物,阻止人体吸收利用氧气,人为让人体进入缺氧状态呢?


2025年3月20日发表在《细胞》杂志的一篇论文,为这个思路提供了一个很有意思的证据 [4]


一群来自美国加州大学旧金山分校的科学家们长期关注利氏综合征这样的线粒体遗传疾病。他们提出了这样一个思路:氧气分子进入人体是通过和血红蛋白结合,而血红蛋白有一个很有趣 (也是必须的) 特性,它在氧气浓度高的地方 (比如肺部) 可以和氧气分子快速结合,在氧气浓度低的地方 (例如脑部) 又可以快速和氧气分子分离,把氧气释放到周围组织里去。因此,如果用一款药物去加强氧气分子和血红蛋白的结合能力,让血红蛋白无法顺利释放氧气,不就可以降低人体组织里氧的含量么?


他们真找到了一个这样的分子HypoxyStat,它能够和血红蛋白分子结合,将血红蛋白结合氧气的能力提高82% [5] 。于是,研究者们就比较了这款药物分子和直接让小鼠吸入低氧 (11%氧气,比大气氧含量低了一半左右) 的效果,发现不管是吃药,还是吸低氧,都能让小鼠的身体进入缺氧状态,表现为红细胞比容的提高 (也就是血液中红细胞数量提高) 、一种激素促红细胞生成素的提高 (因为需要生产更多的红细胞) 、以及血糖水平的降低。另外,多个和缺氧反应相关的基因表达活动也提高了。


既然如此,一个自然的问题就是,已经知道吸入低氧气体能够治疗利氏综合征这样的和线粒体缺陷、细胞氧过剩相关的疾病,那么HypoxyStat这个药物可以么?


看起来也是可以的。研究者们开发了一个模拟利氏综合征的小鼠模型。他们敲除了小鼠体内一个叫做Ndufs4的基因,这个基因直接参与了线粒体的呼吸作用,一旦破坏,细胞对氧气的消耗速度就下降了 [6] 。和利氏综合征的患者类似,Ndufs4基因敲除的小鼠也表现出了发育迟缓、感觉和运动障碍等典型症状,并且会在出生后50-60天死去。在此前的研究中,研究者们已经证明了吸入低氧气体能够有效地延缓这些小鼠的病情 [7] 。在这次的新研究中,研究者们给小鼠喂食了HypoxyStat这款药物分子,并观察小鼠的生存期、体重变化、行为能力、体温等指标,并进行脑组织病理分析。结果显示,HypoxyStat 能让疾病小鼠的寿命延长 3-4 倍,体重增加、运动能力提高、体温恢复正常,脑部病理损伤显著减少,提示 HypoxyStat与吸入性低氧治疗的效果相当,也具有缓解疾病的作用。


值得注意的是,上述干预是在小鼠出生后30天开始的,那个时候小鼠的疾病尚未显著发作——换句话说药物的效果可能主要是预防性的。研究者们随后又在疾病已经明显恶化的出生后50天开始研究,发现发现即使这个时候才开始给小鼠吃药,HypoxyStat 仍可显著延长生存期。体重、运动能力,神经这些指标也有明显的改善。这些结果说明,HypoxyState不仅能预防疾病,还能逆转疾病的进展和恶化。


说到这里,这项新研究的主要内容我就给你介绍完了。也许在未来,这款药物或者其他类似的药物,能很快用于利氏综合征等罕见线粒体遗传疾病的治疗。但如果讨论仅仅停留在这里,可能不值得咱们用一期巡山专门来做讨论。







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