從野外學(xué)到的比較生理學(xué)重新定義醫(yī)療方式

在新西蘭東岸的一個潮水潭里，一條小魚飛快地鉆進(jìn)了一抹陰影中。那是一條三鰭魚，一種在全世界隨處可見的沿海魚類。它的身體呈帶斑點的棕色，與它的同類相比并無特異之處，但是當(dāng)我們一同漫步在達(dá)尼丁南部的海灘上時，Tony Hickey 博士卻告訴我們，它就是解開世界上一種極其普遍而致命的疾病之謎的鑰匙。每年承受中風(fēng)病痛的人數(shù)高達(dá)令人咂舌的1500萬。全世界共有將近600萬人死于中風(fēng)。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計，中風(fēng)致死的人數(shù)比艾滋病、瘧疾和結(jié)核加起來還要多，許多人在患病后都留下了移動和溝通能力上的永久損傷。一條魚能幫上什么忙，著實令人費(fèi)解。

中風(fēng)是指由于腦部血液供應(yīng)受到阻礙，組織缺少氧氣和營養(yǎng)供應(yīng)而引起的損傷。Tony解釋道，這種缺氧或說低氧狀態(tài)，正是三鰭魚每天都會經(jīng)歷的狀態(tài)�！霸谕顺睍r水溫較高，水體里溶解的氧氣較少，這時潮水潭就立即形成了低氧環(huán)境，就跟中風(fēng)時感受到的缺氧差不多。但是這種三鰭魚卻不會受到任何傷害——既沒有肌肉損傷，也沒有腦部損傷。從它們身上，我們也許可以學(xué)會如何在發(fā)生中風(fēng)時保護(hù)腦部�！�

還有一點，新西蘭沿海的廣大地帶中棲息著數(shù)量繁多的三鰭魚種類。“如果我們能找到兩種親緣關(guān)系極其密切、幾乎屬于同類的魚，生活在潮水潭里的那種可以承受低氧環(huán)境，生活在深海里的那種卻不行，那么我們很有可能找到這種魚之所以適應(yīng)低氧環(huán)境的決定性因素。”

在犁足蛙的幫助下，這種物種間比較已經(jīng)通過器官移植取得了進(jìn)展。冬天時，這種青蛙可能會凍得硬邦邦的，但是當(dāng)它解凍時卻沒有任何內(nèi)傷。這是為什么？研究人員發(fā)現(xiàn)，隨著氣溫下降，這種青蛙將會大量產(chǎn)生葡萄糖，灌注到它們的器官中，增加血液的摩爾濃度并防止冰晶的形成——這種驚人的辦法可用于增強(qiáng)移植器官的存活時間，使得它們能夠盡可能遠(yuǎn)地被運(yùn)輸?shù)叫枋沟盟鼈兡軌虮M可能遠(yuǎn)地被運(yùn)輸?shù)叫枰�的地方去。按照從前的方法，從捐贈者身上摘除的器官可以保存大約六個小時——但是根據(jù)研究人員開發(fā)出來的灌注合成葡萄糖的方法，器官可以冷藏最多四天。

Tony是奧克蘭大學(xué)生物化學(xué)和比較生理學(xué)的一名研究人員和講師，他看待生命的方法與眾不同，他常常能找到我們往往容易忽視的事物之間的關(guān)聯(lián)。作為一名融合了醫(yī)生、外科醫(yī)生、生物化學(xué)家和動物生理學(xué)家等諸般技藝的小組的成員，Tony不僅推進(jìn)了醫(yī)學(xué)研究，也為生物多樣性點燃了一線曙光。

盡管如此，Tony說，他的研究所能到達(dá)的實踐并非總是顯而易見的。

“盡管我們所做的大量工作在別人看來都是深奧的純科學(xué)研究，但這往往正是理念產(chǎn)生劇變的地方——通過向動物學(xué)習(xí)，我們可能取得重大的進(jìn)步并實際解決問題。與其研究已經(jīng)被證明對這類問題無用的人類生理系統(tǒng)并逆向推導(dǎo)，我們應(yīng)該將目光放到那些已經(jīng)解決了這類問題的生理系統(tǒng)上。”

Tony對動物環(huán)境和人類醫(yī)學(xué)之間的聯(lián)系研究已經(jīng)產(chǎn)生了一些不同尋常的雙向影響，同時，“運(yùn)氣還不錯”。他研究了生物化學(xué)和種群遺傳學(xué)。在攻讀碩士學(xué)位期間，他進(jìn)行了一次南極之旅，這激發(fā)了他研究在極端環(huán)境下動物適應(yīng)能力的科學(xué)熱情。隨后，在一家糖尿病研究公司的工作使Tony燃起了對另一個項目的研究熱情：線粒體。在Tony的諸多工作中，線粒體是他的工作重心，它聯(lián)系著所有多細(xì)胞生物，是研究物種適應(yīng)性和人類及動物疾病狀態(tài)的不竭源泉。

我們會面時，他剛好聽說他的一項線粒體研究的出版物已被提名為《美國生理學(xué)期刊》的2014年年度最佳。Tony 和他的學(xué)生之一使用 ADInstruments Working Heart 系統(tǒng)來研究心臟線粒體如何根據(jù)實時獲得的氧氣產(chǎn)生ATP。

“我們想要觀察到在低氧狀態(tài)時心臟線粒體是如何工作的。突然之間它們開始大量地消耗 ATP ——我們認(rèn)為我們實際上在實驗中犯了一個錯誤——它們消耗 ATP，幾乎與它們產(chǎn)生 ATP 的速度相當(dāng)�！�

這使得他們得到了一個糖尿病患者在心臟病發(fā)作時非常重要的觀察結(jié)果。“我們使用糖尿病心臟進(jìn)行重復(fù)試驗時，我們發(fā)現(xiàn)它們與正常心臟一樣消耗 ATP，但是當(dāng)它們在正常制造 ATP 時，量卻減少了�！�

Tony 對研究項目的熱情似乎永無止境——正像他手頭的項目清單一樣。他正在與健康研究委員會和奧克蘭醫(yī)學(xué)院胰腺炎研究小組一起研究在膿毒癥和胰腺炎中線粒體的作用。并和 Human Nutrition Unit 一同探索肥胖癥中的線粒體作用和多器官功能衰竭。他最近在熱中風(fēng)和心力衰竭方面獲得了重大突破。如果這還不夠的話，他還利用他的研究來測量氣候變化和海洋酸化的影響。他還教書。

我們非常自豪我們能夠支持  Tony  這樣的科學(xué)家，他們傾注了無數(shù)的能量與熱情到手頭的工作中——同時也非常自豪我們參與了這些令人嘆為觀止的科學(xué)實驗。

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