糖尿病起源的又一说法
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
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。
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,以保证晶体不会刺穿细胞壁或者毛细血管。当然,所有这些也无法确保万无一失,但是林蛙自有一套修复的独门绝活。在严冬里,林蛙能产生大量的纤维蛋白原,这种凝血因子能够帮助它们修复在降温过程中出现的损伤。
糖尿病帮助人类度过冰河期
排除水分,提高糖含量是抵抗寒冷的有效办法。葡萄如此,林蛙也是这样,那么人类呢?
是否存在这样一种巧合,13000年前冰河期的不期而至也能使受害居民的后裔具备独特的基因特点,从而能排除水分,提高血糖含量呢?
http://bbs.tnbz.com 2007-11-6 02:48 PM
|