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第27章 人体重大发明、发现(18)

随着人工器官研究先驱者们的勇敢开拓和材料科学、电子科学、核动力科学的发展,可以预计人造心脏技术必将日臻完善。到那时,占人类死亡原因第一位的心脏病就不再是人类健康的最大威胁了。

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由于心脏移植会遇到免疫系统的排异反应以及形成血栓等问题,因而在心脏移植手术的早期,只有1/10的病人能存活两年以上。目前也只有70%~80%的患者术后可存活5年以上。人造心脏可以通过在表面覆盖特殊处理的组织来解决这一难题。

人造血的诞生

随着医疗科技的不断发达,临床上对于血浆和血液分离制品的需要量也越来越大。目前,进行心脏手术时使用的人工心肺机,需要充填两三千毫升的血液。各种复杂的大型手术,都需要大量的血液做后盾。但是,仅靠献血机构和义务献血者提供的血液,远远无法满足临床上输血的需要。怎么办?科学家们开始研究和生产各种血浆代用品。

医学常识告诉我们,一种简单的血浆代用品,必须具备疗效好、原料采源广、生产简便、性能稳定并能长期保存等特点。但是,几乎各种血浆代用品都有一个共同的缺点:不具有血液中红细胞所特有的携带氧气的功能。为了研制出更好疗效的血液代用品,科学家们开始由血浆代用品的研制转为人造血液的尝试。

1966年7月的一个上午,美国亚拉巴马大学医学中心的实验室里,克拉克教授和他的助手们正在紧张地进行着一项生物化学实验。“哎唷!”突然,一位助手轻轻地叫了一声,原来一只供实验用的小白鼠从笼子里逃了出来,助手一把没逮住,那小白鼠从桌上掉了下去。这位助手没有再去找这只小白鼠,因为在实验中,每个人都有自己固定的岗位,不允许随便离开干其他事情的。

3个小时之后,实验做完了,大家开始整理容器和实验器械。“它原来在这里!”助手叫了起来,他在搬动一只玻璃容器时,发现刚才的那只小白鼠在乳白色的液体里,显然,它从桌子上掉下来之后,正巧落到了这容器之中。“嗨,它活着!”助手惊叫起来了。大家围拢来一看,果然见那小白鼠还在动,受惊之后,居然还像鱼一样欢蹦乱跳起来。这是怎么回事呢?克拉克检查了那只容器,容器里装的乳白色液体是一种氟碳化合物的溶液。“这真是件怪事!”克拉克大感诧异:老鼠掉进水里都会淹死,掉在一般的液体里,也会是这样,可掉到这种液体里3个多小时后,居然仍活着,而且是活得这样自在!

这个偶然的事件,引起了克拉克的好奇心。通过进一步的试验分析,克拉克发现,氟碳化合物具有良好的溶氧能力。当时的试验表明,用氟碳化合物制成的超细乳状液,溶解氧的能力要比水大15倍,而运载氧的能力竟然比血液中专管运载氧的血红蛋白还要大一倍多。由此,克拉克想到,既然氟碳化合物有这样的本领,能否用它来代替人血呢?于是,他公布了自己的发现,并提出了研制人造血液的设想。

1970年,克拉克的研究有了新的进展。他试用氟碳化合物乳剂替换狗的90%血液,结果这只狗一直存活了下来,也未见有任何不良影响。此后他所进行的一系列试验也进一步证明,氟碳化合物乳液可携带氧气到组织细胞,同时还能把组织中的二氧化碳带回肺中,可以起到红血球的作用。

对于这项惊人的发现,各国科学家都对此给予了极大的关注。远隔重洋的日本造血研制专家内藤良一专程赶赴大洋彼岸的美国造访克拉克,向他请教这项发现的细枝末节。然后又马不停蹄地返回日本,埋头致力于用氟碳化合物溶液作为具有携氧功能的人造血液的研究。

在用氟碳化合物作为人造血液的探索中,内藤良一面临着种种难以逾越的困难。首先,要设法克服化合物在人体内长期储留所引起的中毒;其次,要设法使它的颗粒非常微小,以免堵塞毛细血管,同时又要使它保留携带氧气和运送二氧化碳的能力。

历经12年的艰苦研究,内藤良一终于取得了世界上第一批合格的人工血液制品。首先,他在自己的血管内输入了50毫升具备携氧能力的白色血液,没有出现任何毒性反应;紧接着,参与研究的其他10名同事也都安全地接受了这种白色人造血液注射。

谨慎的内藤良一又进行了一系列的试验,结果令人满意。1979年4月,氟碳化合物人造血液开始投入临床试用。在一例严重胃出血病人体内输入1000毫升人造血,结果效果良好,没有任何毒性反应。接着,用这种人造血来保存具有生命活力的离体肾脏,然后再将这种肾脏植入人体,也取得了成功。与此同时,在美国明尼苏达州的一所医院里,给一位手术后贫血的病人,输入相当于全身血液量1/4的人造血,也取得了很好的效果。

继日本之后,美国明尼苏达州大学附属医院于1979年11月,也在临床治疗时成功地使用了人造血。当时有一位67岁的老人在手术后严重贫血,死亡已经开始步步逼近他。可是,这是位“上帝见证会”的教徒,他严格地遵守教规,拒绝输入人血。医生只能给他输人造血了,在输入了3000毫升人造血之后,这位老年病人很快就康复了。

人造的乳白色血液,与人血相比,有着许多奇妙的功能。它不会发生输血反应,可以长时间保存,也不会发生交叉感染。不过,这种人造血与真正的血液相比还有很大距离,它只能运载氧,不能输送营养物质,也没有凝血功能和免疫功能,在人体内存留的时间也很有限。因此,科学家正在致力研究真正的人造血。我们相信,具有全部血液功能的真正的人造血诞生之日,已不是太遥远了。

学科展望

英国已开发出一种塑料人造血,它由可携带铁原子的塑料分子构成,可以像血红蛋白那样把氧气输送至全身。美国科学家发现,注射芦荟提取液可以帮助暂时维持身体器官的正常运作。法国研究人员也发现,一种名为海蚯蚓的沙滩小虫的血液可以用于制造人造血,其血液中的血红蛋白与人类的极为相像,血质也非常适合保存和注射。

试管婴儿的诞生

1978年7月25日,在英国诞生了世界上第一个试管婴儿,这标志着人类在胚胎学上的重大进步。

试管婴儿的研究有着漫长的历史,早在20世纪40年代,科学家就开始在动物身上进行实验,1947年英国就出现了将兔卵回收转移到别的兔体内,借腹生下的幼兔的实验。1959年,美籍华人生物学家张民觉把从兔子交配后回收的精子和卵子在体外受精结合,而且他还将受精卵移植到别的兔子的输卵管内,借腹怀胎,生出正常的幼兔。这个实验为后来的体外受精和试管婴儿研究打下了良好的基础。

1960年,英国医生爱德华开始在爱丁堡大学实验室里做老鼠胚胎移植实验,后来他又致力于卵细胞的成熟和受精方面的研究。在高等灵长类动物中,爱德华博士对25只猴子作过胚胎移植。

有一天,来了一对不能生育的夫妇,这就是布朗夫妇,布朗太太因输卵管阻塞,婚后十几年无孩子。1976年布朗太太又做了双侧输卵管切除术,从此与生育无缘。爱德华十分同情他们,盘算着如何把人的胚胎移植到子宫里去,使这对夫妇能有自己的孩子。

为了慎重起见,爱德华博士在牛、羊、老鼠、猴子的身上做实验,发现各种不同的卵细胞都可以自发地完成成熟过程,只是时间不同。他还发现所有动物的卵细胞在培养液中成熟过程与在卵巢中自然成熟过程是一样的。这对于进行人的胚胎移植过程有其重要的意义。因为人的卵细胞也是这样成熟的,说明人卵细胞可以在体外——试管中受精。

实验就这样开始了,爱德华将精子放入培养成熟的卵细胞中,但是一次接一次地失败了。爱德华几乎绝望了。就是在这忧虑之时,爱德华从一位妇产科医生手中接过了从病人身上切除下来的卵巢组织,并且培养了12个成熟的卵细胞,在这培养液中加入了精液,留下了三个卵细胞作对照用。显微镜观察发现,正好一个精子穿过一个卵细胞,当时爱德华简直不敢相信,奇迹终于发生了,人卵体外受精成功了。爱德华把摄下的显微照片及论文发表后引起了英国社会各方面的关注。报刊上刊出了醒目的标题:“试管中创造出来的生命”,使人惊讶不已。

受精后的细胞在爱德华博士的精心培养下,一个分成二个、二个分成四个……看到这些分裂着的细胞,爱德华高兴极了,他说:“从来没有像看到生命开始这样激动人心的事了。”受精卵发育到胚胎时,是移植到母亲子宫前的最后生长阶段。当一切准备妥当,爱德华博士决定对布朗夫妇进行一次史无前例的手术。他从布朗夫人的卵巢中取出卵细胞,在实验中用布朗先生的精子进行体外受精。受精卵在培养液中培养到胚胎时,移植到布朗夫人的子宫中。

1978年7月25日夜11点47分,布朗夫人生下了活泼可爱的小女孩——路易丝·布朗。

当小布朗与母亲出院时,许多好奇的人特意赶来,像看小动物一样围在他们身边,探头探脑,窃窃私语。甚至连某些科学家也担心,这个小孩正常吗?实验室的处理是否会留下可怕的遗传缺陷?令人欣慰的是,在大家的担心中,小布朗健康地成长着。2006年夏天,路易丝通过自然怀孕的方式,成功怀上了身孕。2007年初,路易丝在英国一家医院中顺利产下了一名健康的男婴。

试管婴儿诞生的历史十分短暂,但已显示出了强大的生命力。自1978年以来,全世界问世的试管婴儿已超过100万人。试管婴儿的诞生被誉为医学史上继心脏移植成功后的又一个奇迹。其意义不仅在于解决了不孕症的生育问题,更重要的是它与细胞与基因工程相结合会大大促进遗传学和优生学的发展,对人类的进化产生更深远的影响。

学科展望

培育试管婴儿不但给传统伦理学带来冲击,而且还存在潜在的社会问题。譬如,由一人提供的多个精子所生育的子女之间的血缘关系以及这些子女之间能否出现“近亲婚配”的问题;再如,借腹怀胎带来许多纠缠不清的官司,向法学界提出了新的课题。试管婴儿的未来在很大程度上,将依赖于包括社会学在内的慎重抉择。

人类健康需要脂肪

在人体所需要的蛋白质、碳水化合物和脂肪三大产能营养素中,脂肪的作用是非常重要的。最新研究资料表明:脂肪不仅是人体代谢的主要能源,而且也是人类发育及健康所必需的物质。脂肪摄入不足将严重影响身体的健康与美丽。

脂肪不仅是一种含高热值的营养素,也是构成脑细胞的主要成分,是人体吸收利用维生素所必需的物质。更重要的是人体中含有一些被称为必需脂肪酸的物质,如摄入不足,造成机体缺乏,便会使组织、细胞发生某种异常变化,而这种必需脂肪酸不能由糖、蛋白质转化而来,只能从食物中获得。脂肪的另一重要功能是参与性激素的合成与代谢。脂肪摄入不足,将直接导致性激素含量降低,进而影响性器官的成熟与发育。

我们所食用的油,不管是什么油,其主要成分是脂肪,接近百分之百。除了蔬菜和水果等食物外,我们吃的其他食物也都含有脂肪。猪肉、鱼肉、花生等含量较高。脂肪具有独特的香味,为烹调食物必不可少的东西。但是过多地摄入脂肪,也会影响消化机能,食欲减退。人体中储存脂肪过多,还会增加心脏与其他器官的负担。不仅使人体臃肿、行动笨拙,而且还易诱发心脏病、肥胖症、高血压等,所以一提起脂肪,不少人便有谈“脂”色变之感。

医学研究发现,心脑血管疾病、糖尿病、高血压、癌症等疾病,都与摄入过量的脂肪有关。油脂中含有的饱和脂肪酸和胆固醇对心脑血管有危害。但专家告诉我们,动物油也不能不吃。这不仅因为动物油中含有维生素A、维生素D、维生素B6较多,而且还含有一种“A脂蛋白”,有延年益寿的作用。还有,饱和脂肪酸还会使皮肤有光泽、头发乌黑发亮。因此,动物油也是人体所必需的。

植物油中含有人体本身不能合成的脂肪酸,如亚油酸、亚麻酸等,这些都被称为“必需脂肪酸”。任何时候人都缺少不了植物油。但植物油也不是吃得越多越好。科学研究证明,植物油中含有的丰富的不饱和脂肪酸的化学性质很不稳定,很容易自动氧化而产生有毒的过氧化物。过氧化物会使很多种维生素氧化分解,失去正常功能,导致人体维生素不足。过氧化物还会使体内细胞膜遭到破坏,并与蛋白质结合成脂褐素,产生老年斑。过氧化物如果在血管上、肝脏上、脑细胞上形成时,人就会出现动脉硬化,肝硬化等病。

经过长期研究,如果植物油和动物油混吃,就可以避免单独吃一种油所造成的伤害,这个比例为2∶1,也就是植物油的数量为动物油的2倍,但这个比例可以根据自己的情况而作适当的调整。如中老年人食用植物油的比例可以大一些。按这个比例吃油,植物油中的不饱和脂肪酸就能阻止体内胆固醇的吸收,不必担心体内的胆固醇过高。

据考证,中国在汉代才开始食用植物油,在汉以前一直单吃动物油,称“脂膏”。人在长期进化过程中形成的对各种食物的需求,包括油脂,是有特定模式和规律的,身体已经适应。现在人为地在短期内来改变这种需求的模式和数量,势必破坏身体内长期形咸的运行平衡。从这个观点看,吃素并不可取。

吃油最好不要固定一种,因为各种油都有特定的功能。花生油有防治一些疾病的作用;芝麻油化学稳定性好,还含有天然抗氧化剂——芝麻酚;玉米油性能也稳定,适合深度煎炸,含有的卵磷脂能祛除过氧化物造成的老年斑。因此专家建议,摄入的油类种类越多,对身体越是有利。

知识链接

现在许多国家都列出脂肪占总能量的百分比,限制脂肪的摄入量。如中国规定膳食脂肪摄入量占总能量的比例为20%~25%。大约每天每千克体重为1克脂肪,例如一个60千克体重的人,每天的标准摄入量为60克脂肪,大约1两多点。

“吃掉”运动疲劳

我们都有这样的经历,长时间、大运动量、剧烈的健身锻炼或强体力劳动以后,往往会感到肌肉酸痛、疲惫不堪,会产生运动疲劳。为了及时消除疲劳、改善症状,除了加强前后的整理活动,进行相宜的物理治疗外,进行饮食营养的调理也是不可忽视的重要一环。运动前后摄取一定的营养品,不仅能延缓疲劳的出现,减轻疲劳的程度,还能加快疲劳的消除。