הנשמה מאחור

דגים מסוימים, כמו בינון מזג האוויר (Misgurnus anguillicaudatus), מצאו דרך להתמודד עם מים שיש בהם מעט מאוד חמצן. כשהם נמצאים בסביבה כזו, והזימים שלהם אינם מצליחים להכניס כמות מספקת של הגז החיוני לרקמות שלהם, הם עולים אל פני המים, ובולעים "לגימות" גדולות של אוויר. מכיוון שאין להם ריאות, והאוויר נכנס ישירות למערכת העיכול שלהם, ושם החמצן נספג דרך המעי אל הדם. לצבים החיים במים דווקא יש ריאות, אך במשך החורף חלקם יושבים במעמקי הבריכות ולא עולים לאוויר כדי לנשום – במקום זאת הם קולטים את החמצן הדרוש שלהם ישירות מהמים, מהצד השני של גופם. במקרה זה הם מכניסים ומוציאים לגופם מים לנשימה מפתח הביב (cloaca), פתח רב שימושי המשמש לרבייה ולהפרשות.

במחקר חדש, חוקרים מיפן ומארצות הברית הראו שהטריק של נשימה לא דרך הריאות אינו מוגבל רק לשוכני המים, ובתנאים מסוימים גם יונקים מסוגלים לנשום דרך המעי שלהם. האם בעתיד ניתן יהיה לנצל זאת כשיטת הנשמה אלטרנטיבית, כאשר הזרמת חמצן לריאות אינה אפשרית? "זה נשמע כמו רעיון מטורף", אמר שון קולגן (Colgan), שמתמחה ברפואת מעיים, לאתר של כתב העת המדעי Science. "אבל כשמסתכלים על הנתונים, זה משכנע למדי".

חמצן דרך הרקטום

תפקידו העיקרי של המעי הוא לספוג חומרים ולהעבירם לזרם הדם, ואת זה הוא עושה ביעילות רבה. אמנם, ברוב המוחלט של המקרים מדובר בחומרי מזון שמגיעים מהקיבה ולא בגזים, אבל המנגנון, שכולל שכבת תאים דקה יחסית וקרבה של כלי דם רבים, כבר נמצא שם. אנחנו אפילו משתמשים בו לעתים כדי להעביר תרופות לדם, דרך "נרות" המוכנסים לפי הטבעת. החוקרים החליטו לבדוק אם גם חמצן יוכל לעשות את אותה דרך.

דגי בינון יכולים לנשום דרך המעי, החוקרים הראו שאפשר להנשים כך גם יונקים ומקווים שאפשר יהיה להנשים כך בעתיד בני אדם. איור המסכם את המחקר | מקור: Institute of Research,TMDU

אצל הבינון ואצל בעלי חיים אחרים הנושמים דרך המעי, שכבת התאים באזור דקה במיוחד, דבר המקל על מעבר הגזים. כדי לדמות את המעי של הבינון, החוקרים הסירו חלק מהשכבה הרירית שמכסה את המעי של עכברים, ואז שמו אותם, כשהם תחת הרדמה, בתא שבו מעט מאוד חמצן. הזרמה של גז חמצן דרך הרקטום עזרה לעכברים להתמודד עם המחסור, ושלושה רבעים מהם שרדו במשך 50 דקות. ללא הטיפול אף עכבר לא שרד.

התוצאות נראו מעודדות, אבל אותה הסרה של שכבות תאים מהמעי עלולה להיות מסובכת ואף מסוכנת, במיוחד כשמדובר בחולים במחלות קשות. החוקרים חיפשו דרך להכניס חמצן למעי ללא צורך בהכנה מקדימה, ופנו אל נוזל בשם פרפלואורוקרבון (perfluorocarbon). נוזל זה קושר כמויות גדולות של חמצן, ומסוגל לקשור גם פחמן דו-חמצני – הגז שאנחנו משחררים החוצה כשאנחנו נושמים. התכונות האלו הובילו בעבר חוקרים להציע אותו כתחליף דם.

כאשר החוקרים הזרימו את הנוזל עמוס החמצן לרקטום (חלחולת) של עכברים ושל חזירים תחת הרדמה, רמת החמצן בדמם עלתה במידה ניכרת, גם כאשר לא יכלו לנשום באופן רגיל דרך הריאות. "הם התאוששו לחלוטין מהיפוקסיה [מחסור בחמצן] קשה מאוד מאוד", אמר טקאנורי טקבה (Takebe), החוקר הבכיר החתום על המאמר, בראיון לניו-יורק טיימס. "זה הדהים אותי".

כנגד תגובת הבטן

החוקרים מקווים שהשיטה הזו תוכל בעתיד לשמש להעלאת רמות החמצן אצל מטופלים לפחות לזמן קצר, כאשר לא ניתן להשתמש במכונת הנשמה או שכאשר מכונות כאלו אינן זמינות. מגפת קוויד-19, שהובילה למחסור במכונות הנשמה במקומות רבים, הדגישה את הצורך במציאת שיטות הנשמה אלטרנטיביות. "ברור שאנחנו צריכים אסטרטגיות שונות שיוכלו לעזור לחולים עם כשל ריאתי חמור", אמר טקבה.

כיילב קלי (Kelly) כתב סקירה על המחקר, שהתפרסמה עם מאמר המחקר עצמו בכתב העת המדעי Med. הוא אמר לניו-יורק טיימס שכאשר שמע על הרעיון, "צחקתי, למען האמת. חשבתי שזו בדיחה". לאחר שקרא את הממצאים הוא אינו חושב כך יותר, אך מזהיר שיש עדיין דרך ארוכה לפני שנראה מטופלים בבתי חולים מקבלים סוג זה של "חוקן חמצן". בין השאר צריך לברר איך השיטה תשפיע על החיידקים המתגוררים באזור הרקטום, שהסביבה שלהם לרוב נטולת חמצן כמעט לחלוטין, ולבדוק אם הפחמן הדו-חמצני שבאופן רגיל משתחרר בנשימה יכול לעזוב את הגוף בעזרת אותו נוזל שנושא את חמצן. בנוסף, העכברים והחזירים בניסוי אמנם סבלו מחסור בחמצן, אבל לא מהמחלות והבעיות הרבות שיש בדרך כלל לחולים שזקוקים להנשמה. מחקרים עתידיים בוודאי ינסו לבחון את הנושאים הללו.

מכשול נוסף ששיטת ההנשמה החדשה תצטרך להתגבר עליו הוא התנגדות אפשרית של המטופלים. "זה רעיון שעשוי להיות מצמרר למדי, להשתמש בחלק הזה של האנטומיה האנושית להחלפת גזים", הודה קלי. עם זאת, הוא הוסיף, "אלו הנתונים שצריכים להנחות אותנו, ולא תגובת הבטן".