美研究称老鼠可利用皮肤感知氧气存在
- 来源:新浪科技 作者:海量 时间:2008-04-23 12:20:27
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新浪科技讯 北京时间4月23日消息,据国外媒体报道,哺乳动物通常都依靠肺器官来感知并呼吸氧气,但美国科学家的一项最新研究发现,同属哺乳类动物的老鼠却可以通过皮肤来感知氧气的存在,以及氧气的含量水平。这一新发现对于治疗贫血症以及提高运动员的比赛成绩有着非常重要意义。
在4月18日出版的《细胞》杂志上,科学家们称这一惊人发现有悖于以前对哺乳动物皮肤的认识,即它们只是包在身体外的一层膜,与呼吸系统没有什么联系。如果证明适用于人类,那么这一发现将从根本上改变内科医生治疗贫血症,以及其它需要提高人体红血球生成能力的病症的方法。这一新发现还将被用来改进耐力运动员在今年夏季奥运会中的表现。负责此次研究的美国加州大学生物教授兰德尔-约翰逊说:“我们的研究结果的确非常与众不同。我们发现,哺乳动物,至少是老鼠的皮肤可以对体外氧气的数量水平作出感应,然后依据这种感应改变流经皮肤的血液,继而又可以改变促红细胞生成素的生成。”研究人员们猜测,这些感应可能是哺乳动物在从诸如两栖动物等低等脊椎动物形态进化而来时,保留下来的一些远古特征。低等脊椎动物拥有极具浸透性的皮肤,而其皮肤中的促进氧气扩散的离子通道,与哺乳动物肺中的促进氧气扩散的离子通道一模一样。
研究人们删除了11只实验小老鼠皮肤中的HIF-1α基因,这种基因在缺氧响应中可以被激活。在正常的对照组小鼠中,暴露在低氧的环境下会使EPO水平剧增,然而这种状况并没有导致缺乏HIF-1α基因的啮齿动物的激素水平出现大幅度上升。当研究人员向9只呼吸充足氧气的小鼠施用少量硝化甘油(能够增加皮肤中的血液流量)后,这些动物的EPO及红血球水平都出现了激增,从而证明了增加皮肤中的供血量能够促进EPO的形成。研究人员尚未搞清皮肤究竟是如何感知气体的,但他们发现,小鼠的皮肤包含有与肺类似的氧敏感钾离子通道。人体也携带着HIF-1α基因,科学家们因此推测,人类的皮肤可能也具有类似的感知氧的功能。他说,如果真是这样,将为运动员提供一条新的并且是合法的促进红血球生产的途径,就像利用氧幕或在高纬度地区进行训练一样。
约翰逊说:“以青蛙为代表的两栖动物会通过皮肤来进行呼吸,因此能够感知皮肤周围的空气或水中的氧气水平并作出反应。然而,从来没有人想过问一问哺乳动物的皮肤是否也具有同样能力。”作为研究小组的一个成员,加州大学圣迭戈分校的医学教授富兰克-鲍威尔是研究人类和动物在高海拔环境中自我调节的专家,他认为:“从进化学角度来说,鉴于两栖动物皮肤在呼吸氧气中扮演着一个重要的角色,因此研究结果很有意义。观察这些机制在人类中是否同样起作用非常有意思,比方说,可以在医院的加护病房中或高海拔情况下,观察皮肤周围不同的氧气水平是否能影响人体对低氧气状况的调节速度和程度。”
一旦将这项新的研究成果应用于人类,它将对今年在北京举行的夏季奥运会中耐力运动员的训练与测试产生戏剧性意味。在高海拔环境和低氧帐篷中训练运动员是目前两种公认合法的促进运动员红血球生成的方法,有助于赛跑者、游泳者、骑车人和其他耐力运动员增强血液的氧气携带能力,从而提高比赛成绩。有了这一新发现,运动员们将拥有另一种合法的方法,即只要将身体置于低氧气水平环境中就可以增加自身的红血球数量。(刘妍)
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