Menu
您现在的位置: 首页 > 新闻 > 人文关怀
2019年诺贝尔生理学奖给我们的启示
时间:2019.11.18 点击数: 字体: 作者:重症医学科 陈德昌

2019年,3位科学家获诺贝尔生理学或医学奖。他们是美国医学家威廉·凯林(Willium G. Karlin, Jr)、英国医学家彼得·拉特克利夫(Sir Peter J. Ratcliffe)、美国医学家格雷格·塞门扎(Gregg L. Semenza)。

大家知道,动物需要新陈代谢,需要氧把食物转化为细胞生成所需要的能量。有了能量,动物才能活动,才能生存。人类在漫长的进化过程中,也逐渐形成一套向组织细胞充足供氧的保障机制。

有一部记录片记录了老虎捕食的场景。一只老虎悄悄地尽量靠近猎物,从隐蔽处突然间窜出,以最快的速度直扑上去,把猎物推倒,紧紧咬住它的颈部。但是,老虎最快的奔跑速度只能维持3分钟。超过这短短的3分钟,老虎全身氧耗猛增,跑不动了,无奈地坐下来,大口喘气,眼看着猎物逃脱。人在剧烈运动后,也一样。历年来,我们多次讨论血流动力学,目的在于寻找最基本的生理机制,使血循环能更切实有效地向缺氧的组织细胞供应充分的氧。这就提出了一个问题,细胞如何感知和应对不断变化着的氧的水平。

早在1938年,诺奖得主奥托·沃伯格(Otto Warburg)的研究揭示了颈动脉体中含有大量特殊细胞,用来感知血液中的氧含量,然后直接反馈给大脑,发出对应的信号,对呼吸频率进行调节,保证了组织细胞的氧供应。此外,有一种激素促红细胞生成素(EPO)可以提升携氧的红细胞浓度。

我曾在西藏高原阿里生活2年,发现入藏的医疗队员的血红蛋白水平明显增高(≥180克/升)。一旦返回平原,血红蛋白水平逐步下降到正常范围。因为在高原缺氧环境中,需要更多的红细胞为全身组织细胞运送更多的氧。这是除呼吸功能外,人体对缺氧的一种基本的生理性适应能力。体内EPO激素含量增加,刺激骨髓生成更多的红细胞以运送更多的氧。然而,细胞本身如何知道需要获得多少氧并不明确。

二十世纪90年代,美国人Ratcliffe开始探索人体内是否具有某种因子,在不同的供氧条件下,调控EPO基因的表达水平。1995年,曾致力于儿科基因学研究的英国人Semenza首先发现缺氧诱导因子(hypoxia inducible factor,HIF)。2016年,Kaelin、Ratcliffe 和Semenza三人的研究成果进一步显示,HIF是一组转录因子复合物(HIF- 1α是亚单位),能感知细胞处于缺氧的环境,并使机体作出应对。三位科学家因此共获2019年诺贝尔生理学奖。

简言之,获奖科学家发现并确认“能够调节基因活性以适应不同供氧水平的分子机制”,他们的研究成果“揭示了生命中一个最基本的适应性过程的机制”,令人鼓舞。

在ICU,有更多的机会收治不同病因的严重感染病人。严重感染(sepsis)是由于机体对感染(infection)发生免疫反应失控,导致危及生命的多器官功能障碍(Wentowski,2019)。流行病学调查显示,全世界每年约有3150万严重感染病人,其中约530万人死亡。然而,我们对严重感染和感染性休克的诊断和治疗能力有限。

严重感染可分两期。急性期激活天然免疫系统,促炎症反应增强。后期,免疫功能低下,抗炎症反应占优势。在严重感染的促炎症反应增强的早期,免疫细胞发生代谢改变,将促使HIF-1α介导糖酵解。与此同时,精氨酸代谢也发生改变,促炎症反应增强,有利于清除病原体。进入免疫功能低下的后期,HIF的作用减退,厌氧性糖酵解转向脂肪酸氧化。严重感染转向抗炎症反应期,促使组织修复。显然,HIF发挥着关键性的调控作用。这一点己被证实。

应该强调,在严重感染的应激反应中,天然免疫细胞首先发生新陈代谢失调,从根源上,影响着严重感染的急性促炎症反应的早期以及抗炎症反应的后期。所以,调控HIF作用的分子机制,尚有待阐明。

诺奖给我们的启示是,为提高临床诊断水平,加强治疗决策能力,我们应该认真学习和思考。从基因学水平,针对免疫细胞新陈代谢的调控机制进行探索和研究,是否存在改变严重感染炎症反应的演进,改善病人预后的可能。

早在1957年,张孝骞教授在《医学教育中要解决的几个问题》一文中,就指出临床教学要“发展独立思考与判断的能力”“主要靠讲解,凭背诵的教与学,不仅效果很低,而且给学生以重教条、轻实践的习惯”。1981年,张孝骞教授在《临床医生要讲究思想方法的修养》一文中又明确指出,要“勤于实践,反复验证”。

当今国内的大型学术会议,往往两三千人济济一堂。台上演讲者作报告,热情奔放;台下听众紧盯屏幕幻灯片,求知心切。报告结束后,几乎没有听众站起来,对报告内容提出责疑,直率地表达自己的不同见解。我国严重感染与感染性休克治疗指南基本上是欧美指南的翻版。我们的研究工作仍然处在“追随者”的水平。张孝骞教授的教导对我们在医学教学和医学研究方面,有着现实的指导性意见。

新时代呼吁创新。今天我们要跨越既有知识的框架,开拓新的探索途径。为此,必须潜心研究,从临床和科研的实践中找出问题的所在,加强临床医学与基础医学的交流和沟通。从文献到文献是没有出路的。

本文作者知识有限,如有不当之处,请读者指教。感谢乔晓溪、杜斌、候百东等好友对文章的构思和文献的搜集等方面给予作者热心的帮助,特此致谢。