缺氧:存在你体内的黑暗之神

2018-07-31作者:陈志明, 著编辑:ayla

我们人类可以3个星期不吃饭,也可以3天不喝水,却没办法3分钟不呼吸!你可能会觉得这是理所当然的事,可是当你憋住气不呼吸1分钟之后,可能已经脸色发白,眼冒金星,再撑下去就得出人命了!这根本的问题其实就是缺氧的极致——无氧(anoxia) 状态。这时候如果镜头能缩小到38万亿分之一,进入到人体内的任何一个细胞去看看时,就会发现原来我们细胞里制造能量的发电机(线粒体)已经因为没有氧气的助燃而“停摆”了。原来细胞在有氧状态下,可以 将食物转变成终端燃料(葡萄糖),送入发电机(线粒体)转换成能量,1分子葡萄糖可产生38ATP (adenosine triphosphate,三磷酸腺苷,生物能量单位),而无氧状态下只产生2个ATP !就好像一个原本有3800元收入的人,一下子变成只有200元的收入,日子当然很难过!


你或许会质疑说像这种致命的情况除非是溺水或凶杀案影片中才会发生,而我们一般人的生活似乎与此没有太大的关系。确实没错,但是如果我们再换个情境来说,如果原本收人是正常的3800元,结果因经济不景气,老板只发给你1200元呢?真的到那时候,你会放弃像旅游、买化妆品等非必需生活计划, 只剩下缴水费、电费、燃气费、房租及买食物等必要的开销,可能还不够,偶尔一两个月勒紧裤带还好, 但是情况每况愈下,像日本或中国台湾省经济萎靡持续二三十年呢?日子真不好过。细胞也是一样,当你因为许许多多的内在因素(如心脏等)及外在因素 (如饮食等)使得身体的某些部位持续缺氧,那该区域细胞原本应该有的机能(如细胞膜修护、细胞分泌等) 将因没有足够能量而停止,只剩下维持细胞生命运转 (如平衡酸碱的离子通道等)所急需的能量开销,那这部分的器官你还能指望它很健康地帮你完成任务(如生小孩)而不逆变(癌症)吗?


自古以来,所有生命的活动都和能量的获取密切相关,只不过在太古洪荒以前,因为火山到处喷发,几乎没有阳光及氧气,所以生物只能够用厌氧性的代谢流 程来制造能量。由于缺氧性代谢的效率太低(如大肠杆菌,见图1-4),这类生物只能以单细胞且无细胞核的形式存活,“一人饱,全家饱”,好处是自由得很,缺氧性呼吸代谢只适合细菌这种简单的低等生物。随后当阳光出现、水分充足之后,又演化出能进行光合作用的蓝绿藻菌,结果几千万年之后地球的空气里从几乎无氧到充满五分之一的氧气,这个转变让这两大类菌都有地盘,互相吃来吃去。直到有一天,无氧菌吞噬了有氧菌后产生了共生融合的变化,除了将DNA包在细胞核内以外,还直接融合了有氧代谢和无氧代谢的功能,于是形成了很强大的环境适应能力,从而获得生物演化上的优势。


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图1-4 大肠杆菌是身体内进行缺氧性呼吸代谢的代表性生命之一


所以你体内的任何1个细胞天生就有无氧和有氧代谢的能力:当你还在母亲肚子里时,那里的氧气相对外面世界稀薄很多,所以大多数的细胞通过无氧代谢,在缺氧诱导因子HIF-1的领导之下,形成脏器、 血管、肌肉、骨骼、神经,在280天的缺氧环境下打造出我们身体的雏形;当你一离开子宫直接接触到氧气之后,你全身上下细胞就拼命地利用高效能的有氧代谢获取养分和分裂细胞,以形成一个由38万亿个细胞组成的超大型聚合体。


如果将我们现在所处的环境比喻成阳性的、光明的,那我们在母亲体内则是阴性的、黑暗的,老祖宗常说“阴阳合一”,其实我们天生就是“阴”与“阳”的 聚合体,哪怕是在1个小小的细胞里也有“阴”和 “阳”的古老“基因”——有氧和无氧代谢(图1-5 )。 而那主宰我们身体里面的黑暗之神——缺氧诱导因子HIF可谓当之无愧,因为当你看完下面的几段“黑暗报 告”之后,你或许就会深深地后悔为什么你以前要不断地唤醒它!


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图1-5 细胞中的“阴”和“阳”。有氧代谢和无氧代谢并存于我们每个细胞之中。将无氧代谢称为“阴”,将有氧代谢称为“阳”,二者结 合,协同作用,产生中医所谓的“气”。“气” 是指分子医学中的生物能量(ATP)的生成方式。


内容来源:书问

作者陈志明
出版清华大学出版社
定价35元
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