Sie untersuchten die Analatmung bei Säugetieren nicht, um einen Ig-Nobelpreis zu gewinnen, sondern um Leben zu retten

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Li Jinjuan (Chinesische Akademie der Agrarwissenschaften)

Hersteller: China Science Expo

Was? Können Säugetiere durch ihren Anus atmen?

Kürzlich entdeckten Wissenschaftler aus Japan und den USA, dass Säugetiere tatsächlich Sauerstoff über den After aufnehmen können. Für diese Forschung erhielten sie nicht nur den Ig-Nobelpreis für Physiologie im Jahr 2024, sondern – was noch wichtiger ist – sie könnte einen völlig neuen Weg für die Behandlung schwerer respiratorischer Insuffizienz eröffnen.

(Bildquelle: Referenzen)

Die erstaunlichen Atemfähigkeiten der Tiere

Im riesigen Tierreich ist die Vielfalt der Atmungsmethoden ein großartiges Naturschauspiel. Wir Menschen und die meisten Landtiere atmen durch die Lunge, was ganz normal zu sein scheint. Wenn wir jedoch einen Blick auf die Natur im weiteren Sinne werfen, stellen wir fest, dass die verschiedenen Arten über erstaunlich unterschiedliche Atmungsmöglichkeiten verfügen.

Fische sind ein perfektes Beispiel. Sie haben hochentwickelte Kiemenstrukturen entwickelt, die gelösten Sauerstoff effizient aus dem Wasser extrahieren können. Diese an die aquatische Umwelt angepasste Atmungsmethode ermöglicht es den Fischen, frei in der weiten Unterwasserwelt zu schwimmen.

Im krassen Gegensatz dazu steht das Atmungssystem der Insekten. Diese winzigen Organismen verfügen über ein Netzwerk von Tracheen im gesamten Körper, die jede Zelle direkt mit Sauerstoff versorgen können. Diese effiziente Atmungsmethode stellt eine konstante Energiequelle für die hohe Aktivität der Insekten dar.

Die Kreativität der Natur geht jedoch weit darüber hinaus. Um sich an ihre besondere Lebensumgebung anzupassen, haben einige Tiere magischere Atemmethoden entwickelt.

Einige Tiere, wie Regenwürmer und Frösche, können Gase direkt über ihre feuchte Haut austauschen. Diese Methode, die als „Hautatmung“ bezeichnet wird, ermöglicht es ihnen, ihre Lebensaktivitäten auch in einer sauerstoffarmen Umgebung aufrechtzuerhalten.

Markante Hautfalten des Titicaca-Frosches vergrößern die Oberfläche für die Hautatmung

(Bildquelle: Wikipedia)

Wasserspinnen sind sogar noch schlauer. Sie weben unter Wasser ein Netz aus luftgefüllten Blasen. Dieser winzige „Sauerstofftank“ ermöglicht ihnen, sich unter Wasser frei zu bewegen, ohne häufig auftauchen zu müssen. Noch erstaunlicher ist, dass einige Süßwasserschildkröten durch ein spezielles kiemenartiges Gewebe in der Nähe ihres Afters Sauerstoff aus dem Wasser aufnehmen können. Diese einzigartige Methode der „Kiemenatmung“ ermöglicht es ihnen, längere Zeit unter Wasser zu bleiben.

Queensland-Lungenfische (Lungenfische atmen normalerweise mit Kiemen und können ihre Schwimmblase als Lunge verwenden, wenn das Wasser austrocknet)

(Bildquelle: Wikipedia)

Inspiration kommt! Können Säugetiere nicht durch ihren Darm atmen?

Wenn es um besondere Atmungsweisen geht, kann man sagen, dass die Schmerle einer der Vertreter ist. Wer hätte gedacht, dass dieser kleine Fisch die Inspiration zur Rettung von Leben bringen könnte? Wissenschaftler haben herausgefunden, dass einige Wassertiere, wie beispielsweise Schmerlen, in sauerstoffarmen Umgebungen durch ihren Darm atmen können. Dies brachte das Forschungsteam auf eine zündende Idee: Wenn Fische das können, warum können Säugetiere es nicht?

Wissenschaftler haben die Darmstruktur der Schmerle sorgfältig untersucht und festgestellt, dass ihr Dickdarm eine extrem dünne Epithelschicht aufweist, die mit Blutgefäßen und roten Blutkörperchen bedeckt ist und lediglich ein natürliches Atmungsorgan darstellt. Diese Entdeckung begeisterte die Wissenschaftler so sehr, dass sie beschlossen, sie an Säugetieren auszuprobieren.

Wie atmet der Darm? Vom Gas zur Flüssigkeit

Das Forschungsteam entwickelte zwei neuartige Beatmungsmethoden: die gasenterische Beatmung (g-EVA) und die flüssigkeitsenterische Beatmung (l-EVA).

Das Experiment zur Gas-Darm-Belüftung ist wie eine besondere „Schönheitskur“ für den Mäusedarm. Wissenschaftler versuchten, die Darmschleimhaut von Mäusen zu verdünnen, um dem Sauerstoff den Eintritt ins Blut zu erleichtern. Die Ergebnisse zeigten, dass diese Methode tatsächlich die Effizienz der Sauerstoffaufnahme verbessern kann.

Stellen Sie sich jedoch vor, Sie müssten im Krankenhaus den Darm von Patienten „zermahlen“. Die Szene ist so schön, dass es fast unerträglich ist, ihr zuzusehen. Daher entwickelten Wissenschaftler die Methode der flüssigen Darmbeatmung. Sie verwendeten eine spezielle Flüssigkeit namens Perfluordecan (PFD), die große Mengen Sauerstoff lösen kann. Wenn dieses „Sauerstoffwasser“ in das Rektum von Mäusen injiziert wird, kann der Sauerstoffgehalt im Blut der Mäuse deutlich verbessert werden.

Erstaunliche Entdeckung: Po-Atmung funktioniert wirklich

Man muss sagen, dass die ersten experimentellen Ergebnisse umwerfend waren. Unter Bedingungen einer simulierten schweren Ateminsuffizienz überlebten Mäuse, die eine „Analatmungs“-Behandlung erhielten, nicht nur, sondern waren auch gesund und munter.

Noch überraschender ist, dass Mäuse, die eine Darmbeatmung mit Flüssigkeit erhielten, nicht nur einen verbesserten Sauerstoffgehalt im Blut aufwiesen, sondern auch eine deutlich gesteigerte Beweglichkeit aufwiesen. Ihre Leistung in einer sauerstoffarmen Umgebung entspricht der eines Huhns, dem Blut injiziert wurde.

Um zu beweisen, dass es sich hierbei nicht um eine besondere Fähigkeit von Mäusen handelt, führte das Forscherteam auch Experimente an Schweinen durch. Die Ergebnisse zeigten, dass Schweine durch „Analatmung“ auch ihren Blutsauerstoffgehalt erhöhen konnten und der Effekt fast 20 Minuten anhielt. Nun müsste die Formulierung „Schweinen Zwiebeln in die Nase stecken“ vielleicht wirklich in „Schweinen Sauerstoffschläuche in den Hintern stecken“ geändert werden.

Ist es sicher, durch den Anus zu atmen?

Jede neue Medizintechnologie muss den Sicherheitstest bestehen und die Forschungsergebnisse zur biologischen Sicherheit von Perfluordecan sind beruhigend.

Die Wissenschaftler maßen den Perfluordecan-Spiegel bei den behandelten Tieren und stellten fest, dass dieser so niedrig war, dass er fast nicht nachweisbar war. Dies lässt darauf schließen, dass Perfluordecan nicht über den Darm im Körper des Tieres wandert. Gleichzeitig waren die biochemischen Werte der Versuchstiere normal und ihre inneren Organe unterschieden sich nicht von denen ihrer Artgenossen, die keinen Sauerstoff „geatmet“ hatten.

Insgesamt scheint die Analatmung zumindest kurzfristig sicher zu sein. Dies ebnet auch den Weg für mögliche zukünftige Versuche am Menschen.

Ein anderer Ansatz: Analatmung bringt neue Hoffnung in die Medizin

Für die medizinische und physiologische Gemeinschaft hat diese Forschung weitaus mehr Auswirkungen als nur einen Lacher. In bestimmten Notfallsituationen, beispielsweise bei einem schweren Asthmaanfall oder einer Apnoe bei Neugeborenen, kann eine schnelle Sauerstoffzufuhr lebensrettend sein. Herkömmliche Methoden der Atemunterstützung, wie etwa Beatmungsgeräte oder künstliche Lungen, sind zwar wirksam, erfordern jedoch häufig komplexe Geräte und spezialisiertes Personal. Im Gegensatz dazu ist die Methode der „Analatmung“ einfach und direkt und könnte zu einer neuen Waffe zur Lebensrettung werden.

Wenn diese scheinbar fantastische Technologie der „Darmatmung“ erfolgreich auf den menschlichen Körper angewendet werden kann, könnten ihre Auswirkungen weit über den Bereich der Ersten Hilfe hinausgehen. In der medizinischen Welt könnte es für einige Spezialoperationen neue Möglichkeiten eröffnen. Beispielsweise kann diese Technologie bei einigen komplexen Operationen, bei denen die normale Atmung des Patienten vorübergehend unterbrochen werden muss, eine neue Möglichkeit der Sauerstoffzufuhr bieten und dem Operationsteam mehr Zeit und Raum für die Operation geben.

Darüber hinaus könnte diese Technologie Patienten mit einigen seltenen Lungenerkrankungen neue Hoffnung geben. Stellen Sie sich vor, dass für Patienten mit stark eingeschränkter Lungenfunktion die „Darmatmung“ eine wirksame Zusatzbehandlung sein könnte. Es kann diesen Patienten helfen, besser am Leben zu bleiben und ihre Lebensqualität zu verbessern, während sie auf eine Lungentransplantation oder eine andere Behandlung warten.

Natürlich müssen wir zugeben, dass sich diese Ideen noch im theoretischen Stadium befinden. Um sie Wirklichkeit werden zu lassen, bedarf es umfangreicher Forschung, um ihre Machbarkeit und Sicherheit zu überprüfen. Dennoch sind die potenziellen Anwendungsmöglichkeiten spannend.

Vielleicht müssen wir eines Tages, wenn ein Arzt sagt: „Atmen Sie tief ein“, fragen: „Mit welchem ​​Organ?“

Quellen:

1. Enterale Beatmung bei Säugetieren lindert Atemversagen