10月10日 温度与生命 (刘静)-第3章
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前面讲的主要是常温下的一些生命现象，以及人们如何应用它，还有就是包括用高温来进行医学目的的一些技术，下面我主要想集中介绍一下低温生物医学技术。低温医学的范畴一般可以分做这么几个范围，一个就是低温生理，再有一个就是寒冷损伤，就是冻伤了，再有就是低温外科，还有就是生物材料的冷冻保存。
低温生理所涉及到的一些范围，可以是比如像冷适应，比如极地居民的一些生活状况。像爱斯基摩人，他长期有一个冷适应的情况，像寒冷损伤，这也是涉及到一些冻伤的问题，其实这些问题都是一个相互关联的，冷冻外科主要是涉及到冻结或融化的一些损伤，利用降温和复温来进行肿瘤细胞的杀伤。而生物材料的冷冻保存研究的与冷冻外科正好是相反，一个研究的是破坏，一个研究的是保存，都涉及到细胞组织和器官里面的融化和冻结这么一个复杂的物理化学过程。
低温医学里面主要是分两大块，一般所说的，就是一个是生物材料的低温保存，再有就是低温外科冷冻外科。我先介绍生物材料的低温保存的一些典型应用，一个就是人体细胞和组织的低温保存，以及它的临床应用。刚才讲到的血液的保存等等，这样一些都属于这么一个范畴，另外在农牧业上也是有重要应用的，再有就是最近刚出现的一些组织工程里边也存在低温保存问题，因为利用组织工程的一些手段形成一些器官或组织以后，也存在一个利用低温来加以保存的问题。这幅图反映的是骨髓细胞低温保存的一个医学方面的一些应用，这涉及到放疗和化疗这么一个医学背景，传统放化疗，行使以后会导致正常的人体里面正常的骨髓细胞，骨髓细胞我们知道它是有造血功能的，会导致骨髓细胞和癌细胞同时被杀伤。所以，即使做了放化疗后，病人的康复是一个很重要的问题。由于生物骨髓细胞的低温保存技术提出来以后，人们就有了这么一个尝试，或者说一个应用，就是说在做放化疗之前，可以把骨髓细胞把它提取出来，然后保存在体温环境之下，当做完放化疗之后，再把经过保存的细胞骨髓细胞再回注到人体内，可以加快病人的康复，使他的造血功能很快恢复到正常。再有就是生命个体的低温保存，我们知道现在的生物组织的低温保存已经趋于成熟，但是关于整个生命个体的保存进展实际上是非常缓慢的。目前通过低温所能保存的最发达的多细胞动物个体大概是沙蚕幼虫，这是在美国《科学》杂志上发表的。低温保存，我想就是我们也许可以朝自然界，向大自然来学习。实际上在自然界里面，有很多已经实际上是很成功的低温存活的一些现象，其中一个很重要的就是冬眠现象，我们知道在寒冷的冬季，有的甚至是零下几十度，会发现很多动物可以采用冬眠这么一个行为，来达到顺利越过寒冷的冬季。比如说这些动物，像蛇，青蛙，甚至像狗熊，从小的动物个体，到很庞大的体积很庞大的动物，都存在这么一个冬眠现象，那么人们发现有时候像青蛙挖出来以后，它甚至在零下几十度，全身都冻僵了，但是当它复温以后，仍然可以存活下来，所以这是非常奇妙的一种现象。工程上也许可以利用这种现象，从它的冻结过程也可以看出，它跟一般的这种细胞的冻存，还有生命个体的冻存，也存在一定的差别。我这儿给出的右边两幅图，可以看到上幅图是冬眠动物的细胞的结冰现象，右边这两幅，一个是上图和下图可以看到，下图就是一般细胞的结冰现象，可以看到冰晶的话，已经充斥到整个的细胞里边，上幅图可以看到，冰晶结冰的时候，是围绕着细胞来冻结的，有的甚至没有发展到细胞里边，所以这是它很奇妙的一个现象。再看下一幅图，这是青蛙的一个冻结现象，实际上对于水来讲一冻结的话，整个的区域里面都发生结冰。对于青蛙来讲，往往是从一些不太重要的器官开始结冰，最后围绕重要的心脏部分，把这个心脏包围起来，也许心脏不存在结冰。这都是一些冬眠动物所体现出来的一些很奇妙的现象，也许低温冻存对生命个体也许可以从中得到启示。
所以前面研究的主要是生物材料的保存，主要是研究如何使生物材料得到降温，同时又不受到伤害，这是研究如何保存的问题。下面所介绍的正好是一个相反，就是如何研究通过降温来达到杀伤病灶或者肿瘤细胞。所以，以此也可以看到低温实际上是一个双刃剑，你可以用它来保存生物材料，也可以用它杀灭肿瘤细胞，关键就看你的使用的目的。低温治疗肿瘤它的原理主要是通过冷冻来促使病变组织迅速降温、冻结或复温，从而产生一系列不可逆的损伤，来达到消除病灶的目的。它的优点是在于什么呢，一个就是可以替代手术切除，不用缝合，而且具有麻醉镇痛，它可以麻痹神经、止血。因为它冻结以后可以使出血量减小，而且反应轻。这方面目前实际上国内外都有很多这方面的临床，目前的这个情况就是，低温的应用探索已经被广泛应用到口腔癌、皮肤癌、直肠癌、泌尿系统、包括一些妇科的肿瘤，像神经外科，包括像兽医学，这些都有低温外科的成功应用，比如说像皮肤肿瘤的五年的治愈率大概在90％到98％之间。
前面讲的目前还是基本上可以讲就是浅表的肿瘤比较成功一点，但是最近，在一些深部肿瘤，比如说像肺癌、肝癌、乳腺癌、前列腺癌、包括大脑、脑肿瘤等方面的低温治疗，也报道了一些令人鼓舞的结果。人们实际上渐渐认为，低温外科正成为治疗这种抗药性很大的大块肿瘤的重要方法，因为对大块肿瘤常规的方法可能会存在一定的困难，低温（治疗）提供了一种新的可能途径。美国这方面医疗财政局，甚至宣布从1999年7月1日起，这是据报道，将低温冷冻治疗前列腺，列入它的全民医疗医保公费报销项目。我想前面我基本上就把各个温度范围的一些生命现象，还有它的一些应用情况做了一个简单的介绍，下面我想做一个小结。
我前面所介绍的这些内容，实际上涉及到一个新兴的交叉学科领域，就是所谓的生物热医学工程学，它的内容主要就是把跟温度有关的生命现象加以研究和利用。这门学科它的一个特点是什么，一个就是非常实用，前面我讲的这些都是在医学里面有重要应用的，一系列重要应用的，所以它是非常实用的。另外它是非常交叉的，最简单的一个它必须要跟医学是密切相关的。同时，它跟工程很多的工程学科关系都是相互交叉的，这样它也是非常综合性的一个学科。另外，它当然是非常复杂的，因为涉及到很多方方面面的一些问题，再有就是富有探索性。因为对于整个的生物医学工程领域来讲，生物热医学工程，是一个充满探索性的相对是比较年轻一点的这个学科。另外的话，前沿性，它有很多提出了很多前沿问题，刚才我讲的很多问题实际上是并没有解决的，所以对这些问题的解决需要进一步工作。另外，这门学科非常重要，谢谢大家。
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