婴儿守护者

作者:赵言昌来源:蝌蚪五线谱发布时间:2017-11-14

新生儿呼吸窘迫综合征,为什么取了这么一个名字呢?

  11月7日,有家长揭发携程亲子园虐待儿童。随后,事件不断发酵,当地政府和公检法部门先后宣布介入。网络上和现实中的相关讨论,更是不绝于耳。

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携程亲子园(图片来源:china.caixin.com

  “父母之爱子,则为之计深远。”所谓“计深远”,就是既希望他们活得健康快乐、又希望他们与社会有用。虐待儿童的幼师,自然是可恨的;带坏小孩的损友,也是可恨的;今天要聊的,则是父母们的另一个大敌——新生儿呼吸窘迫综合征。

大敌

  新生儿呼吸窘迫综合征(neonatal respiratory distress syndrome,以下简称NRDS),又叫新生儿肺透明膜病。为什么取了这么一个名字呢?

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肺模式图(图片来源:skynews.com.au

  我们都知道,肺是呼吸器官。吸气的时候,气体经气管进入支气管,又经支气管进入小支气管,最终进入肺泡。肺泡就像气球,体积增大时,可以吸入外界的气体,体积减小时,又会把多余的气体排出去。和气球不一样的地方在于,肺泡不会完全排空。也就是说,肺泡里,始终存在一定的气体。

  因而,对于正常人来说,在胸片上,两侧肺脏有大片均匀透明的区域,透明度和肺泡内的气体成正比。

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正常人的胸片(图片来源:researchgate.net

  NRDS患儿则不然,他们的胸片中,有弥漫性的、网状阴影,就跟罩了一层毛玻璃似的。[1]

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NRDS患儿的胸片(图片来源:learningradiology.com

  这层毛玻璃意味着患儿肺泡凹陷,没办法正常呼吸、换气。不能呼吸当然是很可怕的,20世纪80年代以前,绝大多数患儿会在数十个小时内迅速死亡。

  ——直到那三个人出现。

张力

  第一个人,是约翰·克莱门斯(John Clements)

  克莱门斯是一个很特别的人,他有着广泛的兴趣,系统地接受过数学、物理学方面的训练,还是个小有成就的钢琴家。所以,当他从康奈尔大学毕业的时候,他想到的也是,遵从自己的兴趣。[2]

  那是1949年,当时的世界,正笼罩在冷战的阴云里。

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约翰·克莱门斯(图片来源:ucsf.edu

  所以,克莱门斯选择了去马里兰州陆军化学中心的医学实验室服役,准备进行一些生化方面的研究。

  可惜的是——或者说,幸运的是,他的指挥官不这么认为。战争意味着对立,意味着,敌人可能会使用任何手段,比如毒气。“既然你是搞生理学的,那么,就去研究如何保护肺吧。”

  克莱门斯同意了。

  拜前辈们所赐,此时的生理学家们,对肺已经有了不少了解,研究方向,也由外而内、从整体到局部,逐渐深入到了肺泡。没过多久,克莱门斯注意到一个有趣的问题:肺泡究竟能容纳多少气体呢?

  生理学家们给了两个思路:一个是计算肺泡的总表面积,一个是测量使肺泡膨胀所需要的力量。这两个思路都没有问题,问题在于,由它们得出的答案,互相矛盾……[3]

  我们用气球打比方好了。假如有两个气球,表面积完全一样,再给与同样的吹力,就一定会变成同样大小吗?

  不一定!

  因为气球的厚度可能不一样。气球越厚,表面张力越大,越难以吹开。

  克莱门斯猜测,在肺泡表面,有一种降低表面张力、使肺泡更容易膨胀吸气的物质。

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Wilhelmy天平,克莱门斯测量肺表面张力的方案(图片来源:surface-tension.org

肥皂泡

  接力棒传到了玛丽·艾弗里(Mary Ellen Avery)手里。

  艾弗里在很多方面都是传奇,她是约翰霍普金斯大学医学院最早的女学生之一,是波士顿儿童医院第一位女医生,还是美国国家科学奖章获得者。

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童年时的艾弗里(图片来源:harvard.edu

  童年时期的艾弗里,居住在新泽西州,与一位儿科医生为邻,很早就知道早产儿这回事。大学毕业以后,她又患上了肺结核。这两件事,使艾弗里不禁开始思考:为什么会有NRDS呢?那些早产儿的肺,到底出了什么问题?

  在检索了大量文献以后,艾弗里对克莱门斯的研究产生了兴趣。在不远的马里兰州,有一个研究战争气体防护的生理学家,用改进的Wilhelmy天平测量了肺的表面张力;而他的结论是,肺的表面张力很低。

  那么,早产儿的肺,会不会恰好缺少那种降低表面张力的物质呢?

  于是,艾弗里给克莱门斯写了一封信。“我希望你听说过,我今年夏天一直在研究表面张力……无论如何,我想和你谈谈它。”

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艾弗里写给克莱门斯的信(图片来源:harvard.edu)

  没过多久,艾弗里驱车前往马里兰州,当面向克莱门斯讨教,对肺表面张力有了更进一步的认识。返回波士顿以后,她有了两个想法:第一,早产儿的塌陷的肺泡和呼吸困难之间,存在某些关联;第二,一定要强迫自己的导师,给自己准备一台Wilhelmy天平……[4]

  之后的事,就有些水到渠成的味道了。艾弗里分别测量了正常肺提取物的表面张力和早产儿肺提取物的表面张力,结果显示,早产儿的肺提取物,表面张力异常的大。这说明,正常人的肺,会分泌某种物质,这种物质有两个特点:首先,它在妊娠末期才大量出现,早产儿不是没有就是不足;其次,它可以显著降低肺表面张力。

  这种物质,就是肺表面活性物质(pulmonary surfactant,以下简称PS)。PS之于肺,就像肥皂之于肥皂泡。虽然清水也可以吹出泡泡来,但是清水的表面张力太大,泡泡很难吹大、很难保持;加入了肥皂以后,溶液表面的张力明显降低,就能轻松容纳更多气体,变成绚烂无比的肥皂泡。

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肥皂泡(图片来源:en.wikimedia.org)

治疗

  1959年,艾弗里美国儿科疾病杂志上发表了自己的研究结果[5]随后,相关研究不断增多,越来越多的证据表明,她是对的。

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艾弗里的实验笔记(图片来源:harvard.edu)

  在肯尼迪总统的小儿子(Patrick Bouvier Kennedy),死于NRDS以后,这种疾病终于进入了大众的视野,引起广泛的关注。恐惧是自然的,也是无用的。重要的是,寻找解决方案。

图片11Patrick之墓(图片来源:en.wikimedia.org)

  其实,艾弗里不知道的是,在大洋彼岸,一位日本学者,已经关注她很久了。

  这位学者,就是藤原哲郎(Tetsuro Fujiwara)。

  藤原哲郎用了数年的时间,重建艾弗里的研究,越发赞同她的结论。同时,他决定更进一步——既然NRDS患儿缺少PS,我给他补上,不就行了吗?

  在对动物提取物进行了大量研究以后,藤原哲郎合成了一种表面活性剂。[6]临床实验表明,接受这种活性剂治疗的婴儿,呼吸状况会出现明显改善,生存率更是大幅上升。

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藤原哲郎接受奖项(图片来源:kfip.org

  70年代,藤原哲郎偶遇艾弗里,向她介绍了自己的工作。随后,艾弗里用藤原哲郎提供的表面活性剂,在美国进行了临床试验。结果可想而知——NRDS,终于倒在了三个人的合力之下。

总结

  根据世界卫生组织发布的数据,全球每年约有一千五百万早产儿出生。[7]其中,多数会出现NRDS,而且胎龄越小,发生率越高,对于22周~25周的早产儿,发生率高达91%。[8]

  如果没有克莱门斯、艾弗里和藤原哲郎,没有表面活性剂,这些患儿几乎不可能存活。

  医学进步的意义,也正在这里。“父母之爱子,则为之计深远。”倘若没有这些婴儿守护者,拿什么去爱、又谈什么计划呢?

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1979年的艾弗里和藤原哲郎(图片来源:harvard.edu)

  参考文献

  [1] 沈晓明. 儿科学[M]. 人民卫生, 1979.

  [2] John Clements, Whose Invention Helped Save Preemies’ Lives, Still Pushing His Field Forward at 93[EB/OL]. UC San Francisco, [2017-11-07]. https://www.ucsf.edu/news/2017/01/405646/john-clements-whose-invention-helped-save-preemies-lives-still-pushing-his-field.

  [3] How A Scientist’s Slick Discovery Helped Save Preemies’ Lives[M]. .

  [4] Changing the Face of Medicine | Mary Ellen Avery[EB/OL]. [2017-11-07]. https://cfmedicine.nlm.nih.gov/physicians/biography_17.html.

  [5] AVERY M E, MEAD J. Surface properties in relation to atelectasis and hyaline membrane disease[J]. AMA journal of diseases of children, 1959, 97(5_PART_I): 517–523.

  [6] Professor Tetsuro Fujiwara | King Faisal International Prize[J]. .

  [7] 联合国新闻. 联合国新闻|《早产儿全球报告》:及时治疗 四分之三的早产儿均可存活[EB/OL]. 联合国新闻, 2012-春. (2012-春)[2017-11-07]. http://www.un.org/chinese/News/story.asp?NewsID=17680.

  [8] SAUGSTADOD S, SPEERCP H. 欧洲新生儿呼吸窘迫综合征防治指南- 2010 版[J]. 中华儿科杂志, 2011, 7: 2.

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