為何動物在冬眠時大腦雖處在缺氧狀態卻還能維持機能？

人類的腦部很容易發生硬化

大腦是我們人體當中最為脆弱和敏感的器官，隨著年齡的增長，人類的腦部很容易發生動脈粥樣硬化、血管內皮損傷、腦動脈管腔狹窄，而局部的血栓形成後，則會引起腦組織缺血、缺氧。一般醫學認為，人類腦組織政策氧分壓（PO2）的臨界值在6–8 mmHg，若是低於這個值，細胞ATP的濃度會急劇下降，進而導致大腦發生災難性以及不可逆轉的損傷。

有其他東西會影響人類的呼吸鍊

不過一直以來就有一個奇怪的問題困擾著我們，細胞色素C氧化酶（COX）對氧具有很高的親和力，也就是說，細胞色素C氧化酶達到飽和所需的氧分壓，大大低於大腦中的氧氣的平均水平，即便是在嚴重的腦血管阻塞情況下。也就是說，在大多數生理條件下，酶都與其氧氣結合到飽和，那為何在腦組織中似乎有足夠多的氧氣供COX維持線粒體呼吸鏈中正常的電子流時，腦內的ATP還是急劇減少呢？

因此科學家認為除了缺氧之外，肯定有其他東西會影響人類的呼吸鍊，果然研究結果發現：包括硫化氫（H2S），一氧化氮（NO）和一氧化碳（CO）在內的幾種氣體都抑制線粒體呼吸。

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硫化氫直接作用於人的大腦

特別是硫化氫，它可以直接作用於人的大腦，在低濃度時起到興奮作用而在高濃度起到抑制作用來引起昏迷、呼吸中樞和血管運動中樞麻痹。硫化氫是細胞色素氧化酶（COX）的強抑制劑，能與粒線體內膜呼吸鏈中的氧化型COX中的鐵離子結合，而起到抑制電子傳遞和氧的利用，引起細胞內缺氧，造成細胞內窒息，造成對腦組織的損傷。

自然界有很多動物存在冬眠現象，例如松鼠，這時應該就有人好奇在動物長時間缺乏運動、血液循環緩慢和新鮮空氣不足的情況下，這些動物是怎麼保持腦袋不受損的？早在1996年，就有研究試圖探討和借著松鼠冬眠時的大腦保護機制，來治療人類腦猝死和中風的後遺症。

圖片來源：zi

資料來源：https://www.nature.com/articles/s41467-021-23363-x

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