貧血妹

從小就體弱多病的思穎,長大後卻生得亭亭玉立,像極了現在當紅模特兒的模樣,甚至比那些明星還特別的是她有著很白皙的皮膚,有人說一白遮三醜,更何況輪廓勻稱身材姣好的她。只是上天往往喜歡生命戲劇化一些,雖然給她這樣美麗外表,但卻沒有賦予她一個健康的身體,因為她遺傳了她母親那一族系的地中海型貧血問題。原本她認為只要小心不要太過勞累或多注意保養等等事項就可以了,可是沒想到從幾年前開始,每次月經快來臨的前幾天,子宮及下腹部位就開始發生明顯的悶痛現象,而且連白天都出現了嗡嗡叫的耳鳴聲響。到了月經發生時,頭暈目眩甚至噁心想吐的情況似乎越來越嚴重了。

經過朋友的介紹她很認真地將我現有缺氧系列的書籍都看過幾次後,之後更直接的就提出了許多她切身所面臨的經痛問題給我的研究室。當我見到她時,我發現不僅僅只有上述這些生理問題而已,其實包括她的心理方面也已經面臨到因為缺氧而發生負面及反社交的臨界狀態。還好從許多的情況判別起來她應該還沒有演變成子宮內膜異位症的徵兆,所以應該還算簡單。

在歸因於她屬於血液性的缺氧型經痛之後,針對血液的代氧問題在飲食及生活等等方式給予她一些建議,由於她的地中海型貧血並沒有辦法解決,但卻可從其他強化有氧代謝的方法補足她先天上的缺氧問題,她不但照著這些方法執行了好幾個月,同時她還加入了更多的有氧運動項目來幫助她的經痛問題。現在的她雖然偶爾還有些月經期的症候,但悶痛、耳鳴、頭暈目眩、噁心等等的問題,似乎不再從她和我研究室聯絡的資訊中出現過了,反而倒是常常問我們怎樣讓皮膚變美美的配方……… 

有氧補給-地中海貧血

人體紅血球的主要功能是用來運載氧氣,而每個紅血球上約250萬個血紅素則是搭載氧分子的主要位置,紅血球就像一台渡輪或公車那樣,而上面的座位就是血紅素的分子所構成。只不過當這些座位壞掉時,氧分子就沒法坐上,於是就發生嚴重的缺氧問題。

血紅素的構成由兩個α 型的蛋白及兩個β型的蛋白所組構而成,但可能因為中古時期人類某祖先的基因突變,使得α蛋白以及/或者β蛋白遭到破壞,而使部分帶氧功能遭受破壞。但由於這些祖先也能夠成功地傳宗接代一直繁衍下來,因此這些後代子孫就發生不同程度的明顯貧血問題。這類疾病的高發生率地區集中在地中海沿岸的人群,因此就將這類遺傳性疾病稱作:地中海型貧血。

在地中海周遭的塞浦路斯這個地區發現大約有16%的人都患有這疾病,而其他在中東、南亞、印度、中國,以及中南美洲地區(被地中海國家殖民過)等處,也都有1-5%的遺傳患病率。一般所呈現的症狀,嚴重者除了明顯的貧血之外,還有骨骼發育異常、脾臟腫大、黃疸、膽結石等等問題,其他中度或輕度患者則為有明顯的疲倦、蒼白皮膚、胸悶…..等貧血或者缺氧的症狀或問題。運用血液性及分子檢驗可明確檢查出病症,但除了嚴重貧血者需進行特殊的治標型治療之外,其餘的患者必須注意營養及慢性缺氧的保養的相關事項。

缺氧型高血壓分子生理

當細胞面臨到缺氧(Hypoxia)的壓力時,意味著它的能量製造途徑開始得從完全的有氧代謝,轉變成局部的有氧混合著局部無氧的缺氧代謝,也意味著能量開始短缺不足,一系列的面臨缺氧壓力的因應動作也將陸續釋出。首先一個叫做缺氧誘發因子(Hypoxia Induce factor, HIF)的代表性分子將會被立即製造並活化出來。透過HIF-1分子的激化,缺氧細胞周圍血管的平滑肌細胞很快地就會再製造出Rho系列 的分子,透過它對肌動蛋白(Actin)的活化作用,很快地就啟動缺氧組織內部小血管的平滑肌收縮,而達到即刻及局部加大血壓的功能。

當身體持續的面臨全身性的缺氧壓力時,HIF-2分子將激化近腎絲球器(Juxtaglomerular apparatus) 細胞分泌腎素(renin),透過腎素的作用將血液中的血管收縮素原(angiotensinogen) 轉化為血管收縮素-1 (angiotensin-1)。而在缺氧壓力下包覆肺部血管的平滑肌細胞中,HIF-1分子激化生成血管收縮素轉化酶(Angiotensin converting enzyme (ACE)),透過ACE的作用將血管收縮素-1轉化為能直接刺激血管收縮的血管收縮素-2。另外在各個不同器官組織中的血管上,藉由缺氧的壓力下,HIF-1分子也促進血管收縮素-2的受體生成,使得血管收縮素-2結合專用受體,啟動血管平滑肌收縮,達成血管收縮的目標。

血管內皮素(Endothelin)是另一類型態促成血管強烈收縮的蛋白酶分子,也是形成缺氧型高血壓的種要因子之一。在缺氧壓力下,當HIF-1的信號刺激之下,部分器官中的血管內皮素也才能被大量製造出來。

缺氧型高血壓病理

血壓的主要目的是為了提供壓力差使氧氣及養份能有效及快速的輸送到達細胞內部,以滿足細胞進行有氧代謝的生物能量ATP產出,因此維持細胞基本能量需求的平衡是身體調控血壓的第一關鍵任務。而在成人時,從人體在25歲之後,每年的最大攝氧量(VO2max)平均將減少1%,因此當人體年齡到達45歲之際,最大攝氧量(VO2max)已減少20%以上。人類細胞在有氧代謝狀態下,一莫耳(mole)的葡萄糖可產出38個ATP生物能量,相反的,同樣單位的葡萄糖在無氧代謝狀態下卻只能產出2個ATP生物能量。也就是如果按照正常人體的細胞代謝方式,45歲的人體所能獲取的能量有80%是透過有氧代謝,同時20%則是透過無氧代謝所產出,因此若以細胞每獲取一個單位葡萄糖(或血糖)的情況下所產出的能量將是38ATP x 80%+2ATP x 20%=30.8ATP  ,和25歲的成人比較一下,已平均減少了19%的能量。因此在這個情況下由於能量產出不足,細胞則進入了所謂的慢性缺氧狀態。

組織器官內的細胞為了維持正常的機能,得藉由不同的調控機制來增加氧氣的獲取。最簡單的方式就如同以橡皮管澆灌花草的情況一樣,當水壓不足時,較遠處的花草將很難獲得正常的水,因此除了設法加大扭開水龍頭以增加水量之外,另外就是用手緊掐住水管以局部性的加大水壓,讓水可以噴到較遠的花草區域以補充不足。

而人體血壓的主要構成要素:一是心臟輸出血量(Cardio Output簡稱CO),另一是全部血管系統的阻力(Total Peripheral Resistance簡稱TPR)兩大區塊,而心臟輸出血量又是簡單地由每次打出的心臟射血量(Stroke Volume簡稱SV) 乘上每分鐘心跳次數(Heart rate簡稱HR) 所構成。因此就形成下面的簡單的血壓(Blood Pressure簡稱BP) 公式:

                               BP =CO x TPR

又可寫成                 BP=(SV x HR) x TPR

在加進:最大呼吸量(κ),細胞常態能量需求(δ),心肌收縮力(γ ),血管收縮因子(φ)等參數之後變成為

                             δ•BP=κ• (γ• SV x  HR)  x   φ• (TPR)

然而當隨著年齡的增加,心肌細胞的收縮力(γ )漸漸減退,使得心臟的射血量(SV)也漸漸減少,因此造成了身體的最大呼吸量(κ)也隨之降低,結果造成體細胞長期處在慢性缺氧的能量(δ)匱乏狀態下,細胞為了滿足原有的氧氣供應水平,勢必最低程度使血壓(BP)回復到原有的壓力水準以上。因此只剩下加大收縮血管(φ )以加大阻力(TPR),或者提高心跳次數(HR)兩個途徑,來補充因為缺氧所發生的能量生產差異。只不過因為提高心跳次數除了必須耗損更多能量,以及補充能量投放的準確度較差之外,同時還更容易折損身體最重要器官:心臟的壽命。因此除非必要,身體一般還是以收縮血管的策略作為最適當的代償反應動作。

當缺氧情況還不是相當嚴重之際,適當的血管收縮及微略增加的血管阻力,將使得血液循環速度加速,雖然造成心臟的前負荷加大,但同時也會增加了心臟的回流血量。依據法蘭克-史達林機制(Frank–Starling mechanisms ),心臟的輸出量(Cardio Output)也將加大,在這狀況下,缺氧的情況將獲得緩解,血管的收縮機制將消失,同時血管的阻力也隨之恢復正常。這是高血壓臨界期間所造成血壓起伏不定的現象。如果能夠適當的加強心臟輸出量(CO)的策略,而不施以擴張血管或減少水分等治療策略,患者應該可以進入良性循環,使缺氧型高血壓延後發生。

因此隨著年齡的增加,最大攝氧量VO2max呈現線性減少之外,身體、生活模式及環境的退化或惡化因子,也加劇了組織或器官細胞的缺氧,血管的收縮因子也將持續加大,如果這時加上血管的全部周邊阻力(TPR)的因子也加大時,血壓也將呈現異常偏高,而達到國際高血壓指南JNC7分類的二期到第三期階段。身體對這類情況的代償動作,除了適當加強血管的收縮因子(φ )之外,另外將開始增加心跳頻率(HR),以輔助減緩細胞缺氧及能量短少的問題,但同時也將縮短心肌細胞的壽命,而朝向難以逆轉的器官衰竭惡性循環之路。