無氧呼吸代謝

缺氧型癌症

作者:

癌症的可怕在於它在身體的任一個地方不受控制的長出腫瘤而壓迫器官造成器官失去功能。而構成它的幾項要素首先是DNA破壞突變，第二是不受控制的複製，第三是血管增生，第四是突破包圍，接著只是重複二到四項的步驟如此而已。

在慢性缺氧的狀況下，細胞得運用無氧和有氧的呼吸代謝交替著運轉，但是所謂的交替運轉實際上卻是讓粒線體一會開又一會兒關的運轉著，因此也會像不完全燃燒一般的讓自由基大量溢散。長期的結果猶如隨時隨地用著機關槍對細胞核內的DNA亂掃射，一不小心總會將一些原本善良的基因，突變成盲目啟動複製的基因。雖說如此，但是也不能說細胞裡就沒有檢查的關卡來阻止它們作亂。

只不過由於細胞長期面臨慢性缺氧，為了節省能量活下去，所以運用缺氧時才發生的組蛋白去乙醯化(HDAC)這項動作，讓大多數的基因被鎖在緊縮的染色體內部。原意雖好，但是這卻使得細胞複製的查核關卡也被迫停工或舉手投降，於是那些突變的DNA就可以肆無忌憚一次又一次不停複製分裂下去。只不過要生小孩是一件很耗能量的工作，原本就因為很缺氧無能量了又那來的額外福利呢？

偷、搶、騙，是癌細胞發揮人的本性最佳寫照，由於需要大量的養分及能量來進行地盤擴張，因此就必須要偷接更多的血管到癌細胞的周圍。為此癌細胞很技巧地利用缺氧才會生成的血管內皮新生因子(VEGF)以及纖維蛋白生長因子(FGF)大量地從癌細胞群釋放出去到周遭，只要遇到血管就刺激再分叉增生一條新的血管。不斷的釋放就會不斷的有新的血管帶進大量的營養物質供癌細胞進行分裂複製。雖然說癌細胞是自己所生的，身體的免疫部隊也管不著，但是亂侵犯地盤時，身體也會用組織纖維圍起一道道的圍牆來限定細胞發展範圍，如果你是被包圍在圍牆之內時，你會怎樣呢？

所謂不自由，毋寧死！更何況遇上積極作為的癌細胞怎麼可能用一道道圍牆將它捆住。因此癌細胞這時利用缺氧才啟動的金屬基質消化蛋白酶(MMP)的剪刀功能，將這些纖維蛋白做的圍牆剪碎推倒，裡面的癌細胞也才能一代一代的繁衍擴大。當然啦，偶而一些優良的癌細胞菁英，也會因為MMP解放了它們的束縛，快速地鑽進血管或淋巴管的循環中，去尋找可以開疆闢土的新樂園囉！

就這樣不停止的重複前面幾段的動作，一顆顆小小的癌腫瘤就可能在健檢時或身體有所變化時被發現，但畢竟那已經是經過很多年慢性缺氧的產物，目前很多人也只能用刀，用電，或用毒的將它們通通消滅囉！

缺氧型腦中風

作者:

簡單的說腦中風就是一種大型急性缺氧的可見性傷害，就好比是血管中的高速公路發生重大車禍所衍發的事件。

眾所皆知腦中風是因為血液中的游離血栓在腦血管的任一地方梗塞卡住，造成腦血流堵在卡住位置的前端，同時瞬間形成很大的腦血壓。而在梗塞位置後端的所有神經細胞則面臨完全無氧的局面，造成這些細胞瞬間只能進行無氧呼吸代謝，在幾分鐘內因為能量掉落19倍而直接的凋亡。離開遠一點的地區則因為可能有部分血液是透過其他血管的支援，所以呈現比較嚴重的缺氧狀態，但細胞還不至於立刻死亡。

問題就發生在當身體自發性的溶解血栓或者隨後的搶救所施打的強力溶解血栓藥物，都將讓血液快速的流入飢渴已久又虛弱無比的細胞中，這個動作在醫學界稱為血液再灌流現象，這個搶救的動作雖然是必要，但是卻造成細胞的二度傷害，因為就像許久沒有發動的發電機或引擎一樣，一旦開始啟動，大量不完全燃燒的黑煙廢氣就即刻冒出四竄，同樣的，當身體缺氧的細胞突然獲得到大量的氧氣供應時，細胞立刻重啟有氧呼吸的粒線體爐灶，一開始將會釋出比平常多很多倍的自由基，而且還是幾億顆細胞一起釋放，這時的破壞力比起僅僅缺血缺氧的情況還嚴重得多。

我們對日常所聽聞的腦中風案例常常會覺得可怕或者有所警惕，但是那畢竟是『高速公路』等級的重大車禍事件，發生的機率其實還是相當相當的低。最可怕的是在那比頭髮還細18倍以上的血管或微血管中血栓梗塞，雖然大多數的細胞都被很多的微血管網所包覆，但是這種像小巷道一樣的通路幾乎天天都有車禍或停滯堵塞的事件發生，事實上這才是我們很多腦神經缺氧凋亡的二大原因之一！

缺氧型心肌梗塞

作者:

簡單的說心肌梗塞就像腦中風一樣的是一種超大型的急性缺氧傷害，有點像汽車的引擎因為沒機油而過熱燒掉一樣。

心肌梗塞是因為血液中的游離血栓，在專門供應心臟的血管網(冠狀動脈)中任一地方梗塞卡住，造成血流堵在卡住位置的前端瞬間形成高血壓。而在梗塞位置後端的所有心肌細胞則面臨完全無氧的局面，而被迫瞬間轉換成無氧呼吸代謝，在幾分鐘內因為能量掉落19倍而造成細胞直接死亡。離開遠一點的細胞可能有部分血液是透過其他血管的支援，所以雖然呈現嚴重的缺氧狀態，但細胞還不至於立刻凋亡。

問題就發生在當身體自發性的溶解血栓或者隨後的搶救所施打的強力溶解血栓藥物，都會讓血液快速的流入飢渴已久又虛弱無比的心肌細胞中，這個動作在醫學界稱為血液再灌流現象，這個搶救的動作雖然是必要，但是卻造成細胞的二度傷害，因為就像許久沒有發動的發電機或引擎一樣，一旦開始啟動，大量不完全燃燒的黑煙廢氣就即刻冒出四竄，同樣的，當急性缺氧的心肌細胞突然獲得到大量的氧氣供應時，細胞立刻重啟粒線體進行有氧呼吸，但這一開始將會釋出比平常多很多倍的自由基，而且當幾億顆細胞一起釋放時，這種破壞力比起完全缺血缺氧的情況還嚴重得多。

我從一位開業建築師的工作生涯，轉變成中年後重新再投入生物醫學科技的研究領域，其實最大的因素就是我父親因為心肌梗塞突然的逝去！這也成為我研究如何解決缺氧性疾病的最大動力。其實像這種引擎直接燒毀的重大事件，發生的機率其實還是相當的低。最可怕的是在那比頭髮還細18倍以上的心臟小血管或微血管的血栓梗塞，雖然大多數的心肌細胞都是在微血管網中所包覆，但是這種微小梗塞的事件幾乎隨時都在發生，而這才是我們心臟力漸漸衰退的最大原因！

缺氧型胃腸潰瘍

作者:

簡單的說主要因為腸胃道在長期慢性缺氧狀態下，所造成的酸鹼不平衡所產生的酸蝕現象。

胃是我們取得食物後最重要的溶解攪拌機，所謂的溶解就是利用胃壁皺褶深處的胃酸腺體細胞，大量的分泌氫離子到細胞外形成鹽酸，再將絕大多數的食物溶解成小單位以利吸收。然而在胃壁皺褶表面的大多數細胞則是扮演著攪拌機的腳色，因此一定得要耐磨及防強酸腐蝕，因此這些黏膜細胞則是分泌著一層厚厚的鹼性黏膜，這層黏膜的鹼性物質主要是透過血液中的重碳酸和其他物質所構成。在正常情況下胃液中的酸度和黏膜上的鹼度剛好中和，形成一個酸鹼平衡的狀態。

前面曾經討論過在有氧代謝時，除了能量之外還會產生二氧化碳，這個二氧化碳一旦離開細胞後便和水結合成重碳酸而進入血液，而後再到肺泡中交換成二氧化碳散到大氣中。可是當身體處於慢性缺氧狀態時，無氧呼吸代謝就發生在大多數的細胞中，反而使得血液中的重碳酸濃度減少而氫離子的濃度增加。這對於胃黏膜細胞所分泌的黏膜中之鹼度漸漸變弱，反而相對的使得胃酸腺體細胞的酸度原料大幅提高，在這樣的一消一長之下，黏膜當然很快的破損。

雖然造成胃潰瘍的主要因子是幽門螺旋桿菌的侵襲以及非類固醇類的消炎止痛藥物所造成的，但是研究發現，對一個有氧健康的身體而言，由於細胞中的重碳酸濃度持續在一個水平之上時，即使幽門桿菌已經入侵寄生，也不至於會發生黏膜破損的情況，反而因此使細菌無法生存而被消滅。相反的也只有在慢性缺氧的身體環境下，它們才能活下來並潛藏在潰瘍的環境中。

高山症肺水腫的發生原因

作者:

在漫漫的生物演化過程中，當生物體能夠越有效的獲得能量之際，將越能有效的取得生存的競爭優勢。而有氧呼吸的代謝作用可以有效的利用氧氣將我們辛苦獲取的食物單位轉化成38個ATP能量；相反的若如同乳酸菌一般地只能用無氧呼吸的代謝作用之時，那只能把同樣的食物單位轉化成2個ATP能量。

我們人類是一種很依賴有氧呼吸的動物，因為大多數人是生活在海拔2000公尺以下的環境之下，而這區域的氧氣濃度大約是21%左右，因此身體大大小小的細胞或器官已經長期適應了這種氧氣濃度，也就是細胞的有氧代謝和能量產出已經達成平衡狀況。如果若我們因為環境突然的變化，使得氧氣的濃度在瞬間中變少或稀薄，那麼身體要嘛就得學學乳酸菌一般將體內的養份轉化為無氧呼吸代謝，一下子從38倍的能量狀態降低到2倍的能量水平，要不然就得想盡辦法多獲得一些氧氣來提升能量效率。

問題就出在當我們很快的處在4000公尺的高度時（如玉山峰頂），由於大氣壓驟減的關係，使的空氣中的氧氣密度也跟著稀薄，從原本的100%可以吸入的氧氣(21%的密度)，變成只有不到60%可吸入的氧氣。這時主宰身體吸氧的首要器官──肺臟，當然得責無旁殆的用力工作以加強獲得更多的氧。

身體肺部內裝載氣體的肺泡基本上沒辦法再擴大，而氧氣進到了我們的肺泡之後，最重要的工作就是想盡辦法進入血液之中，而這項工作則主要得由肺部的小動脈及微血管來負責。而這些血管唯二的武器卻只有『加速』及『開放』兩項技巧，以對付在高山缺氧的環境下快速發揮應盡責任。

所謂肺部小動脈的『加速』是指小動脈的管徑收縮變小，一旦血管收縮，壓力自然變大，相對的流速也將變快，這將使得血氧的交換變得有效率，理論上也將對急性的高山缺氧問題有一些幫助。可惜的是這樣的身體代償反應動作，就形成了所謂的高山肺動脈高血壓，對一些原本就有心血管問題的人，將更加惡化病情，例如心衰竭、肺梗塞等等。

另外所謂肺部血管的『開放』則是指肺部微血管的通透性變大，一旦血管內皮壁細胞之間的間隙變大，從肺泡中的氧氣進入血液的交換速度也將變快，原則上對急性高山缺氧的初期有幫助。只可惜這種代償反應在加上前一段的所提的肺動脈高血壓及外部氣壓變小的狀態，使得血管內的水份過量的滲漏進入肺泡之中，於是形成所謂的高山症肺積水或高山症肺水腫。這除了縮小了肺泡裝載氣體的體積而讓缺氧更加惡化之外，也會造成咳嗽、發炎、及心衰竭、肺梗塞等更嚴重問題。