DOOR AAFKE KOK_ - Okabe e.a. - 15-05-2021 - Medische biologie
Schematische voorstelling van het aanvullende beademingssysteem EVA - Enteral Ventilation via Anus - bij muis, rat en varkens (linksonder), op termijn mogelijk ook inzetbaar te ondersteuning van mechanische beademing (Extracorporele membraanoxygenatie of ECMO) bij patiënten op de intensive care (rechtsboven). Illustratie: naar Okabe e.a., Med, 15 mei 2021.
Niet alleen modderkruipers, ook muizen en varkens kunnen in een zuurstofarme omgeving baat hebben bij respiratie via het rectum.
Zuurstof opnemen via de darmen, als aanvulling op gebruikelijke ademhaling via longen of kieuwen, is niet voorbehouden aan enkele aquatische organismen; ook zoogdieren blijken hiertoe in staat. Dat concludeert een Japans-Amerikaans team van wetenschappers 14 mei in Med, op basis van experimenten met muizen en varkens. De auteurs zien hun onderzoek als startpunt voor zuurstoftoediening aan patiënten waarbij mechanische beademing niet toereikend of niet beschikbaar is.
Dieren als modderkruipers, zeekomkommers en Corydoras -pantsermeervallen vormen de inspiratiebron voor het onderzoek. Deze dieren ontwikkelden vanwege zuurstofarme milieus een mechanisme voor extra respiratie, via het achterste deel van hun darmen. Bij muizen zou voor gasuitwisseling het rectum de meest logische plek zijn, aldus de Med-auteurs. De slijmlaag, die een barrière vormt, is hier relatief dun, en het rectum is via een groep aders goed verbonden met zowel de poortader als de grote bloedsomloop.
Rectum
In hun eerste experiment geeft het Japans-Amerikaanse onderzoeksteam muizen pure zuurstof in gasvorm. Het rectum blijkt daarbij nog niet genoeg op het darmuiteinde van modderkruipers te lijken; de onderzoekers moeten eerst een stukje slijmlaag weghalen. Dan blijft in een zuurstofarme kamer driekwart van de behandelde muizen minstens 50 minuten in leven, terwijl muizen zonder rectaal zuurstof het verblijf in zo’n kamer geen van allen overleven – gemiddeld overlijden zij na 11 minuten.
Omdat de slijmlaag weghalen zeker voor toekomstige therapieën bij kwetsbare patiënten onwerkbaar is, ontwikkelen de wetenschappers vervolgens een systeem waarmee ze zuurstofrijke vloeistof rectaal kunnen toedienen. Dankzij die extra zuurstof kunnen muizen – terwijl de slijmlaag intact blijft – verder lopen in een zuurstofarme kamer, en bereikt meer zuurstof hun hart. Bij varkens zorgt de behandeling onder meer voor betere zuurstofverzadiging van het bloed.
Darmrespiratie
De onderzoekers hopen dat hun techniek uiteindelijk een alternatieve methode voor ademhalingsondersteuning vormt. Zorgen over het gebruik van perfluorochemicaliën voor hun zuurstofrijke vloeistof nemen ze alvast weg door in ratten aan te tonen dat de stof het darmlumen niet lijkt te verlaten; in de bloedsomloop blijft het onder de detecteerbare limiet. Wel merken de auteurs op dat ze darmrespiratie alleen testen onder verstikkingachtige omstandigheden, en niet bij bijvoorbeeld longontsteking.
In een bijgaand viewpoint in Med is arts-onderzoeker Caleb Kelly van Yale School of Medicine, niet betrokken bij het onderzoek, lovend: ‘Dit is een provocerend idee, en veel mensen zullen in eerste instantie verbijstering voelen. Als je de data, en de potentiële klinische rol bekijkt, komt de methode echter naar voren als een veelbelovende techniek die wetenschappelijke en medische interesse verdient.’