為什麼蝙蝠倒掛不會腦充血

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今天來東京轉機,趁機到上野動物園一訪舊地,其中的「小獸館」和「暗夜森林館」都展示了不同品種的蝙蝠,他們除了搶食放在架子上的水果以外,有些則慵懶的倒掛在樹枝上休息。這時候我想到一個問題:究竟為什麼蝙蝠在倒掛的時候會不會腦充血呢?

蝙蝠的秘密

目前的研究顯示:蝙蝠之所以能夠在倒掛時承受血壓,有兩個主要的機制:(1) 靜脈瓣系統、(2) 靜脈收縮 (venomotion)。

首先,靜脈瓣的存在大家應該不陌生,這個結構能夠防止血液逆流,維持循環,避免在長時間倒掛時血液聚集於末梢。另一個機轉主要在於其小靜脈能主動收縮,這在學理上稱為 venomotion(靜脈運動),而這一個機制正是最早於在蝙蝠翅膀上被觀察到。研究者發現,這些小靜脈產生自發性週期性收縮,可增加血流循環的能力,並在蝙蝠倒掛時推動靜脈回流,從而克服重力挑戰。

人類究竟有沒有Venomotion呢

答案是有的。尤其在胚胎時期的胎盤以及臍帶,這樣的功能可以加強運輸功能。但由於發展不完全,使人類周邊血管的靜脈收縮力道不像蝙蝠一樣有力,也不具有節律性,只用做調節局部微小循環的血流,因此人類在倒立的時候還是無法像蝙蝠一樣長久。在這邊還是要再回顧一下,人類的靜脈回流主要依賴三個構造:骨骼肌(肌肉收縮)、呼吸(胸腔壓力變化),以及靜脈瓣(防止血液逆流),Venomotion的貢獻微乎其微。

結論

當然,我們可以異想天開,從蝙蝠身上改造基因,或是發展出獨特的藥物,針對特別的血管性疾病,像是靜脈曲張、動靜脈竇等等的異常結構,或許未來是可以進行治療的呢。

參考資料

Dongaonkar RM et al., Blood Flow Augmentation by Intrinsic Venular Contraction in Vivo. American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 2012;302(12):R1436-42. doi:10.1152/ajpregu.00635.2011.

van Helden DF, et al., Venous Vasomotion, Advances in Experimental Medicine and Biology. 2019;1124:313-328. doi:10.1007/978-981-13-5895-1_13.

García-Huidobro DN et al., Vasomotion in Human Umbilical and Placental Veins: Role of Gap Junctions and Intracellular Calcium Reservoirs in Their Synchronous Propagation. Placenta. 2007;28(4):328-38. doi:10.1016/j.placenta.2006.04.004.

「Nervous Nerve」的個人頭像

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