211service.com
Dr Adventure
På sitt kontor på Massachusetts General Hospital förvarar Warren Zapol ’62, som leder sjukhusets Anesthesia Center for Critical Care Research, en liten tank med kväveoxid med varningsgiftet – ring en läkare flankerad av skalle-och-korsbenssymboler. När han köpte den här tanken för 25 år sedan var kväveoxid känd främst som en komponent i bilavgaser och cigarettrök. Men forskare hade också upptäckt att kroppen själv använder det för att vidga blodkärl, och Zapol undrade om inhalerad kväveoxid kan hjälpa människor som inte kan få tillräckligt med syre eftersom de har högt blodtryck i kärlen som leder till lungorna - ett problem som hos nyfödda är känt som blue baby syndrome. Att behandla dessa spädbarn involverade traditionellt riskfyllda procedurer.
Läkare hade experimenterat med sätt att slappna av dessa kärl med hjälp av föreningar som sänker blodtrycket i allmänhet. Men det kan också vara farligt. Zapol antog att inhalerad kväveoxid skulle kunna fungera bättre eftersom den skulle förstöras av röda blodkroppar, så att den inte skulle cirkulera i hela kroppen. För att testa denna idé gav han och hans kollegor vid Mass General ett får ett läkemedel för att framkalla pulmonell hypertoni. Sedan öppnade de alla fönster i labbet, satte på sig gasmasker och administrerade kväveoxid genom en trakeostomi. De fann att blodtrycket i lungorna snabbt sjönk, utan motsvarande fall någon annanstans. Sedan testade de gasen på nyfödda lamm och fick samma resultat. Bebisar skulle vara nästa.
1990 gav teamet kväveoxid till sin första mänskliga nyfödda: en pojke som var ganska blå av syrebrist, enligt Jesse Roberts, en neonatolog som arbetade med Zapol vid den tiden. Gruppen var övertygad om att det var säkert på grund av arbetet med nyfödda djur, säger Roberts. Och trots allt, som Zapol säger, är alla mediciner gifter. Du vill bara minska dosen långt, långt, långt ner. Ändå, när de behandlade barnet täckte vi dödskallarna och korsbenen på tanken med ett papper, säger Zapol. Anmärkningsvärt nog ökade pojkens lungblodflöde inom en minut; han gick från blått till rosa. Det gick så snabbt att vi fick frossa, säger Roberts. År 2000 godkändes kväveoxid av Food and Drug Administration för användning hos spädbarn med pulmonell hypertoni. Idag ges det till cirka 30 000 patienter per år, både spädbarn och vuxna.
Tidigare placerades blå bebisar vanligtvis på konstgjorda lungor - en teknik som Zapol själv hjälpte till att utveckla tidigt. Behandlingen, som innebär ett kirurgiskt ingrepp och kan orsaka blödningar i hjärnan, tog i allmänhet fem dagar till två veckor, uppskattar Zapol. Kväveoxid, däremot, behövs vanligtvis bara i fyra till fem dagar, då svarar cirka 80 procent av barnen. Endast om behandlingen inte fungerar tar läkare till de konstgjorda lungorna. Zapol gillar att skämta, mitt första projekt blir bara klart om du gör mitt andra projekt först.
Zapol erbjuder en isbit till en törstig Weddell-säl som bär en mikrodator nära McMurdo Station i Antarktis 1986.
Zapol, som var överläkare vid MGH från 1994 till 2008 och har varit medlem i Harvard-fakulteten sedan 1972, har länge varit intresserad av komplexiteten i andning och lungcirkulation – inte bara hos möss, får och spädbarn utan hos däggdjur i naturen . Strax efter att han avslutat sitt residens i anestesi vid MGH, i början av 1970-talet, fick han veta om Weddellsälen i Antarktis, som kan hålla andan i över en timme. Först avfärdade han det påståendet som skitsnack, minns han. Men när han fick reda på att sälen verkligen gör långa, djupa dyk under isen, ansökte han om bidrag för att studera den, och trodde att den kunde ge en viss inblick i människans fysiologi. Om man som narkosläkare kunde få sina patienter att hålla andan i en och en halv timme skulle det vara riktigt skönt, säger han.
På en serie expeditioner som började i mitten av 1970-talet gick Zapol och hans kollegor till det han kallar världens vackraste labb - National Science Foundations McMurdo Station, som är byggd på vulkanen Ross Island i Antarktis. De övertygade marinen att borra ett hål i isen 15 miles offshore, där de skulle släppa sälarna de hade fångat i kolonier på havsis nära ön. (Eftersom det inte fanns några andra andningshål i närheten, resonerade teamet, skulle sälarna återvända till samma plats i slutet av dyket, vilket gjorde det möjligt att samla in data.) En av Zapols kollegor på MGH hade designat en bärbar mikrodator som kunde tål extrema tryck och minusgrader samtidigt som de samlar in information om sälarnas hjärtfrekvens, syrenivåer och andra variabler. De lockade in den första sälen i en släde och transporterade den över isen med hjälp av en snökatt, vars kraftfulla spårbanor kom väl till pass när de drog ett djur som kan vara 10 fot långt och väga så mycket som 1 200 pund. De fäste en mikrodator på ett gummiduk, som de limmade fast på sälens rygg innan de ledde in djuret i hålet.
Under nio antarktiska forskningsexpeditioner samlade Zapol och hans kollegor en mängd data om vad som händer med sälarna när de störtar under isen. Andra forskare hade observerat att sälarnas hjärtfrekvens avtar dramatiskt under dyk. Men de var oense om huruvida detta svar, kallat en dykreflex, var en artefakt av labbförhållanden, där sälarna hade mindre kontroll. Zapols grupp visade att djuren uppvisar en dykreflex i det vilda; deras hjärtfrekvens sjunker för att spara syre och faller ännu lägre på längre resor ner. (Under artificiella förhållanden, där de inte visste hur länge dyket skulle vara, verkade de skydda sig själva fullt ut varje gång, säger Zapol.) De fann att sälar stannar under vattnet genom att lagra syrebärande röda blodkroppar i mjälten och släppa dem efter behov. På en expedition tog Zapols team ultraljudsbilder av djurens mjälte före och efter ett långt dyk, och beräknade den exakta minskningen av organets volym när blodkropparna frigjordes. De studerade också fysiologin hos dräktiga sälar och deras foster – som Zapol uttrycker det, en ubåt i en ubåt. På sätt och vis blir alla Weddellsälar foster när de dyker, tillägger han, eftersom de kollapsar sina lungor och, som foster, inte litar på att de ska få syre. (Både sälar och mänskliga foster får syre genom navelsträngen.) Forskarna fann att sälarnas förmåga att kollapsa sina lungor också hjälpte dem att undvika tryckfallssjuka eller böjningar.
Till slut hittade Zapol och hans team ingen koppling mellan sälarnas fysiologi och utmaningarna för människor som saknar tillräcklig syresättning. Ändå bidrog expeditionerna till forskarnas förståelse av själva sälarna. Att gå med Zapol på hans expedition 1992 var en livsförändrande upplevelse, säger William Hurford, nu ordförande för anestesiologi vid University of Cincinnati College of Medicine. Den underbara delen var renheten i forskningen ... meditativiteten ... Du hade bara en sak att göra och det blev aldrig mörkt. Det verkar fantastiskt, tillägger han, att dessa expeditioner överhuvudtaget inträffade. Zapol ringde experter från hela världen, inklusive upptagna läkare som arbetar inom en rad olika områden, för att säga: Hej, varför inte komma ner till Antarktis i ett par månader och jaga runt några sälar? minns han. Jag menar, det är löjligt från början, men han kunde göra det. År 2006 döptes en antarktisk glaciär efter Zapol som ett erkännande för hans bidrag.
Läkarna Konrad Falke, Graham Liggins, Zapol och Jesse Roberts i Antarktis 1993.
Under åren ledde Zapols nyfikenhet också till Japan och Korea, där han och hans kollegor studerade kvinnliga abalone-dykare som går ner så långt som 25 meter utan lufttankar eller dykutrustning. Presidenterna George Bush och Barack Obama utnämnde honom till U.S.A. Arktiska forskningskommissionen , genom vilken han har kämpat för arbetet med den mentala hälsan hos urbefolkningar i Arktis. Han har fått 13 amerikanska patent relaterade till hans forskning om kväveoxid; andra väntar. Och royalties från tidigare arbete finansierar ytterligare studier om gasen. Dessa royalties gjorde det också möjligt för Zapol och hans fru Nikki att inrätta en välgörenhetsfond på 3 miljoner dollar för att finansiera en professur i MIT:s nya Institute for Medical Engineering and Science (IMES) förra året. (The Zapols har varit gifta i 45 år och har två barn; deras son, David '95, träffade sin fru på en av de antarktiska expeditionerna.) Hans framgång har verkligen varit i gränslandet mellan grundläggande vetenskap och klinisk forskning, och jag tror han valde IMES som ett sätt att främja det, säger IMES biträdande direktör Emery Brown, en kollega anestesiolog vid MGH och professor i beräkningsneurovetenskap och hälsovetenskap och teknologi vid MIT. (Brown råkar också inneha en professur i anestesi vid Harvard Medical School som är uppkallad efter Zapol.)
Idag kombinerar Zapol, som nu är 72, sitt arbete med kväveoxid med ett långvarigt intresse för en sjukdom som han känner till. Strax efter examen från MIT insjuknade han i malaria medan han ledde en expedition genom sydvästra Asien, utforskade och dokumenterade områden som sällan hade besökts av utomstående. Den erfarenheten, säger han, väckte hans intresse för medicin. Nu leder han en pilotstudie i Uganda för att testa användningen av kväveoxid hos barn med en allvarlig komplikation som kallas cerebral malaria, där sjuka blodkroppar täpper till kärl till hjärnan. Tillståndet kan orsaka hjärnskador, koma eller till och med dödsfall. Tidigare studier på möss har föreslagit att kväveoxid kan ha fördelar som tilläggsterapi, så Zapol och hans afrikanska kollegor genomför ett försök med ungefär 90 barn. Om resultaten är lovande kommer de att gå vidare till större kliniska prövningar på flera platser över hela kontinenten.
Zapol arbetar också på ett billigare sätt att generera kväveoxid vid sängkanten, med hjälp av en liten inhalator med tändstift för att dra gasen direkt från luften. Detta skulle vara särskilt värdefullt i utvecklingsländerna, där transport och leverans av stora gasflaskor kan visa sig vara svårt. Jag är en läkare i grunden, säger han. Även om jag ägnar mycket tid åt att studera sälar och får och andra djur, är mitt främsta intresse människor.