コラム：我々は病気の時、どれくらいの酸素が必要なのだろう？

    大気中に含まれる酸素はなぜ21％なのでしょうか？まだわかっていない点も多いのですが、二酸化炭素とのバランスによって酸素濃度が決まっているともいわれており、このあたりは参考URLの内容が詳しいです。

　　恐竜が繁栄した中生代のある時期は今と比べて低酸素環境でしたが、一部の恐竜は酸素の取り込みに優れた特徴的な肺をもっており、生き延びることができたといわれています。そしてその恐竜の呼吸システムは酸素が少ない上空を飛ぶ鳥へと受け継がれたとされています。一方、地球上が高酸素環境の時代もありましたが、動植物を問わず、サイズの巨大化が見られており、地球の進化の過程において流動する酸素濃度に適応した生物が生き残ってきたといえるでしょう。

　　酸素を取り込む臓器である、我々人間の肺はどのような構造なのでしょうか？ヒトの肺は外界と通じており感染に弱い臓器です。発生学的に肺は腸から出来てきますが、腸はある意味身体の外にある臓器であり、腸管でヒトと共存している微生物が血管などを通して体内に入ってこないように分厚くできています。一方、肺は口に近い方になればなるほど線毛が発達し、異物や微生物を追い払おうとする仕組みになっており、離れれば離れるほどガス換気に特化するかのように薄くなり、一番薄い層は1ミクロン（1ミリの1000分の１）にも満たなくなります。

　　では、本題ですが、病気の時にどれくらい酸素を全身に取り込めば身体にとってよいのでしょうか？病院の集中治療室で全身管理がされているような重症な方の最適な動脈血酸素分圧については実は今日においても議論があるところです(1, 2)。健康な時には動脈に溶けている酸素分圧の正常値は100mmHg程度ですが、病気になったとき、その値が落ちることがあり、呼吸不全の定義は60mmHg以下とされています。治療目標が60mmHgでよいのか、70mmHgでよいのか、100mmHg程度がよいのかなど、正確にはわかっていません。肺の様々な病気によっても、また、身体の様々な臓器によっても必要な酸素量が異なりますし、また、身体が低酸素状態になっても身体中に運ばれる酸素の量と、身体が必要とする酸素の量のバランスが微妙に異なってくることが原因と思われます。

　　ドジョウやコリドラス、なまこ、肺のない一部のカエル・サンショウウオはいずれも人間と比べ身体の小さな生物ですが、それでも自分の様々な臓器の力で酸素を取り込み生き延びることが出来ます。今回私たちのプロジェクトは様々な病気で肺が弱っているときにそっと他の臓器で補助してあげることが出来るような、すなわち腸を使った呼吸補助法ができることを目標にしています。

文責　岡部亮

＜参考URL＞

https://www.kyoto-u.ac.jp/kurenai/201709/gakumon/

http://www.cdb.riken.jp/lungdev/research.html

＜参考文献＞

1. L. Barrot et al., Liberal or Conservative Oxygen Therapy for Acute Respiratory Distress Syndrome. N Engl J Med 382, 999-1008 (2020).

2.  O. L. Schjørring et al., Lower or Higher Oxygenation Targets for Acute Hypoxemic Respiratory Failure. N Engl J Med 384, 1301-1311 (2021).