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【科學簡史】從必死無疑開始說起–雖死猶生的器官移植(1)

miss9_96
・2015/10/29 ・2552字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 555 ・八年級

「我們將諾貝爾醫學獎授予亞歷克西·卡雷爾(Alexis Carrel)先生,以表彰他對血管縫合的開發,以及器官、血管的移植研究貢獻。」-1912年

「我們將諾貝爾醫學獎授予約瑟夫·穆雷(Joseph Murray)先生,以表彰他對器官移植的努力來治療疾病的貢獻。」-1990年 [註1]

對當時的腎衰竭病人來說,死亡是一種慈悲

60年前,當醫師下了腎衰竭的診斷,就等於宣判了死刑,以洗腎延長患者的性命,只是一種凌遲而已。當時的洗腎必須用手術刀割開血管,再插入塑膠管,慢慢讓鮮血從手臂流出。這道維繫生命的切口慢慢一刀、一刀地向上移動,直到沒有血管可切為止。垂危的病人,四肢佈滿了象徵死亡的十字傷痕,此時死神才會緩緩地取走他的生命。

上個世紀初,約翰霍普金斯大學開始推廣無菌手術,外科醫學的發展一日千里。而1900年卡爾·蘭德施泰納(Karl Landsteiner)發現人類的血型,讓輸血變成可能,外科手術中患者的存活率從此增加。1912年,發展出血管接合的技術,讓被摘除的臟器能夠重新恢復血流的供應。接續還有抗生素及生理學的進展,終於讓醫師備齊了手中的武器,去挑戰外科醫學的最後一塊拼圖-「移植」。

輸血。將羊血輸入人體內
用綿羊輸血給患者,在無菌、麻醉技術尚未普及的年代,外科醫師就是一群有膽識將身邊的事物插進病人體內的勇士。From wikimedia

其實早在一戰之前,就有法國、德國的醫師陸續將猴、狗或兔子的腎臟移植到病人體內,但是將動物器官異體移植至人體會產生嚴重的排斥,植入的器官很快就被白血球攻擊而失去功能,病人自然無法存活。1936年,俄國醫師渥若諾(Voronoy)執行了歷史上首例人和人之間的腎臟捐贈手術,預期植入同樣來自人類的器官就能夠逃過免疫細胞的攻擊。但可惜的是,即便是同種的臟器,身體對於新的外來物似乎也不太領情,啟動免疫細胞攻擊新的腎臟,在無法排出尿液的情況之下,受贈的病人在術後兩天就死亡。

儘管免疫細胞的排斥反應已經證據確鑿,但在當時,藥界尚未發現能夠壓制免疫系統的抗排斥藥,學界也不明瞭組織相容性的原理,整個器官移植的領域,面對未知的敵人,彷彿是在打一場毫無勝算的硬仗。

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那顆縫在大腿內的腎臟

1948年,一名34歲的外科醫生匆匆地趕往哈佛醫院-布萊甘分院就任,他是法蘭西斯·摩爾(Francis D. Moore)醫師。從規模來看,位於波士頓的布萊甘分院(Brigham)比麻州總醫院小得多,但它優越的外科血統可追朔到腦神經之父-哈維庫欣(Harvey Cushing)。但恐怕連哈維庫欣都意想不到的是,他身後的布萊甘分院即將在年輕的摩爾主任領導之下,成為器官移植界的燈塔之一。

哈維庫欣,出身於約翰霍普金斯醫學院,專長為腦神經、內分泌,晚年所撰寫的「威廉•歐斯勒爵士的一生」獲得普立茲獎,當時極具媒體魅力。from: wikimedia
哈維庫欣,出身於約翰霍普金斯醫學院,專長為腦神經、內分泌,晚年所撰寫的「威廉•歐斯勒爵士的一生」獲得普立茲獎,當時極具媒體魅力。from: wikimedia

二戰結束後不久,來自荷蘭的洗腎之父-科爾夫(Wilhelm Kolff)先生來訪,將洗腎技術傳入哈佛布萊甘分院,讓病人在機器的幫助之下,能有時間嘗試創新的手術(此時腎衰竭仍是必死的絕症,即便是創新的手術也僅能稍稍延長患者的生命)。1953年,一名瀕死的南美醫生來到波士頓,尋求摩爾醫師的協助以延長他的生命。外科團隊裡由年輕的休姆醫師(David Hume)執刀,他將大愛的腎臟用塑膠袋包好後,小心地縫在病人的大腿內 [註3]。出乎意外的是,那顆大腿內的腎臟居然讓病人順利出院且飛回了故鄉南美洲,免疫排斥的巨人,似乎從輕發落,放過了這個患者,他會是首位在歷史上留名的手術成功案例嗎?

科爾夫先生和他開發的早期洗腎機。from: wikimedia
科爾夫先生和他開發的早期洗腎機。from: wikimedia

五個月後,新的腎臟逐漸失去功能,自知死期不遠的他從南美飛回到波士頓,感謝醫療團隊額外賦予了他五個月的生命,並静靜地等待死亡。他,最終未能在器官移植史上留下名字。死後的腎臟解剖,竟沒有發現免疫排斥的跡象,摩爾和休姆醫師等人討論,這可能是個隨機移植,卻恰好配對成功的案例,而此例一出,也讓波士頓的團隊順勢推理出,現階段的醫學雖然無法跨越免疫排斥的高牆,但若是病人剛好有個同卵雙胞胎的兄弟,那將是個千載難逢的機會,因為同卵雙胞胎就是天生的複製人,在免疫細胞的眼中,同卵雙胞胎兄弟的腎臟是完全一樣的!不久,休姆醫師入伍當兵 [註4],由約瑟夫穆雷(Joseph Murray)醫師接下手術刀,而令波士頓團隊沒料到的是,他們口中的千載難逢機會,這麼快就讓他們在隔年遇到了……

二戰初期,正在替傷兵輸血的英軍醫護兵,兩次大戰雖然奪去了許多生命,但發展出的感染控制、外傷照護等技術,都促進了後世的醫學發展。From wikimedia
二戰初期,正在替傷兵輸血的英軍醫護兵,兩次大戰雖然奪去了許多生命,但發展出的感染控制、外傷照護等技術,都促進了後世的醫學發展。From wikimedia

【科學簡史】雖死猶生的器官移植系列:

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  • 註1:1990年諾貝爾生理獎,由約瑟夫·穆雷和唐納爾·托馬斯(E. Donnall Thomas)共享,後者和穆雷醫師同在波士頓共事,其貢獻在於骨髓移植領域。
  • 註2:為求書寫流利和情節起伏,本文所出現的對話皆為模擬情境
  • 註3:使用塑膠袋包裹腎臟,是企圖減少讓腎臟接觸到白血球的機會,以降低免疫排斥反應。而縫在大腿內側的原因,是因為腎臟在人體內的位置較為隱密,手術上較為困難。當時還可以使用的藥物是抗生素和促腎上腺皮質素,抗生素能對抗細菌,而促腎上腺皮質素可提高類固醇濃度,抑制免疫反應。
  • 註4:休姆醫師1953-1955在美國海軍服役,恰好錯過了那個「奇蹟的聖誕節」。
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文章難易度
miss9_96
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蔣維倫。很喜歡貓貓。曾意外地收集到台、清、交三間學校的畢業證書。泛科學作家、科學月刊作家、故事作家、udn鳴人堂作家、前國衛院衛生福利政策研究學者。 商業邀稿:miss9ch@gmail.com 文章作品:http://pansci.asia/archives/author/miss9

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手腳麻木、心跳變慢?洗腎患者當心高血鉀警訊
careonline_96
・2025/10/19 ・2209字 ・閱讀時間約 4 分鐘

心律不整、手腳麻木,洗腎患者當心高血鉀!高血鉀控制治療解析,腎臟專科醫師圖文懶人包

「有位七十歲患有糖尿病的男性患者,他第一次接受透析是因為高血鉀症且全身無力。」大雅長安診所院長呂國樑醫師表示,「後續,患者開始長期在診所接受血液透析,每週三次。但是,在非透析日還是常常出現全身無力或心跳過慢的情況,而需緊急送醫。急診的檢查結果顯示血鉀偏高,然而患者對陽離子交換樹脂的治療接受度較差,導致高血鉀問題反覆出現。」

在接受血液透析的患者中,死亡風險會隨著血鉀濃度上升而提高,且經常反覆發生,復發間隔會越來越短。「已經接受洗腎的患者,仍有可能出現高血鉀。」呂國樑醫師說,「因為洗腎患者的腎功能喪失,需依賴血液透析或腸道排出鉀離子。可是在透析後,細胞中的鉀離子可能進入血液中,如果飲食中又攝取較多鉀離子,便容易出現高血鉀,尤其在非透析日,鉀離子會持續累積。」

晶體鉀離子結合劑與陽離子交換樹脂

口服陽離子交換樹脂可以吸附腸道中的鉀離子,阻止其被人體吸收,不過可能造成便秘、潰瘍等腸胃副作用,而且因為顆粒粗、口感常被認為類似沙子,導致患者服用意願較低。晶體鉀離子結合劑的專一性高,對鉀離子的結合能力遠高於鈣離子或鎂離子,因此療效較佳且副作用較低,適用於慢性腎臟病患者、心衰竭患者,以及長期接受血液透析的患者。不僅能快速降低鉀離子濃度,且有良好的耐受性。醫師會根據患者的狀況調整劑量,請遵照主治醫師指示服藥。

高血鉀症容易復發,嚴重恐猝死

一般成年人血液中的鉀離子濃度介於 3.5 至 5.5 mEq/L,當鉀離子濃度偏高時,稱為高血鉀症(Hyperkalemia)。呂國樑醫師指出,鉀離子是維持神經傳導與肌肉收縮的重要離子,血液中的鉀離子大部分由腎臟透過尿液排出,少部分由腸道排出。若是腎功能正常,血液中的鉀離子濃度可維持在正常範圍內,但是腎功能不佳的患者,若食用到高鉀食物,例如菠菜、香蕉等,便容易出現高血鉀的狀況。

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鉀離子濃度過高或時高時低可能出現多種症狀,包括噁心想吐、腹瀉、手腳麻木、肌肉無力等,嚴重可能導致心律不整,甚至心跳停止、猝死。

高血鉀的治療策略包括實行低鉀飲食、調整藥物、口服晶體鉀離子結合劑或陽離子交換樹脂等。「有患者會抱怨低鉀飲食影響食慾,導致心情低落。」呂國樑醫師說,「家屬在得知有晶體鉀離子結合劑能幫助降低血鉀、減少飲食限制後,便決定開始使用,讓患者的胃口變好,精神也有了改善。」「腎素-血管張力素-醛固酮系統抑制劑」(RAASi)常用於控制血壓、保護腎臟和心臟,但是可能導致鉀離子留存在體內,而需要調整藥物。

管理高血鉀

洗腎患者在採用低鉀飲食時,要注意營養均衡,可以吃米飯、蛋、豆、魚肉等,要避免乳製品、香蕉等高鉀食物。呂國樑醫師提醒,請務必依照指示服藥,並持續監測血鉀濃度。降血鉀藥物的進步,不但讓高血鉀患者在治療上有多種選擇,也有助於提升其治療成效與服藥意願,降低高血鉀的風險且兼顧生活品質!

洗腎患者的高血鉀雖不一定會隨時有症狀,不易留意但卻是不可忽視的重要危險因子,最嚴重可能造成心跳停止與死亡,若有任何疑慮請務必與主治醫師討論相關治療建議。

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筆記重點整理

  • 鉀離子是維持神經傳導與肌肉收縮的重要離子,鉀離子濃度過高或時高時低可能出現多種症狀,包括噁心想吐、腹瀉、手腳麻木、肌肉無力等,嚴重可能導致心律不整,甚至心跳停止、猝死。
  • 晶體鉀離子結合劑的專一性高,對鉀離子的結合能力遠高於鈣離子或鎂離子,因此療效較佳且副作用較低,適用於慢性腎臟病患者、心衰竭患者,以及長期接受血液透析的患者。不僅能快速降低鉀離子濃度,且有良好的耐受性。醫師會根據患者的狀況調整劑量,請遵照主治醫師指示服藥。
  • 陽離子交換樹脂可以吸附腸道中的鉀離子,阻止其被人體吸收,不過可能造成便秘、潰瘍等腸胃副作用,而且因為顆粒粗、口感常被認為類似沙子,導致患者服用意願較低。
  • 高血鉀的治療策略包括實行低鉀飲食、調整藥物、口服晶體鉀離子結合劑或陽離子交換樹脂等。「腎素-血管張力素-醛固酮系統抑制劑」(RAASi)常用於控制血壓、保護腎臟和心臟,但是可能導致鉀離子留存在體內,而需要調整藥物。
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透析後營養補充重點:關鍵營養素讓你遠離肌少症和貧血
careonline_96
・2024/08/28 ・1724字 ・閱讀時間約 3 分鐘

「有位 80 歲的伯伯已經洗腎五、六年,因為牙齒不好幾乎以流質食物補充營養,但近期開始出現腸胃不適的狀況,除了拉肚子外,也吃不下東西,在三個月內體重下降 5 公斤,結果有一次伯伯從輪椅站起來的時候跌倒,造成股骨頭骨折,目前還在住院治療。」舒民診所院長王舒民醫師表示,接受血液及腹膜透析除了排除體內的代謝廢物與多餘的電解質外,胺基酸、微量元素、水溶性維生素,如 B1、B6、B12 與葉酸等,也可能在透析過程中流失。

「後來抽血檢驗發現,伯伯血中的白蛋白濃度已從 4.3 mg/dL 降到 3.5 mg/dL 且出現腎性貧血,建議他要適時使用營養補充品。」除了攝取足夠的熱量、蛋白質,需要補充維生素 B12、葉酸、肉酸與牛磺酸等重要營養素,有助於維持肌肉張力,減少跌倒或者住院的風險。

透析對患者有何影響
圖/照護線上

倘若蛋白質和熱量攝取不足,身體就會開始消耗體內肌肉蛋白根據統計約有一半的慢性腎臟病患者會面臨「蛋白質-熱量耗損」的問題,患者可能出現噁心、嘔吐、體重減輕等狀況。蛋白質-熱量耗損當然會影響生活的品質,會使病人的住院率、死亡率上升。對慢性腎臟病患者而言,蛋白質-熱量耗損是重要的預後指標。

「每次血液透析約會流失 6 至 8 克蛋白質,如果沒有適當補充蛋白質,讓身體長期處於營養的負平衡,可能導致肌肉萎縮、肌少症,並衍生一些不必要的併發症。」王舒民醫師提到,近年來因透析患者罹患肌少症而導致死亡率增加故非常受到重視,提醒透析患者必須攝取足夠蛋白質,建議攝取量為每天每公斤體重 1.0-1.2 公克;熱量攝取也非常重要,建議攝取熱量是每天每公斤體重 30 至 35 大卡。以體重 60 公斤腎友為例,每天需要攝取 1800 至 2100 大卡,如果無法攝取足夠熱量,可以適時補充營養品,營養品內會添加維生素及微量元素,對於患者來說也很方便。

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洗腎患者要避免蛋白質熱量耗損
圖/照護線上

透析患者營養補充重點提醒

王舒民醫師建議透析患者可以選擇高熱量、高蛋白質含量、富含肉酸及牛磺酸、維他命 B12、葉酸的營養品。「由於透析患者容易出現腎性貧血,可能影響生活品質、增加住院及死亡率,建議補充維生素 B12、葉酸,幫助紅血球生成,維持好氣色。脂肪攝取責建議選擇不飽和脂肪酸,減輕身體的負擔。

補充肉酸能幫助血紅素合成,降低紅血球生長激素施打的劑量。血紅素上升可以改善病人的生活品質、減少心臟的負擔。若病患要使用營養品,請務必跟醫師、營養師討論,確認配方是否適合。

透析患者要如何補充營養品
圖/照護線上

貼心小提醒

慢性腎臟病患在洗腎前跟洗腎後,一定要調整攝取蛋白質的觀念。王舒民醫師表示,在洗腎之前,蛋白質攝取量約為每天每公斤體重 0.8 公克,以減少腎臟負擔,延緩腎臟功能的惡化。開始洗腎後,就要調整蛋白質攝取量至每公斤體重 1.0-1.2 公克。

若無法攝取足夠的熱量、蛋白質,可適時使用營養補充品。醫師提醒維生素 B12、葉酸、肉酸與牛磺酸等皆是重要營養素,能幫助腎友維持代謝與活力,改善生活品質!

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鑑識故事系列:盜服氯化汞
胡中行_96
・2023/09/11 ・2106字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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波蘭的這間實驗室裡,鎖著一櫥劇毒化學藥劑,只有員工才能持鑰匙開啟。她藉職務之便,盜走了一袋白色結晶。[1]

早上 6 點 54 分,急救人員接獲家屬通報,並於 7 點 7 分趕到女子的住所。她正嘗試嘔吐。女子說,自己3個月來服藥抗憂鬱,當天 6 點 40 分,卻還是吞下劑量不明的氯化汞(HgCl2)。她講話的時候抱怨腹痛,但沒有其他症狀。[1]

自殺防治專線:
衛生福利部安心專線 1925
生命線協談專線 1995
張老師輔導專線 1980

氯化汞。圖/Leiem on Wikimedia Commons(CC BY-SA 4.0)

症狀

救護車在 7 點 34 分抵達醫院急診室,女子開始嘔吐。[1]接著,她中樞性發紺(central cyanosis),全身缺氧,膚色泛青;[1, 2]心跳過速、頻頻顫抖、吞嚥困難、腹瀉、口齒不清。[1]她的呼吸急促,吸氣時肺部有濕囉音(crackles或rales);吐氣則伴隨喘鳴(wheezing)。[1, 3]

濕囉音。影/Medzcool on YouTube
喘鳴。影/Medzcool on YouTube

檢驗

血液檢測顯示,女子的血球容積比(haematocrit),也就是血液中紅血球所佔體積的百分比,數值極高,意味著嚴重脫水;[1, 4]單位容積裡,血紅素(血紅蛋白)的重量,還有紅血球、白血球、血小板的個數,也全部超標;而汞濃度高達 191 mg/L[1]

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另外,生化檢驗的血液檢體,因為過份溶血(haemolysis),所以缺乏結果報告。[1]雖然汞中毒會破壞紅血球,而導致此現象;[5]但是另一管血液似乎未受影響。[1]如果兩管為同時採樣,僅此檢體溶血,其實也有可能起因於技術失誤,像是止血帶綁太久等。[6]

治療

氯化汞等腐蝕性物質,會傷害腸胃道的黏膜,使其穿孔。治療時,得密集地經靜脈補充水份,並對付各種症狀。醫療團隊試圖改善女子脫水的情況,同時投以正腎上腺素、胃酸抑制劑、鴉片類止痛劑等,然後插管連接呼吸器。他們沒有幫女子洗胃(gastric lavage),[1]或許是因為文獻指出這會引發嘔吐,然後就有將穢物吸入呼吸道的風險。[7]理想上,還可提供螯合療法(chelation therapy),[1]用能與重金屬結合的藥物,將毒物從血液中移除。[8]甚或加上血漿分離術(plasmapheresis),換置乾淨的血漿;或是以血液透析(俗稱「洗腎」;haemodialysis)過濾掉毒素。[1, 9, 10]不過,時間根本不夠執行這些治療。10 點 25 分,女子就心臟驟停(sudden cardiac arrest)。立刻心肺復甦無效,享年38歲。[1]

驗屍

儘管這名女子罹患憂鬱症,服毒動機明確;負責此案的檢察官為求謹慎,仍委託波蘭博美醫學大學(Pomeranian Medical University)的法醫系驗屍:女子嘴唇與口腔黏膜交界的表層壞死,呈現深褐色;某些跟牙齒連接處的牙齦發黑;肺及大腦等內臟鬱血水腫;食道和十二指腸的黏膜極為柔軟;白色剝落的病灶,遍佈血栓性壞死(thrombotic necrosis)的灰白胃壁;胃裡有 50 毫升的粉褐色液體(照片);有些稀爛的糞便,猶未排出體外。血液中,驗出急救時使用的藥物,以及 2 種抗憂鬱劑,還有濃度高達 147 mg/L的汞[1]

女子的嘴唇與口腔黏膜交界壞死,牙齦發黑。圖/參考資料 1,Figure 1(CC BY 4.0)

氯化汞

氯化汞能讓蛋白質變性,過去曾被當作消毒劑使用。其毒性極強,若不慎攝取,可能會造成腐蝕性灼傷、急性腸胃炎、急性腎衰竭與循環衰竭,甚至微小的劑量就能致人於死。正常來說,汞在血液裡的濃度,應該維持於 10 μg/L以下;超過 20 µg/L,即視為中毒。此案女子生前跟死後兩次驗血,得到的數值分別為 191 mg/L 和 147 mg/L,可謂相當驚人。檢察官看了驗屍報告,確認女子死於服氯化汞自盡,便不再繼續調查。[1]

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參考資料

  1. Majdanik S, Potocka-Banaś B, Glowinski S, et al. (2023) ‘Suicidal intoxication with mercury chloride’. Forensic Toxicology, 41, 304–308.
  2. Pahal P, Goyal A. (03 OCT 2022) ‘Central and Peripheral Cyanosis’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
  3. Dugdale DC. (14 JUL 2021) ‘Breath sounds’. MedlinePlus, U.S. National Library of Medicine.
  4. What Does Hematocrit Mean?’. The American National Red Cross. (Accessed on 26 AUG 2023)
  5. Kerek E, Hassanin M, Prenner EJ. (2018) ‘Inorganic mercury and cadmium induce rigidity in eukaryotic lipid extracts while mercury also ruptures red blood cells’. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biomembranes, 1860(3):710-717.
  6. Jacob E, Jacob A, Davies H, et al. (2021) ‘The impact of blood sampling technique, including the use of peripheral intravenous cannula, on haemolysis rates: A cohort study’. Journal of Clinical Nursing, 30(13-14):1916-1926.
  7. Zag L, Berkes G, Takács IF, et al. (2017) ‘Endoscopic management of massive mercury ingestion: A case report’. Medicine (Baltimore), 96(22):e6937.
  8. Millstine D. (SEP 2022) ‘Chelation Therapy’. MSD Manual – Professional Version.
  9. Sergent SR, Ashurst JV. (10 JUL 2023) ‘Plasmapheresis’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
  10. Murdeshwar HN, Anjum F. (27 APR 2023) ‘Hemodialysis’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
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胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。