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尿毒症算是明星疾病之一了，隔三差五就能从新闻中见到。[1] 所谓“尿毒”，顾名思义，它肯定跟肾脏有关。 血液，生命之树的养料（图片来源：singularityhub） 每个细胞都需要养分，而对养分的利用，会产生代谢废物。养分是通过血液循环到达细胞的，代谢废物也最终被排放到血液里。血液是“一视同仁”的，它不光运输养分、血细胞，也承载尿素、多胺等有毒物质。“鱼龙混杂”没关系，因为人体是由多个系统构成的，只要在某个部位，把有害物质清出去、把有益成分留下来就好。 肾小球的滤过功能（图片来源：mednur） 正常情况下，肾脏扮演着这种清洁工角色。假如肾脏功能异常，代谢废物在人体内大量堆积，便会伤害各器官，引起头昏、烦躁、食欲下降、心率紊乱等症状。这就是常说的“尿毒症”。尿毒症是急慢性肾功能衰竭的共同归途，也是这两种疾病最严重的症状。[2] 一言以蔽之，尿毒症，就是肾脏罢工了。肾脏罢工的解决方案有两个：第一，可以移植一颗健康的肾脏；第二，可以通过某种机械，替代肾脏、清洁血液。 科学怪咖 既然这种机械是用来代替肾脏的，那么，它首先必须学会辨别，哪些物质是对人体有害的。 解决方案也很简单，就在我们周围，只是在我们看不到的地方。 1805年，一个男孩在苏格兰诞生了。这两年流行“人设”，而托马斯·格雷姆（Thomas Graham）的各个方面，都符合天才的设定——他是个不擅长交际的人，一辈子都没有什么朋友；也是个不受家庭欢迎的人，因为择业问题和父亲闹翻；还是一个兴趣广泛的人，虽然他的主业是化学，但是他对其他的领域的贡献，也是良多，比如生理学。[3] 格雷姆的塑像（图片来源：commons.wikimedia） 19世纪中叶，格雷姆对法国学者René Joachim Henri Dutrochet的研究产生了兴趣。后者是植物学“大拿”，在研究植物的过程中，他注意到一个很好玩的现象——植物有时会吸水，有时则会失水。因此，他发明了一种仪器，用来测量植物细胞壁上的压力，他认为，这种压力，就是所谓的“生命力”。[4] 为了验证这一说法，格雷姆设计了一种特殊的器材。器材的主体，看上去像是一口钟。钟的上部是一个玻璃毛细管，毛细管上有刻度，可以显示水压；下部，蒙着一层膜；底部，则由穿孔的金属管支撑。通过往钟内灌注各种液体，格雷姆观察了不同液体的扩散现象，推翻了前辈的研究——液体运动是自发的，跟“生命力”无关，液体中的小分子物质会主动穿越半透膜，大分子物质则被隔绝在外。[5] 雷格姆的装置[5] 天才构想 在格雷姆之前，透析（dialysis）指身体虚弱；在他开创了渗透学说之后，学者们不禁开始思索：能不能利用这种技术，实现物质分离呢？ 答案在半个世纪之后揭晓。 1914年，《纽约时报（New York Times）》报道了约翰·雅各布·阿贝尔（John Jacob Abel）和他的“人工肾脏”。 《纽约时报》的报道[6] 阿贝尔，1857年出生于美国。和当时很多青年才俊一样，他在大学毕业后，选择了去欧洲游学。最终拜入著名家者卡尔.路德维希门下，对生理学产生了浓厚的兴趣。不过，人生大事，穿衣吃饭。游学虽好，却不能游学一辈子。在返回美国之前，阿贝尔“悲哀”地发现，做临床医生似乎是自己唯一的选择。[7] 阿贝尔（图片来源：en.wikipedia） 尽管如此，阿贝尔并没有轻易妥协，他积极争取科研岗位，并且，很幸运地，在存款所剩无几时，得到了密歇根大学医学院的全职教职。 生理研究，可以分为两部分：或者研究物质对器官的影响，或者研究器官对物质的代谢。不管哪一种，都得首先把物质提纯出来。所以，渐渐地，阿贝尔对渗透学说产生了兴趣。 要想用渗透原理分离物质，首先得找到合适的渗透膜。阿贝尔选择了火棉胶，一是因为它的半渗透属性，二是因为常见。另一个难题，是效率。这一方面，还是要得研究人体学。人体内，大血管下面有小血管，小血管又连着毛细血管；虽然越来越细，但是物质交换的总面积，大大增加，因而物质代谢的效率十分高。这给了阿贝尔很大启发，他也在大管道下面，设置了很多平行的、细小的管道，用以增加渗透面积。 “Vividiffusion”，人工肾脏的雏形[3] 16，影响人类的数字 阿贝尔离清洁血液只有一步之遥了，这一步，却始终没能迈出去。 如果霍金可以多活一年，也许就能等到诺贝尔委员会的贺电；如果海森堡没有弄错原子弹的计算公式，也许，第二次世界大战还在打；如果阿贝尔能够预知到第一次世界大战的发生，也许，透析机会早三十年出现。 历史是充满偶然的！ 要想为患者清洁血液，必须使用抗凝剂。当时，肝素尚未发明，水蛭素，一种从水蛭唾液中提取的物质，是唯一的选择；而安全有效的水蛭素，大部分由法国生产。随着第一次世界大战的爆发，法国陷入战火、水蛭素的来源断绝，阿贝尔无奈地终止了自己的研究。[5] 历史又是必然的。只要还存在尿毒症，就会有人向着人工肾脏的目标进发。 科尔夫（图片来源：thelancet） 和两位前贤比起来，威廉·科尔夫的学者气质不太浓——他更像是一位工程师。 第一次世界大战打了4年，接着是20年的中场休息。1940年5月，德国入侵荷兰。跟所有良知未灭的人一样，科尔夫不愿意跟纳粹组织合作。于是，他转移到了坎彭市的一所小医院。在那里，他充分发挥了自己“能用就行”的哲学，不但建立了欧洲第一个血库，而且成功完成了人类历史上第一例透析治疗。[8] “能用就行”很容易被当作“凑合”。 “凑合”是对结果的妥协，“能用就行”却是尽量简化条件的智慧。科尔夫一直是一个追求简洁的人，他的人工肾脏，正是这种简洁的代表。[9]没有透析膜，他就用香肠肠衣；效率不够高，就增加肠衣的长度，一直加到了50码（约合46米）；为了把血液安全送回患者体内，他还研究了汽车发动机的水泵设计。 接受透析治疗的前15名患者，并没有出现明显好转。不过，科尔夫并不气馁，在原型机的基础上，他不断优化自己的方案，包括改进血液稀释剂和防止凝血等等。“有志者，事竟成。”1945年，科尔夫接收了一位因为肾衰竭而昏迷的患者，开始了自己第16次实验。 在忐忑不安的等待之后，这位患者终于醒了过来。[8] 血液透析示意图（原图出处：wikipedia） 总结 战争结束以后，科尔夫继续改进自己的设备，让血液透析机，成为了医院的标准配置。根据统计，我国维持血液透析病人的5年存活率是58%~80%，换句话说，因为有了血液透析，绝大多数患者可以长期存活。 不过血液透析只能去医院做，毕竟不大方便，所以，在血液透析之后，又诞生了腹膜透析技术。腹膜透析是一种十分取巧的解决方案。人的腹腔内，有一层腹膜，而腹膜是半透膜。利用腹膜的半透性，可以把透析液注入到患者体内，在血液和透析液完成物质交换以后，把透析液放出。这样，就不一定要去医院，甚至可以在睡眠时进行（全自动腹膜透析技术，APD），把患者从透析中解放出来。[10] 腹膜透析示意图（原图出处：wikipedia） 问题在于，不管是血液透析，还是腹膜透析，都不是一劳永逸的解决方案。一般而言，血液透析患者一年要进行145次透析，而腹膜透析患者，一年需要1376袋透析液，平均支出分别为8万元和7万元。[11]即使医保覆盖面不断扩大，这仍然是一笔不小的开销。 何时才能出现有效又廉价的尿毒症治疗方案呢？ ——只要探索精神还在，总有后来者。 参考文献 [1]90后女孩患尿毒症 画表情包筹医药费_社会_环球网[EB/OL]. [2018-03-11]. http://society.huanqiu.com/article/2018-03/11655921.html. [2]金惠铭, 王建枝. 病理生理学[M]. 人民卫生出版社, 2008. [3]S I T, M K C, MOHAMED R. Dialysis: History, Development And Promise[M]. World Scientific, 2012. [4]ZULKARNAEV A. BRIEF HISTORY OF THE STUDY OF DIFFUSION AND OSMOSIS IN THE CONTEXT OF DIALYSIS[J]. Nephrology Dialysis Transplantation, 2017, 32(suppl_3): iii37-iii38. [5]GOTTSCHALK C W, FELLNER S K. History of the science of dialysis[J]. American journal of nephrology, 1997, 17(3–4): 289–298. [6]EKNOYAN G. The wonderful apparatus of John Jacob Abel called the 《artificial kidney》[J]. Seminars in Dialysis, 2009, 22(3): 287–296. [7]John Jacob Abel facts, information, pictures | Encyclopedia.com articles about John Jacob Abel[EB/OL]. [2018-03-06]. https://www./people/medicine/medicine-biographies/john-jacob-abel#2830900017. [8]BLAKESLEE S. Willem Kolff, Doctor Who Invented Kidney and Heart Machines, Dies at 97[J]. The New York Times, 2009. [9]WATTS G. Willem Johan Kolff[J]. The Lancet, 2009, 373(9670): 1168. [10]慕景强. 那把柳叶刀: 剥下医学的外衣[M]. 浙江大学出版社, 2013. [11]肖月, 隋宾艳, 赵琨. 我国终末期肾病现状及透析技术的应用, 费用及支付情况分析[D]. 2011. 作者：赵言昌
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