211service.com
Dr. Avontuur
In zijn kantoor in het Massachusetts General Hospital houdt Warren Zapol '62, die leiding geeft aan het Anesthesia Center for Critical Care Research van het ziekenhuis, een kleine tank stikstofmonoxide met het waarschuwingsgif - bel een arts geflankeerd door schedel-en-crossbones-symbolen. Toen hij deze tank 25 jaar geleden kocht, stond stikstofmonoxide vooral bekend als bestanddeel van auto-uitlaatgassen en sigarettenrook. Maar onderzoekers hadden ook ontdekt dat het lichaam het zelf gebruikt om bloedvaten te verwijden, en Zapol vroeg zich af of ingeademd stikstofmonoxide mensen zou kunnen helpen die niet genoeg zuurstof kunnen krijgen omdat ze een hoge bloeddruk hebben in de bloedvaten die naar de longen leiden - een probleem dat bij pasgeborenen staat bekend als het blauwe baby-syndroom. De behandeling van deze zuigelingen ging traditioneel gepaard met risicovolle procedures.
Artsen hadden geëxperimenteerd met manieren om deze bloedvaten te ontspannen met behulp van verbindingen die de bloeddruk in het algemeen verlagen. Maar ook dat kan gevaarlijk zijn. Zapol veronderstelde dat ingeademd stikstofmonoxide misschien beter zou werken, omdat het zou worden vernietigd door rode bloedcellen, zodat het niet door het lichaam zou circuleren. Om dit idee te testen, gaven hij en zijn collega's van Mass General een schaap een medicijn om pulmonale hypertensie te veroorzaken. Daarna openden ze alle ramen in het lab, deden gasmaskers op en dienden stikstofmonoxide toe via een tracheostomie. Ze ontdekten dat de bloeddruk in zijn longen snel daalde, zonder een overeenkomstige daling elders. Daarna testten ze het gas op pasgeboren lammeren en kregen dezelfde resultaten. Baby's zouden de volgende zijn.
In 1990 diende het team stikstofmonoxide toe aan zijn eerste menselijke pasgeborene: een jongen die behoorlijk blauw was van zuurstofgebrek, volgens Jesse Roberts, een neonatoloog die destijds met Zapol werkte. De groep was ervan overtuigd dat het veilig was vanwege het werk aan pasgeboren dieren, zegt Roberts. En tenslotte, zoals Zapol zegt, alle medicijnen zijn vergiften. U wilt gewoon de dosis ver, ver, ver naar beneden verlagen. Maar toen ze de baby behandelden, bedekten we de schedels en gekruiste knekels op de tank met een stuk papier, zegt Zapol. Opmerkelijk was dat de pulmonale bloedstroom van de jongen binnen een minuut toenam; hij ging van blauw naar roze. Het ging zo snel dat we koude rillingen kregen, zegt Roberts. In 2000 werd stikstofmonoxide goedgekeurd door de Food and Drug Administration voor gebruik bij baby's met pulmonale hypertensie. Tegenwoordig wordt het gegeven aan ongeveer 30.000 patiënten per jaar, zowel baby's als volwassenen.
Voorheen werden blauwe baby's meestal op kunstmatige longen geplaatst - een technologie die Zapol zelf al vroeg heeft ontwikkeld. De behandeling, die een chirurgische ingreep omvat en hersenbloedingen kan veroorzaken, duurde over het algemeen vijf dagen tot twee weken, schat Zapol. Stikstofmonoxide is daarentegen meestal maar vier tot vijf dagen nodig, tegen die tijd reageert ongeveer 80 procent van de baby's. Pas als de behandeling niet werkt, nemen artsen hun toevlucht tot de kunstlongen. Zapol maakt graag grapjes, mijn eerste project is pas af als je mijn tweede project eerst doet.
Zapol biedt in 1986 een brok ijs aan aan een dorstige Weddell-zeehond die een microcomputer droeg in de buurt van McMurdo Station op Antarctica.
Zapol, die van 1994 tot 2008 hoofdanesthesioloog was bij MGH en sinds 1972 lid is van de faculteit van Harvard, is al lang geïnteresseerd in de complexiteit van ademhaling en longcirculatie - niet alleen bij muizen, schapen en baby's, maar ook bij zoogdieren in het wild . Kort nadat hij begin jaren zeventig zijn verblijf in de anesthesie bij MGH had afgerond, werd hem verteld over de Weddell-zeehond van Antarctica, die meer dan een uur zijn adem kan inhouden. Aanvankelijk verwierp hij die bewering als bullshit, herinnert hij zich. Maar toen hij hoorde dat de zeehond inderdaad lange, diepe duiken onder het ijs maakt, vroeg hij een beurs aan om het te bestuderen, omdat hij dacht dat het enig inzicht zou kunnen geven in de menselijke fysiologie. Als je als anesthesist je patiënten anderhalf uur lang hun adem zou kunnen laten inhouden, zou dat heel fijn zijn, zegt hij.
Tijdens een reeks expedities die halverwege de jaren zeventig begon, gingen Zapol en zijn collega's naar wat hij het mooiste laboratorium ter wereld noemt: het McMurdo Station van de National Science Foundation, dat is gebouwd op het vulkanische gesteente van Ross Island op Antarctica. Ze overtuigden de marine om een gat in het ijs te boren, 15 mijl uit de kust, waar ze de zeehonden zouden vrijgeven die ze in kolonies op zee-ijs bij het eiland hadden gevangen. (Omdat er geen andere ademhalingsgaten in de buurt waren, redeneerde het team, zouden de zeehonden aan het einde van de duik terugkeren naar dezelfde plaats, waardoor het mogelijk werd om gegevens te verzamelen.) Een collega van Zapol bij MGH had een draagbare microcomputer ontworpen die bestand zijn tegen extreme druk en vriestemperaturen terwijl ze informatie verzamelen over de hartslag, zuurstofniveaus en andere variabelen van de zeehonden. Ze haalden de eerste zeehond in een slee en vervoerden hem over het ijs met behulp van een sneeuwkat, wiens krachtige loopvlakken van pas kwamen bij het trekken van een dier dat 3 meter lang kan zijn en wel 1200 kilo kan wegen. Ze bevestigden een microcomputer op een rubberen vel, dat ze op de rug van de zeehond plakten voordat ze het dier in het gat leidden.
Tijdens negen Antarctische onderzoeksexpedities verzamelden Zapol en zijn collega's een schat aan gegevens over wat er met de zeehonden gebeurt als ze onder het ijs duiken. Andere onderzoekers hadden opgemerkt dat de hartslag van de zeehonden tijdens het duiken dramatisch vertraagt. Maar ze waren het er niet over eens of deze reactie, een duikreflex genoemd, een artefact was van laboratoriumomstandigheden, waarin de zeehonden minder controle hadden. De groep van Zapol toonde aan dat de dieren in het wild een duikreflex vertonen; hun hartslag neemt af om zuurstof te besparen en daalt zelfs nog lager tijdens langere tochten naar beneden. (Onder kunstmatige omstandigheden, waarin ze niet wisten hoe lang de duik zou duren, leken ze zichzelf elke keer volledig te beschermen, zegt Zapol.) Ze ontdekten dat zeehonden onder water blijven door zuurstofhoudende rode bloedcellen in hun milt op te slaan en ze vrijgeven als dat nodig is. Tijdens één expeditie nam het team van Zapol ultrasone beelden van de milten van de dieren voor en na een lange duik, waarbij ze de precieze afname van het orgelvolume berekenden toen de bloedcellen werden vrijgegeven. Ze bestudeerden ook de fysiologie van drachtige zeehonden en hun foetussen - zoals Zapol het zegt, een onderzeeër in een onderzeeër. In zekere zin worden alle Weddell-zeehonden foetaal als ze duiken, voegt hij eraan toe, omdat ze hun longen instorten en, net als foetussen, er niet op vertrouwen om zuurstof te krijgen. (Zowel zeehonden als menselijke foetussen krijgen zuurstof via de navelstreng.) De onderzoekers ontdekten dat het vermogen van de zeehonden om hun longen in te klappen hen ook hielp om decompressieziekte of de bochten te vermijden.
Uiteindelijk vonden Zapol en zijn team geen verband tussen de fysiologie van de zeehonden en de uitdagingen waarmee mensen worden geconfronteerd die onvoldoende zuurstof krijgen. Toch hebben de expedities bijgedragen aan het begrip van onderzoekers van de zeehonden zelf. Deelnemen aan Zapol op zijn expeditie in 1992 was een levensveranderende ervaring, zegt William Hurford, nu voorzitter van anesthesiologie aan de University of Cincinnati College of Medicine. Het mooie was de puurheid van het onderzoek … de meditatieve … Je hoefde maar één ding te doen en het werd nooit donker. Het lijkt verbazingwekkend, voegt hij eraan toe, dat deze expedities überhaupt hebben plaatsgevonden. Zapol belde experts van over de hele wereld, waaronder drukke clinici die op verschillende gebieden werken, om te zeggen: Hé, waarom zou je niet een paar maanden naar Antarctica komen om wat zeehonden te jagen? herinnert hij zich. Ik bedoel, dat is vanaf het begin belachelijk, maar hij was in staat om het te doen. In 2006 werd een Antarctische gletsjer vernoemd naar Zapol als erkenning voor zijn bijdragen.
Artsen Konrad Falke, Graham Liggins, Zapol en Jesse Roberts op Antarctica in 1993.
Door de jaren heen leidde Zapols nieuwsgierigheid hem ook naar Japan en Korea, waar hij en zijn collega's vrouwelijke abalone-duikers bestudeerden die tot 25 meter diepte afdalen zonder luchttanks of duikuitrusting. Presidenten George Bush en Barack Obama hebben hem benoemd tot lid van de V.S. Arctische Onderzoekscommissie , waarmee hij zich heeft ingezet voor het werk aan de geestelijke gezondheid van inheemse volkeren in het noordpoolgebied. Hij heeft 13 Amerikaanse patenten ontvangen met betrekking tot zijn onderzoek naar stikstofmonoxide; andere wachten. En royalty's van eerder werk financieren aanvullende studies over het gas. Die royalty's maakten het Zapol en zijn vrouw, Nikki, ook mogelijk om vorig jaar een liefdadigheidsfonds van $ 3 miljoen op te zetten om een hoogleraarschap te financieren in het nieuwe Institute for Medical Engineering and Science (IMES) van MIT. (De Zapols zijn 45 jaar getrouwd en hebben twee kinderen; hun zoon, David '95, ontmoette zijn vrouw op een van de Antarctische expedities.) Zijn succes ligt echt op het snijvlak van fundamentele wetenschap en klinisch onderzoek, en ik denk dat hij koos IMES als een manier om dat te bevorderen, zegt IMES associate director Emery Brown, een mede-anesthesioloog bij MGH en een professor in computationele neurowetenschappen en gezondheidswetenschappen en technologie aan het MIT. (Brown heeft toevallig ook een professoraat in anesthesie aan de Harvard Medical School, genoemd naar Zapol.)
Vandaag combineert Zapol, die nu 72 is, zijn werk aan stikstofmonoxide met een langdurige interesse in een ziekte die hij uit de eerste hand kent. Vlak na zijn afstuderen aan het MIT liep hij malaria op terwijl hij een expeditie leidde door Zuidwest-Azië, waarbij hij gebieden verkende en documenteerde die zelden door buitenstaanders waren bezocht. Die ervaring, zegt hij, wakkerde zijn interesse in geneeskunde aan. Nu leidt hij een pilotstudie in Oeganda om het gebruik van stikstofmonoxide te testen bij kinderen met een ernstige complicatie, cerebrale malaria genaamd, waarbij zieke bloedcellen bloedvaten naar de hersenen verstoppen. De aandoening kan hersenbeschadiging, coma of zelfs de dood veroorzaken. Eerdere studies bij muizen hebben gesuggereerd dat stikstofmonoxide voordelen kan hebben als aanvullende therapie, dus voeren Zapol en zijn Afrikaanse collega's een proef uit met ongeveer 90 kinderen. Als de resultaten veelbelovend zijn, zullen ze doorgaan naar grotere klinische onderzoeken op meerdere locaties over het hele continent.
Zapol werkt ook aan een goedkopere manier om stikstofmonoxide aan het bed te genereren, waarbij een kleine inhalator met een bougie het gas rechtstreeks uit de lucht haalt. Dit zou vooral waardevol zijn in ontwikkelingslanden, waar het transporteren en leveren van grote gasflessen moeilijk zou kunnen zijn. Ik ben een arts in hart en nieren, zegt hij. Hoewel ik veel tijd besteed aan het bestuderen van zeehonden, schapen en andere dieren, zijn mensen in de eerste plaats geïnteresseerd.