위장관을 통해 산소를 공급하는 새로운 기술이 개발됐다.

도쿄 의과대학 연구진은 생쥐와 돼지 모델을 이용해 장을 통한 산소 공급을 실험해 그 결과를 학술지 ‘메드(Med)’에 게재했다.

미꾸라지, 해삼, 메기 등을 비롯한 여러 수생 생물들은 산소가 적은 환경에 적응하기 위해 폐나 아가미뿐 아니라 하부 위장관을 사용해 호흡하도록 진화했다. 연구진은 이러한 '장 호흡'이 포유류에서도 가능한지를 규명하기 위해 돼지와 생쥐를 이용한 실험을 진행했다.

우선, 연구진은 쥐의 직장을 통해 산소를 전달하는 장내 가스 환기 시스템을 설계한 뒤, 이들을 산소가 극히 적은 환경에 노출시켰다. 그 결과 일반적인 생쥐에 비해 환기 시스템이 있는 생쥐에서 생존 시간이 7분 이상 증가했다.

이러한 효과는 연구진이 생쥐의 장을 미세하게 마모시켰을 때 더욱 강화돼, 생존에 치명적인 조건에서 전체 생쥐 중 75%가 50분 이상 생존할 수 있도록 했다. 이러한 마모는 장과 주변 혈관 사이 기체 교환이 더욱 효율적으로 이루어지게 했다.

그러나 장내 가스 환기 시스템은 장 점막의 손상을 요구하기 때문에, 호흡곤란이 흔히 발생하는 중증의 환자들에게 실제로 적용될 가능성은 작다. 대신, 연구진은 ‘퍼플루오로데칼린(PFD)’이란 액체를 사용하면서 장 점막의 손상은 없는, 새로운 산소 공급 기술을 개발했다. PFD는 산소와 이산화탄소에 잘 결합하면서 인체에 무해한 물질이다.

연구진은 PFD를 이용한 ‘장내 액체 환기’ 치료를 받은 실험군의 쥐들이 대조군보다 훨씬 멀리 걸을 수 있으며, 더 많은 산소가 쥐들의 심장으로 공급된다는 것을 확인했다.

또한, PFD를 반복적으로 주입받은 돼지에서 산소 부족으로 인한 피부 창백과 냉증의 증상이 사라졌으며, 체내 산소량이 더 높게 관찰됐다.

현재 호흡곤란으로 인해 고통받는 환자 대부분이 기계를 통한 인공호흡 치료를 받고 있으나, 그것이 불가능한 경우에서 PFD 치료는 매우 효과적이다. 특히 코로나19 대유행으로 인해 기계적 환기 치료의 공급이 부족한 시점에서, 새로운 치료법 개발의 중요성은 더욱 강조되고 있다.