为什么会出现缺氧的情况「感觉自己缺氧」

今天带来为什么会出现缺氧的情况「感觉自己缺氧」，关于为什么会出现缺氧的情况「感觉自己缺氧」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

「我们真的有氧气不足之虞而需要补氧吗？」

在先前一篇「小心，空气吸太多会让你氧化过快」的文章里，我讨论到氧气具有毒性，过量呼吸会使我们身体摄入过多氧气。一但体内氧气过溢，细胞、组织、器官等就会遭受氧化损伤，而造成发炎、病变、老化等各种症状。

有鉴于全身上下各种疾病，不管是因为先天遗传或后天失调，都与氧自由基产生的氧化伤害有关，因此我倡议用减量呼吸的方式，降低体内氧自由基的最大来源：「呼吸所摄入的氧气」，来抗氧化以治疗和保健身体。

这种降低摄氧量的「低氧」观念和措施，与蔚为风潮的各种「补氧」养身法，两者是南辕北辙。「补氧」观念有多深植人心？光看各种琳琅满目的补氧商品、书籍与课程，就可知道大家都认为自己有氧气不足之虞，需要像补充维生素等营养品一般，多摄取氧气来保健。因此，每当一听到我这种「低氧」的论调，大多数的人若不是认为我危言耸听，要不就是在炒作噱头。

因此，在这篇文章里，我希望透过一些科学实证研究，让大家一同来思考，我们到底是「氧过多」还是「缺氧」？

这个问题的重要性在于，它将让你采取完全不同的方式对待身体，也会对身体造成完全不同的结果。简言之，探讨这个问题绝对不是言论之争，而是意识到它深刻地影响到你我的每一个细胞、每一块组织与每一处身体机能。是病或愈，在于你对氧气的判断与选择。

氧气需多少：3之于40的思量

对生物来说，氧气的存在是种吊诡：它既是细胞产生能量不可或缺的分子，却也是使细胞遍体鳞伤的毒气。氧气若不足，我们体内细胞就无充分燃料顺利发电；氧气若太多，它又很容易转变成高活性且不稳定的自由基，到处攻击细胞内外的任何结构。在过与不及之间，一个攸关存亡的问题因此浮上台面：人体究竟需要多少氧才算够？多少就有超标危险？

我们侦测氧气量的方式，主要是依据压力来计算。以细胞所需的氧分压来说，一般细胞进行正常代谢作用时，只需要3mmHg的氧分压即足够。

若再内探到细胞内进行呼吸作用的粒线体（细胞的发电厂）来看，要让粒线体呼吸作用正常运作，氧分压只需介于0.15~0.4 mm Hg。

有研究甚至检测出，我们运动时细胞的耗氧量，也不过比正常代谢时再多一些些，介于3~4mmHg。3如果我们体内细胞的需氧量如此微量，我们体内会有供氧不足的问题吗？

根据呼吸生理学，我们从吸入空气到肺部的氧分压，大约有150mmHg。当氧气透过血液输送到末端的微血管网络时，氧分压会逐渐降到40mmHg左右。由于微血管网络周边就是细胞，这代表细胞周围的氧分压约莫有40mmHg。在这种大于10几倍的氧分压环境下，氧气可说是可说是一股高度气压，可轻易扩散进入细胞与其内部粒线体。对细胞与粒线体来说，他们面临的危险不是氧气不够，而是氧气过多伴随而来的「氧化压力」（Oxidative stress）。

体内氧分压分布：我们体内的氧分压成瀑布式递减分布，氧分压传输到动脉末端时约95mmHg，往下流再到微血管时则降到40mmHg。此时血管内的氧气会透过扩散方式接近并进入细胞，让细胞可进行有氧呼吸作用。

你可能会怀疑，我们全身上下细胞共五、六十兆个，就算单个细胞所需的氧分压非常微量，但整体加起来耗氧量应该会很大，所以可能还是有摄氧不足的问题。然而，根据呼吸生理，我们吸入到肺部的氧分压一般有150mmHg，呼出的氧分压大约有100mmHg。这现象显示，我们吸入的氧分压，只用掉三分之一，其他三分之二都是没用完直接再呼出体外。换句话说，我们体内需要的氧气，也不过就是那50mmHg。如果你知道身体只需要三分之一口的氧气量，而其他三分之二口只会增加体内的氧化压力，我想没有人会再觉得自己有缺氧的疑虑，而是担忧该如何防备细胞与粒线体不遭受氧自由基的攻击。

因此，从最基础的呼吸生理数据来看，我们每个人体内的氧分压，其实都有超标的危险。既然如此，为什么我们都还被告知有「缺氧」的情况？

「缺氧」的误解：低氧不等于缺氧

缺氧一词，是从Hypoxia翻译过来的。但其实Hypoxia里Hypo-，Hyp-的意思，原意是氧气「低」、「少于」常态，状况包括：

氧气输送低于体内组织或细胞所需

氧气比例少于大气常氧（Normoxic）21%。我们目前所说的缺氧，指的是第一种状况，但第二种状况「低氧」，却都未被理解。

以第一种状况来说，要发生氧气输送不够体内所需，主要是因为肺部机能出现问题，无法行正常气体交换作用，或是贫血血红素过低，血液携氧能力下降。排除这些病理因素，一般人在常氧环境下，要发生吸入氧气不够身体所用的情况，正如同上述体内细胞需氧量的讨论，可能性可说是微乎其微。

其实，细胞周边组织的氧分压要低于多少算缺氧，至今不管是学界或临床都没有一个共识与明确标准。

这是因为，我们体内组织的氧分压太多变了，每一个器官组织的氧分压都不同，就算是同一器官，表里不同部位与不同结构的氧分压也有差异。就算每个人的动脉血氧量都一样，体内氧分压的分布却不一定相同，这就是为什么光测血氧饱和度无法了解体内组织是否缺氧，因为体内氧气的扩散没有一个定向与定量。

尽管体内氧分压分布变化难测，但一个可掌握的确认事实是：在正常的呼吸生理状态下，我们末端微血管所提供的氧分压，其下限都大于细胞所需的氧分压。认清这一点，氧气供需之间的问题就一目了然。

至于第二种状况「低氧」，其实是一种普遍存在于各种生物体内的现象。所有的生物，不管是海生或陆生，体内氧气的比例，都远远低于21%。这是因为，生物细胞比我们更清楚氧气的危害，因此在漫长的演化过程中，发展出一套「抗氧化」的机制：一方面透过血管分布的密度、血红素的调控等，来扣住氧气不让它过度扩散到细胞周边之外，另方面则透过体内不同酵素，将过溢的氧自由基消除掉。生物学家们认为，这种将体内氧气比例大幅压低的生物机能，是一种相当重要的保护机制，避免细胞因为遭受过度氧化伤害而失能、变异或凋亡。

问题是，不只是一般大众将这种普遍「低氧」常态错认为「缺氧」，就连专事细胞实验的科学家，多半也忽略细胞存活在「低氧」的活体事实。

研究干细胞特性与移植的学者Alexey Bersenev就质疑：「我们体内没有一个细胞曾见识过21%的氧气环境，那为什么我们仍然在常氧环境下培植与操控观察细胞？」Alexey Bersenev指出，我们体内细胞生存的氧压环境，不过介于2%~5%，但许多体外实验（in vitro）不管是在条件设定或操作程序上，会让细胞接触到21%的常氧，这相当不合乎生物体内（in vivo）的生理条件。Alexey Bersenev说他向许多科学家问过这个氧环境设定的问题，其中不少专家也都认同细胞实验应该在低氧环境下进行，然而多数人实际操作时却还是没考虑这点。这让Alexey Bersenev感到相当诧异！

一位细胞学专家Mary Kay Bates则在《美国实验室》期刊中发表一文「在低氧环境下培育细胞，以利取得合乎生理学上的结果」，她指出许多细胞实验室在操控氧分压时，都忽略要将氧分压控制在合乎生理条件的「低氧」状态，以致细胞培育或观察的结果，完全不切合生物体的实际情况。

另一位细胞学专家Zoran Ivanovic则在《细胞生理学》期刊发表一文「低氧或常氧：以干细胞为示例」，他指出我们体内的氧气浓度都很低，如在大脑组织介于0.5%~7%，眼睛组织介于1~5%，骨髓则介于0~4%。此外，由于干细胞对氧气相当敏感，因此培育干细胞的环境，氧分压最好限定在1%以下。然而不少实验却经常在20~21%的常氧环境下进行干细胞的实验，此对干细胞来说，已是超标的「高氧」环境。

因此Zoran Ivanovic疾呼进行细胞实验者应该要用「细胞生物学」的眼光，将细胞生存的低氧条件列为前提，如此才能得出有意义的实验结果。

研究细胞呼吸生理的专家Erich Gnaiger更曾发表多篇文章指出，许多研究细胞与粒线体需氧量的研究，其得出数据前后范围相差200多倍。产生这么离谱的差距，是因为许多实验根本没将细胞放在一个符合低氧环境的「封闭」系统内，而是放在一个有着充裕氧气流通的「开放」系统内操作，所以得出一堆粒线体需氧量高的「伪假象」数据。

上述这些专家对「常氧」实验的反思，显示多数实验者其实都不清楚生物体内的低氧环境，也未意识到氧气对细胞的杀伤力。

这些实验结果对我们产生最严重的认知影响，就是让我们以为细胞会出问题，是「低氧」造成的。举个最明确的例子：在这些实验中，只要低于21%的氧气环境，都会被称为「低氧」，不管是15%、10%还是5%。以干细胞需氧量低于1%的情况来说，就算放在5%的氧环境下，干细胞还是会因为氧过多被损伤而凋亡。由于实验者认为5%远远低于常氧，加上干细胞凋亡的结果，因此实验结论便告诉我们：「低氧」使得干细胞凋亡。结果，我们就认为低氧是氧气不足，因此又努力补氧，最终造成一种雪上加霜的谬误悲剧，使干细胞承受更大的氧化伤害。

总括上述，我认为我们应该重新检视「缺氧」的定义，别再把病理特殊性「缺氧」与生理常态性「低氧」混为一谈。对体内细胞来说，低氧才是最适合他们存活的环境。

低氧，让细胞更有活性、修复力强

在实验各种细胞生长活性的研究里，我对间质干细胞（Mesenchymal Stem Cells，简称MSCs）的研究最感兴趣，因为干细胞能具备再生与修复能力，不仅能分化为脂肪、肌肉、软硬骨、骨髓、神经、皮肤、器官等各种细胞，也能迁移至创伤部位进行修补。由于干细胞的活力代表一种身体自愈指标，若能了解干细胞在什么样的氧分压环境生长最合适，或许就能判断我们体内氧分压究竟要维持多少最利启动细胞自愈力。

幸运的是，目前这方面的研究已相当丰富，提供了许多相当具体的研究数据。2013年《细胞生物》期刊刊登了一篇综述「低氧环境下干细胞的特征」，文章回顾了以往研究氧气浓度如何影响干细胞生长的七十几篇论文。该论文整理出几点分析：

1.在活体骨髓部位，氧分压的浓度会低到1%~2%，因此干细胞与所有的基质细胞（stroma cells）都有能耐生存于如此低氧的微生物环境。实验显示，干细胞能承受氧气浓度小于1%的低氧环境至少48小时。

2.就干细胞繁殖与细胞生长周期来说，干细胞在低氧环境的表现都比常氧环境来得更好，具体实验包括：

在氧气浓度5%的环境下培养干细胞，细胞数目会比在氧气浓度21%的环境多40%

氧气浓度2%的干细胞细胞繁殖率，比氧气浓度21%高30倍。若在氧气浓度1%下培育，其繁殖能力更佳。

低氧环境可增进干细胞的迁移能力（migration capcity），并提升免疫调控表现（immune regulatory performance）

根据这些实验结果，该论文结论低氧环境能增强干细胞修复受损组织的能力，表现良好的细胞自愈力。

另外，近两年这方面也有研究发表。一个低氧环境如何影响干细胞繁殖能里的实验。结果显示，干细胞在氧气浓度1%的繁殖与迁移能力，比在常氧环境高。

实验图标：干细胞分别培养在低氧（1%）与常氧（21%）的环境，培养七天后，低氧组的干细胞繁殖密度明显高于常氧组。

实验图标：实验设计将培养皿中间清空，经过36小时的观察后，低氧组在清空区域的覆盖率高于常氧控制组，显示干细胞在低氧环境的迁移能力高过常氧环境。

另外，2013年也进行一项干细胞修复能力的研究。

这项研究以老鼠为实验对象，实验者将老鼠的阿基里斯腱割裂，然后观察老鼠干细胞在常氧环境与低氧环境（1%）下阿基里斯腱修复状况的差异。结果显示，干细胞在低氧环境下的修复能力较常氧环境好，而且时间越长，修复表现的差异更大。

实验图标：实验分成未治疗组、常氧组（白条）、低氧组（黑条）与阿基里斯腱未割裂组。在测试最大损伤负载的表现上，两周后，低氧组表现得比常氧组好。四周后，低氧组的表现大幅优于常氧组。

根据上述多篇氧气浓度如何影响干细胞的研究，我们可以看到干细胞在低氧环境下表现最好，其氧气浓度多半为1%（氧分压约7.5 mmHg）。

如果将前述体内组织末端微血管40mmHg的水准拿来评价，干细胞在此氧压环境下不用怕缺氧，甚至可能还要防备氧过溢的氧化伤害。

如果不看具体氧压数据，我们可以确定的是，假如我们要启动体内细胞的修复能力，让组织、器官乃至系统方面的损伤自体痊愈，摄氧来增加体内氧分压的作法不会是明智之举。

我们该做的，就是顺应体内本该如此的低氧状态，避免过量呼吸增加体内的含氧量，甚至透过减量呼吸来降低体内的氧化压力，如此细胞就能在安全的低氧范围内，自行发挥它再生与修复的本能。

低氧，降低你体内的氧化损伤

关于低氧有利生理组织的事实，还有一种「低氧预处理」（Hypoxic-preconditioning）的临床处理方式，可让我们了解到问题到底是出在氧气过低还是不足。

在进行器官移植、外科创伤手术、烧烫冻伤治疗时，患者几乎都会遭受「缺血再灌流」（Ischemai reperfusion）的损伤。造成这种损伤的主因，并非缺血或缺氧的问题，而是缺血后再度输血时，氧气灌流产生自由基伤害，导致患部组织发炎坏死。

换句话说，「缺血再灌流」其实就是氧过溢产生的氧化伤害。为了降低「缺血再灌流」的伤害，许多手术都会采取「低氧预处理」的方式，也就是让患者先在低氧的环境（设定大气压力一半的环境，或是在空气中增加氮气使氧气浓度低于21%）调节一段时间后，再进行手术。

关于「低氧预处理」是否降低「缺血再灌流」损伤的研究，目前已有多篇研究证实具有成效。这些研究以老鼠、小猪为实验对象，实验者将动物分为两组，一组饲养在常氧环境（大气压力760mmHg）中，另一组则饲养在低压低氧舱（大气压力380mmHg），饲养时间长达三至四周，之后进行手术处理，并观察两组缺血再灌流的反应。尽管研究进行手术的部位不同，有的是肠道，有的是大脑，但结果都显示，饲养在低压低氧舱的动物，术后组织受损的情况都减缓许多，显示「低氧预处理」确实对患部起到保护作用。

另外也有研究指出，「低氧预处理」甚至能够保护中枢神经系统，降低大脑癫痫导致的神经氧化性损伤。

这种「低氧预处理」的成效显示，让体内维持在低氧状态，能减缓身体因过多氧自由基而造成的氧化损伤。相较于术后短暂的氧灌流就造成严重的发炎或坏死，低氧反而是较安全无虞的状态。值得注意的是，就算长期处在大气压力一半的环境下，生理也能正常运作。若是如此，那我们身处在一般大气压力的摄氧量，其实绰绰有余，甚至有氧气过剩的问题。

上述从细胞生理需氧量、干细胞再生与修复能力，到低氧与氧灌流的讨论，研究都具体显示，我们体内其实不缺氧，而且氧气过多残余在体内，只会让粒线体、细胞与干细胞受损连连，使身体遭受氧化伤害。

低氧，才是最符合生物演化运作的自然状态。认清「缺氧」的谬误，别再以为氧气不够用。我们周遭空气所含的氧气已经很充裕了，如果你不想让自己氧化过快，就请谨慎地少吸一点空气。

好了，本文就到此结束了，谢谢大家的阅读！