用于在细胞,组织,器官,和有机体中诱导停滞的方法,组合物和装置的制作方法

专利名称：用于在细胞,组织,器官,和有机体中诱导停滞的方法,组合物和装置的制作方法
背景技术：
本申请要求申请日为2003年10月22日的临时专利申请流水号60/513,458，申请日为2004年2月26日的临时专利申请流水号60/548,150，和申请日为2004年6月8日的临时专利申请流水号60/557,942的优先权，所有文献都被收作本文参考。
根据来自National Institute of General Medical Sciences(NIGMS)的授权编号GM048435，政府可能拥有本发明的权利。
1.发明领域本发明总体上涉及细胞生物学领域。更具体地讲，本发明涉及使用与氧气竞争的物质在细胞，组织，器官，和有机体中诱导停滞的方法和装置。在某些实施方案中，提供了用于在接触氧拮抗剂的受试者中治疗，预防，和诊断疾病和症状的方法和装置。
2.相关技术的说明停滞(stasis)是拉丁名词，表示″停止″。对于活组织的停滞来说，最常见的停滞形式与保存组织用于移植或再附着相关。通常，所述组织被浸泡在生理学流体中，如盐水，并且放置在冷却环境中，以便减弱导致细胞损伤的生物化学过程。这种停滞是不完全的，并且不能长时间可靠保持。实际上，器官移植和肢体再附着的成功与器官或肢体与完整的有机体脱离接触的时间成负相关。
更极端形式的停滞涉及将完整有机体置于被俗称为″假死″的状态态。尽管仍然被认为主要属于科幻小说领域，但是已经取得了某些影响，即一些富有的人寻求死亡之后进行低温保存，寄希望于将来医学突破之后可以使他们复苏，并且治愈他们的致命疾病。据说，自从1967年进行首次保存以来，业已低温保存了一百个以上的人，并且有一千个以上的人业已进行了法律和资金的安排，由若干机构中的一家进行人体冷冻，例如，Alcor Life Extension Foundation。所述方法涉及施用抗缺血药物，低温防腐，和用冷冻悬浮液灌注完整有机体的方法。尚未证实这种形式的有机体停滞是可逆的。
本文所披露的组合物，方法或生产制品在生物物质中诱导停滞的用途，具有以下特征诱导或发作停滞，随后将停滞保持一段时间，然后再恢复到正常的或接近正常的生理学状态，或恢复到被本领域技术人员认为是比整体或部分从来发生停滞的生物物质的状态更好的状态。
停滞还可以以“非”来定义。有机体停滞不属于下列任何状态睡眠，昏睡，死亡，麻痹，或癫痫大发作。
有大量在经过低体温条件，通常是冷水浸泡之后脉搏和呼吸明显停止的个体存活下来的报导。尽管科学家不完全了解，在这种场合下存活的能力可能来自被称作“哺乳动物潜水反射的现象”。这种反射被认为能刺激迷走神经系统，它控制着肺，心脏，咽喉和食道，以便保护重要器官。据推测，冷水刺激皮肤上的神经受体，导致血液离开皮肤，胃肠道和肢体末端分流到脑和心脏。与此同时，保护性反射的心搏徐缓，或缓慢的心脏跳动，保持了体内的较小的氧气供应。不幸的是，这种反射的表现并非在所有人体内都相同，并且被认为只占冷水浸泡事例的10-20％。
不完全或根本不取决于低体温和/或氧气的组合物和方法，可用于器官保存，并且用于组织或细胞保存。细胞和组织目前是通过低温保存的，通常在明显低于冰冻点的温度下，如在液氮中。不过，对温度的依赖性可能是有问题的，在需要的时候能产生这种低温的装置和制剂可能是得不到的或者它们可能需要更换。例如，组织培养细胞通常在容纳液氮的容器中保存一定时间；不过，这种容器通常需要定期更换装置中的液氮，否则液氮会被消耗完，并且不能维持所述温度。另外，由于冷冻/解冻过程会导致对细胞和组织的损伤。因此，需要改进技术。
另外，在遭受诸如截肢和低体温的创伤的完整有机体中控制细胞和生理学代谢的能力的缺乏是医学领域的关键缺陷。另一方面，上面所探讨的有趣的事件强烈暗示了如果正确地理解和调控的话，可以在细胞，组织和完整有机体中诱导停滞。因此，存在对在创伤条件下控制代谢过程的改进方法的强烈需求。
发明概述因此，本发明提供了在位于或来自有机体的细胞，组织，和器官，以及在有机体本身中诱导停滞的方法，组合物，生产制品，和装置。所述方法，组合物，生产制品，和装置可用于保护生物物质，以及预防，治疗，或诊断有机体的疾病和症状。下面将说明所述用途和其他用途。本发明基于用被确定具有保护功能，因此被用作保护剂的化合物进行研究。另外，研究的整体结果涉及不同的化合物，表明具有可利用的电子供体中心的化合物在诱导停滞方面是特别有效的。另外，所述化合物能诱导可逆转的停滞，意味着它们对特定的生物物质没有太大的毒性，不至于使所述物质死亡或分解。
本发明涉及让生物物质接触一定量的制剂，以便实现所述生物物质的停滞。在某些实施方案中，本发明涉及在活体生物物质内诱导停滞的方法，包括a)确定需要停滞的有机体；和，b)让所述有机体接触有效量的氧拮抗剂，以便在活体生物物质中诱导停滞。在生物物质中诱导″停滞″表示所述物质是活的，但是具有下列一种或多种特征由所述生物物质产生二氧化碳的速度或数量降低了至少两倍；所述生物物质的氧气消耗的速度或数量降低了至少两倍；和运动或移动性降低了至少10％(仅适用于运动的细胞和组织，如精子细胞或心脏或肢体，或当在完整有机体中诱导停滞时)(统称为″细胞呼吸指标″)。在本发明的方法中，停滞是暂时的和/或可逆的，这意味着在随后的某些时间点所述生物物质不再表现出停滞特征。
术语″生物物质″表示任何活的生物材料(在优选实施方案中是哺乳动物生物材料)包括细胞，组织，器官，和/或有机体，以及它们的任意组合。预计，可以在有机体的一部分(如在细胞，组织，和/或在一种或多种器官中)诱导停滞，无论所述部分保持在有机体内或是从有机体内取出，或是使完整有机体进入停滞状态。术语″活体生物物质″表示活体内，即，仍然在有机体内或者与有机体连接的生物物质。另外，术语″生物物质″应当被理解成与术语″生物材料″同义。
需要停滞的有机体是这样的有机体，其中，有机体的全部或部分的停滞，可能产生直接或间接的生物学效果。例如，有发生失血性休克风险的患者被认为需要停滞，或将进行冠状动脉旁路手术的患者能够从防止心脏发生局部缺血/再灌注损伤中受益。在本申请中讨论了其他用途。在某些场合下，根据一种或多种试验来筛选或评估鉴定或确定对停滞的需要，所述试验表明了症状或疾病，或出现症状或疾病的风险可以通过发生停滞预防或治疗。另外，考虑患者的医学史或家族医学史(与患者交谈)可以获得有机体需要停滞的信息。
术语″氧拮抗剂″表示与生物物质所使用的氧气竞争的物质，所述生物物质的存活需要氧气(″利用氧气的生物物质″)。氧气通常是各种细胞过程所使用或需要的，它能产生生物物质便于使用能量的主要来源。氧拮抗剂能有效减少或消除利用氧气的生物物质可获得的氧气的数量，和/或可以被利用氧气的生物物质所使用的氧气数量。因此，在某些实施方案中，氧拮抗剂能抑制或减少在细胞中发生的细胞呼吸的数量，例如，通过结合细胞色素c氧化酶上的位点，否则，这些位点会与氧结合。细胞色素c氧化酶能专一性地结合氧，然后将它转化成水。优选的是，所述氧拮抗剂对细胞色素氧化酶c是专一性的。在某些实施方案中，所述与细胞色素c氧化酶的结合优选是可释放的和可逆转的结合(例如，体外解离常数Kd至少10-2，10-3，或10-4M，并且体外解离常数Kd不超过10-6，10-7，10-8，10-9，10-10，或10-11M)。在某些实施方案中，通过测定ATP和/或二氧化碳产量评估氧拮抗剂。
术语″有效量″表示可以获得所述结果的用量。在本发明的方法中，″有效量″是，例如，能够在需要停滞的生物物质中诱导停滞的数量。可以理解的是，当在组织或器官中诱导停滞时，有效量是能够在组织或器官中诱导停滞的用量，该用量是通过组织或器官的细胞呼吸的总量测定的。因此，例如，如果在接触特定数量的某种氧拮抗剂之后，心脏对氧气的消耗(是心脏细胞消耗的总量)降低至少大约2-倍就应当被理解成它是在心脏中诱导停滞的有效量。类似地，能在有机体中诱导停滞的有效量的制剂是针对停滞的特定参数的总的或合计水平评估的总量。还应当理解的是，当在有机体中诱导停滞时，有效量是通常能在完整有机体中诱导停滞的用量，除非靶定所述有机体的特定部分。
有效量的特定化合物的概念与有多少可利用的氧气能够被所述生物物质利用相关。一般，在缺少任何氧拮抗剂(室内空气具有大约210,000ppm氧气)的条件下当存在大约100,000ppm或更少的氧气时能够诱导停滞。所述氧拮抗剂起着改变有多少氧气能有效利用的作用。因此，尽管生物物质接触的氧气的实际浓度可能更高，甚至超过10ppm，但是由于氧拮抗剂与氧气竞争结合所述生物物质中的重要的氧气代谢蛋白，有可能导致停滞。换句话说，有效量的氧拮抗剂能够将有效氧浓度降低到存在的氧无法利用的浓度。当氧拮抗剂的含量将有效氧浓度降低到低于与重要氧代谢蛋白结合的氧气的Km时就可能出现这种情况(即，相当于10ppm的氧气)。因此，在某些实施方案中，氧拮抗剂能够将氧气的有效浓度降低2-，3-，4-，5-，6-，7-，8-，9-，10-，15-，20-，25-，30-，35-，40-，45-，50-，60-，70-，80-，90-，100-，150-，200-，250-，300-，350-，400-，450-，500-，600-，700-，800-，900-，1000-，1100-，1200-，1300-，1400-，1500-，1600-，1700-，1800-，1900-，2000-，2100-，2200-，2300-，2400-，2500-，2600-，2700-，2800-，2900-，3000-，3100-，3200-，3300，3400-，3500-，3600-，3700-，3800-，3900-，4000-，4100-，4200-，4300-，4400-，4500-，5000-，6000-，7000-，8000-，9000-，或10000-倍或以上，或由此衍生的任何范围。应当理解的是，这是表明细胞呼吸减弱的另一种方式。
另外，有效量可以表示为有或没有对接触时间长度进行定量的浓度。在某些实施方案中，通常涉及诱导停滞，让生物物质接触氧拮抗剂大约，至少大约，或至多大约5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55，60秒，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27，28，29，30，31，32，33，34，35，36，37，38，39，40，41，42，43，44，45，46，47，48，49，50，51，52，53，54，55，56，57，58，59，60分钟，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24小时，1，2，3，4，5，6，7天，1，2，3，4，5周，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12个月，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20年或以上，以及它们的任意组合或由此衍生的范围。随后，生物物质可以继续接触氧拮抗剂，或者，在本发明的其他实施方案中，所述生物物质不再接触所述氧拮抗剂。后一个步骤可以通过从需要停滞的生物物质中除去或有效除去氧拮抗剂而实现，或者将生物物质从含有氧拮抗剂的环境中取出。
因此，在本发明的某些实施方案中，诱导了停滞，并且在本发明的方法中的另一个步骤是保持相关的生物物质处在停滞状态。这一目的可以通过让所述生物物质继续接触氧拮抗剂和/或让生物物质接触非生理学温度而实现。另外，可以将所述生物物质放置在保存制剂或溶液中，或者接触含氧量正常的或含氧量低的条件。预计，生物物质能够保持停滞大约，至少大约，或至多大约30秒，1，2，3，4，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55分钟，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24小时，1，2，3，4，5，6，7天，1，2，3，4，5周，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12个月，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20年或以上，以及它们的任意组合或由此衍生的范围。
可以理解的是，针对完整动物的″停滞″和针对细胞或组织的″停滞″可能需要不同停滞时间。因此，对于人类受试者来说，例如，进行手术治疗的受试者，对恶性高热，或创伤受害者的治疗通常需要长达12，18，或24小时停滞时间。对于非人动物受试者来说，例如，出于商业目的而运送或保存的非人动物，需要2或4天，2或4周，或更长时间的停滞。
术语″接触″是根据它的普通含义使用的，用于表示生物物质接触氧拮抗剂。在某些实施方案中，这一目的可以通过让生物物质与氧拮抗剂接触实现。对于活体细胞，组织，或器官来说，″接触″还可以表示″展开这些材料，以便它能够与氧拮抗剂接触。例如，这一目的可以通过手术方法实现。让生物物质接触氧拮抗剂，可以是在氧拮抗剂中或者用氧拮抗剂温育(包括浸泡)，用氧拮抗剂灌注或输液，用氧拮抗剂注射生物物质，或将氧拮抗剂涂在所述生物物质上。另外，如果需要完整有机体的停滞，吸入或摄取氧拮抗剂，或者任何其他药物施用途径都可用于使用氧拮抗剂。
在某些实施方案中，有效量被定义为氧拮抗剂的亚致死剂量。对于诱导细胞，组织，或器官(不是完整有机体)的停滞，″亚致死剂量″表示一次施用的氧拮抗剂低于能导致生物物质中的至少大部分细胞在施用24小时之内死亡的氧拮抗剂含量的一半。如果需要完整有机体的停滞，″亚致死剂量″表示一次施用的氧拮抗剂低于会导致所述有机体在施用24小时之内死亡的氧拮抗剂含量的一半。在其他实施方案中，有效量被定义为氧拮抗剂的接近致死剂量。类似地，对于在细胞，组织，或器官(不是完整有机体)中诱导停滞来说，″接近致死剂量″表示一次施用的氧拮抗剂占能在施用24小时之内导致至少大部分细胞死亡的抑制剂用量的25％。如果需要完整有机体的停滞，″接近致死剂量″表示一次施用的氧拮抗剂占能在24小时之内导致有机体死亡的抑制剂用量的25％。在某些实施方案中，亚致死剂量是通过给生物材料施用预定数量的氧拮抗剂施用的。
在某些实施方案中，有效量是通过单独或组合监测施用的氧拮抗剂含量，监测施用氧拮抗剂的时间，监测生物材料对施用氧拮抗剂的生理学反应(例如，脉搏，呼吸，痛觉，运动或移动性等)完成，并且在测定到预定的反应变化的上限或下限时减少，中断，或终止氧拮抗剂的施用等。另外，上述步骤还可应用于本发明的任何方法中。
在某些实施方案中，生物物质接触一定量的氧拮抗剂，它能使生物物质产生的二氧化碳的速度或数量减少至少2-倍，不过还可以减少大约，至少大约，或至多大约3-，4-，5-，6-，7-，8-，9-，10-，15-，20-，25-，30-，35-，40-，45-，50-，100-，200-，300-，400-，500-倍或以上，或由此衍生的任何范围。在某些实施方案中，生物物质接触一定量的氧拮抗剂，它能使生物物质的氧气消耗的速度或数量降低至少2-倍，不过，还可以降低大约，至少大约，或至多大约3-，4-，5-，6-，7-，8-，9-，10-，15-，20-，25-，30-，35-，40-，45-，50-，100-，200-，300-，400-，500-倍或以上，或由此衍生的任何范围。在某些实施方案中，生物物质接触一定量的氧拮抗剂，它能够减弱运动或移动性至少10％，不过还可以减弱大约，至少大约，或至多大约15，20，25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，75，80，85，90，95，99，或100％，或由此衍生的任何范围。对于其他实施方案来说，所述特征和参数属于被诱导进入停滞状态的任何生物物质的范围。因此，如果在有机体心脏中诱导停滞的话，应当评估心脏，而不是完整有机体的上述参数。对于有机体来说，氧气消耗降低8-倍是被称作″冬眠″的类型的停滞。另外，在本申请中应当理解的是，氧气消耗减少大约1000-倍可以被视作″假死″。可以理解的是，本发明的实施方案涉及可以在冬眠或假死水平上实现的停滞，如果合适的话。
另外，在本发明的某些实施方案中，提供了减弱细胞呼吸的方法，它可以或者不可以与达到停滞所需要的程度一样高。在本发明的方法中，提供了将氧气消耗降低大约，至少大约，或至多大约20，25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，75，80，85，90，95，或100％。这还可以以任何细胞呼吸指标的形式表达和评估。
预计，生物物质可以接触一种或多种氧拮抗剂一次以上。预计，生物物质可以接触一种或多种氧拮抗剂1，2，3，4，5，6，7，8，9，10或更多次，这意味着，当生物物质接触多次时，在介于上述时间(是指接触氧拮抗剂)之间有休息期。
在某些场合下，给所述生物物质施用亚致死集体剂量或非致死集体剂量。如上文所述，对于在不是完整有机体的生物物质中诱导停滞来说，″亚致死集体剂量″表示多次施用的氧拮抗剂的量，其总的剂量低于能在施用24小时之内导致至少大部分细胞死亡的氧拮抗剂含量的一半。在其他实施方案中，有效量被定义为氧拮抗剂的接近致死剂量。同样，″接近致死集体剂量″表示多次施用的氧拮抗剂的量占能在施用24小时内导致至少大部分细胞死亡的氧拮抗剂用量的25％。预计，可以施用多个剂量，以便在完整有机体中诱导停滞。对″亚致死集体剂量″和″接近致死集体剂量″的定义可以根据前面对完整有机体的停滞的讨论中提到的单个剂量推测。
预计，用于本发明中的生物物质涉及包括利用氧气的细胞的任何生物物质。所述细胞可以是真核细胞或原核细胞。在某些实施方案中，所述细胞是真核细胞。更具体地讲，在某些实施方案中，所述细胞是哺乳动物细胞。可用于本发明的哺乳动物细胞包括，但不局限于来自下列哺乳动物的细胞人类，猴子，小鼠，大鼠，兔子，仓鼠，山羊，猪，犬，猫，雪貂，牛，绵羊，和马。
另外，本发明的细胞可以是二倍体，不过在某些场合下，所述细胞是单倍体(性细胞)。另外，细胞可以是多倍体，非整倍体，或无核细胞。所述细胞可来自特定的组织或器官，如来自下列一组的器官心脏，肺，肾脏，肝脏，骨髓，胰腺，皮肤，骨骼，静脉，动脉，角膜，血液，小肠，大肠，脑，脊髓，平滑肌，骨骼肌，卵巢，睾丸，子宫，和脐带。另外，所述细胞还可以以下细胞类型为特征血小板，髓细胞，红细胞，淋巴细胞，脂肪细胞，成纤维细胞，上皮细胞，内皮细胞，平滑肌细胞，骨骼肌细胞，内分泌细胞，胶质细胞，神经元，分泌细胞，屏障功能细胞，收缩细胞，吸收性细胞，黏膜细胞，角膜缘细胞(来自角膜)，干细胞(全能、多向、多能干细胞)，未受精的或受精的卵母细胞，或精子。
生物物质可以暴露于或者与一种以上氧拮抗剂接触。生物物质可以接触至少一种氧拮抗剂，包括2，3，4，5，6，7，8，9，10或更多种氧拮抗剂，或由此衍生的任何范围。对于多种氧拮抗剂来说，术语″有效量″表示氧拮抗剂的总量。例如，所述生物物质可以接触第一种氧拮抗剂，然后接触第二种氧拮抗剂。另外，生物物质可以同时或以重叠的方式接触一种以上氧拮抗剂。另外，预计，一种以上氧拮抗剂可以包含或者混合在一起，如存在于生物物质要接触的一种组合物中。
本发明的方法和装置涉及保护剂，在某些实施方案中它是氧拮抗剂。在某些实施方案中，所述氧拮抗剂是还原剂。另外，所述氧拮抗剂表征为硫族化合物。
在某些实施方案中，所述硫族化合物包括硫，而在其他实施方案中，它包括硒，碲，或钋。在某些实施方案中，硫族化合物包括一种或多种暴露的硫化物基团。预计，该硫族化合物包括1，2，3，4，5，6或更多种暴露的硫化物基团，或由此衍生的任何范围。在具体实施方案中，这种含有硫化物的化合物是CS2(二硫化碳)。
另外，在本发明的某些方法中，通过让细胞接触具有以下化学结构的还原剂在细胞中诱导停滞 其中，X是N，O，Po，S，Se，或Te；其中，Y是N或O；其中，R1是H，C，低级烷基，低级醇，或CN；其中，R2是H，C，低级烷基，或低级醇，或CN；其中，n是0或1；其中，m是0或1；其中，k是0，1，2，3，或4；和，其中，p是1或2。
术语″低级烷基″和″低级醇″是按照它们的普通含义使用的，并且有关符号是用于表示化学元素的。该化学结构被称作″还原剂结构″，并且，具有该结构的任何化合物都被称作还原剂结构化合物。在其他实施方案中，在还原剂结构中的k是0。另外，在其他实施方案中，R1和/或R2基团可以是胺或低级烷基胺。在其他实施方案中，R1和/或R2可以是短链醇或短链酮。另外，R1和R2可以是桥接和/或所述化合物可以是环状化合物。在某些实施方案中，X还可以是卤。术语″低级″表示1，2，3，4，5，或6个碳原子，或由此衍生的任何范围。另外，R1和/或R2可以是其他小的有机基团，包括C2-C5酯，酰胺，醛，酮，羧酸，乙醚，腈，酐，卤化物，卤化酰基，硫化物，砜，磺酸，硫氧化物，和/或硫醇。这样的取代明显与R1和/或R2相关。在某些其他实施方案中，R1和/或R2可以是上面所讨论的短链形式的小的有机基团。″短链″表示1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，或12个碳分子，或由此衍生的任何范围。
预计，在某些场合下，所述还原剂结构化合物可以是硫族化合物。在某些实施方案中，所述硫族化合物具有烷基链，它具有暴露的硫族化物。在其他实施方案中，所述硫族化合物具有一旦被所述生物物质吸收就被暴露的硫族化物。就此而言，所述硫族化合物与作为氧拮抗剂的药物前体类似。因此，在所述生物物质接触硫族化合物之后，所述化合物上的硫，硒，氧，碲，钋，或116号元素分子中的一种或多种就变得可以利用。在本文中，″可以利用的″表示硫，硒，氧，碲，钋，或116号元素保留了电子。
在某些实施方案中，所述还原剂结构化合物选自下列一组H2S，H2Se，H2Te，和H2Po。在某些场合下，所述还原剂结构具有X，它是S。在其他实施方案中，X是Se，或X是Te，或X是Po，或X是O。另外，在某些实施方案中，所述还原剂结构上的k是0或1。在某些实施方案中，所述还原剂结构化合物是二甲亚砜(DMSO)，二甲硫醚(DMS)，一氧化碳，甲硫醇(CH3SH)，巯基乙醇，硫氰酸盐，氰化氢，甲硫醇(MeSH)，或CS2。在具体实施方案中，所述氧拮抗剂是H2S，H2Se，CS2，MeSH，或DMS。所述分子中这种大小的化合物是特别有用的(就是说，占它们平均分子量的50％)。
另外，一般应当理解的是，在这里作为氧拮抗剂讨论的任何化合物都能够以药物前体形式给所述生物物质提供，这意味着所述生物物质或所述生物物质的环境中的其他物质能将所述药物前体改变成它的活性形式，就是说，改变成氧拮抗剂。
所述氧拮抗剂是以能够与氧竞争的状态给所述生物物质提供的。所述氧拮抗剂可以是气体，半固体液体(如凝胶或糊剂)，液体，或气体。预计，生物物质可以接触一种以上氧拮抗剂和/或接触一种以上状态的氧拮抗剂。
在某些实施方案中，所述氧拮抗剂是气体。在具体实施方案中，所述气体氧拮抗剂包括一氧化碳，氮，硫，硒，碲，或钋，或它们的混合物。另外，要特别指出的是，氧拮抗剂是作为气体的硫族化合物。在某些实施方案中，所述氧拮抗剂是存在于包括一种以上气体的气体混合物中。在某些实施方案中，所述其他气体是无毒的和/或无活性的气体。在某些实施方案中，所述其他气体是惰性气体(氦，氖，氩，氪，氙，氡，或118号元素)，氮，一氧化二氮，氢，或它们的混合物。
在某些场合下，所述气体混合物还含有氧气。在本发明的其他实施方案中，氧拮抗剂气体与氧气混合，以便形成氧气气体混合物。特别相关的是氧气气体混合物，其中，氧气气体混合物中氧气的含量低于该混合物中所有其他气体的总量。
在某些实施方案中，所述氧拮抗剂气体是一氧化碳，并且一氧化碳的含量大体上与氧气气体混合物中氧气的含量相同或超过它的含量。在具体实施方案中，一氧化碳被用于无血的生物物质。术语″无血的生物物质″表示它的氧合作用不取决于，或不再取决于血管的细胞和器官，如用于移植的器官。优选的是，气体为100％的CO，不过，正如本领域技术人员显而易见的，CO的含量可以与除了氧气之外的其他气体平衡，只要将可利用的氧气的含量降低到能抑制细胞呼吸的水平就行。在本文中，一氧化碳与氧气的比例优选为85∶15或以上，199∶1或以上或399∶1或以上。在某些实施方案中，所述比例为大约，至少大约，或至多大约1∶1，2∶1，2.5∶1，3∶1，4∶1，5∶1，6∶1，7∶1，8∶1，9∶1，10∶1，15∶1，20∶1，25∶1，30∶1.35∶1，40∶1，45∶1，50∶1，55∶1，60∶1，65∶1，70∶1，75∶1，80∶1，85∶1，90∶1，95∶1，100∶1，110∶1，120∶1，130∶1，140∶1，150∶1，160∶1，170∶1，180∶1，190∶1，200∶1，210∶1，220∶1，230∶1，240∶1，250∶1，260∶1，270∶1，280∶1，290∶1，300∶1，310∶1，320∶1，330∶1，340∶1，350∶1，360∶1，370∶1，380∶1，390∶1，400∶1，410∶1，420∶1，430∶1，440∶1，450∶1，460∶1，470∶1，480∶1，490∶1，500∶1或以上，或由此衍生的任何范围。
在某些实施方案中，上述数字涉及一氧化碳与氧气和一种或多种其他气体的混合物的比例。在某些场合下，预计，所述其他气体是是无活性的气体，如氮气(N2)。因此，在本发明的其他实施方案中，上述数字采用了一氧化碳与氧气和氮气的组合(O2/N2)的组合的比例，可将它用于本发明的方法和装置中。因此，可以理解的是，其他气体可能或不可能存在。在某些实施方案中，CO氧气的比例是用一种或多种其他气体平衡的(非-一氧化碳和非氧气气体)。在具体实施方案中，CO氧气的比例是用氮气平衡的。在某些实施方案中，CO的含量是CO与室内空气相比的比例，正如通过以上数字所描述的。
在某些场合下，一氧化碳的含量是与氧气的含量相对的，而在其他实施方案中，它是绝对含量。例如，在本发明的某些实施方案中，氧气的含量是″百万分之几(ppm)″形式的，它是在标准的20℃的温度和一个大气压力下氧气体积占一百万份空气的份数的参数，所述气体的体积是用一氧化碳平衡的。在本文中，一氧化碳比氧气的含量是相对于用一氧化碳平衡的氧气的百万分之几的比例。预计，所述生物材料要接触或用它培养的气体可以是用一氧化碳平衡的，并且在某些场合下用与无毒的和/或无活性的气体混合的一氧化碳平衡的至少0，50，100，200，300，400，500，1000，或2000个百万分之几(ppm)的氧气。术语″环境″表示所述生物物质的直接环境，就是说，与它直接接触的环境。因此，所述生物材料必须直接接触一氧化碳，并且与所述生物物质处在相同空间中的密封箱中的一氧化碳不足以被认为是在本发明的″环境″培养。另外，所述大气压可以用kPa形式表示。一般可以理解的是，百万分之1＝在1个大气压下为101kPa。在本发明的实施方案中，所述生物材料培养或接触的环境是大约，至少大约，或至多大约0.001，0.005，0.01，0.02，0.03，0.04，0.05，0.06，0.07，0.08，0.09，0.10，0.11，0.12，0.13，0.14，0.15，0.16，0.17，0.18，0.19，0.20.0.21，0.22，0.23，0.24，0.25，0.26，0.27，0.28，0.29，0.30，0.35，0.40，0.45，0.50，0.55，0.60，0.65；0.70，0.75，0.80，0.5，0.90，0.95，1.0kPa或更多的O2，或由此衍生的任何范围。如上文所述，所述含量可以是用一氧化碳平衡的和/或其他无毒的和/或无活性的气体平衡的。另外，所述气体还能够以kPa单位形式的CO含量定义。在某些实施方案中，所述气体是大约，至少大约，或至多大约1，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，75，80，85，90，95，101，101.3kPa CO，或由此衍生的任何范围。在具体实施方案中，所述分压力为大约或至少大约85，90，95，101，101.3kPa CO，或由此衍生的任何范围。
所述样品接触或用一氧化碳培养的时间量还可以在本发明的实施方案中改变。在某些实施方案中，所述样品接触或用一氧化碳培养大约，至少大约，或至多大约5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27，28，29，30，31，32，33，34，35，36，37，38，39，40，41，42，43，44，45，46，47，48，49，50，51，52，53，54，55，56，57，58，59，60分钟或以上和/或，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，小时，和/或1，2，3，4，5，6，7，8，9，10天或以上。
在本发明的某些实施方案中，生物物质在密封的容器中接触所述气体。在某些场合下，所述密封的容器可以保持特定的环境或根据需要调节所述环境。所述环境表示所述生物物质接触的氧拮抗剂的含量和/或环境的温度。在某些场合下，在接触氧拮抗剂之前，期间，或之后将所述生物物质放置在真空条件下。另外，在其他场合下，所述生物物质在接触氧拮抗剂之后接触含氧量正常的环境。
另外，在其他实施方案中，含有所述生物物质的环境至少一次循环到不同的氧拮抗剂的含量或浓度，其中，含量或浓度的差别是至少一个百分点的差别。所述环境可以在一种或多种氧拮抗剂的含量或浓度之间来回循环，或者它可以逐渐增加或减少氧拮抗剂的含量或浓度。在某些场合下，所述不同的含量或浓度为所述生物物质最初接触的所述氧拮抗剂的含量或浓度的0-99.9％。预计，所述含量或浓度的差别为大约，至少大约，或至多大约0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27，28，29，30，31，32，33，34，35，36，37，38，39，40，41，42，43，44，45，46，47，48，49，50，51，52，53，54，55，56，57，58，59，60，61，62，63，64，65，66，67，68，69，70，71，72，73，74，75，76，77，78，79，80，81，82，83，84，85，86，87，88，89，90，91，92，93，94，95，96，97，98，99％或以上，或由此衍生的任何范围。
本发明的方法还可以包括让生物物质接触受控制的温度环境的步骤。在某些实施方案中，所述生物物质接触的温度是″非生理学温度环境″，它表示所述生物物质不能在该温度下存活超过96小时的温度。所述受控制的温度环境的温度可以为大约，至少大约，或至多大约-210，-200，-190，-180，-170，-160，-150，-140，-130，-120，-110，-100，-90，-80，-70，-60，-50，-40，-30，-20，-10，-5，0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27，28，29，30，31，32，33，34，35，36，37，38，39，40，41，42，43，44，45，46，47，48，49，50，51，52，53，54，55，56，57，58，59，60，61，62，63，64，65，66，67，68，69，70，71，72，73，74，75，76，77，78，79，80，81，82，83，84，85，86，87，88，89，90，91，92，93，94，95，96，97，98，99，100，101，102，103，104，105，106，107，108，109，110，111，112，113，114，115，116，117，118，119，120，121，122，123，124，125，126，127，128，129，130，131，132，133，134，135，136，137，138，139，140，141，142，143，144，145，146，147，148，149，150，151，152，153，154，155，156，157，158，159，160，161，162，163，164，165，166，167，168，169，170，171，172，173，174，175，176，177，178，179，180，181，182，183，184，185，186，187，188，189，190，191，192，193，194，195，196，197，198，199，200℃或以上，或由此衍生的任何范围。生物物质可以在室温下接触氧拮抗剂，所述室温表示大约20℃-大约25℃的温度。另外，所述生物物质达到了上述任何数量或数量范围的中心温度。
预计，所述生物物质可以在接触所述氧拮抗剂期间或之后接触非生理学温度环境或受控制的温度环境。另外，在某些实施方案中，所述生物物质接触非生理学温度环境或受控制的温度环境的时间为大约一分钟至大约一年。所述时间量可以为大约，至少大约，或至多大约30秒，1，2，3，4，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55分钟，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24小时，1，2，3，4，5，6，7天，1，2，3，4，5周，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12个月，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20年或以上，以及它们的任意组合或由此衍生的范围。另外，还可包括相对所述较低的温度提高所述环境温度的步骤。
另外，预计，所述温度可以在所述过程中改变或循环。在某些实施方案中，在放入具有所述氧拮抗剂的环境之前首先降低所述生物物质的温度，而在其他实施方案中，可以通过将所述生物物质放入所述氧拮抗剂环境进行冷却，该环境低于所述生物物质的温度。所述生物物质和/或环境可逐渐冷却或加热，以便所述生物物质或环境的温度从一个温度开始，然后达到另一个温度。
在某些实施方案中，方法包括调节环境氧气含量或将生物材料从具有氧气的环境中取出。让生物材料可操作地接触氧气减少或缺乏的环境，可以模拟让所述生物材料接触氧拮抗剂。
在本发明的方法中，还存在评估诱导停滞的所述生物物质中所述氧拮抗剂和/或氧化磷酸化水平的步骤。
本发明的组合物，方法，和生产制品可用在要送回到获得它的供体有机体(自体)或不同受体(异源)受试者的生物物质上。在某些实施方案中，生物物质是直接从供体生物中获得的。在其他实施方案中，在接触氧拮抗剂之前将所述生物物质放入培养物中。在某些场合下，所述生物物质是从在取出所述生物物质之前使用了体外膜氧合作用的供体有机体中获得的，这是一种有助于保存生物物质的技术。另外，方法包括在活的受体有机体中施用或移植被诱导停滞的所述生物物质。
本发明的方法还涉及在活体生物物质内诱导停滞，包括用氧拮抗剂培养所述生物物质，所述氧拮抗剂能够形成含氧量低的条件，保持有效量的时间，以便所述生物物质进入停滞。
另外，本发明的其他实施方案包括减少活体生物物质对氧气的需求的方法，包括让所述生物物质与有效量的氧拮抗剂接触，以便减少它们的氧气需求。预计，氧气需求降低了大约，至少大约，或至多大约1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27，28，29，30，31，32，33，34，35，36，37，38，39，40，41，42，43，44，45，46，47，48，49，50，51，52，53，54，55，56，57，58，59，60，61，62，63，64，65，66，67，68，69，70，71，72，73，74，75，76，77，78，79，80，81，82，83，84，85，86，87，88，89，90，91，92，93，94，95，96，97，98，99，或100％，或由此衍生的任何范围，这是相对于不接触或不再接触所述氧拮抗剂的所述生物物质的细胞或来自所述生物物质的细胞的典型样品的氧气含量的需求来说的。
本发明的其他方面涉及用于体内保存生物物质的方法，包括在体内让生物物质接触有效量的氧拮抗剂，以便在体内保存所述生物物质。
本发明还涉及推迟创伤对有机体上或其中的影响的方法，包括让有可能出现创伤的生物物质接触有效量的氧拮抗剂。
在本发明的其他方面，提供了用于治疗或预防患者的失血性休克的方法，包括让患者接触有效量的氧拮抗剂。
作为本发明的一部分，还包括用于降低有机体的心率的方法。所述方法涉及让所述生物样品或有机体接触有效量的氧拮抗剂。
本发明的一种实施方案涉及在哺乳动物中诱导冬眠的方法，包括让所述哺乳动物接触有效量的氧拮抗剂。
在另一种实施方案中，提供了麻醉有机体的方法，包括让需要麻醉的生物物质接触有效量的氧拮抗剂。预计，所述麻醉可以与局部或全身麻醉类似。
本发明还包括保护哺乳动物免受放疗或化疗损伤的方法，包括在放疗或化疗之前或期间让所述哺乳动物接触有效量的氧拮抗剂。对于局部施用的癌症治疗来说，要特别指出的是，所述氧拮抗剂还可以给受影响的器官，组织和/或细胞局部使用。
在其他实施方案中，提供了治疗哺乳动物的过度增殖病(例如，癌症)的方法，包括让所述哺乳动物接触有效量的氧拮抗剂，并且对所述哺乳动物进行高热治疗。
尽管本发明的方法可用于保存用于移植的器官，但本发明的其他方面涉及受体有机体。在某些实施方案中，提供了在哺乳动物中抑制器官移植排斥的方法，包括给所述哺乳动物提供有效量的氧拮抗剂。
通过利用氧拮抗剂，可以在有机体中实现温度调控。在某些实施方案中，提供了治疗患有低体温症的受试者的方法，包括(a)让所述受试者接触有效量的氧拮抗剂，以及然后(b)让所述受试者接触高于所述受试者温度的环境温度。在其他实施方案中，本发明包括治疗患有高热疾病的受试者的方法，包括(a)让所述受试者接触有效量的氧拮抗剂。在某些场合下，高热的治疗还包括(b)让所述受试者接触环境温度，该温度至少比受试者的温度低大约20℃。如上文所述，让所述受试者接触非生理学或受控制的温度环境可以在其他实施方案中使用。
在某些场合下，本发明涉及用于在进行旁路手术的患者身体上诱导心脏停搏的方法，包括给所述患者施用有效量的氧拮抗剂。预计，施用可以是针对心脏局部进行的，以便保护心脏。
本发明的其他方面涉及防止患者血液学休克的方法，包括给所述患者施用有效量的氧拮抗剂。
另外，提供了用于促进有机体伤口愈合的方法，包括给所述有机体或伤口使用有效量的氧拮抗剂。
另外，本发明涉及用于在哺乳动物体内预防或治疗神经变性的方法，包括给所述哺乳动物施用有效量的氧拮抗剂。
当要防止生物物质受到损伤或进一步损伤时，预计，在出现初步损伤(创伤或伤口或变性)之后，所述生物物质可以接触氧拮抗剂大约，至少大约，或至多大约30秒，1，2，3，4，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55分钟，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24小时，1，2，3，4，5，6，7天，1，2，3，4，5周，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12个月，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20年或以上，以及它们的任意组合或由此衍生的范围。因此，在本发明的其他实施方案中，方法包括最初评估任何损伤，创伤，伤口，或变性。
本发明的方法还涉及使用能保持生物物质放置或接触的环境的装置或系统。本发明包括提供氧拮抗剂，特别是提供气体的装置。在某些实施方案中，所述装置包括容器，具有用于容纳所述生物物质的样品室，其中，所述容器与含有所述氧拮抗剂的气体源连接。要特别指出的是，所述容器可以是固体容器或它可以是流动的，如袋子。
在某些实施方案中，本发明是用于保存细胞的装置，所述装置包括具有样品室的容器，其体积不超过775升；和与所述样品室形成流体流通的第一气体源，所述第一气体源包括一氧化碳。在其他实施方案中，所述装置还包括能够调节样品室内部温度的冷却装置，和/或能调节样品室中的氧拮抗剂含量或样品室内溶液中的氧拮抗剂含量的气体调节器。
预计，可能有第二或其他气体的气体源或所述氧拮抗剂的第二或其他气体源。所述第二气体源可以与样品室连接，或者它可以与第一气体源连接。如上文所述，所述其他气体可以是无毒的和/或无活性的气体。
在本发明的某些实施方案中，气体调节器是所述装置的一部分。可以使用一个，两个，三个或更多个气体调节器。在某些场合下，所述气体调节器调节从第一气体源向所述样品室供应的气体。另外，它能够调节从第二气体源向样品室或第一气体源供应的气体，或者可以有用于调节第一和第二气体源两者的调节器。还应当指出的是，可以对任何气体调节器进行编程，以便控制供应到样品室和/或另一个气体源的气体的数量。所述调节可以或可不必进行规定的时间。提供一种气体调节器，它能够或者不能够被编程，以便将任何气体源直接或间接连接在所述样品室上。在某些场合下，所述气体调节器是可以电子编程的。
在某些场合下，样品室内部的压力和/或温度可以分别通过压力调节器或温度调节器调节。对于所述气体调节器来说，这些调节器可以是电子编程的。本发明的装置还可以具有冷却和/或加热元件，以便达到上述温度。所述元件能够或者不能够电子编程。
在其他实施方案中，所述装置包括手推车，在它上面放置所述容器，或者它可以具有一个或多个手柄。
要特别指出的是，本发明包括用于细胞，组织，器官，甚至是完整有机体的装置，其中，所述装置包括具有样品室的容器；与样品室流体流通的第一气体源，第一气体源包括所述氧拮抗剂；和可电子编程的气体调节器，它能调节从第一气体源向所述样品室供应的气体。
在某些实施方案中，所述装置还具有被设计成能在样品室中提供真空的结构。
另外，本申请所披露的任何氧拮抗剂都可用于本发明的装置。在具体实施方案中，可以使用该装置施用一氧化碳。在其他场合下，可以施用硫族化合物或具有所述还原剂结构的化合物。
另外，本发明涉及筛选测定。在某些实施方案中，筛选候选物质以发现具有发挥氧拮抗剂的能力。这一目的可以通过本文所披露的任何分析方法，例如通过测定二氧化碳产量实现。被确定具有氧拮抗剂所表现的特征的任何物质都可进一步地表征或测试。另外，预计，所述物质可以给生物物质施用，以便诱导停滞或随后产生。
当然，可以理解的是，任何治疗方法都可用于制备用来治疗或预防特定疾病或症状的药品。其中包括，但不局限于制备用来治疗出血性或血液学休克，创伤和组织损伤，高热，低体温，神经变性，败血症，癌症，和创伤的药品。另外，本发明包括，但不局限于制备用来治疗或预防休克，创伤，器官或组织排斥，由于癌症治疗造成的损伤，神经变性，和伤口或组织损伤的药品。
结合本发明的一个方面所讨论的任何实施方案同样可用于本发明的其他方面。
在实施例部分所提供的本发明的实施方案被理解成可应用于本发明的所有方面的本发明的实施方案。
术语″或″在权利要求书中的使用，被用于表示″和/或″，除非专门指明了仅为择一或所述择一是相互排斥的，不过，本说明书支持仅为择一和″和/或″的定义。
在本申请中，术语″大约″用于表示一个值包括用于测定有关值的装置或方法的标准误差。
根据长期存在的专利法，在权利要求书或说明书中，单词″a″和″an″在与单词″comprising ″组合使用时表示一个或以上，除非另有说明。
通过以下详细说明可以了解本发明的其他目的，特征和优点。不过，应当理解的是，所述详细说明和具体实施例尽管表明了本发明的具体实施方案，它们仅仅是为示例的目的提供的，因为在阅读该详细说明之后，在本发明构思和范围内的所有改变和改进对本领域技术人员来说都是显而易见的。
附图的简要说明以下附图构成了本说明书的一部分，并且被进一步用于说明本发明的某些方面。通过参考一个或多个附图，并结合本文所提供的具体实施方案的详细说明，可以更好地理解本发明。


图1-接触100％CO的人角质化细胞的存活。使用倒置相差显微镜对细胞进行观查。通过台盼蓝染色判断，确定活的角质化细胞的数量，所述染色是细胞死亡的指标。
图2-在缺氧下存活力的不连续性。在野生型胚胎缺氧(纯的N2)，中度缺氧(0.01kPa O2，0.05kPa O2或0.1kPa O2)或轻度缺氧(0.5kPa O2)24小时之后分析成虫期的生活力。所有数据点是至少3次独立实验的结果，并且将无法计算的蠕虫从总数中扣除。
图3-一氧化碳对缺氧的保护作用。在野生型胚胎接触纯的一氧化碳，0.05kPa O2/N2或0.05kPa O2/CO 24小时之后分析成虫期的生活力。所有数据点是至少3次独立实验的结果，并且将无法计算的蠕虫从总数中扣除。
图4A-在小鼠接触硫化氢时，在体中心温度降低之前代谢速度降低。小鼠接触80ppm(在X轴上的0分钟)，导致了在不到5分钟时间内CO2的产量减少了大约3倍(黑线)。在此之后，动物的中心温度降低到环境温度(灰线)。
图4B-接触硫化氢的小鼠的温度。每一条曲线表示接触80ppm的H2S，或接触室内空气的每一个小鼠的连续的中心体温测定。垂直轴线上的数字是用摄氏度表示的温度。在水平轴线上，数字表示以小时为单位的时间。该实验进行6小时时间，然后记录恢复。起始时间为1:00。6小时的处理时间结束时的时间为7:00。
图5A-接触80ppm的硫化氢导致小鼠的中心体温接近环境温度。打开气体，并且在0:00时间开始降低温度。在6:00将气体切换回到室内空气。三角形表示通过生物遥测学测定的小鼠的中心体温。在0:00该温度为大约39℃。菱形表示环境温度，它在实验的前3个小时从23℃降低到13℃，并且从6:00开始再次升高到23℃，并且在9:00左右稳定。
图6-体中心温度下降取决于提供给小鼠的硫化氢浓度。所有曲线都表示通过生物遥测学测定的每一只小鼠的中心体温。接触20ppm和40ppm H2S的小鼠的中心温度表现出很小的降低。接触60ppm的浓度从大约4:00开始诱导了温度的显著降低。接触80ppm的小鼠从大约2:00开始表现出温度的显著降低。
图7-最低的中心体温。记录到的接触80ppm硫化氢的小鼠的最低中心体温为10.7℃。三角形表示通过生物遥测学测定的小鼠的中心体温，它在0时间的起始温度为大约39℃。菱形表示环境温度，开始时为大约23℃，然后当该实验过半时降低到低于10℃。此后温度再次升高到室温。
图8A-适应温暖温度的小鼠的硫化氢的内源水平增加。灰色柱(左边两个柱)表示适应4℃的两只小鼠的内源H2S浓度。黑色柱(右边两个柱)表示适应30℃的两只小鼠的内源H2S浓度。硫化氢浓度是通过GC/MS测定的。
图8B-环境温度对硫化氢依赖型温度降低的影响。由于接触硫化氢导致的中心温度(用摄氏度表示)降低取决于温度适应。让小鼠在1:00接触所述气体。三角形表示小鼠的中心体温，适应到12℃，这是通过生物遥测学测定的。正方形表示适应到30℃的动物的中心体温。
图9是表示根据本发明实施方案的呼吸气体输送系统的方框图。
图10是表示根据本发明实施方案的呼吸气体输送系统的示意图。
图11是表示根据本发明的另一种实施方案的呼吸气体输送系统的示意图。
图12是表示根据本发明实施方案的操作的流程图。
图13是根据本发明实施方案的组织处理气体输送系统的示意图。
图14是表示根据本发明实施方案的操作的流程图。
图15在线虫中防止低体温-诱导的死亡的代谢抑制作用。接触低温(4℃)使线虫存活不超过24小时。不过，如果在低体温期间(之前和之后1小时)，保持处在缺氧条件下，则大部分线虫都能存活。
典型实施方案的说明I.停滞在″停滞″或″假死″状态下，细胞，组织或器官，或有机体(统称为″生物材料″)是活的，但是细胞分裂，发育进行，代谢状态所必需的细胞功能是缓慢的或者甚至是停止的。这种状态在多种场合下是理想的。停滞可以被用作自我保护的方法，或者可以作为低温保存方法的一部分被诱导。可以保存生物材料用于研究，用于输送，用于移植，用于治疗(如体外治疗)和，例如，预防创伤的发生等目的。完整有机体的停滞具有类似的用途。例如，如果它们进入停滞状态的话，就有利于有机体的运输。这样通过减弱或消除应力或机械损伤，可以降低对所述有机体的物理和生物学损伤。在下面将对这些实施方案作更详细的说明。停滞还因为通过减少生物材料对氧气的需要，并因此减少对血流的需要而是有利的。这可以延长生物材料从维持生命的环境中分离，并且接触诱导死亡的环境的时间。
尽管业已报导了意外的较长时间的低体温能够恢复(Gilbert等，2000)，但最近感兴趣的是，在有机体中有意地诱导假死。(任何文献的讨论都不会视为承认该参考文献构成了现有技术。实际上，本文所讨论的某些参考文献相对优先权申请而言并不是现有技术)。业已采用了受控制的高热，以及将冷的溶液灌注到大动脉中(Tisherman，2004)，诱导心脏停搏(Behringer等，2003)，或用氧化一氮诱导的假死(Teodoro等，2004)。
停滞的有机体与全身麻醉的有机体不同。例如，接触室内空气的轻度停滞的有机体(细胞呼吸减弱了大约2-大约5-倍)将开始颤抖，而麻醉状态下的有机体则不会。另外，预计轻度停滞的有机体会对脚尖挤压作出反应，而处在麻醉状态下的有机体通常没有反应。因此，停滞与通常实施的麻醉并不是一回事。
本发明基于这样的发现，某些类型的化合物能在生物物质中诱导可逆的停滞。
A.体温调节温血动物的停滞会影响体温调节。体温调节是所谓的″温血″动物的特征，它使得有机体能保持相对稳定的中心体温，即使是接触显著改变的(冷或热)环境温度。通过诱导停滞控制体温调节的能力是本发明的一个方面，并且允许与上文所述类似的用途。
体温调节可有利于通过将有机体，肢体或分离的器官或组织放入腔室/装置进行，所述腔室和装置的温度是可以控制的。例如，类似于高压氧舱的温室或腔室样装置可以容纳完整有机体，并且与体温调节装置连接。还可以使用较小的装置，如毯子，袖子，袖口或手套(例如，由AVAcore Technologies，Palo Alto，CA，生产的CORE CONTROL冷却系统，美国专利6,602,277)。所述腔室/装置可用于提高或降低环境温度。
B.生物物质可用于本发明的生物材料包括来自无脊椎动物和包括哺乳动物的脊椎动物的材料；生物材料包括有机体。除了人类之外，本发明可用于在兽医或农业上有重要价值的哺乳动物，包括来自以下纲的哺乳动物犬，猫，马，牛，绵羊，鼠科动物，猪，公山羊，啮齿动物，兔类动物，狼，和熊。本发明还涉及鱼类和禽类。下面将披露其他例子。
另外，生物物质的类型是不同的。它可以是细胞，组织和器官，以及与不同的组合物，方法，和装置相关的有机体。以Mark.B.Roth的名誉于2004年10月22日申请的名称为″用于在细胞中诱导停滞的方法，组合物和装置″和″用于在组织和器官中诱导停滞的方法，组合物和装置″的非临时美国专利申请被以全文形式收作本文参考。
1.不同的来源以下是可以获得生物物质的来源的例子。本发明的实施方案包括，但不局限于这些例子。
a.哺乳动物在本发明的某些方面，所述哺乳动物是以下目的动物单孔目，有袋目，食虫目，Macroscelidia，皮翼目，翼手目，Scandentia，灵长目，异关节目，鳞甲目，管齿目，兔类动物，啮齿目，鲸目，食肉类，长鼻目，蹄兔目，海牛目，奇蹄类动物，或偶蹄目。
单孔目的例子包括以下科Tachyglossidae(例如，Echidnas)和鸭獭科(例如，鸭嘴兽)。有袋目的例子包括Didelphidae(例如，负鼠)，Microbiotheriidae(例如，Monito del Monte)，Caenolestidae(例如，Rat Oppossums)，Dasyuridae(例如，有袋小鼠)，Myrmecobiidae(例如，袋食蚁兽)，Thylacinidae(例如，袋狼)，袋兔类(例如，袋狸)，Thylacomyidae(例如，Rabbit Bandicoots)，Notoryctidae(例如，有袋鼹鼠)，Phalangeridae(例如，Cuscuses)，Petauridae(例如，浣熊，Gliders)，Burramyidae(例如，PygmyPossums)，大袋鼠科(例如，袋鼠，小袋鼠)，Tarsipedidae(例如，Honey Possum)，Vombatidae(例如，袋熊)，和Phascolarctidae(例如，树袋熊)。
例如，食虫目包括以下科Solenodontidae(例如，沟齿鼠)，Tenrecidae(例如，马岛猬属，Otter Shrews)，Chrysochloridae(例如，金色鼹鼠)，Erinaceidae(例如，刺猬，月鼠)，Soricidae(例如，地鼠)，和鼹鼠科(例如，鼹鼠，麝香鼠)。Macroscelidia目包括Macroscelidia科(例如，Elephant Shrews)。
其他Scandentia目包括Tupaiidae科(例如，树鼯)。皮翼目包括Cynocephalidea科(例如，猫猴)。翼手目包括翼足科(例如，果蝠，狐蝠)，Rhinopomatidae(例如，鼠尾蝙蝠)，Craseonycteridae(例如，猪鼻或大黄蜂蝙蝠)，Emballonuridae(例如，sheath-TailedBats)，Nycteridae(例如，Slit-Faced Bats)，巨耳蝠科(例如，False Vampire Bats)，Rhinolophidae(例如，Horshoe Bats)，Noctilionidae(例如，Bulldog Bats，渔夫蝙蝠)，Mormoopidae，Phyllostomidae(例如，New World Leaf-Nosed Bats)，Natalidae，Furipteridae，Thyropteridae，Myzapodidae，Vespertilionidae(例如，Common Bats)，Mystacinidae(例如，短尾蝙蝠)，和Molossjdae(例如，Free-Tailed Bats)。
灵长目包括狐猴科(例如，狐猴)，Cheirogaleidae(例如，MouseLemurs)，Indriidae(例如，马达加斯加大狐猴，Woolly Lemur)，Daubentoniidae(例如，狐猴)，Lorisidae(例如，懒猴属，Bushbabies，婴猴属)，Tarsiidae(例如，眼镜猴)，Cebidae(例如，New WorldMonkeys，小毛猴，绢毛猴)，Hylobatidae(例如，长臂猿)，猿科(例如，类人猿)，和人科(例如，人)。
异关节目的例子包括Myrmecophagidae(例如，食蚁动物)，Bradypodidae(例如，Three-Toed Sloths)，Megalonychidae(例如，Two-Toed Sloths)，和Dasypodidae(例如，犰狳)。鳞甲目的例子包括鳞甲目(例如，穿山甲)。管齿目的例子包括Orycteropodidae(例如，土豚)。兔类的例子包括Ochotonidae(例如，鼠兔)和兔科(例如，野兔和家兔)。
啮齿目包括Aplodontidae科(例如，Mountain Beavers)，Sciuridae(例如，松鼠，旱獭，金花鼠)，Geomyidae(例如，东方囊鼠属)，Heteromyidae(例如，Pocket Mice，更格卢鼠)，河狸科(例如，河狸)，Anomaluridae(例如，Scaly-Tailed Squirrels)，Pedetidae(例如，跳鼠)，鼠科(例如，大鼠和小鼠)，Gliridae(例如，睡鼠)，Seleviniidae(例如，沙漠睡鼠)，Zapodidae(例如，Jumping Mice)，跳鼠科(例如，跳鼠)，Hystricidae(例如，Old World Porcupines)，Erethizontidae(例如，New WorldPorcupines)，Caviidae(例如，豚鼠，Maras)，Hydrochaeridae(例如，水豚)，Dinomyidae(例如，Pacarana)，Agoutidae(例如，无尾刺豚鼠)，Dasyproctidae(例如，刺鼠属)，Chinchillidae(例如，南美栗鼠，Viscachas)，Capromyidae(例如，硬毛鼠)，Myocastoridae(例如，海狸鼠)，Ctenomyidae(例如，栉鼠)，Octodontidae(例如，Octodonts，八齿鼠)，Abrocomidae(例如，Chichilla Rats)，Echimyidae(例如，Spiny Rats)，Thryonomyidae(例如，Cane Rats)，Petromyidae(例如，African Rock Rat)，Bathyergidae(例如，Mole Rat)，和Ctenodactylidae(例如，Gundis)。
鲸目包括Iniidae科(例如，Amazon Popoise)，Lipotidae，Platanistidae，Pontoporiidae，Ziphiidae(例如，突吻鲸)，Physeteridae(例如，抹香鲸)，Monodontidae(例如，白鲸，独角鲸)，Delphinidae(例如，Marine Dolphins，逆戟鲸)，Phocoenidae(例如，鼠海豚类)，Balaenopteridae(例如，长须鲸)，Balaenidae(例如，脊美鲸)，和Eschrichtiidae(例如，灰鲸科)。
食肉类包括犬科(例如，犬，狐狸，狼，豺，山狗)，Ursidae(例如，熊)，Procyonidae(例如，獾熊，长鼻獾熊，蜜熊，小熊猫)，Ailuropodidae(例如，大熊猫)，臭鼬(例如，蚰鼠，臭蚰，蚰，水獭，)，灵猫科(例如，麝猫，香猫)，Herpestidae(例如，猫蚰)，土狼科(例如，土狼)，鬃狗科(例如，鬃狗)，猫科(例如，猫)，Otariidae(例如，有耳海豹，海狮)，Odobenidae(例如，海象)，和Phocidae(例如，无耳海豹)。
长鼻目包括象科(例如，大象)。蹄兔目包括Procaviidae科(例如，蹄兔)。海牛目包括儒艮科(例如，儒艮)和Trichechidae(例如，海牛)。奇蹄类动物包括马科(例如，马，驴，斑马)，貘科(例如，貘)，和犀牛科(例如，犀牛)。偶蹄目包括Suidae科(例如，猪，野猪)，Tayassuidae(例如，野猪类)，河马科(例如，河马)，骆驼科(例如，骆驼，无峰驼，小羊驼)，鼷鹿科(例如，麝香鹿)，Moschidae(例如，麝香鹿)，鹿科(例如，鹿，麋鹿，驼鹿)，长颈鹿科(例如，长颈鹿，俄卡皮鹿)，Antilocapridae(例如，叉角羚)，和牛科(例如，牛，绵羊，羚羊，山羊)。
b.爬行动物在某些实施方案中，所述生物材料是爬行动物或来自爬行动物的材料。所述爬行动物可以是以下目的海龟目，岩大袋鼠，有鳞目，喙头目，或Crocodylia。海龟目的爬行动物可以是，例如，两爪鳖科，Chelydridae(例如，鳄龟)，Cheloniidae(例如，蠵龟，海龟)，泥龟科(例如，棱皮龟)，龟科(例如，Paitned Turtles，Pond Sliders，Pond Turtles，Snail-Eating Turtles，箱龟)，Kinosternidae(例如，小麝龟)，Saurotypidae，Testudinidae(例如，象龟，DesertTortoises，Aldabra Turtles，Spu-Thighed Tortoises，Hermann′sTortoise)，Trionychidae(例如，Chinese Softshells，SpinySoftshells)，或平胸龟科。岩大袋鼠目的爬行动物可以是，例如，Chelidae(例如，蛇颈龟)或Pelomedusidae(例如，Helmeted Turtles)。
例如，有鳞目爬行动物可以是Agamidae(例如，Rainbow Lizards，Bearded Dragons，Indian Bloodsuckers，Spiny-Tailed Lizards)，Chamaeleontdidae(例如，变色龙)，Iguanidae(例如，变色龙，鬣蜥，Collared Lizards，美洲大蜥蜴，Horned Lizards，大型蜥蜴，Sagebrush Lizards，Side-Dlotched Lizards)，守宫科(例如，蛤蚧)，Pygopodidae，Teiidae(例如，Race Runners，Tegus)，Lacertidae(例如，Sand Lizards，Ocellated Lizards，Viviparous Lizards，壁虎，Long-Tailed Lizards)，Xantuslidae，Scincidae(例如，小蜥蜴)，Cordylidae(例如，Sungazers)，Dibamidae，Xenosauridae，Anguidae(例如，Slow Worm，Alligator Lizards，褐蛇蜥，GlassLizards)，Helodermatidae(例如，Gila Monster)，Lanthanotidae，Varanidae(例如，巨蜥)，Leptotyphlopidae，Typhlopidae，Anomalepididae，Aniliidae(例如，Pipe Snakes)，Uropeitidae，Xenopeltidae，Boidae(例如，Boas，蟒蛇，Rock Pythons)，Acrochordidae(例如，Wart Snakes)，Colubridae(例如，MangroveSnakes，Whip Snakes，Smooth Snakes，Egg-Eating Snakes，非洲树蛇，食鼠蛇，Aesculapian Snakes，Four-Lined Snakes，OrientalBeauty Snake，Tentacled Snakes，猪鼻蛇，王蛇，Montpelier Snakes，草蛇，水蛇，Garter Snakes，Twig Snakes，Keelback Snakes)，Elapidae(例如，致死毒蛇，金环蛇，树眼镜蛇，银环蛇，眼镜蛇，铜头蝮蛇，鼓腹毒蛇)，Viperidae(例如，蝰蛇，Right Adders，响尾蛇，侏响尾蛇，蝮蛇)，Hydrophiidae(例如，Sea Brait)，Amphisbaenidae(例如，蛇晰)，Bipedidae，或Trogonophidae(例如，Burrowing Lizard)。
例如，喙头目的爬行动物可以是斑点楔齿蜥科(例如，大蜥蜴)。例如，Crocodylia目的爬行动物可以是美洲鳄科(例如，美洲鳄，凯门鳄)，鳄鱼科(例如，鳄鱼)，或大鳄鱼科(例如，大鳄鱼)。
c.两栖动物本发明的生物材料可以是两栖动物或是来自两栖动物的材料。例如，两栖动物可以是青蛙或蟾蜍。例如，青蛙或蟾蜍可以是Arthroleptidae(例如，screeching frogs)，Ascaphidae(例如，tailed frogs)，Brachycephalidae(例如，gold frogs和shieldtoads)，Bufonidae(例如，true toads)，Centrolenidae(例如，glass frogs和leaf frogs)，Dendrobatidae(例如，poison-dartfrogs)，Discoglossidae(例如，fire-bellied toads)，Heleophrynidae(例如，ghost frogs)，Hemisotidae(例如，shovel-nosed frogs)，Hylidae(例如，New World tree frogs)，Hyperoliidae(例如，非洲树蛙)，Leiopelmatidae(例如，New Zealandfrogs)，Leptodactylidae(例如，neotropical frogs)，Megophryidae(例如，South Asian frogs)，Microhylidae(例如，microhylidfrogs)，Myobatrachidae(例如，Australian frogs)，Pelobatidae(例如，锄足蟾)，Pelodytidae(例如，parsley frogs)，Pipidae(例如，tongueless frogs)，Pseudidae(例如，paradoxfrogs)，蛙科(例如，riparian frogs和true frogs)，Rhacophoridae(例如，Old World tree frogs)，Rhinodermatidae(例如，Darwin′sfrogs)，Rhinophrynidae(例如，burrowing toad)，Sooglossidae(例如，Seychelle frogs)，有尾目(例如，蝾螈类)，或蛇蜥(例如，蚓螈)。
所述两栖动物可以是蝾螈类。例如，所述蝾螈可以是Ambystomatidae(例如，mole salamanders)，Amphiumidae(例如，amphiumas)，Cryptobranchidae(例如，大鲵和北美产大儿鱼)，Dicamptodontidae(例如，太平洋大鲵)，Hynobiidae(例如，Asiaticsalamanders)，Plethodontidae(例如，lungless salamanders)，Proteidae(例如，mudpuppies和waterdogs)，Rhyacotritonidae(例如，torrent salamanders)，Salamandridae(例如，蝾螈和蝾螈类)，或Sirenidae(例如，sirens)。另外，所述两栖动物可以是蚓螈。例如，所述蚓螈可以是毛啮虫科(例如，蚓螈)，Ichthyophiidae(例如，亚洲有尾蚓螈)，Rhinatrematidae(例如，neotropical tailedcaecilians)，Scolecomorphidae(例如，非洲蚓螈)，Typhlonectidae(例如，水生蚓螈)，或Uraeotyphlidae(例如，印度蚓螈)。
d.禽类本发明的生物材料可以是禽类或可以是来自禽类的材料。例如，禽类可以是Anseriforme(例如，水禽)，Apodiforme(例如，蜂雀和雨燕)，Caprimulgifofme(例如，夜间活动的鸟)，Charadriiforme(例如，shorebirds)，Ciconiiforme(例如，鹳)，Coliiforme(例如，鼠鸟)，Columbiforme(例如，鸽子和鸽子)，佛法僧目鸟(例如，翠鸟)，Craciforme(例如，chacalacas，curassows，冠雉，雉)，Cuculiforme(例如，杜鹃，麝雉，蕉鹃)，Falconiforme(例如，diurnal birds of prey)，Galliforme(例如，chicken-likebirds)，Gaviiforme(例如，潜鸟)，Gruiforme(例如，蹼鸡，cranes，rails)，Passeriforme(例如，perching birds)，Pelecaniforme(例如，鹈鹕)，Phoenicopteriforme(例如，火烈鸟)，Piciforme(例如，啄木鸟)，Podicipediforme(例如，grebes)，Procellariiforme(例如，tube-nosed seabirds)，鹦鹉(例如，鹦鹉)，Sphenisciforme(例如，企鹅)，Strigiforme(例如，猫头鹰)，Struthionifbmie(例如，cassowaires，鸸鹋，无翼鸟，鸵鸟，三趾鸵鸟)，Tinamiforme(例如，tinamous)，Trogoniforme(例如，咬鹃)，或Turniciforme(例如，buttonquail)。
e.鱼类本发明的生物材料可以是鱼类或可以是来自鱼类的材料。例如，所述鱼类可以是Acipenseriforme(例如，白鲟，spoonfishes，和鲟鱼)，Polypteriforme(例如，bichirs，birchers，lobed-finned pike，和reed fishes)，Atheriniforme(例如，绿锦鱼和银河鱼)，Beloniforme(例如，halfbeeks和颌针鱼)，Beryciforme，Channiforme，Cyprinodontiforme(例如，将科小鱼)，Dactylopteriforme(例如，flying gurnards)，Gasterosteiforme(例如，海龙和棘鱼)，Mugiliforme(例如，胭脂鱼)，Pegasiforme(例如，海蛾鱼和sea moths)，Perciforme(例如，perch-likefishes)，Pleuronectiforme(例如，flatfishes，flounders，andsoles)，Scorpaeniforme(例如，鲉和杜父鱼)，Stephanoberyciforme，Synbranchiforme(例如，swamp eels)，Tetraodontiforme(例如，江豚，豚鱼，leather jackets，puffers，triggerfishes，和箱钝科)，Zeiforme(例如，帆鳍鱼，褐海鲂，和海鲂)，Atherinomorpha，Clupeiforme(例如，凤尾鱼和鲱鱼)，Aulopiforme，Albuliforme，Anguilliforme(例如，鳗鲡)，Elopiforme(例如，大海鲢)，Notacanthiformes(例如，spiny eels和tapirfishes)，Saccopharyngiformes，Lampridiforme(例如，月鱼和带鱼)，Characiforme(例如，leporins和食人鱼)，Cypriniforme(例如，鲤科，suckers，斑马鱼)，Gonorhynchiforme(例如，遮目鱼和shellears)，Gymnotiforme，Siluriforme(例如，鲶鱼)，Aphredoderiforme(例如，洞穴鱼和pirate perches)，Batrachoidiforme，Gadiforme(例如，鳕鱼和无须鳕)，Gobiesociforme，Lophiiforme(例如，琵琶鱼)，Ophidiiforme，Percopsiforme(例如，鲑鱼)，Polymixiiforme(例如，须鱼)，Cetomimiforme，Ctenothrissifonne，Esociforme(例如，mudminnows和梭子鱼)，Osmeriforme(例如，Argentines和胡瓜鱼)，Salmoniforme(例如，鲑鱼)，Myctophiforme(例如，Latern Fishes)，Ateleopodiforme，Stomiiforme，Amiiforme(例如，弓鳍鱼)，Semionotiforme(例如，gars)，Syngnathiforme(例如，尖嘴鱼和seahorses)，Ceratodontiforme(例如，Australianlungfishes)，Lepidosireniforme(例如，南美肺鱼和非洲肺鱼)，或Coelacanthiforme(例如，腔棘鱼)。
f.无脊椎动物所述生物材料可以是无脊椎动物或来自无脊椎动物的材料。例如，无脊椎动物可以是多孔动物门(例如，海绵)，刺胞动物(例如，水母，水螅，海葵，，僧帽水母，和珊瑚)，扁形动物(例如，扁形虫，包括蜗虫，吸虫，和涤虫)，线虫纲(例如，蛔虫，包括轮虫和线虫)，软体类动物(例如，软体动物，蜗牛，slugs，章鱼，鱿鱼)，环节动物门(例如，环节蠕虫，包括蚯蚓，蛭类和海洋蠕虫)，棘皮动物门(例如，海星，海参，饼海胆，海胆)，帚虫动物门(例如，HorseshoeWorms)，缓步纲(例如，缓步类)，棘头纲(例如，刺头蠕虫)，栉水母门(例如，Comb Jellies)，或节肢动物(例如，蛛形物，甲壳类，多足类，唇足类，昆虫类)。
例如，节肢动物可以是鞘翅目(例如，甲虫)，双翅目(例如，true flies)，膜翅目(例如，蚂蚁，蜜蜂，黄蜂)，鳞翅目(例如，蝴蝶，蛾)，长翅目(例如，蝎蛉)，广翅目，脉翅目(例如，草蜻蛉和及其相关物种)，微翅目(例如，跳蚤)，捻翅目(例如，寄生性昆虫和twisted-winged parasites)，毛翅目(例如，caddisflies)，虱目(例如，虱)，半翅目(例如，true bugs及其相关物种)，食毛目(例如，biting lice)，啮虫目(例如，茶柱虫科)，缨翅目(例如，蓟马)，直翅目(例如，蚱蜢，蝗虫)，革翅目(例如，地蜈蚣)，网翅目，纺足目(例如，webspilmers)，蛩蠊目，Mantophasmatodea(例如，gladiators)，责翅目(例如，石蝇)，缺翅目(例如，缺翅虫)，蜉蝣目(例如，蜉蝣)，蜻蜓目(例如，蜻蜓目和豆娘)，Phasmatoptera(例如，walkingsticks)，缨尾目(例如，无翼昆虫)，Archaeognatha，弹尾目(例如，snowflies和跳虫)，唇足亚纲(例如，唇足类)，倍足亚纲(例如，多足类)，少足目(例如，pauropods，pauropodans，和progoneates)，综合纲(例如，pseudocentipedes和symphylans)，软甲亚纲(例如，蟹，磷虾，pill bugs，小虾)，Maxillopoda，鳃足亚纲(例如，叶足动物)，Cephalocarida，介形亚纲(例如，介形亚纲动物)，Remipedia，尾鳃吲属，蔓足亚纲(例如，鼻钳)，蛛形纲(例如，蛛形纲，包括amblypygids，蜘蛛，盲蛛，肓蜘，microscorpions，book scorpions，false scorpions，拟蝎，蝎子，避日虫，sun spiders，和uropygids)，肢口纲(例如，鲎)，或海蜘蛛类动物(例如，海蜘蛛)。
g.真菌本发明的生物材料可以是真菌或可以来自真菌。例如，真菌可以是Ascomycota(子囊菌)，Basidiomycota(珊瑚菌)，Chytridiomycota(壶菌)，Deuteromycota，或接合菌类。所述真菌可以是根霉属，Pilobolus，Arthrobotrys，曲霉属，Allomyces，壶菌属，伞菌属，鹅膏属，丝膜菌属，脉孢菌属，Morchella，酵母属，毕赤酵母属，假丝酵母，人体酵母菌，或麦角菌。在具体实施方案中，所述真菌可以是酿酒酵母，白链珠菌，或巴斯德毕赤酵母。
h.植物本发明的生物材料可以是植物或可以来自植物。所述植物可以是苔藓植物(例如，藓类，苔类，金鱼藻)，Lycophyte(例如，石松类，石松)，Sphenophyte(例如，木贼类)，Pterophyte(例如，蕨类)，苏铁类植物(例如，苏铁科植物)，Gnetophyte(例如，买麻藤属，麻黄属，百岁兰属)，球果植物(例如，针叶树)，Ginkophyte(例如，ginko)，或有花植物(例如，显花植物)。有花植物可以是单子叶植物或双子叶植物。单子叶植物的非限定性例子包括小麦，玉米，黑麦，稻，草坪草，高粱，粟，甘蔗，百合，鸢尾属植物，龙舌兰属植物，芦荟，兰科植物，凤尾科植物，和棕榈。双子叶植物的非限定性例子包括烟草，番茄，马铃薯，大豆，向日葵，苜蓿，canola，蔷薇，拟南芥属，咖啡，柑橘类水果，菜豆，苜蓿，和棉花。
i.原生生物本发明的生物材料可以是原生生物或可以来自原生生物。所述原生生物可以是红藻门植物(例如，红藻)，Phaeophyte(例如，褐藻，海藻)，绿色植物(例如，绿藻)，Euglenophyte(例如，眼虫藻)，Myxomycot(例如，粘菌类)，Oomycot(例如，水霉，霜霉，马铃薯疫病)，或Bacillariophyte(例如，硅藻)。
j.原核生物在本发明的某些方面，所述生物材料是原核生物或来自原核生物。在某些实施方案中，所述原核生物是Archaea(古细菌)。例如，所述古细菌可以是Crenarchaeota，Euryarchaeota，Korarchaeota或Nanoarchaeota。在某些方面，所述Euryarchaeota是盐杆菌，Methanobacteria，Methanococci，Methanomicrobia，Methanosarcinae，Methanopyri，ArcheogZobi，Thermoplasmata，或Therfnococci。古细菌的具体的，非限定性例子包括Aeropyrumpernix，Methanococcus jannaschii，Halobacteriummarismortui，和Thermoplasma acidophilum。
在某些实施方案中，所述原核生物是真细菌。例如，所述真细菌可以是Actinobacteria，Aquificae，Bacteroidetes，绿色硫黄细菌，Chlamydiae，Verrucomicrobia，Chloroflexi，Chrysiogenetes，蓝细菌，Deferribacteres，Deinococcus-Thermus，Dictyoglomi，Fibrobacteres/Acidobacteria，Firmicutes，Fusobacteria，Gemmatimonadetes，Nitrospirae，Omnibacteria，Planctomycetes，Proteobacteria，螺旋原虫，Thermodesulfobacteria，或Thermotogae。Actinobacteria的非限定性例子包括以下属的细菌放线菌属，Artlaobacter，棒状杆菌属，弗兰克氏菌属，微球菌属，Micromonospora，分支杆菌属，丙酸菌属，和链霉菌属。Actinobacteria的具体例子包括麻风掌分支菌，结核分支杆菌，鸟分枝杆菌，Corynebacterium glutamicum，座疮丙酸菌，和Rhodococcusequi。
Aquificae的非限定性例子包括以下属的细菌Aquifex，Hydrogenivirga，Hydrogenobacter，Hydrogenobaculum，Thermocrinhis，Hydrogenjothermus，Persephonella，Sulfurihydrogenibium，Balyaeariuyn，Desulfurobacterium，和Thermovibrio。Firmicutes的非限定性例子包括以下属的细菌芽孢杆菌属，梭状芽孢杆菌，和Molecutes。Firmicutes的具体例子包括Listeria innocua，单核细胞增多性李氏菌，枯草杆菌，炭疽杆菌，苏云金杆菌，金黄色葡萄球菌，Clostridium acetobutylicum，Clostridium difficile，魏氏杆菌，Mycoplasma genitalium，肺炎支原体，Mycoplasma pulmonis，肺炎链球菌，酿脓链球菌，Streptococcus inutans，Lactococcus lactis，和Enterococcusfaecalis。
Chlamydiae/Verrucomicrobia的非限定性例子包括以下细菌，如衣原体，肺炎衣原体，I Chlamydia psittaci。Deinococcus-Thermus的非限定性例子包括以下属的细菌痴呆属和Thermos。
Proteobacteria是格兰氏阴性细菌。Proteobacteria的非限定性例子包括以下属的细菌埃希氏菌属，沙门氏菌属，弧菌属，立克次氏体属，土壤杆菌属，布鲁氏菌属，根瘤菌属，奈瑟氏菌属，Bordetella，Burkholderi，Buchnera，耶尔森氏菌属，克氏杆菌属，Proteus，志贺氏菌属，嗜血杆菌属，巴斯德氏菌属，放线杆菌属，Legionella，Mannheimia，Coxiella，气单胞菌属，弗朗西斯氏菌属，摩拉克氏菌属，假单胞菌属，Campylobacter，和哈比特属。Proteobacteria的具体例子包括康氏立克次氏体，普氏立克次氏体，地方性斑疹伤寒立克次氏体，Ehrlichia boyis，根癌土壤杆菌，马尔他布鲁氏菌，Rhizobium rhizogenes，Neisseria meningitides，Bordetella parapertussis，百日咳博德特氏菌，Burkholderimallei，Burkholderi pseudomallei，淋病奈瑟氏菌，大肠杆菌，Salmonella enterica，鼠伤寒沙门氏菌，鼠疫耶尔森氏菌，肺炎克雷伯杆菌，小肠结肠耶尔森氏菌，普通变形杆菌，福我氏痢疾杆菌，Shigella sonyaei，Slaigella dysenterica，流感嗜血杆菌，Pasteurella multocida，Actinobacillus actinomycetemcomitans，Actinobacillus pleuropneumoniae，Haemophilus somnus，Legionella pneumophila，Mannheimia haemolytica，霍乱菌，副溶血弧菌，贝氏立克次体，Aeromonas lzydrophila，Aeromonassalmoniaiia，Francifella tularesis，Eorasella catarrhalis，Tseudomonas aeruginosa，Tseudomonas putida，Campylobacterjejuni，和幽门螺杆菌。
螺旋原虫的非限定性例子包括以下科的细菌Brachyspiraceae，Leptospiraceae，和螺旋体科。螺旋原虫的具体例子包括Borreliaburgdorferi，和苍白密螺旋体。
2.不同类型的生物物质本发明的方法和装置可用于有机体。可以诱导有机体的停滞。或者可以在有机体的细胞，组织，和/或器官内诱导停滞。可用于本发明方法和装置的能够诱导停滞的生物物质仅局限于包括利用氧气产生能量的细胞。
可以在细胞，组织或器官中诱导停滞。所述器官包括心脏，肺，肾脏，肝脏，骨髓，胰腺，皮肤，骨骼，静脉，动脉，角膜，血液，小肠，大肠，脑，脊髓，平滑肌，骨骼肌，卵巢，睾丸，子宫和脐带。
另外，可以在以下类型的细胞中诱导停滞血小板，髓细胞，红细胞，淋巴细胞，脂肪细胞，成纤维细胞，上皮细胞，内皮细胞，平滑肌细胞，骨骼肌细胞，内分泌细胞，胶质细胞，神经元，分泌细胞，屏障功能细胞，收缩细胞，吸收细胞，黏膜细胞，角膜缘细胞(来自角膜)，干细胞(全能、多向、多能干细胞)，未受精的或受精的卵母细胞或精子。
另外，可以在植物或植物的一部分，包括果实，花，叶，茎，种子，切割部分中诱导停滞。植物可以是农业，医学，或装饰植物。在植物中诱导停滞可以延长货架寿命或者增强植物整体或部分对病原体的抗性。
本发明的方法和装置可用于在活体生物物质中诱导停滞。这可用于保护和/或保存所述生物物质或有机体本身或防止它们或有机体整体受到损伤或损害(或进一步的损伤或损害)。
3.测定可以通过多种方法测定停滞，包括通过定量由生物样品消耗的氧气的数量，由样品产生的二氧化碳的数量(间接测定细胞呼吸)，或表征运动性来测定。
为了测定氧气消耗速度或二氧化碳生产速度，将所述生物物质放入密封的腔室，其具有两个开口；用于气体输入和输出。以特定的流量将气体(室内空气或其他气体)输送到所述腔室中，并且从出口中排出，以便在腔室中保持大约1个大气压的压力。在接触所述腔室之前和之后，让所述气体通过二氧化碳检测仪和/或氧气检测仪，以便测定(每秒钟一次)所述气体混合物中每一种化合物的含量。随着时间推移来比较上述测定值，以提供氧气消耗或二氧化碳产生的速度。
II.氧拮抗剂氧气代谢是需氧的多细胞动物生存的基本要求。需氧呼吸在大部分动物中占到了能量产生的大部分，并且还起着保持进行重要的细胞反应所必需的氧化还原电位的作用。在缺氧状态下，降低了的氧气可利用性导致了在电子传输链的最后一个步骤没有足够的电子传输到分子氧上。这种无效性导致了需氧能量产量的减少，和破坏性自由基产量的增加，主要是由于通过细胞色素氧化酶的作用导致复合物III上的电子的提前释放和O2-的形成(Semenza，1999)。有限的能量供应和自由基损伤可能影响重要的细胞过程，如蛋白合成和膜极性的维持(Hochachka等，1996)，并且最终导致细胞死亡。
A.一氧化碳一氧化碳(CO)是无色，无臭，和无味的气体，它可能是对包括人类在内的动物有毒的。根据疾病控制中心的数据，每年有多于450人意外死于一氧化碳中毒。
它可能对通过血液携带氧气维持其生存的有机体有毒。它可能通过以下方式产生毒性通过正常呼吸进入肺，并且将氧气从血液中置换出来。中断正常的氧气供应，会破坏心脏，脑的功能和人体的其他重要功能。不过，正在探讨将一氧化碳用于医学目的的用途(Ryter等，2004)。
百万分之50(ppm)的一氧化碳不会对接触它的人产生症状。不过，在200ppm的浓度下，在二到三小时内，一氧化碳就可能导致轻微的头痛；在400ppm的浓度下，在一到二小时内，它可能导致前额头痛，这可能在三小时内扩散；并且，在800ppm的浓度下，它可能在45分钟内导致头昏，恶心，和/或抽搐，并且使得受试者在两小时内失去知觉。在大约1000ppm的浓度下，有机体在接触大约1-2分钟以上时间之后就可能断气。
由于一氧化碳对有机体的众所周知的和大量报导的有毒作用，因此，将一氧化碳用于诱导停滞和/或用于帮助保存活的生物样品是令人吃惊和出人预料的。因此，可以将一氧化碳用于在分离的生物物质中诱导停滞，如无血的生物物质(因为一氧化碳对血红蛋白有作用，它是与诱导停滞相关的途径分开的途径)。
除了接触一氧化碳诱导停滞或者限制或抑制由停滞诱导制剂引起的任何损伤之外，本发明涉及将一氧化碳用于与有助于生物材料保存和/或移植/移植方法的制剂或方法组合。
B.硫族化合物包括硫族元素的化合物这些元素在元素周期表中的第6组中，不过排除了氧化物，通常被称为″硫族化物″或″硫族化合物(在本文中可以交替使用)。这些元素是硫(S)，硒(Se)，碲(Te)和钋(Po)。除了其他元素之外，常见的硫族化物包括一个或多个S，Se和Te。硫族化合物可以用作还原剂。
尽管不受以下理论的约束，本发明人相信硫族化物在细胞中诱导停滞，以及能够在动物中调节中心体温的能力，由于这些分子与细胞色素氧化酶的结合造成的。在出现这种结合时，硫族化物能抑制或减弱氧化磷酸化的活性。硫族化物抑制自动体温调节的能力，即，可以通过控制环境温度对″温血″动物的中心体温进行调控，这被认为是由于与上述相同的机制-与细胞色素氧化酶结合，并且阻断或减弱氧化磷酸化的活性造成的。硫族化物能够以液体和气体形式提供。
硫族化物可能是有毒的，并且在某种程度上对哺乳动物是致命的。根据本发明，预计硫族化物在合适环境中的含量不应当超过致死含量。例如，对于每一种硫族化物来说，硫族化物的致死含量可以参见Material Safety Data Sheets或来自美国政府的职业安全与保健管理总署(OSHA)的文件的信息。
尽管一氧化碳和硫族化合物都能够通过作为氧拮抗剂来诱导停滞，但它们具有不同的毒性作用，这些作用是独立于它们的诱导停滞的能力的。另外，介导停滞作用所需要的浓度是不同的，因为细胞色素氧化酶具有不同的亲和力。尽管与一氧化碳相比，细胞色素氧化酶对氧气的亲和力为大约1∶1，与氧气相比，对H2S的亲和力似乎为大约300∶1。这影响了用停滞诱导浓度观察到的毒性作用。因此，预计，硫族化合物特别适用于在完整有机体的生物物质和完整有机体中诱导停滞。
还可以证明在消除硫族化物之前对生物物质提供额外刺激是有用的。具体地讲，可以设想在消除硫族化物的来源之前，可以让动物接触较高的环境温度。
1.H2S硫化氢(H2S)是潜在的有毒气体，它通常与石化和天然气，污水，纸浆，皮革鞣制，和食品加工相关。它在细胞水平上的主要作用似乎是抑制细胞色素氧化酶和其他氧化酶，导致细胞缺氧。接触极端高含量(500ppm)会导致突然昏倒和意识不清，即所谓的″击倒″效应，随后恢复。接触后的作用可能会持续数年时间，包括丧失协调能力，失去记忆，运动障碍，个性改变，幻觉和失眠症。
不过，与H2S的接触大部分是在远低于上述急性中毒水平的条件下发生的。尽管如此，存在对亚急性水平上的长期接触的普遍关注。现有的某些报导表明，人体在慢性接触低水平H2S之后，可能出现持久的平衡和记忆的损伤，以及改变了的感觉运动功能。Kilburn和Warshaw(1995)；Kilburn(1999)。其他人业已报导了从怀孕开始让围产期的大鼠每天接触少量(20或50ppm)H2S 7小时，直到出生后21天，导致产生更长的树突状分支，小脑浦肯野氏细胞较弱的aborization。与较低含量H2S相关的其他神经缺陷包括改变了脑神经递质浓度和改变了神经反应，增强了的海马θEEG活性。
用接触中等浓度H2S的大鼠研究行为毒性。结果表明，在接触之后H2S立即抑制有区别的规避反应(Higuchi和Fukamachi，1997)，并且还能干扰大鼠学习有毒饵的辐射臂迷宫任务的能力(Partlo等，2001)。在用80ppm H2S进行的另一项围产期研究中，在接触的大鼠幼崽中没有出现神经病理学作用或改变了的运动活动，被动的规避，或声音惊吓反应。Dorman等(2000)。最后，Struve等(2001)让大鼠每天接触不同浓度的H2S气体3小时，连续进行五天时间。在接触80ppm或以上H2S之后观察到了运动活动，水迷宫能力和体温的显著降低。综上所述，以上结果表明，H2S可能对哺乳动物组织的生物化学具有多种作用，不过在行为方面没有明确的反应模式。
用于本发明的硫化氢的含量包括以下值大约1-大约150ppm，大约10-大约140ppm，大约20-大约130ppm，和大约40-大约120ppm，或它们的等同的口服，静脉内或经真皮剂量。其他相关的范围包括大约10-大约80ppm，大约20-大约80ppm，大约10-大约70ppm，大约20-大约70ppm，大约20-大约60ppm，和大约30-大约60ppm，或它们的等同的口服，静脉内或经真皮剂量。还可以理解的是，对于特定动物来说，在特定时间内，应当减少硫族化物气体，以便避免受试者体内积累的硫族化物的潜在致命作用。例如，最初80ppm的环境浓度在30分钟之后可以降低到60ppm，之后在1小时(40ppm)和2小时(20ppm)会进一步的降低。
2.H2Se，H2Te，和H2Po硒化氢(H2Se)是一种关键代谢物，是由无机亚硒酸钠(氧化状态+4)和硒二谷胱甘肽(GSSeSG)通过硫醇和NADPH-依赖型还原酶的还原作用形成的，并且通过裂解酶的作用从硒代半胱氨酸中释放(Ganther，1999)。硒化氢提供Se，用于在活化成硒代磷酸盐之后合成硒蛋白。
碲化氢(H2Te)是以不稳定的气体形式存在的。
3.其他硫族化物在某些实施方案中，所述还原剂结构化合物是二甲亚砜(DMSO)，二甲基硫(DMS)，甲硫醇(CH3SH)，巯基乙醇，硫氰酸盐，氰化氢，甲硫醇(MeSH)，或CS2。在具体实施方案中，所述氧拮抗剂是CS2，MeSH，或DMS。特别涉及这种分子大小的化合物(就是说，占它们分子量的大约50％范围内)。
可用于诱导停滞的其他化合物包括，但不局限于以下结构，其中很多是便于获得的，并且为本领域技术人员所公知(通过CAS编号识别)104376-79-6(头孢三嗪钠盐)；105879-42-3；1094-08-2(Ethopropatine HCl)；1098-60-8(盐酸三氟丙)；111974-72-2；113-59-7；113-98-4(青霉素G K+)；115-55-9；1179-69-7；118292-40-3；119478-56-7；120138-50-3；121123-17-9；121249-14-7；1229-35-2；1240-15-9；1257-78-9(丙氯拉嗪乙二磺酸盐)；128345-62-0；130-61-0(盐酸磺达嗪)132-98-9(青霉素 VK+)；13412-64-1(水合双氯青霉素 Na+)；134678-17-4；144604-00-2；146-54-3；146-54-5(氟非那嗪 2HCl)；151767-02-1；159989-65-8；16960-16-0(促肾上腺皮质激素片段1-24)；1982-37-2；21462-39-5(盐酸氯林肯霉素)；22189-31-7；22202-75-1；23288-49-5(丙丁酚)；23325-78-2；24356-60-3(头孢菌素VIII)；24729-96-2(氯林肯霉素)；25507-04-4；26605-69-6；27164-46-1(头孢菌素V Na+)；2746-81-8；29560-58-8；2975-34-0；32672-69-8(苯磺酸甲砜哒嗪)；32887-01-7；33286-22-5(()-顺-硫氮草酮 HCl)；33564-30-6(甲氧噻吩头孢菌素 Na+)；346-18-9；3485-14-1；3511-16-8；37091-65-9(阿洛西林 Na+)；37661-08-8；3819-00-9；38821-53-3(环己烯胺头孢菌素)；41372-02-5；42540-40-9(头孢孟多酯钠)；4330-99-8(Trimeprazinehemi-(+)-tartrate Salt)；440-17-5三氟拉嗪2HCl；4697-14-7(羧噻吩青霉素 2Na+)；4800-94-6(羧苄青霉素2Na+)；50-52-2；50-53-3；5002-47-1；51481-61-9(甲氰咪胺)；52239-63-1(6-丙基-2-硫脲嘧啶)；53-60-1(丙嗪 HCl)；5321-32-4；54965-21-8(丙硫咪唑)；5591-45-7(氨砜噻吨)；56238-63-2(头孢氨呋肟 Na+)；56796-39-5(头孢美唑 Na+)；5714-00-1；58-33-3(盐酸异丙嗪)；58-38-8；58-39-9(奋乃静)；58-71-9头孢菌素Na+)；59703-84-3(氧哌嗪青霉素 Na+)；60-99-1(甲氧异丁嗪马来酸盐)；60925-61-3；61270-78-8；6130-64-9(青霉素G普鲁卡因水合盐)；61318-91-0硝酸硫康唑盐)；61336-70-7三水合阿莫西林)；62893-20-3头孢哌酮 Na+)；64485-93-4(头孢噻肟 Na+)；64544-07-6；64872-77-1；64953-12-4羟羧氧酰胺菌素 Na+)；66104-23-2(培高利特甲磺酸)；66309-69-1；66357-59-3(盐酸雷尼替丁)；66592-87-8(Cefodroxil)；68401-82-1；69-09-0(盐酸氯丙嗪)；69-52-3(氨苄青霉素 Na+)；69-53-4(氨苄青霉素)；69-57-8青霉素 G Na+)；70059-30-2；70356-03-5；7081-40-5；7081-44-9(邻氯青霉素 Na+H2O)；7177-50-6乙氧萘青霉素 Na+H2O)；7179-49-9；7240-38-2(甲苯异恶唑青霉素 Na H2O)；7246-14-2；74356-00-6；74431-23-5；74849-93-7；75738-58-8；76824-35-6(法莫替丁)；76963-41-2；79350-37-1；81129-83-1；84-02-6(丙氯拉嗪马来酸氢盐)；87-08-1(苯氧甲基青霉酸)；87239-81-4；91-33-8(苄噻嗪)；91832-40-5；94841-17-5；99294-94-7；154-42-7(6-硫鸟嘌呤)；36735-22-5；536-33-4(乙硫异烟胺)；52-67-5(D-青霉胺)；304-55-2(Meso-2，3-二巯基丁二酸)；59-52-92，3-二巯基+丙醇6112-76-1(6-巯基嘌呤)；616-91-1(N-乙酰1-L-半胱氨酸)；62571-86-2(巯甲丙脯氨酸)；52-01-7(安体舒通)；和，80474-14-2(丙酸氟替卡松)。
D.其他拮抗剂1.低氧和缺氧症低氧是常见的天然应力，并且存在若干种相当保守的反应，这些反应有利于细胞适应缺氧环境。为了补偿在缺氧条件下需氧能量产生能力的减弱，细胞必须增加厌氧能量产生或能量需求(Hochachka等，1996)。这两种反应的例子在多细胞动物中是常见的，并且所使用的特定反应一般取决于可用于所述细胞的氧气的数量。
在轻度缺氧条件下，氧化磷酸化仍然是部分有效的，因此某些需氧能量产生是可能的。在某种程度上通过缺氧诱导型转录因子，HIF-1，介导的对这种情况的细胞反应，是通过上调参与厌氧能量产生的基因补充减少了的需氧能量产生，如糖分解酶和葡萄糖转运蛋白(Semenza，2001；Guillemin等，1997)。这种反应还能促进诸如catylase和过氧化物歧化酶的抗氧化剂的上调，这能够预防自由基诱导的损伤。结果，所述细胞能够在轻度缺氧条件下保持接近含氧量正常的活性水平。
在极端形式的缺氧状态下，被称作″缺氧症″—被定义为＜0.001kPa O2-氧化磷酸化终止，因此，产生能量的能力显著减弱。为了在这种环境下存活，细胞必须通过降低细胞活性减少能量需求(Hochachka等，2001)。例如，在剥夺氧气的海龟干细胞中，细胞通过定向作用限制诸如蛋白合成，离子通道活性，和合成代谢途径的活性，导致了对ATP的需求减少94％(Hochachka等，1996)。在斑马鱼(Danio rerio)胚胎中，接触缺氧条件，会导致心跳，运动，细胞周期进展，以及发育进展的完全停止(Padilla等，2001)。类似地，秀丽纤杆线虫对缺氧症的反应是进入假死状态，其中，所有可观察到的运动，包括细胞分裂和发育进展停止(Padilla等，2002；VanVoorhies等，2000)。秀丽纤杆线虫可以存活24小时或更长时间，在恢复到含氧量正常条件时，将会以高的生活力恢复。这种反应使得秀丽纤杆线虫通过降低消耗能量的过程的速度和阻止损伤的出现，诸如非整倍体的不可避免的事件(Padilla等，2002；Nystul等，2003)而从低氧应力中存活。
一种最近发现的反应是缺氧诱导的通过血红素氧合酶-1产生一氧化碳(Dulak等，2003)。内源产生的一氧化碳能够激活信号传导级联反应，它能通过抗细胞凋亡(Brouard等，2003)和抗-炎(Otterbein等，2000)活性减轻低氧损伤，并且通过用外源一氧化碳灌注可以在移植模型中取得类似的细胞保护效果(Otterbein等，2003；Amersi等，2002)。在较高浓度下，一氧化碳与氧气竞争结合含铁的蛋白，如线粒体细胞色素和血红蛋白(Gorman等，2003)，不过，尚没有研究过在缺氧条件下该活性具有细胞保护作用。
尽管存在这些复杂的针对低氧损伤的防御机制，缺氧仍然是常见的损伤应力。例如，哺乳动物同时具备血红素氧合酶-1和H IF-1，并且某些证据表明，假死同样可能在哺乳动物中出现(Bellamy等，1996；Alam等，2002)。另外，由于创伤造成的低氧损伤，如心脏病发作，中风或失血是死亡的主要原因。对从低氧应力中存活，保持活力或抑制活力的两种基本方法的限制的了解，受到了以下事实的阻碍，即它一直是基于在多种条件下在多种系统中进行的研究。
″缺氧″是在正常生理学水平的氧气不能供应给细胞或组织时发生的。″含氧量正常″表示用于特定细胞类型，细胞状态或相关组织的正常生理学水平的氧气。″缺氧症″是缺乏氧气。″含氧量低的条件″是能够导致细胞缺氧的条件。这些条件取决于细胞类型，组织或器官中细胞的特定结构或状态，以及细胞的代谢状态。对于本发明来说，含氧量低的条件包括氧气浓度等于或低于正常大气条件的条件，即低于20.8，20，19，18，17，16，15，14，13，12，11，10，9，8，7，6，5，4，3，2，1，0.5，0％；另外，以上数字可以代表在1个大气压力(101.3kPa)下的气体的百分比。0％的氧气浓度形成了缺氧条件。因此，含氧量低的条件包括缺氧条件，尽管在某些实施方案中，含氧量低的条件涉及不低于0.5％的条件。在本文中，″含氧量正常的条件构成的氧气浓度为大约20.8％或更高。
实现缺氧或缺氧症的标准方法是完善的，并且包括使用依赖于化学催化剂从腔室中除去氧气的环境舱。这些腔室可以通过商业渠道获得，例如，BD诊断系统(Sparks，MD)，如GASPAK一次性氢+二氧化碳外壳或BIO-BAG环境舱。另外，可以通过用非氧气体，如氮气交换腔室中的空气消除氧气。可以测定氧气浓度，例如，使用FYRITEOxygen Analyzer(Bacharach，Pittsburgh PA)。
预计，本发明的方法可以使用接触氧拮抗剂和与室内空气相比改变氧气浓度的组合。另外，包括生物物质的环境的氧气浓度可以为大约，至少大约，或至多大约1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27，28，29，30，31，32，33，34，35，36，37，38，39，40，41，42，43，44，45，46，47，48，49，50，51，52，53，54，55，56，57，58，59，60，61，62，63，64，65，66，67，68，69，70，71，72，73，74，75，76，77，78，79，80，81，82，83，84，85，86，87，88，89，90，91，92，93，94，95，96，97，98，99，或100％，或由此衍生的任何范围。另外，预计，浓度的改变可以是上述任何百分比或范围，表现为与室内空气或与受控制的环境相比浓度的降低或增加。
III.治疗性或预防性用途
A.创伤在某些实施方案中，本发明可用于治疗正在发生或容易受到创伤的患者。创伤可能通过外伤造成，如烧伤，击伤，截肢，枪伤，或外科创伤，内伤，如中风或心脏病发作，它会导致循环的急剧减弱，或者由于非侵害性应力，如接触寒冷环境或辐射减弱循环。在细胞水平上，创伤通常会导致细胞，组织和/或器官遭遇缺氧，从而导致诱导编程性细胞死亡，或″细胞凋亡″。系统性地创伤会导致一系列生物化学过程的诱导，如凝血，炎症，血压过低，并且可能导致休克，如果这种状态持续，可能导致器官衰竭，不可逆转的细胞损伤和死亡。设计生物学过程，以便保护身体免受创伤损害；不过，它们有可能导致一系列被证实是有害的，并且在某些场合下是致命的事件。
因此，本发明涉及使组织，器官，肢体，甚至是完整有机体进入停滞状态，作为保护它们免受创伤的有害影响的方法。在特殊场合下，当得不到医疗时，在体内或离体诱导停滞，或者与组织，器官或有机体的温度降低相结合，可以为受试者″争取时间″，直到给所述受试者提供医疗，或者将受试者转运到有医疗条件的地方。本发明还涉及诱导组织再生和伤口愈合的方法，包括预防/推迟可能导致伤口愈合延迟和组织再生的生物学过程。在本文中，在肢体或有机体存在大的伤口的情况下，在体内或离体诱导停滞，或者与降低组织，器官或有机体的温度相结合，通过控制能抑制愈合和再生的生物学过程，可能有助于伤口愈合和组织再生过程。
除了下面所讨论的伤口愈合和失血性休克之外，本发明的方法可用于预防或治疗创伤，如心脏骤停或中风。本发明对于紧急手术过程造成的创伤的危害具有特殊价值，如开胸术，剖腹手术，和脾脏切除术。
1.伤口愈合在很多场合下，伤口和组织损伤是难处理的，或者需要很长的时间愈合。例如慢性开放性伤口(糖尿病性脚溃疡以及3和4期压迫性溃疡)，急性和创伤性伤口，皮瓣和移植，以及亚急性伤口(即，裂开的切口)。还可以应用于其他组织损伤，例如，由于烟雾/热空气吸入造成的烧伤和肺部损伤。
以前的实验表明，冬眠能够防止损伤(例如，pin′s in brains)，因此，它具有愈合作用。因此，该技术可应用于控制伤口愈合过程，包括使组织进入代谢更受控制的环境。更具体地讲，保持细胞或组织处在停滞状态的时间长度可以根据损伤而改变。在本发明的某些实施方案中，生物物质接触氧拮抗剂大约，至少大约，或至多大约30秒，1，2，3，4，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55分钟，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24小时，1，2，3，4，5，6，7天，1，2，3，4，5周，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12月或以上。
2.血液学休克(失血性休克)这是一种显著的血液动力学和代谢紊乱状态，以循环系统不能保持适当的重要器官的灌注为特征。它可能是由于不充足的血液容量(血容量减少性休克)，不充足的心脏功能(心原性休克)或不适当的血管舒缩(神经元性休克，脓毒性休克)造成的。这通常会导致患者迅速死亡。
在小鼠上诱导了完整机体的冬眠，并且存在总体代谢状态的立即下降(通过CO2演化测定)。这种状态是可逆转的，并且所述小鼠似乎具有正常的功能，即使是在重复处理之后。因此，本发明涉及应用H2S(或其他氧拮抗剂)诱导整体机体的冬眠状态，以便保护患者的重要器官和生命。这样可以转运到受控制的环境(例如手术室)，在这里可以确定休克的最初原因，然后以受控制的方式使患者恢复正常功能。就此而言，在受伤之后的头一个小时，被称作″黄金时间″，对于成功的结果来说是关键的。在该时间内稳定患者是主要目的，并且将患者转运到关键的护理设施(例如，急救室，手术室等)，在这里可以对损伤进行正确地处理。因此，希望将患者保持在停滞状态下，以便可以做到这一点，并且找到直接原因，如休克的根源，补偿失血，并且重建体内平衡。尽管在大部分场合下这会显著改变，停滞的时间在损伤之后可保持大约6-大约72小时。在本发明的某些实施方案中，生物物质接触氧拮抗剂大约，至少大约，或至多大约30秒，1，2，3，4，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55分钟，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24小时，1，2，3，4，5，6，7天或以上，以及其中的任何范围或组合。
B.低体温在另一种实施方案中，本发明人提出了用本发明治疗患有极端低温的患者。该方法提出了给患有极端低体温的患者使用或接触氧拮抗剂，然后逐渐恢复到正常温度，同时以受控制的方式消除所述氧拮抗剂。这样，所述氧拮抗剂能在受试者体内缓冲生物学系统，以便它们可以逐渐复苏而不会对受试者造成冲击(或伤害)。
在一种实施方案中，给患有低体温的受试者提供口服或静脉剂量的氧拮抗剂。静脉内提供可能是优选的，因为所述受试者可能潜在非响应性，以及长时间提供受控制剂量的能力问题。另外，如果可能的话，所述氧拮抗剂能够以气体状态提供，例如，使用用于吸入的面罩，或者甚至是可以容纳整个受试者的密封的腔室。
理想的是，可以对患者稳定化，表现为在实现任何变化之前的心率，呼吸和温度的稳定化。一旦稳定，就再次逐渐提高周围的环境温度。这一目的可以是通过简单地将受试者从低温状态下移走实现的。更规律地增加温度可以通过连续增加衣物或毯子的层，通过使用具有热量逐渐增加的热包装，或者如果可能的话，可将受试者放入温度能够逐渐升高的腔室。
优选的是，在温度增加过程中监测受试者的重要体征。另外，与提高温度相关的是，将所述氧拮抗剂从受试者的环境中排出。热量和氧拮抗剂处理在适当的终点停止，这一时间是由监测状态的医务人员判断的，不过，在任何场合下，是在受试者的温度和其他重要指征恢复到正常范围时。在治疗结束之后的连续监测推荐进行至少24小时。
C.高热在某些条件下，可能是由于遗传学，感染，药物或环境原因造成，患者可能会丧失体内平衡温度调控，导致严重的无法控制的发热(高热)。如果不能够适当控制的话，这可能导致死亡和长期的病态，特别是脑损伤。
吸入80ppm H2S的小鼠会立即进入冬眠状态。这包括当环境温度降低到低于室温时，它们不能够调控身体的温度。因此，该技术可用于在某些高热情况下控制体温。这可能涉及通过吸入或灌注到血液中施用H2S(或其他氧拮抗剂)，以便诱导冬眠状态。使患者处在停滞状态大约6-大约24小时可能是有用的，在此期间可以确定发热的原因。在本发明的某些实施方案中，让患者接触氧拮抗剂大约，至少大约，或至多大约30秒，1，2，3，4，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55分钟，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24小时，1，2，3，4，5，6，7天或以上，以及其中的任何范围或组合。
这能够与某些整体温度调控组合(冰浴/覆盖/冷却系统)。
D.心脏停搏在某些实施方案中，本发明可用作心脏停搏液，用于心脏旁路手术(CABG)。心脏停搏液是通过心脏的血管和腔室灌注的，并且导致心脏内在性的搏动停止，同时保持该器官的生活力。心脏停搏(心脏麻痹)在体外循环心脏手术期间和在获得，运输和保存供体心脏用于心脏移植手术期间是需要的。
有若干种不同的心脏停搏液可供利用，并且使用心脏停搏液的不同技术为本领域所公知。例如，心脏停搏液通常具有不同含量的钾，镁，和若干种其他微量成分。有时候，将药物添加到心脏停搏液中，以便帮助肌肉松弛，并且防止局部缺血。改变所使用的心脏停搏液的温度，可能也具有有利作用。
尽管本发明用于诱导心脏停搏的方法提供了保护作用，仍然会对心肌造成某种程度的局部缺血-再灌注损伤。在心脏旁路手术期间出现的局部缺血-再灌注损伤，导致了不良的后果(包括病态和死亡)，特别是由于心脏已经处在衰弱的状态。心肌局部缺血导致了厌氧心肌代谢。厌氧代谢的最终产物很快导致了酸毒症，线粒体功能异常，和肌细胞坏死。高能量磷酸贫耗几乎是立即发生的，使ATP储存量在10分钟内减少50％。在1-2分钟内出现了收缩性减弱，在正常体温(37℃)的局部缺血30-40分钟之后，出现了局部缺血性收缩和不可逆转的损伤。
再灌注损伤是恢复冠状循环之后的众所周知的现象。再灌注损伤的特征是异常的心肌氧化代谢。除了在局部缺血期间出现的结构改变之外，再灌注可能产生对细胞有毒性的氧自由基。这些氧自由基在再灌注损伤的病理学中发挥重要作用，包括氧化肌纤维膜磷脂，并因此破坏膜的完整性。氧化的游离脂肪酸被释放到冠状静脉血液中，并且是心肌膜磷脂过氧化的标志。鱼精蛋白能诱导补体激活，它能激活中性白细胞。激活的中性白细胞和其他白细胞是氧自由基和其他细胞毒性物质的额外来源。
本发明提供了用于诱导心脏停搏的方法和组合物，它在旁路手术期间能够对心脏提供更大的保护作用。在某些实施方案中，本发明提供了心脏停搏液，包括溶解在溶液中的H2S(或其他氧拮抗剂)。在某些实施方案中，本发明还包括至少第一个装置，如导管或套管，用于将合适剂量的心脏停搏液导入心脏。在某些方面，本发明还包括至少第二个装置，如导管或套管，用于将心脏停搏液从心脏中排出。
旁路手术通常持续3-6小时，不过，复杂性和多个血管CABG可能将持续时间延长到12小时或更长。预计，在手术期间，心脏会保持处在停滞状态。因此，在本发明的某些实施方案中，让心脏接触氧拮抗剂大约，至少大约，或至多大约30秒，1，2，3，4，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55分钟，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18小时或以上，以及其中的任何范围或组合。
E.减弱由癌症治疗造成的损伤癌症是世界范围内工业化国家的主要的死亡原因。治疗癌症的最常见的方法是给癌症患者施用细胞毒性剂(或对离体组织进行治疗)，以便所述制剂对癌细胞的致死作用比正常细胞的更大。剂量越大或制剂的致死作用越强，它就越有效果；不过，与此同时，所述制剂都是对正常细胞有更大毒性(并且有时候是致命的)。因此，化疗和放疗通常以严重的副作用为特征，某些时候可能是威胁生命，例如，口腔疼痛，吞咽困难，口腔干燥，恶心，腹泻，呕吐，疲劳，出血，脱发和感染，皮肤刺激和能量损耗(Curran，1998；Brizel，1998)。
最新的研究表明，瞬时的和可逆的降低中心体温，或″低体温″，能够导致在抗癌能力方面的改善。最近发现28℃的低体温在小鼠身上能减弱辐射，阿霉素-和顺氯氨铂-诱导的毒性。在给冷却的动物施用时，所述药物/治疗的抗癌活性不会受到损伤；相反，它能够增强作用，特别是对于顺氯氨铂来说(Lundgren-Eriksson等，2001)。根据上述和其他公开的文献本发明人提出了进一步降低中心温度能够为癌症患者提供好处。因此，本发明涉及利用氧拮抗剂诱导癌症患者的正常组织停滞，因此减弱了化疗或放疗对这些组织的潜在影响。还可以使用更高剂量的化疗和放疗，从而提高这些治疗的抗癌效果。
实际上涉及对任何过度增殖疾病的治疗，包括良性和恶性肿瘤，非肿瘤过度增殖症状，肿瘤前期症状，以及癌前损伤。所述疾病包括再狭窄，癌症，多种药物抗性癌症，原发性牛皮癣和转移性肿瘤，血管形成，类风湿性关节炎，炎性肠道疾病，牛皮癣，湿疹，和继发性白内障，以及口腔多发状粘膜白斑病，支气管发育异常，原位癌肿，和上皮内增生。具体地讲，本发明涉及人类癌症的治疗，包括前列腺癌，肺癌，脑癌，皮肤癌，肝癌，乳腺癌，淋巴系统癌，胃癌，睾丸癌，卵巢癌，胰腺癌，骨癌，骨髓癌，胃肠道癌，头颈癌，宫颈癌，食道癌，眼癌，胆囊癌，膀胱癌，肾癌，肾上腺癌，心脏癌，结肠癌和血癌。还可以治疗与上皮和内皮细胞相关的癌症。
一般，设计化疗和放疗，以便缩小肿瘤的尺寸，减弱肿瘤细胞生长，在肿瘤细胞中诱导细胞凋亡，减少肿瘤血管化，减弱或预防转移，降低肿瘤生长速度，加快肿瘤细胞死亡，以及杀伤肿瘤细胞。本发明的目的是不同的。因此，预计，人们可以将本发明的氧拮抗剂组合物与第二种抗癌制剂(辅助制剂)组合，以便有效治疗过度增殖病。″抗癌″制剂能够对受试者体内的癌产生负面影响，如通过杀伤癌细胞，包括癌细胞中的细胞凋亡，降低癌细胞的生长速度，减弱转移癌的入侵或数量，降低肿瘤尺寸，抑制肿瘤生长，减弱血液向肿瘤或癌细胞的供应，促进针对癌细胞或肿瘤的免疫反应，阻止或抑制癌的发展，或延长患有癌症的受试者的寿命。
次要的抗-癌制剂包括生物学制剂(生物制剂治疗)，化疗制剂，和放疗制剂。更常见的是，所述其他组合物是以能有效杀伤或抑制癌或肿瘤细胞增殖的用量提供的，同时，减弱或减轻了第二种制剂对正常细胞的影响。这一过程可能涉及让氧拮抗剂和辅助制剂同时接触或处理所述细胞。这一目的可以通过让所述细胞与单一组合物或包括两种制剂的药用制剂接触，或者通过让所述细胞与两种不同的组合物或制剂同时接触或处理，其中，一种组合物包括氧拮抗剂，而另一种包括第二种制剂。
或者，所述氧拮抗剂治疗可以在所述辅助制剂治疗之前或之后进行，间隔几分钟到几周。在所述其他制剂和表达构建体分别应用在所述细胞上的实施方案中，人们通常应当确保在每一次输送的时间之间有效时间段没有结束，以便所述制剂和表达构建体仍然能够对所述细胞产生有利的组合影响，预计，在这种场合下，人们可以在大约12-24小时之内，更优选在大约6-12小时之内让细胞与两种形式的治疗剂接触。在某些场合下，可能希望显著延长治疗时间，不过，在相应的施用期间需要间隔几天(2，3，4，5，6或7)至几周(1，2，3，4，5，6，7或8)。在某些实施方案中，预计生物物质会保持停滞状态大约2-大约4小时，同时进行癌症治疗。在本发明的某些实施方案中，生物物质接触氧拮抗剂大约，至少大约，或至多大约30秒，1，2，3，4，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55分钟，1，2，3，4，5，6小时或以上，以及其中的任何范围或组合。
可以采用各种组合；所述氧拮抗剂是″A″，而第二抗癌制剂，如放疗和化疗制剂是″B″；
A/B/A B/A/B B/B/A A/A/B A/B/B B/A/A A/B/B/B B/A/B/BB/B/B/A B/B/A/B A/A/B/B A/B/A/B A/B/B/A B/B/A/AB/A/B/A B/A/A/B A/A/A/B B/A/A/A A/B/A/A A/A/B/A考虑化合物的毒性(如果有的话)，给患者施用本发明的所述氧拮抗剂化合物要遵循进行化疗的一般方法。预计，根据需要重复治疗周期。还要指出的是，各种标准治疗，以及手术干预可以与上述抗癌治疗组合使用。
1.化疗癌症治疗还包括基于化学和放射性治疗的多种组合治疗。例如，组合化疗包括顺氯氨铂(CDDP)，卡波铂，甲基苄肼，二氯甲基二乙胺，环磷酰胺，喜树碱，异环磷酰胺，美法仑，苯丁酸氮芥，白消安，甲环亚硝脲，放线菌素，柔红霉素，阿霉素，博来霉素，plicomycin，丝裂霉素，足叶乙甙(VP16)，三苯氧胺，雷诺昔酚，雌激素受体结合剂，紫杉酚，吉西他滨，新霉酰胺，法呢基-蛋白转移酶抑制剂，transplatinum，5-氟尿嘧啶，长春新碱，长春碱和甲氨蝶呤，Temazolomide(DTIC的含水形式)，或上述化合物的任何类似物或衍生的变体。化疗与生物治疗的组合被称为生物化疗。
2.放射线疗法能导致DNA损伤并且业已被广泛使用的其他因素包括普遍公知的γ-射线，X-射线，和/或将放射性同位素直接输送到肿瘤细胞中。其他形式的DNA损伤因子也可以使用，如微波和UV辐射。最可能的是，所有这些因素影响对DNA的多种损伤的广度，对DNA前体的损伤，对DNA复制和修复的破坏，以及对染色体组装和维持的破坏。X-射线的剂量从长期(3-4周)治疗的每天50-200伦琴的剂量到2000-6000伦琴的单一剂量。放射治疗的剂量范围有很大的不同，并且取决于同位素的半衰期，发出的辐射强度和类型，以及肿瘤细胞对射线的吸收。
术语″接触″和″暴露″，在用于细胞时，在本文中表示将本发明的组合物(例如，含氧量低的抗肿瘤化合物)或化疗或放疗制剂输送到靶细胞中或者放置在直接靠近靶细胞的地方。在组合治疗中，为了实现细胞杀伤或停滞，能够以组合用量将两种制剂输送到细胞中，以便有效杀伤细胞或抑制它分裂。
3.免疫治疗免疫治疗通常取决于将免疫效应细胞和分子用于靶定和破坏癌细胞。例如，免疫效应子可以是对肿瘤细胞表面上的某些标记专一的抗体。所述抗体本身可能起着治疗效应物的作用或者可以募集其他细胞实际实现细胞杀伤。所述抗体还可以与药物或毒素(化疗剂，放射性核素，蓖麻毒蛋白A链，霍乱毒素，百日咳毒素等)缀合，并且仅仅用作靶定制剂。另外，效应物可以是携带能够与肿瘤细胞目标直接或间接起作用的表面分子的淋巴细胞。各种效应细胞包括细胞毒性T细胞和NK细胞。
还可将免疫治疗用作组合治疗的一部分。下面讨论组合治疗的一般方法。在免疫治疗的一个方面，肿瘤细胞必须具有可修饰以适合靶定的某些标记，即，不存在于大部分其他细胞上。存在多种肿瘤标记，并且其中任何的标记都适用于本发明中的靶定。常见的肿瘤标记包括癌胚抗原，前列腺特异性抗原，泌尿肿瘤相关抗原，胎儿抗原，酪氨酸酶(p97)，gp 68，TAG-72，HMFG，Sialyl Lewis抗原，MucA，MucB，PLAP，雌激素受体，层粘连蛋白受体，erb B和p155。免疫治疗的另一方面是利用免疫刺激作用的抗癌作用。还存在免疫刺激分子，包括细胞因子，如IL-2，IL-4，IL-12，GM-CSF，γ-IFN，趋化因子如MIP-1，MCP-1，IL-8和生长因子，如FLT3配体。组合免疫刺激分子，作为蛋白或使用基因输送与肿瘤抑制剂组合，如业已证实mda-7能增强抗肿瘤作用(Ju等，2000)。
正如前面所讨论的，目前正在研究或使用的免疫治疗的例子是免疫佐剂(例如，牛型结核菌，恶性疟原虫，二硝基氯苯和芳香化合物)(美国专利5,801,005；美国专利5,739,169；Hui和Hashimoto，1998；Christodoulides等，1998)，细胞因子治疗(例如，干扰素α，和γ；IL-1，GM-CSF和TNF)(Bukowski等，1998；Davidson等，1998；Hellstrand等，1998)，基因治疗(例如，TNF，IL-1，IL-2，p53)(Qin等，1998；Austin-Ward和Villaseca，1998；美国专利5,830,880和美国专利5,846,945)和单克隆抗体(例如，抗-神经节苷脂GM2，抗-HER-2，抗-p185)(Pietras等，1998；Hanibuchi等，1998)。重组人源化HER2单克隆抗体(重组人单克隆抗体)是嵌合的(小鼠-人)单克隆抗体，它能抑制HER2-neu受体。它具有抗肿瘤活性，并且业已被批准用于治疗恶性肿瘤(Dillman，1999)。业已证实用重组人源化HER2单克隆抗体和化疗对癌症进行组合治疗比单一的治疗更有效。因此，预计，一种或多种抗-癌治疗可以使用本文所披露的抗-肿瘤治疗。
F.神经变性本发明可用于治疗神经变性病。神经变性病以神经组织的变性为特征，并且通常伴随着记忆损伤，运动功能丧失和痴呆。对于精神错乱疾病来说，智力的和更高的整体认知官能会随着时间的推移受到越来越重的损害。据估计，大约15％的65岁或更大年龄的人存在轻度至中度的神经错乱。神经变性病包括帕金森氏症；原发性神经变性病；亨廷顿氏舞蹈病；中风和其他缺氧或局部缺血性过程；神经创伤；代谢诱导的神经损伤，脑病发作后遗症；失血性休克；继发性神经变性病(代谢性或毒性的)；阿耳茨海默氏病，其他记忆失调；或血管性痴呆，多发性梗塞痴呆，Lewy body dementia，或神经变性痴呆。
有证据表明，有机体，特别是神经系统的健康取决于氧化和还原状态之间的循环，该循环最终与昼夜节律相关。就是说，在有意识期间施加在机体上的氧化应力在睡眠期间循环到还原环境。这被认为睡眠为何对健康如此重要的主要原因。某些神经变性病状态，如亨廷顿氏舞蹈病和阿耳茨海默氏病，以及正常的衰老过程，都与这种循环方式的不和谐相关。这还是脑H2S含量在这些疾病中降低的某些原因(Eto等，2002)。
本发明可用于调节和控制氧化和还原状态之间的循环，以便预防或恢复神经变性病和过程的作用。另外，业已证实总体上减弱了的代谢活性与衰老的动物和人的健康相关。因此，本发明还可用于抑制总体代谢功能，以便延长老年人的寿命和健康。预计，这种类型的治疗可以每天在夜间，在睡眠期间进行大约6-10小时。这可能需要每天进行长时间治疗，持续时间从几个月到几年。
IV.保存用途本发明可用于保存或储存完整有机体以用于运输和/或储存目的。所述有机体可用于研究目的，如实验室小鼠(小鼠文库)，或用于消费，如鱼。预计，在这种场合下，可以不确定地保持停滞。另外，可以在植物或植物的一部分中诱导停滞，包括果实，花，叶，茎，种子，切段。植物可以是农业，医学，或装饰性的植物。在植物中诱导停滞可以延长植物整体或部分的货架寿命或对病原体的抗性。因此，在本发明的实施方案中，可以让有机体或它的一部分接触氧拮抗剂大约，至少大约，或至多大约30秒，1，2，3，4，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55分钟，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24小时，1，2，3，4，5，6，7天，1，2，3，4，5周，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12个月，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20年或以上，以及它们的任意组合或由此衍生的范围。
A.其他保存制剂业已披露了多种保存液，在输送器官时，将器官包在里面或者用保存液灌注。一种最常用的保存液是ViaSpan(BelzerUW)，它采用冷冻保藏。所述溶液或所述溶液的成分的其他例子包括St.Thomas溶液(Ledingham等，J.Thorac.Cardiobasc.Surg.93240-246，1987)，Broussais溶液，UW溶液(Ledingham等，Circulation 82(Part2)IV351-8，1990)，Celsior溶液(Menasche等，Eur.J.Cardio.Thorax.Surg.8207-213，1994)，Stanford University溶液，和溶液B20(Bernard等，J.Thorac.Cardiovasc.Surg.90235-242，1985)，以及在以下专利中披露和/或要求保护的溶液美国专利6,524,785；6,492,103；6,365,338；6,054,261；5,719,174；5,693,462；5,599,659；5,552,267；5,405,742；5,370,989；5,066,578；4,938,961；和4,798,824。
除了溶液之外，同样已知其他类型的材料可用于运输器官和组织。其中包括凝胶状或其他半固体材料，例如，在美国专利5,736,397中所披露的材料。
用于器官保存的某些系统和溶液特别涉及在溶液或系统中灌注氧气，以便让所述器官接触氧气，因为预计这样能保持器官或组织处在氧合环境中，以便提高生活力。参见Kuroda等，(Transplantation 46(3)457-460，1988)和美国专利6,490,880；6,046,046；5,476,763；5,285,657；3,995,444；3,881,990；和3,777,507。据信，缺少氧气超过四小时的分离的心脏会丧失活力，并且不能用于受体，因为出现了局部缺血性/再灌注损伤。参见美国专利6,054,261。
另外，用于器官保存和移植的溶液和容器很多(如果不是全部)涉及低温(低于室温的温度，通常接近，但是不低于0℃)，它业已被称作″器官和组织所有有用的保存方法中的顽石(bed rock of alluseful methods of organ and tissue preservation.)″，美国专利6,492,103。
为了改善成功移植的前景，业已开发了用于更好的保存器官用于移植的技术。业已出现了两个通用的开发领域，一个是保存液领域，另一个是器官容器领域。
另外，用于器官保存和移植的很多(如果不是全部)涉及低体温(低于室温，通常接近或不低于0℃)，它被称作″器官和组织所有有用的保存方法中的顽石″，美国专利6,492,103。
在器官移植领域，某些条件被认为与器官的状态和成功移植的愈后相关1)减弱细胞膨胀和水肿；2)预防细胞内酸毒症；3)减轻局部缺血性损伤；和4)提供在再灌注期间用于高能磷酸化合物和ATP再生的底物。器官移植中局部缺血/再灌注损伤是特别成问题的，因为将收获的器官从身体中取出，与血液源分离，并因此在一段时间内缺少氧气和养分(美国专利5,912,019)。实际上，当今移植中最关键的问题是在手术之后由于急性肾小管坏死(ATN)造成的推迟移植功能(DGF)的较高发病率。现有方法仍然存在上述领域的问题，从而突出了本发明的重要性。
尽管如此，本发明可用于与其他保存组合物和方法组合。正如在以下美国专利5,952,168，5,217,860，4,559,258和6,187,529(被专门收作参考)中所披露的，生物材料可以保存，例如，用于长时间保持可移植或可更换的器官。
可以给细胞，组织/器官，或尸体提供化合物，它能增强或保持器官用于移植的状态。所述方法和组合物包括在美国专利5,752,929和5,395,314中所披露的内容。
另外，本发明的方法除了接触氧拮抗剂之外，可以包括让生物物质接触保存液，如所讨论过的保存液。
预计，用于活的并且要被用作活体材料的生物样品的制剂或溶液可以是药物学上可接受的或药理学上可接受的。短语″药物学上可接受的″或″药理学上可接受的″表示在给人类施用时不会产生过敏或类似不希望的反应的分子实体和组合物。含有作为活性成分的蛋白的含水组合物的制备为本领域所熟知。通常，所述组合物是作为液体溶液或悬浮液制备的；还可以制备适合在使用之前溶解或悬浮在液体中的固体形式。
可以监测用于移植的器官，以便评估它们的状态，特别是用作移植体的状态。所述方法披露于美国专利5,699,793中。
可以将多种药物用于接受了器官移植物的患者，以便帮助恢复过程。所述药物包括能减弱或抑制针对供体器官的免疫反应的化合物和制剂。
另外，一直在研究其他药物并且将它用于器官移植，如在美国专利6,552,083(包括N-(3，4-二甲氧基肉桂酰)氨茴酸的抑制剂)和6,013,256(能与IL-2受体结合的抗体，如人源化抗-Tax抗体)中。
B.保存装置通过多年时间业已开发出了用于运输器官和组织的系统或容器，其中的任何实施方案都可以与本发明的装置组合，它能够利用氧拮抗剂。
实用的最相关的冷却系统，例如，在美国专利4,292,817，4,473,637，和4,745,759中所披露的系统采用了用冷却液体进行的主动制冷，冷却液是通过该系统泵送的。业已设计了若干种复杂的装置，包括多个腔室或双重容器，如美国专利5,434,045和4,723,974。
某些装置构成了这样的系统，其中，将装置设计成在保存液中对器官或组织进行灌注，参见美国专利6,490,880；6,100,082；6,046,046；5,326,706；5,285,657；5,157,930；4,951,482；4,502,295；和4,186,565。
用于器官保存的某些系统和溶液特别涉及在溶液或系统中进行氧灌注，以便使器官接触氧气，因为据信这样能保持器官或组织处在氧合环境中，提高生活力。参见Kuroda等，(Transplantation 46(3)457-460，1988)and美国专利6,490,880；6,046,046；5,476,763；5,285,657；3,995,444；3,881,990；和3,777,507。缺少氧气超过四个小时的分离的心脏被认为丧失了活力，并且不能用于所述受体，因为出现了局部缺血/再灌注损伤。参见美国专利6,054,261。
V.诊断用途亚硫酸盐是体内的所有细胞中在含有硫的氨基酸的正常代谢过程中产生的。亚硫酸盐氧化酶能够消除，并因此调节亚硫酸盐的含量。所述酶的不同的活性可能导致不同含量的亚硫酸盐以组织专一性方式演变。在上面所披露的例子中，对于处在含氧量低的条件下的实质性肿瘤来说，亚硫酸盐可能以较高的含量产生，通过减弱代谢状态，以及抑制免疫监督，提供对所述肿瘤细胞的局部保护状态。因此，测定亚硫酸盐含量并且将它作为用于诸如实质性肿瘤的若干种疾病状态诊断的一部分是有利的。另外，由于我们提出了将亚硫酸盐用于各种目的，可将它用于采用某种类型的成像或其他监测过程用于疾病跟踪。
可以测定血清中的亚硫酸盐含量，以便利用现有技术(例如，HPLC)获得亚硫酸盐总含量。值得探讨亚硫酸盐成像的可行性。或者，蛋白组方法能够理解所述酶的调控如何参与亚硫酸盐代谢，它可以是在某些疾病状态下改变的，使得这种方法能够用于诊断。
VI.筛选方法在某些实施方案中，本发明提供了用于鉴定氧拮抗剂和以类似方式诱导停滞的分子的方法。在某些场合下，所述氧拮抗剂是与硫族化合物类似被用于降低中心体温或在低氧或缺氧环境中保存生活力，否则如果不实用所述氧拮抗剂的话，会杀伤所述生物物质。上述测定可以包括对候选物质的大型文库进行随机筛选；另外，所述测定可用于针对特定类型的化合物，这种选择着眼于它们被认为更有可能起到氧拮抗剂作用的属性。例如，一种方法通常包括(a)提供候选调节剂；(b)将候选调节剂与生物物质混合；(c)测定以氧拮抗剂治疗为特征的一种或多种细胞反应；和(d)将一种或多种反应与在缺少所述候选调节剂的条件下的所述生物物质的反应进行比较。
可以用分离的细胞，组织/器官，或完整的有机体进行分析。
当然，可以理解的是，本发明的所有筛选方法本身可以使用，尽管实际上可能找不到有效的候选物。本发明提供了用于筛选这种候选物的方法，而不仅仅是发现它们的方法。不过，还可以理解的是，根据一种或多种测定方法，调节剂可以鉴定为有效的调节剂，这意味着所述调节剂似乎具有作为氧拮抗剂的某种能力，如在生物物质中诱导停滞。在某些实施方案中，筛选涉及使用在所述例子中披露的测定方法鉴定调节剂。
还可以表征或测定有效的调节剂。另外，所述有效的调节剂可用于活体动物或动物模型(正如下面所讨论的)或进一步用于活体动物或动物模型，这可能涉及相同的动物物种或不同的动物物种。
另外，预计，根据本发明的实施方案鉴定的调节剂还可以在筛选之后生产。另外，生物物质可以与本发明方法的有效的调节剂接触，特别是与治疗或保存实施方案相关的方法。
A.调节剂在本文中，术语″候选物质″表示能够在生物物质中诱导停滞，例如，改变中心体温的任何分子。候选物质可以是蛋白或其片段，小分子，或者甚至是核酸分子。人们还可以从各种商业渠道获得，小分子文库被认为满足了鉴定有用化合物的″强力″努力的有用药物的基本要求。所述文库，包括组合制备的文库(例如，肽文库)的筛选是筛选大量相关(和不相关)化合物活性的有效方法。组合方法使得它们能够通过制备第二，第三和第四代具有活性的模拟化合物，而不是其他不需要的化合物使潜在的药物快速进化。
候选化合物可以包括天然化合物的片段或部分，或者可以作为已知化合物的活性组合，这些化合物在其他形式下是无活性的。据推测，从天然来源，如动物，细菌，真菌，植物来源中分离的化合物，包括叶片和树皮，以及海洋样品可以作为候选物分析潜在有用药用制剂的存在。可以理解的是，要筛选的药物制剂还可以来自或者用化学组合物或人造化合物合成。因此，应当理解的是，通过本发明鉴定的候选化合物可以是肽，多肽，多核苷酸，小分子抑制剂或可以通过合理化药物设计所设计的任何其他化合物，它能够以已知的抑制剂或刺激剂为原材料。
其他合适的调节剂包括反义分子，siRNAs，核糖酶，和抗体(包括单链抗体)，每一种都对靶分子具有专一性。所述化合物在该文献的其他部分有更详细的披露。例如，与翻译或转录起始位点或剪接接头结合的反义分子是理想的候选抑制剂。
除了调节最初鉴定的化合物之外，发明人还希望将结构上类似的化合物制备成模拟所述调节剂的关键的结构部分。所述化合物可以包括肽调节剂的肽模拟物，它能够以相同的方式作为起始调节剂使用。
B.活体测定活体测定涉及使用各种动物模型。由于它们的体形便于控制，以及对有关它们的生理学和遗传学组成的信息的了解，小鼠是优选的实施方案。不过，其他动物同样是合适的，包括大鼠，兔子，仓鼠，豚鼠，沙鼠，旱獭，小鼠，猫，犬，绵羊，山羊，猪，牛，马和猴子(包括黑猩猩，长臂猿和狒狒)。还可将鱼和线虫用于活体测定。对调节剂的测定可以使用来自上述任何物种的动物模型进行。
在所述测定中，可以给动物施用一种或多种候选物质，并且通过与惰性媒介物(阴性对照)和H2S(阳性对照)比较，通过候选物质诱导停滞，降低中心体温的能力，或使所述生物材料在低氧或缺氧环境条件下存活的能力，来鉴定调节剂。用试验化合物处理动物涉及以合适的形式给所述动物施用所述化合物。候选化合物(气体或液体)的施用可以通过能用于临床或非临床目的的任何途径施用，包括，但不局限于口服，鼻腔(吸入或气溶胶)，口含，甚至是外用，另外，施用可以通过气管内滴注，支气管滴注，真皮内，皮下，肌内，腹膜内或静脉内注射，特别相关的途径是系统性静脉内注射，通过血液或淋巴供应进行的局部施用，或直接用于受影响的部位。
VII.施用方式和药物组合物有效量的硫族化物药物组合物通常被定义为足以可检测地缓解，减轻，最小化或者限制目标症状程度的用量。可以使用更严格的定义，包括，消除，根除或治愈疾病。
A.施用当然，硫族化物的施用途径可以根据要治疗的症状的部位和性质而改变，并且包括，例如吸入，真皮内，经真皮，肠胃外，静脉内，肌内，鼻内，皮下，经皮肤，气管内，腹膜内，肿瘤内，灌注，灌洗，直接注射，和口服，以及制剂。
在移植物情况下，本发明可以在手术之前和/或之后使用，以便使得宿主或嫁接材料静止。在具体实施方案中，可以用包括硫族化物的制剂注射或灌注手术部位。灌注可以持续到手术之后，例如，通过将导管植入手术部位。
B.可注射的组合物和制剂用于输送本发明的氧拮抗剂的优选方法是吸入，静脉内注射，特定部位的灌注和口服。不过，本文所披露的药物组合物还可以通过肠胃外、真皮内、肌内、经真皮，或者甚至是腹膜内途径施用，参见美国专利5,543,158；美国专利5,641,515和美国专利5,399,363(各自以全文形式收作本文参考)。
活性化合物的溶液可以用适合与表面活性剂，如羟丙基纤维素混合的水制备。还可以用甘油，液体聚乙二醇，以及它们的混合物，和用油制备悬浮液。在正常保存和使用条件下，所述制剂含有防腐剂，以便抑制微生物的生长。适合注射使用的药物形式包括无菌水溶液或分散液，以及用于临时制备无菌注射溶液或分散液的无菌粉末(美国专利5,466,468，被以全文形式专门收作本文参考)。在所有场合下，所述形式必须是无菌的，并且必须是存在便于注射性程度的流体。它在生产和保存条件下必须是稳定的，并且必须保存防止诸如细菌和真菌的微生物的污染作用。所述载体可以是溶剂或分散介质，例如含有水，乙醇，多元醇(例如，甘油，丙二醇和液体聚乙二醇等)，它们的合适混合物，和/或植物油。例如，通过使用包衣剂，如卵磷脂，对于分散液来说，通过保持所需要的粒度，以及通过使用表面活性剂，可以保持适当的流动性。对微生物作用的预防可以通过各种抗细菌和抗真菌制剂，例如，对羟基苯甲酸酯类，氯代丁醇，苯酚，山梨酸，和硫柳汞等实现。在很多场合下，优选包括等渗制剂，例如，糖和氯化钠。可注射组合物的长时间吸收可以通过在组合物中使用延长吸收时间的制剂，例如，单硬脂酸铝和明胶实现。
对于以水溶液形式肠胃外施用来说，例如，如果必要的话，所述溶液可以是适合缓冲的，并且液体稀释剂首先通过足够的盐水或葡萄糖使它等渗。所述特定的水溶液特别适合静脉内，肌内，皮下，肿瘤内和腹膜内施用。就此而言，可以使用的无菌含水介质在本说明书披露的基础上，可以为本领域技术人员所了解。例如，可以将一个剂量溶解在1ml的等渗NaCl溶液中，并且添加到1000ml的皮下灌注流体中或者在推荐的输液部位注射(例如，参见″Remington′sPharmaceutical Sciences″15th Edition，第1035-1038 1570-1580页)。必然需要剂量的某些变化，这取决于要治疗的受试者的症状。在任何场合下，负责施用人决定每一个受试者的适合的剂量。另外，对于人类施用来说，制剂应当满足无菌性，致热性，一般安全性和纯度标准，这些标准是FDA办公室的生物学标准所规定的。
无菌注射溶液是通过将活性化合物以需要的用量掺入合适的溶剂制备的，并且根据需要掺入各种上面所列举的其他成分，然后进行过滤消毒。一般，分散液是通过将各种消毒的活性成分掺入无菌媒介物制备的，该媒介物含有基本分散介质，和所需要的上面所列举的其它成分。对于用于制备无菌注射溶液的无菌粉末来说，优选的制备方法是真空干燥和冷却干燥技术，上述技术能够得到来自它的以前过滤消毒的溶液的活性成分的粉末加上任何其他需要的成分。
在本文中，″载体″包括任何和所有的溶剂，分散介质，媒介物，包衣剂，稀释剂，抗细菌和抗真菌制剂，等渗和吸收延缓制剂，缓冲剂，载体溶液，悬浮液，和胶体等。将所述介质和制剂用于药用活性物质为本领域所熟知。除了与活性成分不兼容的任何常规介质或制剂之外，可将它用于药物组合物中。还可以将补充的活性成分掺入所述组合物。
短语″药物学上可接受的″或″药理学上可接受的″表示在给人体施用后不会产生过敏或类似不希望的反应的分子实体和组合物。包含蛋白作为活性成分的含水组合物的制备为本领域所熟知。通常，所述组合物是作为可注射的液体溶液或悬浮液制备的；还可以制备适合在注射之前溶解或悬浮在液体中的固体形式。
C.导管在某些实施方案中，用导管给有机体提供保护剂。特别感兴趣的是给心脏或血管系统使用这种制剂。通常将导管用于这一目的。Yaffe等，2004特别结合假死讨论了导管，不过导管的使用一般被认为是在该申请文献公开之前的。
D.气体的输送1.呼吸系统在图9中示出了典型的气体输送系统100。输送系统100适合将可呼吸的气体，包括活性剂输送到受试者的呼吸系统。气体输送系统100包括一个或多个气体源102。每一个气体源102与调节剂104和流量计106连接。气体输送系统100还包括活性剂源107，可选择的汽化器108，出口控制器110，净化器112，和报警/监测系统114。
输送系统100可以包括常用于麻醉输送机的某些部件。例如，麻醉输送机通常包括高压回路，低压回路，呼吸回路，和净化回路。参见
图10-11，气体源102，汽化器108，出口控制器110，净化器112，和/或报警/监测系统114中的一个或多个可以作为具有高压，低压，呼吸和/或净化回路的装置的一部分提供，并且，这些部件可以与常用于麻醉输送机上的部件类似。例如，麻醉输送机披露于以下美国专利中美国专利4,034,753；4,266,573；4,442,856；和5,568,910，所述文献的内容都被以全文形式被收作本文参考。
气体源102可以通过压缩气体罐提供。不过，应当理解的是，气体源102可以是气体或能够转化成气体的液体源。例如，汽化器108可用于蒸发液态气体源。调节器104包括能降低每一个气体源102的压力的阀门。然后使减压的气体通过一个流量计106，由它测定并且控制来自每一个相应的气体源102的气体的流动。
气体源102可以是用于输送活性剂107的载体气体。可以选择载体气体，以便提供受试者需要的环境，通过活性剂源107给所述受试者提供活性剂。例如，如果以可呼吸的气体形式给患者输送活性剂的话，所述载体气体可以包括氧，一氧化二氮，或足够数量以便满足患者需要的空气。可以使用其他惰性或活性气体。
在某些实施方案中，气体源102之一包括活性剂源107。来自活性剂源107的活性剂可以是液态气体源，它是可以通过汽化器108蒸发的，或者所述活性剂可以是气体来源，如在高压条件下的压缩气体。所述活性剂可以与一种或多种气体源102混合。由出口控制器110控制提供给受试者的所述气体混合物的量。
净化器112是净化和/或流通提供给受试者的气体的装置或系统。例如，如果来自来源107的活性剂以可呼吸的气体形式给患者提供的话，净化器112可用于除去吸入剂(例如活性剂)中的废气，未使用的氧，和排出的二氧化碳。
报警/监测系统114包括在输送系统100内的一个或多个部位监测气体流量和/或气体含量的传感器。例如，当来自来源107的活性剂以呼吸气体形式给患者提供时可以监测氧气的流量和数量，以便确保载体气体包括足够患者使用的氧气。报警/监测系统114还包括用户界面，它被设计成能给输送系统100的用户提供声音或视觉报警或监测信息，如视觉显示，光线，或声音报警。报警/监测系统114可以被设计成在满足既定的条件时通过用户和/或提供有关气体含量的信息。
参见
图10，系统100A包括高压回路116，低压回路118，呼吸回路120，和净化回路122。
高压回路116包括压缩气体源102，它与调节阀104b，104a连接。调节阀104a控制从每一个气体源102中流出的气体的数量，而调节阀104b可以打开，例如，通过提供通向周围大气的开口，以便提高气体的压力。
低压回路118包括流量计106，活性剂源107，和汽化器108。来自气体源102的气体混合物是通过流量计106提供的，由它控制来自气体源102的每一种气体的数量。参见
图10，活性剂源107是液体。通过汽化器108蒸发活性剂源107，并且添加到所述气体混合物中。
呼吸回路120包括出口控制器110，两个单向阀124，126和吸收器128。净化器回路122包括阀112a，容器112b，和出口112c。受试者130接收来自出口控制器110的所述气体混合物，并且通过净化器回路122流通产生的气体。更具体地讲，出口控制器110控制通过单向阀124输送给受试者130的所述气体混合物的数量。用过的气体通过单向阀126流向阀112a，并且到达容器112b。多余的气体通过净化器112上的出口112c排出。某些气体可以通过吸收器128再循环和流动，并且进入呼吸回路120。吸收器128可以是二氧化碳吸收容器，用于减少来自排出气体的二氧化碳气体。在该结构中，呼出的氧气和/或活性剂可以再循环和再利用。
可以在系统100A的多个部位增加一个或多个传感器S。传感器S探测和/或监测系统100A中的气体。例如，如果气体源102之一是氧气的话，传感器S之一可以是氧气传感器，被设计和安装以用于监测系统100A中的氧气，以便患者接收合适量的氧气。传感器S与报警/监测系统114连接(参见图9)。如果在系统100中出现不希望的和有害的气体含量的话，报警/监测系统114可以对系统100A的用户报警，以便可以采取适当的措施，如增加给受试者130提供的氧气的水平，或者将受试者130与输送系统100A断开。
参见
图11，在所示出的系统100B上，活性剂源107与两个调节阀104b，104a连接。如果活性剂源107是液态气体源的话，提供可选择的汽化器108，以便蒸发液态气体源。如果活性剂源107是气体的话(例如，高压气体)，就可以去掉汽化器108。来自来源107的活性剂与低压回路118中的气体气体源102混合，它的用量是通过流量计106控制的。低压回路118包括气体容器109，它包括在所述气体混合物流向呼吸回路120时的任何溢流。应当指出的是，活性剂源107和/或任何气体源102可以作为具有蒸发器的液态气体源提供。在
图11中示出的系统100B的部件是基本上与上面结合
图10所述相同的，并且不再进一步说明。
在
图12中示出了可以利用系统100，100A，100B执行的根据本发明的实施方案的方法。提供了一种或多种可呼吸的气体源的混合物(方框202)。可呼吸的气体源可以从气体源102获得，正如结合图9-11所述的。将预定数量的活性剂添加到所述气体混合物中(方框204)，正如结合图9-11中的活性剂源107所述的。给受试者120施用所述气体混合物(方框306)。例如，通过使用净化器112使呼出的气体流通和/或再循环(方框208)。尽管
图12所示出的方法是结合图9-11中的系统100，100A，100B进行说明的，应当指出的是，任何合适的系统或装置都可用于实施
图12所示的步骤。
2.减压输送系统气体输送系统300的实施方案是结合
图13进行说明的。气体输送系统300安装在受试者302身体上。气体输送系统300特别适合输送将气体混合物中的活性剂输送给受试者302的组织，例如，受伤的组织。
系统300包括减压舱304，它具有掩蔽物306，由它覆盖受试者302的治疗部位。减压舱304通过泵出口310a与真空汞310连接。减压舱304包括入口308a和出口308b，后者又与活性剂源307连接。控制器320与活性剂源307和真空汞310连接。减压舱和真空汞系统披露于美国专利5,645,081和5,636,643中，所述文献的内容都被以全文形式被收作本文参考。
减压舱304被设计成包围受试者302的一部分，以便提供流体密封或气体密封外壳，以便实现用减压或负压和活性剂源307对所述部位的治疗。压力舱304可以用覆盖物，如柔性的，黏性的，流体不能渗透的聚合物片材(未示出)附着在受试者302身体上。所述覆盖物可以具有黏性背层，它起着覆盖要治疗的部位周围的皮肤的作用，并且提供总体上的气体密封或流体密封，并且保持减压舱304处在原位。
将掩蔽物306放置在受试者302的治疗部位的上面。例如，如果受试者302的治疗部位包括伤口的话，可以将掩蔽物306放置在伤口上方，以便防止它过度生长。可以对掩蔽物306的大小和结构进行调整，以便适应每一个治疗部位，并且可以用多种多孔材料制成。所述材料应当具有足够的孔隙，以便允许氧气或任何其他气体，如来自活性剂源307的气体到达治疗部位。例如，掩蔽物306可以是开放的蜂窝聚合物泡沫形式的，如聚氨酯泡沫，它具有足够的孔隙，以便允许气体流向治疗部位和/或离开治疗部位。可以使用的泡沫的厚度和刚性可以改变，尽管可能希望使用海绵材料以便使患者感到舒适，如果患者在治疗期间必须躺在器具上的话。所述泡沫还可以穿孔，以便增强气体流通，并且降低系统300的重量。掩蔽物306可以切割成适当的形状和大小，以便患者适于治疗部位，或者，掩蔽物306可以大到足以覆盖周围的皮肤。
真空汞310在减压舱304中提供了吸力源。活性剂源307给减压舱304提供一定量的活性剂。控制器320通过真空汞310控制施加在减压舱304上的真空度，以及通过活性剂源307输送给减压舱304的活性剂的数量。
应当指出的是，控制器320能够以基本稳定的方式循环地提供真空和/或活性剂，或者使用各种波动或方式或它们的任意组合。在某些实施方案中，活性剂是通过活性剂源307利用真空汞310的真空泵送作用交替供应的。就是说，控制器320交替地启动真空汞310，同时关闭活性剂源307，然后启动活性剂源307同时关闭真空汞310。允许减压舱304中的压力波动。在其他实施方案中，通过真空汞310保持大体上稳定的压力，并且由活性剂源307在减压环境下向减压舱304提供大体上稳定数量的活性剂。在某些实施方案中，通过真空汞310保持大体上稳定的压力，并且活性剂的数量以循环的方式波动。在其他实施方案中，通过真空汞310使减压舱304中的压力波动，并且由活性剂源307输送的活性剂的数量也可以波动。真空汞310和减压舱304中所产生的压力或通过活性剂源307输送的活性剂数量的波动可以是循环的或不循环的。
在
图14中示出了可以用系统300实施的根据本发明的实施方案的方法。将减压舱304放置在受试者302的治疗部位上方(方框402)。通过真空汞310(方框404)降低减压舱304中的压力。将活性剂源307的预定数量的活性剂提供给所述减压舱(方框406)。尽管图6所示方法是结合图5所示的系统300进行说明的，应当指出的是，任何合适的系统或装置都可用于执行
图14所示的步骤。例如，可以去掉出口308b，并且通过单一入口308a将活性剂提供给减压舱304。还可将其他气体添加到减压舱304，例如，正如结合活性剂源307所披露的，使用单一入口或入口和出口，以及入口308a和出口308b。在某些实施方案中，真空汞310连接在位于泵310和减压舱304之间的额外的收集容器上，以便收集来自治疗部位的渗出物，例如，参见美国专利5,636,643。
在
图13中所示出的负压气体输送系统300可用于治疗要治疗的多种部位，并且特别适用于治疗伤口。可以用系统300治疗的伤口包括受感染的开放伤口，褥疮，裂开的切口，部分厚度的烧伤，和对连接了皮片或接枝的各种损伤。伤口治疗可以通过将气体输送系统固定在治疗部位上进行，正如前面所示出和说明的，在减压舱304中保持大体上连续或循环的减压，并且以大体上连续或循环的方式向减压舱304供应活性剂，直到伤口达到需要的改善状态。特定的改善状态可以包括足以连接皮片或接枝的肉芽组织的形成，伤口部位微生物感染的减弱，抑制或恢复烧伤渗透，闭合伤口，使皮片或接枝与下面的受伤的组织整合，伤口的完全愈合，或适合特定类型的伤口或伤口复合体的改善或愈合的其他阶段。所述气体输送系统可以定期更换，如在治疗期间以48小时的间隔更换，特别是在使用在伤口上或内整合掩蔽物的气体输送系统的情况下。所述方法可以使用0.01-0.99个大体压的负压或减压实施，或所述方法可以使用0.5-0.8个大气压的负压或减压实施。在伤口上采用所述方法的时间可以是至少12小时，不过可以是，例如，延长到一天或多天。不存在使用所述方法不再有效的上限；所述方法可以提高伤口闭合的速度，达到实际闭合的时间。各种类型伤口的令人满意的治疗可以通过使用相当于低于大气压力大约2-7in.Hg的减压实现。
如上文所述，以间隙或循环方式向所述气体输送系统输送减压，可用于在存在活性剂的条件下治疗伤口。向气体输送系统间歇或循环地输送减压，可以通过手工或自动控制真空系统实现。在这种间歇减压治疗中，″开启″时间与″关闭′时间的循环比例可以低到1∶10或高到10∶1。典型的比例接近1∶1，它通常是以5分钟的间隔交替提供和不提供减压实现的。
合适的真空系统包括能够给伤口提供至少0.1磅吸力，或者高达三磅的压力，或高达十四(14)磅的吸力的任何真空泵。所述泵可以是适合医学目的的任何普通的真空泵，它能够提供必要的吸力。连接泵和减压装置的管道的尺寸是由所述泵提供工作需要的吸力时的能力控制的。1/4英寸直径的管是合适的。
本发明的实施方案还包括治疗受损伤的组织的方法，该方法包括特定的时间给伤口提供负压和活性剂，并且以足以降低伤口上的细菌密度的特定幅度提供的步骤。开放的伤口几乎总是受到有害细菌的感染。一般，每克组织上105个细菌有机体的细菌密度被认为受到了感染。通常认为，在这种感染水平上，移植的组织不能够粘连在伤口上。这些细菌必须被杀死，通过伤口宿主的天然免疫反应或者通过某些外在方法在伤口闭合之前杀死。给伤口提供负压和活性剂能够降低伤口的细菌密度。据信，这种作用可能是由于细菌与负压环境的不兼容性或增加了的向伤口部位的血液流动与接触活性剂的组合，因为血液会携带细胞和酶以便破坏所述细菌。根据本发明的实施方案的方法可用于将伤口中的细菌密度降低至少一半。在某些实施方案中，可将它用于将细菌密度降低至少1,000-倍或至少1,000,000-倍。
本发明的实施方案还包括治疗烧伤的方法，它包括向烧伤部位提供负压和活性剂的步骤，在该部位提供预定的减压，并且实际足以抑制完整厚度烧伤形成的时间。部分厚度的烧伤，具有死亡组织的表面层和停滞的下部组织，通常受到足够的感染，从而它会在24-48小时之内转化成完整厚度的烧伤，其中所有的表皮结构都被破坏。向伤口施加负压和一定量的活性剂能够抑制感染变得足够严重，从而导致潜在表皮结构的破坏。压力作用的幅度，形式和持续时间可以根据每个人的伤口而改变。
本发明的实施方案还包括用于增强活组织对伤口附着的方法。该方法包括以下步骤首先将活组织结合在伤口上，以便形成伤口-组织复合物，然后在所述伤口-组织复合物的部位施加特定强度的负压或减压和一定量的活性剂，该部位要足以促进上皮细胞和皮下组织向所述复合物移动，让所述负压和对活性剂的接触保持特定的足以促进伤口愈合的时间，活组织与伤口的连接，是可以采用多种形式的常见方法。例如，一种常见的技术是使用″皮片″，这种技术是这样的，来自靠近伤口部位的皮肤组织从三个侧面分离，但是保持第四个侧面的连接，然后将它移动到所述伤口上。另一种常见的技术是开放式皮肤移植，其中，将皮肤完全从另一个皮肤表面分离，并且移植到伤口上。负压和活性剂在伤口-移植物复合物上的使用，降低了所述复合物上细菌密度，并且改善了血液向伤口的流动，从而改善了移植组织的结合。
E.其他装置在本发明的某些实施方案中，可能希望将本发明的方法通过从外部操纵患者的中心体温的能力来治疗有可能获得经受了创伤的患者。就此而言，患者的中心体温可与本发明的方法组合，通过入侵性或非入侵性途径进行控制。例如，用于控制中心体温的入侵性方法包括使用心-肺泵以便加热或冷却患者的血液，从而提高或冷却患者的中心体温。控制中心体温的非入侵性方法包括将热量导入或导出患者身体的系统和装置。
VIII.组合治疗本发明的化合物和方法可用于多种治疗和诊断用途。为了提高用本发明的组合物，如氧拮抗剂的治疗效果，可能需要将所述组合物与能有效治疗上述疾病和症状的其他制剂组合(辅助治疗)。例如，中风的治疗(抗中风治疗)通常包括抗血小板(阿斯匹林，氯匹多瑞，双嘧哌胺醇，噻氯吡啶)，抗凝血剂(肝素，华法令)，或溶血栓药(组织血纤维蛋白酶原激活蛋白)。
可以使用各种组合；例如，氧拮抗剂，如H2S，是″A″，而辅助治疗是″B″A/B/A B/A/B B/B/A A/A/B A/B/B B/A/A A/B/B/B B/A/B/BB/B/B/A B/B/A/B A/A/B/B A/B/A/B A/B/B/A B/B/A/AB/A/B/A B/A/A/B A/A/A/B B/A/A/A A/B/A/A A/A/B/A给生物物质施用本发明的氧拮抗剂可以按照施用特定辅助治疗的一般方法进行。要考虑所述氧拮抗剂治疗的毒性(如果有的话)。预计，可以根据需要重复治疗周期。还可以理解的是，可以将这种标准治疗，以及手术干预用于和上述治疗组合。
IX.实施例采用以下实施例是为了说明本发明的实施方案。本领域技术人员应当理解的是，在下面的实施例中所披露的技术表示本发明人所发现的技术，能够在实施本发明时很好地发挥作用。因此，可以被视为构成了实施本发明的优选方式。不过，本领域技术人员在阅读本说明书的前提下，在不超出本发明的构思和范围的情况下可以对所披露的具体实施方案进行多种改变，并且仍然能获得类似或相似的结果。
实施例1在一氧化碳中保存线虫气体含有210,000ppm氧。接触低含量氧，或缺氧导致了人类细胞损伤和死亡。在线虫，秀丽纤杆线虫中，氧气浓度为100ppm-1000ppm同样是致死性的。通过进行线虫对多种氧气张力的临界研究，发现低于10ppm和高于5000ppm的氧气浓度不是致死性的。在用氮平衡的10ppm的氧气中，线虫进入可逆的假死状态，其中，在光学显微镜下可观察到的所有活力方面都终止(Padilla等，2002)。当氧气浓度为5000ppm(用氮平衡)和以上时，线虫能够正常地进入它们的生命周期。在能防止线虫受到低氧损伤的药物研究中，试验了一氧化碳。
为了获得特定的大气条件，使用了以下装置具有带锁定装置，如LUER-LOK的顶端，并具有，用接合以便形成空气密封的定制的机加工钢和橡胶密封的大的针筒开口的玻璃注射器针筒，通过锁定装置锁定在环境舱的入口部分，环境舱具有入口和出口部分，各自装有锁定装置，如LUER-LOK接头。对确定的气体加湿，并且提供给环境舱，包括首先使气体从压缩罐(Byrne Specialty Gas，Seattle，WA)通过装有双蒸馏水的气体洗瓶(500ml Kimex)。气体洗瓶通过气流计连接到环境舱。在24小时的培养过程中，气体流量计用于通过环境舱提供受控制的70cc/分钟的流量。
为了检验是否能在秀丽纤杆线虫中诱导可逆的停滞，收集2-细胞秀丽纤杆线虫胚胎，L3幼虫或成年线虫，并且接触有效的100％CO的环境，100％N2的环境，包括用一氧化碳平衡的500ppm氧的环境，或包括用氮气在室温下平衡的100，500或1000ppm氧的环境。利用差示干涉差显微镜术观察线虫(又被称作Nomarski optics)。收集图像，并且利用NIH图像和Adobe Photoshop5.5进行分析。胚胎的长度为大约50μm。
以上实验的结果表明，100％的一氧化碳不是致命的，并且能诱导可逆的假死。线虫不能在用氮平衡的500ppm氧中存活，不过，用一氧化碳平衡的500ppm氧处理的线虫会进入假死并且存活，参见下文实施例2在一氧化碳中保存人体皮肤一氧化碳对人体具有很高的毒性，因为它与氧气有力地竞争与血红蛋白结合，血红蛋白是将氧气分配到组织中的主要分子。线虫不具备血红蛋白这一事实，使它对一氧化碳具有抗性，并且能够由这种药物防止的低氧损伤，表明了一氧化碳具有能够在不存在血液，如在组织移植或无血手术区域中的条件下防止人体组织受到低氧损伤的可能性。为了检验这一假设，使用了人类皮肤。
为此获得了三个人体包皮，将包皮组织保存在角质化细胞生长培养基(KGM)中，该培养基含有胰岛素，EGF(0.1ng/ml)，氢化可的松(0.5mg/ml)和牛脑垂体提取物(大约50微克/ml蛋白)。将包皮浸泡在PBS中，并且除去多余的脂肪组织。将每一个包皮样品分割成两个相等的部分。每一部分被放入独立的容器中，容器中装有PBS溶液，该溶液含有24mg/ml的Dispase II(源于多粘芽孢杆菌EC3.4.24.4Roche Diagnostics Corp.，Indianapolis，IN)。一个容器(装有放置在含有Dispase II的PBS中的包皮部分)保持在通风橱的湿化室中。另一个容器(装有放置在含有DispaseII的PBS中的另一半包皮)放置在环境舱中的相同的通风橱中，该环境舱用潮湿的100％CO的灌注。这两个样品都在室温下保持24小时。用于建立特定大气条件的方法与在例1中所使用的方法相同。
在接触含氧量正常或100％CO 24小时之后，按照由Boyce等(1983；1985；分别以它们的全文形式收作本文参考)所披露的方法从所述包皮中分离角质化细胞。简单地讲，将每一个包皮样品的表皮取出放入含有PBS的新的培养皿中。将所述表皮切碎并且匀浆，之后在室温下在3ml的0.05％胰蛋白酶，1mM EDTA中培养5分钟，以便从表皮中分离基础细胞。在培养之后，添加6ml的400μg/ml(微克/毫升)大豆胰蛋白酶抑制剂，1mg/ml BSA，并且以900RPM的速度对样品进行离心。扔掉来自每一个样品的上清液，并且将样品沉淀物重新悬浮在10ml的KGM中将每一个样品分割到两个10cm的平板，所述平板各自包含5ml KGM和100μl的HEPES pH 7.3(N-2-羟基乙基哌嗪-N′-2乙磺酸)。所述平板在用95％室内空气，5％二氧化碳灌注的37℃的培养箱中培养五天时间。
使用倒置相差显微镜对细胞进行观查。接触含氧量正常条件的所有三个角质化细胞群体表现出很少或没有生长。接触100％CO的所有三个角质化细胞群体表现出显著生长。通过集落形成判断的活的角质化细胞的数量的定量，对三个包皮中的两个进行定量。参见
图1。
表1-集落形成的定量
例3与实施例1相关的更多的信息以下实施例包含覆盖并且延伸实施例1所披露信息的信息。
A.材料和方法环境舱和装置。使用由W.Van Voorhies(Van Voorhies等，2000)设计的定制大气舱室进行氧气贫耗实验。所述腔室是30mL的玻璃注射器(Fisher#14-825-10B)，装有定制的钢制塞子，它衬有两个vitono-形环，以便确保严格密封。所述塞子上开有通孔，并且在它的外表面上具有钢制lure锁定装置，以便可以连接携带有压缩气体的软管。将确定的气体混合物以稳定的压力和流量通过以下步骤从压力罐输送到所述腔室，首先通过旋转流量计(Aalborg，流量管号032-41 ST)或者质量流控制器(Sierra Instruments#810)，以便监测流量，然后通过500ml气体洗瓶(Fisher #K28220-5001)，它装有250ml水，以便使所述气体水合。使用1/4″OD尼龙(Cole-Parmer#P-06489-06)或FEP(Cole-Parmer #A-06450-05)管，并且在管和调节器，以及管和旋转流量计之间的连接是使用黄铜John-Guest-型接头(Byrne Gas)构成的。所有其他连接是使用微流量快速连接接头(Cole-Parmer #A-06363-57，#A-06363-52)或标准lure接头(Cole-Parmer #A-06359-37，#A-06359-17)构成的。
线虫在缺氧条件下的生活力。Bristol株N2在20℃下连续维持，采取措施以便确保群体不会饿死。将对数期成年秀丽纤杆线虫挑选到玻璃平板上的一滴蒸馏水中，它含有100μg/ml氨苄青霉素，15μg/ml四环素和200μg/ml链霉素。用剃须刀片将成虫切碎，并且使用口腔吸液管挑取2-细胞胚胎。将30-60个2-细胞胚胎转移到小的玻璃容器中(定制成与气体舱室适配，Avalon Glass Works，Seattle WA)，其中装有3ml用M9配制的1％琼脂糖。然后将所述容器放入潮湿的腔室中2小时，以便使所述胚胎成熟，然后放入环境舱。在室温下用纯N2(品级4.5)，100ppm O2/N2，500ppm O2/N2，1000ppm O2/N2，或5000ppm O2/N2以70cc/分钟的流量连续灌注所述环境舱24小时。在处理之后，将包含胚胎的琼脂糖块从所述容器中切除，并且以胚胎向上的方式放置在接种了大肠杆菌(OP50)的中等大小的NGM平板上。在处理之后对胚胎评分以便孵化24小时，并且将孵化过的L1′s转移到NGM平板表面上，并且持续到成虫期。将不能计算的动物从总数中扣除。所有气体都是由Byrne Gas(Seattle，WA)提供的。确保纯的N2含有不到10ppm的杂质，并且所有O2/N2混合物都被鉴定有±2％的氧气含量范围(例如，100ppm O2/N2被确定为含有98ppm O2-102ppm O2)。百万分之几与kPa的转换是基于在1个大气压下1百万份＝101kPa。
线虫在一氧化碳型气体中的生活力。从如上文所述的连续保持的Bristol N2和hif-2(iaO4)株中收获30-60个胚胎。在室温下，用纯的CO(品级CP)或500ppm O2/CO以70cc/分钟的流量连续灌注24小时。为了获得2500ppm O2/CO或2500ppm O2/N2，将5000ppmO2/N2以1∶1的比例与纯的CO或纯的N2混合，使用两个质量流控制器(Sierra Instruments 810)以便精确监测流量。将每一种气体输送到3-通阀(Cole-Parmer #A-30600-23)中，流量为50cc/分钟，并且然后让所得到的混合物通过气体洗瓶，并且在24小时的处理过程中进入环境舱。所有气体是由Byrne Gas(Seattle，WA)提供的。500ppm O2/CO混合物被确定的±2％含氧量范围，并且含有7000ppm N2，以便确保在使用所述罐的过程中具有稳定的O2/CO比例。
细胞生物学分析。为了在氮气型环境中确定发育进展程度(表2)，让2-细胞胚胎接触如上文所述的各种程度的缺氧条件，并且立即拍照，或者在潮湿腔室中经过12小时的恢复期后拍照。为了确定胚胎在一氧化碳-型气体中是否会被抑制，让2-细胞胚胎在室内空气中成熟两小时，并且立即拍照或者放入100％一氧化碳或0.05kPa O2/CO中24小时，并且在处理之后立即拍照，在所有场合下，通过将胚胎放置在薄的1％琼脂糖片上的盖玻片下面进行DIC显微镜检查，并且在Zeissaxioscope上观察。使用RS图像和Adobe Photoshop软件拍摄照片。
B.结果以前业已报导了HIF-1是中度缺氧(0.5kPa O2(Padilla等，2002)和1kPa O2(Jiang等，2001))条件下的秀丽纤杆线虫所必需的，并且已知在缺氧症(＞0.001kPa O2)(Padilla等，2002)中假死是可能的。为了精确确定上述每一种反应是积极的范围，在接触轻度缺氧至缺氧症的各种氧气张力24小时之后测定野生型秀丽纤杆线虫胚胎的生活力。正如以前所报导的接触缺氧症的胚胎进入假死，并因此存活，所述处理具有高生活力。0.5kPa O2中的胚胎在整个处理过程中保持活力，并且同样以高生活力存活。不过，接触轻度缺氧至缺氧症(0.1kPa O2-0.01kPa O2)的中等范围氧气张力的胚胎令人惊讶地不能存活(图2)。
在接触这种中等范围缺氧的条件下胚胎不能孵化，表明它们不能成功地执行HIF-1介导的反应。为了确定它们是否表现出暂停，检查了在这种中等范围处理期间是否抑制了胚胎发生。在致命的氧气张力条件下的胚胎不能抑制胚胎发生，并且较高含量的氧气与胚胎中发育进展程度的提高相关(表2)。在再次氧合时，大部分胚胎不能孵化，并且很多胚胎象异常的L1s那样确实了出现了孵化抑制。以上数据表明，这种中等范围的缺氧是一种独特的应力，其中氧气含量并没有高到足以促进连续的活力，也没有低到足以诱导假死。
根据以上发现，假设如果氧气结合的竞争抑制剂一氧化碳能够在存在低含量氧气的条件下诱导假死，就可以提供对这种致死范围的缺氧的保护作用。为了检验这种可能性，首先确定了秀丽纤杆线虫胚胎在各种浓度的一氧化碳中的生活力。尽管在某些系统中高含量的一氧化碳可能具有毒性作用，仍然发现秀丽纤杆线虫胚胎能够明显承受大范围的一氧化碳张力。实际上，秀丽纤杆线虫胚胎能够经受连续的101kPa CO(100％CO)处理24小时，并具有高的生活力(81.5％存活到成虫期，图3)。特别是，在101kPa CO中，在处理期间胚胎不能进入胚胎发生，表明它们进入了假死。为了检验一氧化碳是否能在存在致死氧气张力的条件下保护胚胎，测定了接触用一氧化碳平衡的0.05kPa O2的胚胎的生活力。与接触用N2平衡的0.05kPa O2的胚胎(其中大部分没有存活)不同，这些胚胎恢复了96.2％的生活力到成虫期(图3)。另外，用101kPa CO进行了类似的胚胎处理，在用一氧化碳平衡的0.05kPa O2中的胚胎抑制了胚胎发生，表明它们进入了假死。因此，在存在致死氧气张力的条件下，一氧化碳通过诱导假死可以防止低氧损伤。
为了进一步检验可以通过过量一氧化碳保护的氧气张力的范围，使用缺少HIF-1功能(hif-1(ia04)株)的胚胎以确定对低氧损伤的保护作用在轻度缺氧条件下是否也可能。在测定了用氮平衡的0.1kPaO2-1kPa O2的各种氧气张力之后，发现对HIF-1的最大要求是用氮气平衡的0.25kPa O2。在这种环境中，野生型胚胎能够正常地进入发育，并且表现出高的生活力，但是hif(ia04)胚胎不能完成胚胎发生，并且表现出100％的致死率(表3)。因此，检验了一氧化碳是否能够在0.25kPa O2中保护hif-1(ia04)胚胎。在用一氧化碳平衡的0.25kPa O2中，野生型和hif-1(ia04)胚胎都进入假死，并且在处理之后以高生活力存活(分别以78.7％和84.0％的比例存活到成虫期)(表3)。因此，在高达0.25kPa O2的氧气张力条件下通过一氧化碳诱导假死是可行的，并且一氧化碳能够在即使缺乏HIF-1功能的条件下抵抗轻度缺氧。
表2-定量在缺氧条件下的发育进展
将野生型2-细胞胚胎在各种程度的缺氧条件下放置24小时，并且对它们的胚胎发生的进展程度进行评分。接触含有较大氧气含量的气体导致了进入胚胎发生的程度增大。确定了在胚胎发生的特定的20-40分钟时间范围内胚胎抑制的百分比。数据是3个独立实验的结果。
表3-一氧化碳能防止hif-1胚胎免受轻度缺氧损伤
在用0.25kPa O2/N2或0.25kPa O2/CO对野生型和hif-1(ia04)胚胎进行24小时处理之后测定了到成虫期的生活力。所有数据点是至少3次独立实验的结果，并且将不能计算在内的蠕虫从总数中扣除。
线虫对低体温反应的生活力。
线虫的生活力同样是温度敏感的，在接触低温(4℃；
图15)24小时之后，群体100％的死亡。不过，如果在温度降低之前1小时通过平衡进入缺氧状态(＜10ppm氧)诱导线虫进入停滞的话，在接触4℃的低温24小时之后它们的大部分能够存活(
图15)。在本实验中，在低体温期间保持线虫处在停滞状态，并且在它们恢复到室温之后保持1小时，下面将披露缺氧条件(纯的N2)，生长条件，和生活力测定。
例4小鼠中心体温和呼吸的降低。
A.材料和方法植入遥测装置。按照由生产商提供的标准方法，在雌性C57BL/6J小鼠(Jackson Laboratories-Bar Harbor，Maine)体内植入遥测装置(PDT-4000 HR E-Mitter-MiniMitter Inc.-Bend，OR)。让小鼠恢复几周时间，以便使体温和心率信号稳定化。中心体温，心率，和小鼠的活动通过遥测装置连续监测，并且使用VitalView软件(由MiniMitter提供)记录。使用HOBO(Onset Computer Corp.-Pocasset，MA)监测环境温度，并且使用BoxCar软件(由Onset Computer Corp.提供)分析数据。
让小鼠接触受调控的气体。让每只小鼠接触1L/分钟的以下气体(a)含有用氮气平衡的500ppm H2S的气体(Byrne Specialty Gas-Seattle，Washington)，与室内空气混合(使用购自Aalborg-Orangeburg，New York的3通道气体比例计)以便提供最终浓度为80ppm的H2S和17％O2，或(b)与室内空气混合的氮气的气体，以便能提供最终浓度为17％O2-H2S，并且O2测定是使用InnovaGasTech GT系列便携式气体监测仪(Thermo Gas Tech-Newark，California)进行的。
在受调控的和不受调控的气体中进行测定之前和期间，将小鼠放入包括玻璃笼子的气体处理室(提供饮水，没有食物)，并连接购自Cole-Parmer(Vernon Hills，Illinois)的FEP管子的入口和出口管，以便导入气体和排出气体。用Dow Corning硅真空脂(Sigma-St.Louis，Missouri.)通过盖子密封所述笼子。来自每一个笼子的气体通过出口管进入化合物罩。为了确保该系统是气体密封性的，利用GasTech GT便携式监测仪检测泄漏。
呼吸。在某些实验中，氧气的消耗是通过使用PA-10a O2分析仪(Sable Systems)，按照生产商的说明测定的。类似地，使用LI-7000CO2/H2O分析仪(Li-Cor公司)，按照生产商的说明监测由动物产生的二氧化碳。所述仪器是与环境舱串联的，以便对进入和排出管子的气体进行取样。
环境温度的调节。将小鼠圈养在Shel Lab低温日间照明培养箱(Sheldon Manufacturing Inc.-Cornelius，Oregon)中，以便调节小鼠的温度和光照周期(上午8点开灯，下午8点关灯)。让小鼠接触如上文所述受调控的气体。当小鼠接触受调控的气体时，培养箱中的温度降低到需要的温度，例如，降低到10℃或15℃。将小鼠保持在受调控的气体中，并且在较低的温度下保持6小时。用室内空气更换气体处理室中的气体，并且将小鼠恢复到正常的室温(22℃)，并且让它恢复。
B.结果基础数据。为了确定小鼠对亚致死剂量硫化氢的反应，本发明人首先建立了中心温度，心率和运动的基线，包括用一周时间记录四只置入了无线电收发机的小鼠的数据，这些小鼠保持在处在环境温度并且用室内空气灌注的培养箱中。所述基础数据表明，所述小鼠具有生理节律，在紧接着关闭灯光之后的傍晚具有最大活性，并且，在即将开灯之前的早上具有最大活性。中心温度从活动期间的37℃的高温波动在不活动期间的33.5℃的低温。心率从活动期间的750bpm(每分钟心跳次数)波动到不活动期间的250bpm。心率有可能与中心温度相关(温度越高心率越高)。在傍晚和天亮之前总的活动能力同样是最高的。
让小鼠接触室温下的受调控的气体。处理的第一个实验是用硫化氢处理小鼠，包括首先将小鼠放入在培养箱中保持27℃的气体处理室中一小时时间。一小时后，用80ppm的上述气体灌注所述处理室，并且将培养箱的温度降低到18℃，持续整个实验。尽管没有检测到心率和总体运动能力的立即的变化，但是观察到了中心温度的急剧降低。进行该实验90分钟，在此期间，中心温度降低到28.6℃-比在上述基础研究所记录的四只小鼠中任何一只的最低记录低五度。在用室内空气灌注所述处理室之后的恢复期间，本发明人发现所述动物首先是相对不活动的(容易捕捉)；不过，在60分钟之内，它恢复到正常范围的中心温度和活性。用相同的方法处理第二只小鼠；不过，这一次80ppm的气体处理进行了3小时时间。在此期间，本发明人发现心率从600bpm降低到250bpm，总体活动能力表现出几乎无活性，并且中心温度降低到18.6℃。
呼吸的变化伴随着中心温度的降低。让小鼠接触80ppm H2S，同样导致了代谢速度的降低，这是通过测定氧气消耗和二氧化碳产生测定的。例如，同时测定中心温度和二氧化碳产量的小鼠，表现出在动物的中心温度降低之前二氧化碳产量的快速降低(图4A)。二氧化碳产量降低大约三倍，在H2S处理之后大约五分钟建立了新的本底。
表4表示用现有的O2和CO2浓度进行测定的实验的结果，所述O2和CO2浓度得自用业已消除了CO2的室内空气，有或没有H2S(80ppm)处理的小鼠(因此对对照来说为0值)。测定进行了15分钟时间，将小鼠放置在0.5L密封的环境舱中，流量为500cc/分钟。氧气的消耗是通过从没有小鼠的对照中扣除存在小鼠时的氧气浓度获得的。同样，二氧化碳产量是通过从没有小鼠的对照中扣除存在小鼠时的二氧化碳浓度获得的，RQ表示呼吸系数，并且等于所产生的二氧化碳与产生的氧气的比例。这一结果表明，在存在H2S时氧气消耗降低了2-3倍，并且二氧化碳产量降低了3-4倍。呼吸系数的改变体现了在存在或缺少H2S的条件下，由小鼠造成的氧气消耗和二氧化碳产量的不一致性。
表4-H2S处理能抑制小鼠呼吸。
可以通过多种测定方法和技术评估停滞的不同参数(氧气消耗的减少，二氧化碳产量的降低或运动能力的减弱)。例如，可能的最简单的测定在施用H2S的小鼠中诱导停滞的方法是通过观察它们的呼吸。实际上，这包括所有三种参数，其中，它是减少了的氧气消耗，降低了的二氧化碳消耗和运动能力的指标。在标准条件下的室内空气中的正常小鼠每分钟呼吸大约200次。如果给小鼠施用浓度为80ppm的H2S，并且将中心温度降低到15℃的话，呼吸至少会降低一个数量级，达到每分钟1-10次。实际上，在这种条件下观察到小鼠不呼吸超过1小时时间，表明达到了深度的停滞。因此，这表明了细胞呼吸减弱了至少大约1-20-倍(即，氧气消耗和二氧化碳产生)。
让小鼠在较低的环境温度接触受调控的气体。为了开始确定硫化氢减弱小鼠活性的能力的极限，发明人进行了若干种实验，其中，使用了非遥测小鼠，然后处理带有遥测装置的小鼠，以便获得数据。第一个实验是让非遥测小鼠接触浓度为80ppm的H2S的受调控的气体，在10℃的较低的室内温度下处理，大体上可参见上文的材料和方法部分，所不同的是，将小鼠放入27℃的气体处理室中一小时，然后接触所述气体和降低环境温度。在该处理中非遥测小鼠表现良好，并且在从气体处理室中取出大约90分钟之后恢复活性。接触相同条件的遥测小鼠同样表现良好，并且表现出大约12.5℃的较低的中心温度。本发明人不能准确测定该温度，因为电子装置在15.3℃时不能工作。因此，温度降低到12.5℃是根据在电子装置失效之前降低的斜率和在电子装置失效之后动物在腔室中保留的时间估算的。
由于设备的限制，本发明人随后在气体处理室对四只遥测小鼠中的每一只进行了6小时时间的实验，使用大体上如上文所述含有大约80ppm硫化氢的受调控的气体或使用室内空气。在实验开始时降低培养箱的温度(接触受调控的气体，或在0时间让小鼠接触室内空气)，达到稳定的15℃。在六小时时间结束时，把小鼠送回室内空气的环境，和大体上如上文所述的22℃的环境温度。所有四只小鼠都表现出中心体温的明显降低，这种降低取决于80ppm硫化氢的使用(图4B)。还存在与温度降低相关的心率和总运动能力的显著减弱。将所述小鼠保持四周时间，小鼠的行为没有明显变化。
实施例5-辐射损伤减弱的尿液研究。
A.科学原理尽管辐射损伤模型的各个方面能够并且业已用细胞培养物进行了评估，以便检验实验药物影响损伤的能力，并且愈合过程需要包含受影响的所有反应系统。在该时间点上，实现这一目的的唯一途径是使用完整的动物。发明人提出将小鼠用于这种研究，作为最合适的模型。选择C57BL/6小鼠用于研究，是因为该小鼠株容易受到辐射肺损伤的影响，业已确定了该株承受辐射的水平，并且，本发明人最近业已证实H2S能够降低该小鼠株的中心温度。
在该方案中计划了两个相同的实验。每一个实验要研究H2S诱导的低体温对辐射诱导的肺损伤发展的效力。让每组十只小鼠接触四种试验条件之一(H2S/17.5Gy胸部辐射，H2S/无胸部辐射，无H2S/17.5Gy胸部辐射，或无H2S/无胸部辐射)，然后进行13周时间。每组十二只动物进行类似的处理，然后进行26周时间(为了补偿在发病过程的后期出现的较高的死亡率，需要更大的n)。
对上述实验来说，利用方差分析(ANOVA)作为数据分析的统计模型。利用完全交叉的和随机的两个因子ANOVA与4组(接受H2S或不接受H2S的辐射过的或未辐射过的小鼠)和两种时间间隔(13或26周)分析支气管灌洗液炎性细胞数量和总蛋白浓度和肺羟基脯氨酸含量的临时改变。假设80％的能力，5％的显著性，和two-tailed test，每个损伤组的组合中有五只存活的小鼠，干预组和时间点可以检测这些组之间的差异，意味着大于或等于潜在的组内标准误差的1.7倍。预计组内标准误差等于大约25％。因此，炎性细胞数量或对照值的35-50％的肺胶原含量的改变在上述实验中是可以分辨的。
在线性加速器装置中用SLU AHR进行H2S处理和胸部辐射。在AHR小鼠尸体解剖时进行支气管肺泡灌洗和肺获取。支气管肺泡灌洗细胞计数和蛋白浓度以及肺羟基脯氨酸含量测定是在另一个实验室(D3-255)中进行的。野生基因型C57BL/6小鼠接收17.5Gy的胸部辐射辐射。通过腹膜内注射阿佛丁对小鼠进行麻醉，放入独立的织物小鼠限制容器中，并且通过线性加速器辐射，使用8.5Gy，剂量率为3Gy/分钟。通过两个侧面场，校准为仅靶定胸部(总的胸部剂量为17.5Gy)。
B.方法麻醉。通过气管内施用异氟烷对野生基因型C57BL/6小鼠进行麻醉。通过针对触觉刺激反应的呼吸速度监测麻醉程度。通过腹膜内注射阿佛丁(0.4-0.7ml/小鼠i.p.)对小鼠进行麻醉，以便用于胸部辐射处理。通过对触觉刺激反应的呼吸速度监测麻醉程度。
硫化氢处理。将小鼠放入密封的树脂玻璃气体处理室，与前面用于小鼠的装置类似(IR1606)。处理室具有两个口(入口和出口)。让含有用室内空气平衡的H2S(80ppm)的气体以每分钟1升的速度通过所述腔室流动。使用软管通风系统使气体从室内流入，所述软管从出口延伸到所述室内的排出口。
施用有害的制剂。在气体处理室中对小鼠进行辐射，使用线性加速器采用17.5Gray的总剂量。该辐射剂量会在小鼠体内诱导亚急性肺损伤。这种损伤会发展成肺纤维化。所述小鼠不是放射性的或者是对人或其他动物有害的。不需要特别监测由于辐射造成的污染或废弃。
预定的安乐死。在胸部辐射大约13和26周之后，通过深度麻醉(阿佛丁0.4-0.7ml i.p.)对动物实施安乐死，然后通过下静脉腔穿刺放血。进行支气管肺泡灌洗，以便测定炎性细胞数量，微分计数和灌洗液蛋白浓度。取出肺和食道组织，进行组织学评估和胶原含量分析。
垂死的动物。胸部辐射与小鼠中有限的死亡率相关，辐射10周之后死亡15％，22周之后死亡50％。研究人员每天监测动物的负反应(开始每天2-3次，直到它们表现稳定，然后每天一次，直到开始发病，此时，本发明人恢复到每天观察多次)。如果动物体重减轻，不能清理皮毛，表现出严重的呼吸困难，和/或行动困难或运动明显减少的话，就可以通过使用过量的阿佛丁实施安乐死。在实施时，对不按时间表安乐死的动物进行用于组织学的支气管灌洗和组织采集。
胸部辐射会产生肺损伤，它本身是不疼痛的，但是可以通过加快的呼吸速度，轻度食欲不振，轻度重量减轻和/或不能清理皮毛表现(10周)。研究人员和动物饲养人员要每天监测动物的这些副作用。如果动物没有表现出进食，就要提供柔软的食物和流食。如果察觉到动物疼痛的话，根据需要施用布托啡诺(0.2mg/kg i.p.)或Buphrenorphine(1.0mg/kg bid s.q.)进行止痛。如果动物表现出痛苦并且缓解措施不能导致改善的话，就要立即实施安乐死。在预定的尸体解剖中，收集肺和食道组织用于组织病理学评估，和胶原含量分析。
辐射后管理。为了最小化病原体传播到设施的其余部分的风险，并且保护这些受到某种免疫损伤的动物，对这些动物的所有管理工作是每天要做的第一要务(在该设施中的任何其他动物之前)，并且要在生物安全室中进行。为了最小化意外感染的风险，所述小鼠使用高压灭菌的笼子和床垫。另外，给它们食用进行过辐射以便杀死病原体的标准啮齿类动物食物。
野生基因型C57BL/6小鼠接收17.5Gy的胸部辐射。通过腹膜内注射阿佛丁对小鼠进行麻醉，放入独立的织物小鼠限制容器中，并且转移到密封的树脂玻璃气体处理室中，与前面用于小鼠(IR1606)的处理室类似。该处理室具有两个口(入口和出口)。含有用室内空气平衡的H2S(80ppm)的气体以每分钟1升的速度通过该处理室。所述气体使用软管通风系统从室内流入，该系统使用从出口延伸到所述室的排气口的软管。一旦进入气体处理室，即通过线性加速器以8.5Gy的剂量处理小鼠，通过两个侧面场的剂量施用率为3Gy/分钟，校准仅针对胸部(总的胸部剂量为17.5Gy)。在胸部辐射结束之后，将小鼠送回它们的微型隔离笼子，进行监测，直到从麻醉中恢复。
预定的尸体解剖。在辐射之后第13周对一组动物进行尸体解剖，以便评估损伤的炎性阶段。第二组在第26周实施安乐死，以便评估损伤的纤维化阶段。用阿佛丁麻醉动物，然后放血。用1000μl的PBS对肺进行灌洗，并且将灌洗液保持在冰上进行总的和微分细胞计数。然后收获右侧的肺分析羟基脯氨酸含量，收获左侧的肺用10％NBF以25-30cm的压力通过气管灌输。将食道，气管，左侧肺和心脏浸泡在10％NBF中，并且设定为FHCRC组织学共享资源实验室，用于处理和病理学评估。
胸部辐射会产生肺损伤，它本身是不疼痛的，但是可能表现为呼吸速度的加快，轻度食欲丧失，轻度体重下降和/或不能清理皮毛。研究人员和动物饲养人员要每天监测动物的这些副作用。如果动物表现出不能进食的话，就要提供软的食物和流食。如果动物表现出疼痛，就要根据需要施用布托啡诺(0.2mg/kg i.p.)或Buphrenorphine(1.0mg/kg bid s.q.)进行止痛。如果动物表现出难受并且缓解措施不能导致情况改善的话，就要立即通过CO2窒息实施安乐死。
主要问题有可能是食道炎(导致食物和水的摄入减少)和呼吸困难(减少了氧气的摄入)。本发明人每天检查这些动物2-3次，直到他们确信动物状态稳定并且良好，此时，本发明人可以将检查的频率减少到每天一次，直到开始发病，此时，发明人又恢复每天多次检查。通过几种方式提供支持性护理。如果动物进食或饮水困难(通过体重减轻和皮毛不顺表现)，本发明人就提供柔软的食物，并且尝试补充液体(乳酸化的Ringer′s溶液，1-2ml/小鼠，sc，使用小孔针头(＞20G)，每天1-2次)。如果动物感觉到疼痛，就根据需要施用布托啡诺(0.2mg/kg i.p.)或Buphrenorphine(1.0mg/kg bid s.q.)止痛。如果动物表现出难受，并且缓解措施不能导致情况改善的话，就通过CO2窒息立即实施安乐死。在胸部辐射时动物经历巨大痛苦和难受时，就通过CO2窒息对动物实施安乐死。
第三个实验是让遥测小鼠在大体上如上文所述的10.5℃的较低的室温下接触80ppm的H2S的受调控的气体。在该实验中，对小鼠进行肉眼观察，并且通过网络摄像机记录其他的活动，并且按上文所述记录遥测测定。让小鼠接触80ppm H2S的受调控的气体，并且将室内的温度降低到稳定的10.5℃。在大约六小时时间结束时，通过将腔室的温度设定为25℃对该腔室进行加热。让小鼠在受调控的H2S气体中升温，直到小鼠的中心温度为17℃-18℃，此后用室内空气取代受调控的气体。在受调控的气体中存在小鼠中心体温的显著降低，降低到10.5℃，伴随着总活动能力的显著下降。通过肉眼观察大约一小时十五分钟发现呼吸速度降低到无法检测的速度。在腔室回温之后，当小鼠的体温达到14℃时观察到了微弱的呼吸。在回暖阶段，当中心体温上升到17℃-18℃时，小鼠表现出呼吸和运动，用室内空气更换受调控的气体。当中心体温恢复到25℃时，正常的运动和呼吸是完全可见的。与未处理过的动物相比，所述小鼠没有表现出行为的明显改变。
实施例6-细胞和哺乳动物研究A.犬类研究犬类研究用通过手术置入了遥测装置，以便监测中心体温的狗。在有或没有亚致死剂量的硫化氢的条件下研究动物10小时。在此期间，通过遥测方法连续监测重要的体征。同样将环境温度降低到15℃保持30分钟时间，以便确定这样做是否对动物的中心体温有任何影响。
所述方法用2组2只狗(共四只)进行。由于遥测设备昂贵，本发明人要连续进行这些实验。如果来自第一组的结果表明所述假设不正确，就用第二组的两只狗重复所述研究。如果来自第二组的结果不支持所述假设，就中断该项目。
毒理学研究表明，尽管H2S的含量高于人类的OSHA极限(10ppm)，但以前业已证实，每天让大鼠和小鼠接触80ppm的H2S 6小时，每周5天，共处理90天，没有出现可观察到的副作用。其中包括肠道，肺，心脏，肝脏，肾脏，或其他器官的总体和组织病理学检查，这些检查是在处理结束时进行的。据发明人所知，没有用硫化氢处理狗的信息。
H2S能起作用的关键问题是不超过其他人所披露的剂量(80ppm)，所述其他人业已公开了对接触硫化氢的啮齿类动物的研究，并且没有出现有害作用。在可利用的气体科学方面存在相当多的经验，本发明人能够将预定剂量的气体输送到小鼠体内。采取很多预防措施，以便确保不会对动物和研究人员造成伤害。这些预防措施包括持续监测所述气体混合物，将报警设定为OSHA极限并且灵敏度设定为1ppm，以及多种能够混合并且输送本发明气体的设备，不会泄露到该系统中或从系统中泄露出去。
在表5中提供了该方法的时间线。
表5-研究时间线
B.人类血小板为了检验氧化磷酸化的抑制剂可用于人体治疗的概念，本发明人在人体组织上诱导了假死状态，以便保护它们免受氧气的致死处理。在中间试验中，本发明人将人体皮肤放入100％CO的环境中。本发明人发现，在24小时之后，在CO中皮肤细胞的存活率比在室内空气中的存活率高100-倍。以上结果是非常激动人心的；它们提供了氧化磷酸化的抑制剂能够有效影响人体组织的证据。
另一种实验证实了诱导假死对血小板的保护作用。将一个单位的血小板分成两半。前一半保持处在标准储存条件下，它涉及将血小板保持在室温(22-25℃)下，进行恒定的摇晃。另一半放入缺氧环境(＜10ppm氧)中，使用标准方法除去氧气。在第0，5和8天对两组血小板进行比较。在一组五个不同的体外实验中，在缺氧条件下保存的血小板同样表现良好或者比在标准条件下保存的表现得更好，包括聚合的能力，细胞形态学，Annexin-V染色(磷脂酰丝氨酸突出到外部膜上，作为早期细胞凋亡的标记)等。这表明控制代谢活性，特别是氧化磷酸化，可以通过除去氧气实现，并且在长期停滞时对细胞功能具有保护作用。
硫化氢能够结合细胞色素C氧化酶，CO也能够，并且根据需要阻止氧化磷酸化。它在抑制氧化磷酸化方面是如此的有效，以至于人体只要吸入一次含有0.1％硫化氢的气体，它就不需要再吸入一次。相反，他立即会躺倒在地上—在工业上通常被称作″击倒″的事件。这看上去还是可逆转的，因此如果立即转移到新鲜空气(并且没有因为跌倒而受伤害)中的话，这些个体有时候能够重新苏醒，并且能够继续生活，而又没有神经学问题。它不仅是我们世界中的常见的试剂，实际上，甚至能在我们的细胞中产生，不过，同样是氧化磷酸化的有效的可逆转的抑制剂，它不会影响氧气输送。
C.鼠类研究用H2S诱导冬眠-样状态。可以保持中心体温比环境温度高10-30℃，则定义为温血动物。对这些动物来说，要做到这一点，它们必须利用通过氧化磷酸化产生的能量产生热量。氧化磷酸化中的末端酶复合物是细胞色素C氧化酶。由于硫化氢能抑制该复合物(Petersen，1977；Khan等，1990)，本发明人预计温血动物接触硫化氢，能够阻止这种动物保持中心体温远远高于环境温度。
为了检测这种假说，本发明人希望连续监测温血动物(小鼠)的中心体温和活动水平。置入小鼠腹膜中的遥测装置能够完成上述任务，并且具有不会由于对小鼠的操作在读数中引入误差的优点(Briese，1998)。另外，它们能够在接触硫化氢气体期间对小鼠进行遥控监测。以前业已证实了百万分之80(ppm)的硫化氢剂量对小鼠是无害的，处理可以持续十周时间(CIIT 1983；Hays，1972)。因此，对上述实验来说，本发明人使用了80ppm硫化氢的剂量，以便检验我们的假说。制备含有80ppm的硫化氢的气体并不费事。随着时间推移，在存在氧气的条件下，硫化氢会氧化成硫酸盐。为此，为了使本发明人能连续让小鼠接触含有80ppm硫化氢的气体，本发明人经常将室内空气与氮气平衡的500ppm硫化氢的罐进行混合。
中心温度控制的表征让小鼠接触80ppm H2S，使它的中心温度降低到大约比环境高2℃(图5A)。这种作用是高度可再现的，因为接触80ppm的硫化氢6小时时间的七只小鼠的平均中心体温遵循类似的方式(图5A)。在13℃的环境温度中，这七只小鼠的最低平均体温为15℃。在所述气体改换成只含有室内空气的气体时，上述所有小鼠在回温之后都成功地恢复。作为对照，本发明人用氮气取代硫化氢，并且没有发现中心体温的显著降低。
尽管这些小鼠表面上看是正常的，尽管中心体温和呼吸速度暂时降低，本发明人进行了一套行为实验，以便排除由于接触硫化氢气体，中心体温的极度降低，呼吸速度的降低或上述作用的组合造成的神经损伤的可能性。所有实验是在小鼠接触硫化氢之前和之后进行的。上述行为实验是从由Mouse Models for Human Disease consortium(Rogers等，1997)中开发的SHIRPA方法中选择的。在气体处理之后，在小鼠中没有可检测的行为差别。根据这一发现，本发明人认为进入冬眠-样状态是无害的。
H2S剂量的初步优化。上述实验表明了80ppm的硫化氢对小鼠中心体温的影响。为了确定足以丧失体温调节能力的硫化氢浓度，本发明人让小鼠接触多种硫化氢浓度(20ppm，40ppm，60ppm，和80ppm)，(图6)。尽管20ppm和40ppm的硫化氢足以导致小鼠的中心体温降低，但这与60ppm和80ppm的硫化氢导致的温度降低相比是微不足道的。根据这一实验，本发明人得出的结论是，产热作用的丧失直接取决于提供给小鼠的硫化氢浓度。对硫化氢的剂量范围和药物动力学的初步研究，突出了对更全面分析的需要。
低的中心温度极限的初步确定。本发明人还对建立对中心体温范围和允许小鼠处在这种状态的时间长度的耐受性的更全面的了解感兴趣。上述实验表明，本发明人能够根据需要重复地将小鼠的中心体温降低到13-15℃。另外，小鼠似乎能够承受这种处理很多个小时。使用相同的方法，在降低环境温度的同时，本发明人成功地将小鼠的中心体温降低到10.7℃(图7)。进一步努力使中心体温进一步降低，并且持续更长的时间，将会在将来实现。尽管是初步的结果，以上结果表明，小鼠生物学允许大范围的中心体温，并且这一范围可以通过由于接触硫化氢导致的体温调节能力的丧失进行探讨。
内源H2S含量的调节。众所周知的是，哺乳动物细胞能内源产生硫化氢(Wang 2002)。由于这种化合物是在细胞中动态产生的，了解在不同条件下的基础含量是重要的，因为这能够显著影响外源施用的硫化氢的药物动力学。为了强调我们的研究的这一重要方面，本发明人业已开始在小鼠中测定内源硫化氢含量。本发明人使用提取烷基化技术，与气相层析和质量专一性检测对硫化氢进行定量(Hyspler等，2002)。采用这种方法，本发明人研究了处在自然状态下的小鼠体内的硫化氢含量。图8A表示在小鼠体内存在大量的硫化氢。另外，硫化氢的含量似乎取决于小鼠的环境温度。具体地讲，当小鼠处在寒冷中时，它们具有较低的内源硫化物水平。当小鼠处在温暖的环境温度下时，它们具有较高的内源硫化物含量。据此，本发明人得出的结论是，小鼠能够根据环境温度调节它们的硫化物水平。
改变内源水平能影响H2S的效力。由于环境温度能改变小鼠体内硫化物的内源水平，本发明人假设在接触外源硫化氢时，环境温度会对中心体温改变产生影响，使小鼠适应大约12℃的低温，产生了长期的平台，该平台是本发明人在中心体温开始降低之后观察到的(图8B)。因此，对寒冷的适应似乎使得小鼠更能够承受通过硫化氢气体的作用造成的核心体温的冷却。不过，在气体处理之前，让小鼠适应温暖的热平衡温度，消除了该平台。实际上，正常体温的小鼠在接触硫化氢时比适应寒冷的小鼠降温更快(图8B)。以上数据表明，小鼠体内的硫化氢的内源水平对外源硫化氢的效力有直接的影响。
H2S对小鼠受缺氧影响的保护作用。正常的室内空气包括含有大约21％的氧气。在探讨停滞对小鼠模型缺氧的保护作用的初步实验中，接触80ppm的硫化氢的小鼠在5.2％的氧气中存活11分钟，并且在随后的3周中，它仍然存活良好。以前公开的文献表明，用这种方法不使用硫化氢处理的动物(C57B1)中的90％不能存活(Zhang等，2004)。该实验涉及将小鼠预平衡到80ppm H2S保持3小时时间，然后降低腔室中的氧气张力，参见上面的实验。使用如上文所述的相同流量(即，在0.5L的腔室中为500cc/mL)。熟悉本领域的人员业已确定，如果让一组小鼠接触4％的氧，100％的小鼠会在15分钟内死亡。不过，在施用硫化氢的小鼠当氧气张力降低到4％期间仍保持存活，甚至在这种含氧量低的条件长时间(长达一小时)也保持存活。在恢复之后，所述小鼠似乎没有受到这些条件的影响，并且在24小时之后进行试验时有活力并且作出正常反应。该实验与以上实验的差别在于，在低氧处理结束时小鼠保持在H2S中，直到氧气张力恢复到正常水平(21％O2)。
*************本文披露并且要求保护的所有组合物和方法在阅读本说明书的前提下无须过多的实验就可以制备和执行。尽管业已通过对本发明的组合物和方法进行了说明，本领域技术人员显而易见的是，可以对这些组合物和方法进行改变，并且对本文所披露的方法的步骤或步骤的顺序进行改变，而又不超出本发明的概念，构思和范围。更具体地讲，显而易见的是，在化学上和生理学上相关的某些制剂可以取代本文所披露的制剂，同时获得相同或相似的结果。对本领域技术人员来说，显而易见的所有这样的类似的取代或改进都被视为由所附权利要求书限定的本发明的构思，范围和概念。
参考文献以下参考文献，以它们提供对本文所提供的技术提供典型的方法和其他细节补充的程度专门地收作本文参考。
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权利要求
1.一种在活体生物物质中诱导停滞的方法，包括a.确定需要停滞的有机体；和，b.让所述有机体接触有效量的氧拮抗剂，以便诱导活体生物物质的停滞。
2.如权利要求1的方法，其中，所述有效量是氧拮抗剂的亚致死剂量。
3.如权利要求1的方法，其中，所述有效量是氧拮抗剂的接近致死剂量。
4.如权利要求1的方法，其中，所述氧拮抗剂是还原剂。
5.如权利要求1的方法，其中，所述氧拮抗剂是硫族化合物。
6.如权利要求5的方法，其中，所述硫族化合物包括硫。
7.如权利要求5的方法，其中，所述硫族化合物包括硒。
8.如权利要求5的方法，其中，所述硫族化合物包括碲。
9.如权利要求5的方法，其中，所述硫族化合物包括钋。
10.如权利要求4的方法，其中，所述还原剂具有以下化学结构 其中，X是N，O，Po，S，Se，或Te；其中，Y是N或O；其中，R1是H，C，低级烷基，低级醇，或CN；其中，R2是H，C，低级烷基，或低级醇，或CN；其中，n是0或1；其中，m是0或1；其中，p是1或2和，其中，k是0，1，2，3，或4。
11.如权利要求10的方法，其中，所述还原剂是硫族化合物。
12.如权利要求10的方法，其中，k是0。
13.如权利要求10的方法，其中，所述还原剂选自下列一组H2S，H2Se，H2Te，和H2Po。
14.如权利要求10的方法，其中，X是S。
15.如权利要求10的方法，其中，X是Se。
16.如权利要求10的方法，其中，X是Te。
17.如权利要求10的方法，其中，X是Po。
18.如权利要求10的方法，其中，X是0。
19.如权利要求14的方法，其中，k是0或1。
20.如权利要求19的方法，其中，k是0。
21.如权利要求10的方法，其中，所述还原剂是DMSO，DMS，一氧化碳，甲硫醇(CH3SH)，巯基乙醇，硫氰酸盐，氰化氢，MeSH，或CS2。
22.如权利要求1的方法，其中，所述氧拮抗剂是气体，半固体液体或液体。
23.如权利要求22的方法，其中，所述氧拮抗剂是气体。
24.如权利要求23的方法，其中，所述有机体吸入所述气体。
25.如权利要求23的方法，其中，所述气体包括一氧化碳，硫，硒，碲，或钋，或它们的混合物。
26.如权利要求25的方法，其中，所述气体是硫族化合物。
27.如权利要求22的方法，其中，所述抑制剂是半固体液体或液体。
28.如权利要求27的方法，其中，所述半固体液体或液体是注射或由有机体吞咽的。
29.如权利要求25的方法，其中，所述生物物质接触一定量的氧拮抗剂，该用量能将生物物质或有机体产生二氧化碳的速度或数量降低至少大约2倍。
30.如权利要求25的方法，其中，所述生物物质接触一定量的氧拮抗剂，该用量能将氧气消耗的速度或数量降低至少大约2倍。
31.如权利要求25的方法，其中，所述生物物质是有机体，并且所述有机体接触一定量的氧拮抗剂，该用量能减弱运动或移动性至少大约10％。
32.如权利要求1的方法，还包括让所述生物物质和/或有机体接触受控制的温度环境。
33.如权利要求32的方法，其中，所述受控制的温度环境是对于组织的非生理学温度。
34.如权利要求32的方法，其中，所述受控制的温度环境为大约-210℃-大约50℃。
35.如权利要求34的方法，其中，所述受控制的温度环境为大约-210℃-大约-20℃。
36.如权利要求34的方法，其中，所述受控制的温度环境为大约-20℃-大约4℃。
37.如权利要求37的方法，其中，所述受控制的温度环境为大约0℃-大约50℃。
38.如权利要求37的方法，其中，所述组织达到的中心体温为4℃-大约28℃。
39.如权利要求37的方法，其中，所述受控制的温度环境为大约0℃-大约20℃。
40.如权利要求37的方法，其中，所述受控制的温度环境为大约25℃-大约40℃。
41.如权利要求40的方法，其中，所述受控制的温度环境为大约39℃-大约50℃。
42.如权利要求41的方法，其中，所述组织达到的中心体温为43℃-大约50℃。
42.如权利要求32的方法，其中，所述组织在接触所述氧拮抗剂之前，期间或之后接触受控制的温度环境。
44.如权利要求36的方法，其中，所述生物物质接触受控制的温度环境大约一分钟至大约一年时间。
45.如权利要求32的方法，还包括调节环境氧气含量或从具有氧气的环境中移走所述生物材料或有机体。
46.如权利要求1的方法，还包括评估所述生物物质或有机体中氧拮抗剂和/或氧化磷酸化的水平。
47.如权利要求1的方法，还包括消除所述氧拮抗剂。
48.如权利要求31的方法，还包括相对所述降低的温度而言，提高所述环境温度。
49.如权利要求32的方法，其中，所述氧拮抗剂是硫族化合物。
50.如权利要求25的方法，其中，所述气体是包括一种以上气体的气体混合物。
51.如权利要求50的方法，其中，所述其他气体是无毒气体。
52.如权利要求50的方法，其中，所述其他气体是无活性的气体。
53.如权利要求52的方法，其中，所述其他气体是无毒的和无活性的。
54.如权利要求53的方法，其中，所述无毒的、无活性的气体是氢，氦，氮，氖，氩，氙，氪，或118号元素。
55.如权利要求25的方法，其中，所述气体与氧气混合，以便形成氧气气体混合物。
56.如权利要求55的方法，其中，所述氧气在氧气气体混合物中的含量低于该混合物中所有其他气体的总量。
57.如权利要求55的方法，其中，所述气体是一氧化碳，并且一氧化碳的含量与所述氧气气体混合物中氧气的任意含量大约相同或超过氧气的含量。
58.如权利要求22的方法，其中，所述生物物质或有机体在密封的环境中接触所述氧拮抗剂。
59.如权利要求58的方法，其中，所述环境至少一次循环到不同量的氧拮抗剂，其中，所述含量的差别是至少一个百分点的差别。
60.如权利要求59的方法，其中，所述不同的量为所述生物物质接触的氧拮抗剂含量的大约0-99.9％。
61.如权利要求58的方法，其中，让所述生物物质接触所述氧拮抗剂的步骤包括将所述生物物质或有机体覆盖或密封在保持所述环境的容器中。
62.如权利要求58的方法，还包括将所述生物物质或有机体放置在真空条件下。
63.如权利要求23的方法，其中，在接触气体氧拮抗剂之后，让所述生物物质或有机体接触含氧量正常的环境。
64.如权利要求1的方法，其中，所述生物物质在室温环境中接触所述氧拮抗剂。
65.如权利要求57的方法，其中，所述一氧化碳与氧的比例为至少大约199∶1。
66.如权利要求65的方法，其中，所述一氧化碳与氧的比例为至少大约399∶1。
67.如权利要求1的方法，其中，所述氧拮抗剂给所述生物物质或有机体施用两次或更多次。
68.如权利要求1的方法，其中，通过用氧拮抗剂灌注或培养，让所述生物物质接触所述氧拮抗剂。
69.如权利要求1的方法，其中，通过注射所述氧拮抗剂，让所述生物物质或有机体接触所述氧拮抗剂。
70.如权利要求1的方法，其中，通过摄取所述氧拮抗剂，让所述生物物质或有机体接触所述氧拮抗剂。
71.如权利要求61的方法，其中，所述生物物质或有机体用氧拮抗剂灌注或培养大约一分钟-大约一周时间。
72.如权利要求71的方法，其中，所述生物物质或有机体用氧拮抗剂灌注或培养大约5分钟-大约24小时时间。
73.如权利要求72的方法，其中，所述生物物质或有机体用氧拮抗剂灌注或培养大约10分钟-大约12小时时间。
74.如权利要求73的方法，其中，所述生物物质或有机体用氧拮抗剂灌注或培养大约30分钟-大约6小时时间。
75.如权利要求71的方法，其中，所述生物物质用氧拮抗剂灌注或培养至少2小时时间。
76.如权利要求75的方法，其中，所述生物物质用氧拮抗剂灌注或培养至少24小时时间。
77.如权利要求1的方法，其中，通过给所述生物材料或有机体施用所述抑制剂，让所述生物物质接触所述氧拮抗剂。
78.如权利要求77的方法，其中，所述氧拮抗剂是通过以下方法给所述生物物质或有机体施用的静脉内，真皮内，动脉内，腹膜内，损伤内，颅内，关节内，前列腺内，胸膜内，气管内，鼻内，玻璃体内，阴道内，直肠内，局部，肿瘤内，肌内，腹膜内，眼睛内，皮下，结膜下，膀胱内，粘膜，心包内，脐带内，眼睛内，口服，外用，局部，吸入，注射，输液，连续输液，局部灌注，通过导管，或通过灌洗。
79.如权利要求1的方法，其中，所述有机体是哺乳动物。
80.如权利要求79的方法，其中，所述生物物质是人。
81.如权利要求79的方法，其中，所述哺乳动物是犬，猫，猴，猪，牛，马，兔，大鼠，小鼠，狒狒，或绵羊。
82.如权利要求79的方法，其中，所述哺乳动物业已受到了物理创伤。
83.如权利要求1的方法，其中，所述创伤是手术、中风、心脏病发作、骨折、软组织损伤、内出血、器官损伤、截肢、震荡、和/或烧伤。
84.如权利要求1的方法，其中，所述哺乳动物处在失血性休克状态或有出现这种疾病的危险。
85.如权利要求82的方法，其中，所述创伤是由枪击、弹片伤，或刀伤导致的。
86.如权利要求1的方法，其中，所述生物材料或有机体是病变的或具有疾病。
87.如权利要求86的方法，其中，所述疾病是感染性疾病。
88.如权利要求86的方法，其中，所述疾病是过度增殖病。
89.如权利要求88的方法，其中，所述疾病是癌症。
90.如权利要求86的方法，其中，所述疾病是神经变性病。
91.如权利要求90的方法，其中，所述神经变性病选自下列一组阿耳茨海默氏病和帕金森氏症。
92.如权利要求86的方法，其中，所述疾病是炎性疾病。
93.如权利要求92的方法，其中，所述炎性疾病是溃疡性结肠炎。
94.如权利要求92的方法，其中，所述炎性疾病是移植排斥或自身免疫性疾病。
95.如权利要求79的方法，其中，所述哺乳动物将接受手术。
96.如权利要求1的方法，其中，所述生物物质是来自心脏，肺，肾脏，肝脏，骨髓，胰腺，皮肤，骨骼，静脉，动脉，角膜，血液，小肠，大肠，脑，脊髓，平滑肌，骨骼肌，卵巢，睾丸，子宫，或脐带的器官，组织，或细胞。
97.如权利要求1的方法，其中，所述生物物质包括以下细胞类型血小板，髓细胞，红细胞，淋巴细胞，脂肪细胞，成纤维细胞，上皮细胞，内皮细胞，平滑肌细胞，骨骼肌细胞，内分泌细胞，胶质细胞，神经元，分泌细胞，屏障功能细胞，收缩细胞，吸收性细胞，粘膜细胞，角膜缘细胞(来自角膜)，干细胞，未受精的或受精的卵母细胞，或精子。
98.如权利要求1的方法，还包括在诱导停滞之后从所述有机体中取出所述生物物质。
99.如权利要求98的方法，还包括在活的受体中移植或嫁接生物物质。
100.在活体生物物质或有机体内诱导停滞的方法，包括给所述有机体施用有效量的具有以下结构的化合物 其中，X是N，O，Po，S，Se，或Te；其中，Y是N或O；其中，R1是H，C，低级烷基，低级醇，或CN；其中，R2是H，C，低级烷基，或低级醇，或CN；其中，n是0或1；其中，m是0或1；其中，p是1或2；和，其中，k是0，1，2，3，或4。
101.如权利要求100的方法，其中，所述化合物是硫族化合物。
102.如权利要求101的方法，其中，所述硫族化合物包括硫。
103.如权利要求101的方法，其中，所述硫族化合物包括硒。
104.如权利要求101的方法，其中，所述硫族化合物包括碲。
105.如权利要求101的方法，其中，所述硫族化合物包括钋。
106.如权利要求10的方法，其中，k是0。
107.如权利要求106的方法，其中，所述化合物选自下列一组H2S，H2Se，H2Te，和H2Po。
108.如权利要求100的方法，其中，X是S。
109.如权利要求108的方法，其中，k是0或1。
110.如权利要求109的方法，其中，k是0。
111.如权利要求100的方法，其中，所述化合物是DMSO，DMS，一氧化碳，甲硫醇(CH3SH)，巯基乙醇，硫氰酸盐，氰化氢，MeSH，或CS2。
112.一种用于在活体生物物质或在有机体内诱导停滞的方法，包括用氧拮抗剂培养所述生物物质或有机体有效量的时间，以便形成含氧量低的条件，使所述生物物质或有机体产生停滞。
113.如权利要求112的方法，还包括从包含所述生物材料或有机体的密封环境中消除氧气。
114.如权利要求113的方法，其中所述氧气的某些或全部被另一种气体取代。
115.如权利要求114的方法，其中，所述氧气用气体氧拮抗剂取代。
116.如权利要求115的方法，其中，所述其他气体是无活性的和/或无毒的。
117.如权利要求116的方法，其中，所述气体是氢，氦，氮，氩，氖，氪，氙，氡，或118号元素。
118.如权利要求100的方法，还包括降低所述生物物质的温度。
119.一种减少活体生物物质或有机体对氧的需求的方法，包括让所述生物物质或有机体接触有效量的氧拮抗剂。
120.一种延缓创伤对有机体的影响的方法，包括让所述生物样品或有机体接触有效量的氧拮抗剂。
121.一种治疗或预防患者的失血性休克的方法，包括让所述患者接触有效量的氧拮抗剂。
122.一种降低有机体的心率的方法，包括让所述生物样品或有机体接触有效量的氧拮抗剂。
123.一种在哺乳动物中诱导冬眠的方法，包括让所述哺乳动物接触有效量的氧拮抗剂。
124.一种在放疗或化疗中保护哺乳动物的方法，包括在放疗或化疗之前或期间让所述哺乳动物接触有效量的氧拮抗剂。
125.一种治疗哺乳动物的过度增殖病的方法，包括让所述哺乳动物接触有效量的氧拮抗剂，并且对所述哺乳动物进行高温治疗。
126.一种在哺乳动物中抑制器官移植排斥的方法，包括给所述哺乳动物提供有效量的氧拮抗剂。
127.一种治疗低温受试者的方法，包括(a)让所述受试者接触有效量的氧拮抗剂，和然后(b)让所述受试者接触高于所述受试者的温度的环境温度。
128.一种在进行旁路手术的患者体内诱导心脏停搏的方法，包括给所述患者施用有效量的氧拮抗剂。
129.一种治疗高温受试者的方法，包括(a)让所述受试者接触有效量的氧拮抗剂。
130.如权利要求129的方法，还包括(b)让所述受试者接触环境温度，该温度比受试者的温度低至少大约20℃。
131.一种用于预防患者的出血性休克的方法，包括给所述患者施用有效量的氧拮抗剂。
132.一种在有机体中促进伤口愈合的方法，包括给所述有机体或伤口使用有效量的氧拮抗剂。
133.一种在哺乳动物中预防或治疗神经变性的方法，包括给所述哺乳动物施用有效量的氧拮抗剂。
134一种保存有机体的方法，包括给所述有机体施用有效量的氧拮抗剂。
135.如权利要求134的方法，其中，对所述有机体进行保存，以便将来消耗。
136.如权利要求135的方法，其中，所述消耗是人类消耗。
137如权利要求136的方法，其中，所述有机体是海产品。
138如权利要求134的方法，其中，要使用的所述有机体被用于研究目的。
139如权利要求138的方法，其中，所述有机体是小鼠。
全文摘要
本发明涉及将氧拮抗剂用于在细胞，组织，和/或活体器官或整个有机体中诱导停滞的用途。它包括用于在上述任何生物材料中实现停滞，以便保存和/或保护它们的方法和装置。在具体实施方案中，提供了用于器官移植，高热，伤口愈合，失血性休克，旁路手术的心脏停搏，神经变性、低体温和癌症的治疗方法和装置。
文档编号A01N1/02GK1901795SQ200480036061
公开日2007年1月24日 申请日期2004年10月22日 优先权日2003年10月22日
发明者M·B·罗思 申请人:弗雷德哈钦森癌症研究中心