在世界最高實驗室，揭開極限健康的秘密

理查德·本森 小菲

十年前一次登山遭遇引起的思索

2007年5月23日，麥克·格羅科特教授及其團(tuán)隊一行8名醫(yī)學(xué)研究人員，外加2名攝影師，一起前往珠峰拍攝登山的紀(jì)錄片。15名夏爾巴人幫他們搬運(yùn)設(shè)備及擔(dān)當(dāng)?shù)巧较驅(qū)А?/p>

就在他們離登頂珠峰僅300米的時候，遇到了一個大問題。格羅科特的團(tuán)隊前方，一位來自其他團(tuán)隊的登山者陷入了困境，搖搖晃晃地大口喘著氣，他的身體已經(jīng)缺氧，大腦開始腫脹?；颊叩年犛延脽o線電設(shè)備聯(lián)絡(luò)了山下大本營的隊醫(yī)，隊醫(yī)告訴他們病人會沒事的。但身為高原反應(yīng)專家的格羅科特卻持有跟隊醫(yī)相反的意見：很明顯病人已經(jīng)瀕臨死亡。

格羅科特說：“這很常見，如果你是一名醫(yī)生，在山上很可能會被叫去幫忙?！?隨著傍晚來臨氣溫也開始驟降，病人的情況惡化了。格羅科特團(tuán)隊的醫(yī)學(xué)生維杰·阿胡賈主張參與救治?；颊叩年犛岩舶l(fā)現(xiàn)有問題，但天色太暗很難把病人安全送下山。在意識到問題的嚴(yán)重性后，格羅科特團(tuán)隊的醫(yī)生丹·馬丁開始為其治療。馬丁醫(yī)生通宵搶救，試圖在黎明到來之前延續(xù)他的生命，等天亮就可以把患者送下山了。

天亮以后，格羅科特團(tuán)隊準(zhǔn)備最后的登頂，卻又見到另一位來自其他隊的登山者出現(xiàn)高原反應(yīng)，這次病人是登頂后回程倒在了結(jié)冰的斜坡上。格羅科特團(tuán)隊同樣參與了搶救工作?！俺霈F(xiàn)高原反應(yīng)的病人經(jīng)常以為自己只是普通的不舒服，不知道那是缺氧引起的。因為患者對疾病的不了解從而采取不理智的應(yīng)對方法，他們會想‘我再堅持一下就會好的。我的疑惑是，為什么有些人會出現(xiàn)高反，而有些人卻不會？”

在山上格羅科特的大部分隊友都有種喝醉酒的感覺，空氣稀薄讓他們覺得筋疲力盡，即便他們戴著氧氣面罩吸著氧，每走一步仍要深呼吸15次。而陪同他們一起攀登的夏爾巴人卻很輕松地呼吸著。格羅科特說：“他們在高海拔地區(qū)的人很神奇，完成攀登不需要額外的氧氣， 而我們這些來自低海拔地區(qū)的人卻感覺很辛苦，盡管我們已經(jīng)適應(yīng)過了。如果沒有他們的幫助，我們不可能完成那次探險旅程，也完不成后面的工作。”

高反研究與危重病學(xué)的關(guān)系

現(xiàn)年52歲的格羅科特精干和藹，他白天有兩重身份：一個是南安普頓大學(xué)麻醉和危重病醫(yī)學(xué)教授（ICU），另一個是南安普頓大學(xué)醫(yī)院危重病醫(yī)學(xué)顧問。他的辦公室就在醫(yī)院里，跟醫(yī)院里其他辦公室并無不同，除了墻上掛著珠穆朗瑪山峰的地圖和夏爾巴人的照片。

格羅科特是極限珠穆朗瑪組織的負(fù)責(zé)人，該組織由醫(yī)生和科學(xué)家組成，致力于研究高海拔對人體的影響。他們在全世界最高的山上搭建了臨時實驗室，測量人體在地球上氧氣最稀薄地區(qū)的反應(yīng)。這項研究看起來很另類，但其實跟在重癥監(jiān)護(hù)室治療危重病人是有相關(guān)性的。

讓氧氣進(jìn)入體細(xì)胞促進(jìn)食物轉(zhuǎn)化為能量，是大多數(shù)危重病人面對的根本問題，無論最初患上的是什么疾病。太少的氧進(jìn)入重要器官，是導(dǎo)致重癥監(jiān)護(hù)病區(qū)的患者死亡的主要原因。同樣的問題也困擾著來自低海拔地區(qū)的登山者，有些登山者受空氣稀薄的影響小一點(diǎn)，有些則會因缺氧患上腦水腫或肺水腫，可能致命。

健康強(qiáng)壯跟人體的氧氣利用效率沒有關(guān)系，研究團(tuán)隊把70歲的老年人帶到高山而沒有出現(xiàn)任何狀況，但也有很健康強(qiáng)壯的年輕軍人卻發(fā)生了高反。這是由基因決定的，在過去的十年里研究人員試圖找出相關(guān)的基因，從而找到提高氧氣利用效率的藥物。

格羅科特從1975年開始嘗試登山運(yùn)動，最早對這項運(yùn)動的認(rèn)知是九歲時在曼徹斯特的家中看到兒童節(jié)目講述攀登珠穆朗瑪峰。他認(rèn)為在ICU的工作跟登山有很多相似之處：都需要仔細(xì)評估風(fēng)險，需要作出準(zhǔn)確的判斷，需要詳細(xì)制定行動計劃并完成它。ICU的工作和登山之所以會吸引他，是因為他并不喜歡風(fēng)險，他總是試圖把風(fēng)險最小化。

利用登山作為醫(yī)學(xué)探索的工具在他看來再自然不過了，最早源自20幾歲時攀登阿根廷的阿空加瓜山的經(jīng)歷。當(dāng)年他目睹一位實習(xí)麻醉師朋友診斷同行的登山者患上高海拔腦水腫，并將患者安全送下山。從那時起，他意識到人體在高海拔地區(qū)的運(yùn)作機(jī)制跟危重病區(qū)的患者是一樣的。極端的環(huán)境讓你有機(jī)會看到生理機(jī)能極限是怎樣的。在高山上，他看過缺氧如何影響健康人體，這個過程能被清楚觀察到。因此他想，有沒有可能在高山環(huán)境研究低海拔地區(qū)的缺氧病理機(jī)制。

于是，1999年格羅科特和同事凱文·馮創(chuàng)立了“高原、太空和極端環(huán)境醫(yī)學(xué)中心（CASE）”，該中心隸屬于倫敦大學(xué)學(xué)院醫(yī)院。馮在開始醫(yī)學(xué)研究之前學(xué)習(xí)的是天體物理學(xué)，他對人體在太空的運(yùn)作很感興趣。

高原、太空和極端環(huán)境醫(yī)學(xué)中心的成員們相信，在高原地區(qū)人體的不同反應(yīng)表明了決定病患能否生存的因素不是氧氣量，而是個體的氧氣利用效率。多年來人們普遍認(rèn)為缺氧患者可以通過泵氧來治療，但很多醫(yī)生也看過病人對氧氣過量有不良反應(yīng)。顯然每個個體對氧氣的利用過程并不相同。醫(yī)學(xué)中心的科學(xué)家們希望通過收集大量缺氧人群檢查樣本，比較他們之間的不同反應(yīng)。但具體要怎么做呢？

在病房里有很多原發(fā)性疾病的復(fù)雜因素疊加在一起，而且病人大多不希望瀕死的時候還被當(dāng)成研究對象。因此，把健康人群放到高壓艙成為了一個選項，但高壓艙體積大且租賃費(fèi)用不菲。

21世紀(jì)初，醫(yī)學(xué)中心的非正式會議試探性地提出前往珠峰進(jìn)行科學(xué)研究。這個提議乍一聽挺瘋狂的，但隨著大家討論的深入，這個提議似乎又蠻靠譜的。珠穆朗瑪峰尼泊爾側(cè)的大本營海拔在5000米以上，空氣中含氧量驟降，而且南面山麓靠步行就可以上山。因為希望登頂珠峰的人很多，所以招募到大量的樣本也相對容易。

世界最高的實驗室是怎么建起來的

搭建實驗室的正式規(guī)劃始于2004年。在幾個月的時間里，他們租賃了一個屠宰場用的雪柜車，在低溫環(huán)境測試各種雜七雜八的實驗設(shè)備。共有60位科學(xué)家、醫(yī)生和研究人員加入團(tuán)隊，招募到的198名被試者將跋涉到珠峰大本營，讓自己暴露在缺氧環(huán)境接受體檢。大部分被試者將要進(jìn)行60多項檢查，其中15項會在海拔8850米的頂峰進(jìn)行，位于頂峰的實驗室將會采集有史以來最高海拔最低氧環(huán)境的血液檢查樣本。采集這些樣本的目的，是為了揭開能適應(yīng)低氧環(huán)境的人跟不能適應(yīng)低氧環(huán)境的人的關(guān)鍵差別。

但并不是每個人對這個項目都持肯定態(tài)度。很多批評聲音是在學(xué)術(shù)會議上提出的，格羅科特說：“人們會對你提出質(zhì)疑，有人會問說：‘為什么不干脆使用高壓艙？”但他并不擔(dān)心受到批評，他說團(tuán)隊很年輕又沒有名氣，所以可以理解人們質(zhì)疑他們是否采用了一種不經(jīng)濟(jì)的方式去做科研。但其實采用高壓艙的耗資要大得多。

2007年初，物流團(tuán)隊從英國空運(yùn)了150000件總重27噸的實驗設(shè)備到尼泊爾的加德滿都。一部分設(shè)備被分別放置于加德滿都和那木齊巴扎村的實驗室，前往珠峰的登山者也會經(jīng)過這兩個地方，因此參加實驗的登山者也會在海拔相對較低的地方先接受測試。剩下的設(shè)備則由直升機(jī)和夏爾巴人搬運(yùn)工以及牦牛運(yùn)到海拔5300米的珠峰大本營。

大本營位于那木齊巴扎村上方600米處，是由凹凸不平的巖石組成的平原地帶。在營地的中心，極限珠穆朗瑪團(tuán)隊搭建了一個由97頂帳篷組成的迷你小鎮(zhèn)，動用了38臺本田柴油機(jī)提供電力。大多數(shù)帳篷里是基本的住宿設(shè)施，此外還有戰(zhàn)地醫(yī)院、餐廳、廚房、通訊中心和一個工作室。

位于其中的實驗室由7頂綠色的美國軍用雙層帳篷組成，帳篷里擺滿手提電腦和醫(yī)療箱的桌子放在四周，椅子擺在中間給被試者坐。旁邊有健身單車，幫助被試者到達(dá)身體極限。各種奇怪的電線和管子從天花板上垂下來，等著被連接到騎車的被試者身上。在體檢間隙，醫(yī)生們和被試者會四處逛逛，有時還會打個雪仗或者踢場足球，稀薄的空氣里混合著柴油發(fā)電機(jī)的煙味和燃燒牦牛糞的味道。

在3月到6月之間，208名志愿者每20人一組走過巖石道路來到大本營實驗室接受測試。在那個海拔高度，空氣中的含氧量只有海平面的53%，當(dāng)志愿者們看到裝著自己血液樣本的注射器時，他們注意到血液帶著一點(diǎn)藍(lán)紫色，那是因為體內(nèi)生成了更多的紅細(xì)胞作為補(bǔ)償。

實驗室進(jìn)行的檢查有60余項，但有些侵入性的檢查只對部分志愿者進(jìn)行，比如需要把直徑1厘米的塑料管經(jīng)鼻插入胃里的張力計檢查。最后收到的實驗樣本總計17000個，研究團(tuán)隊對樣本進(jìn)行了史上最詳盡的分析。

科研人員在開始珠峰測試前假設(shè)某些人在低氧地區(qū)表現(xiàn)比另一些人好，是因為他們的微循環(huán)和線粒體有差異。而測試的結(jié)果證實了這一假設(shè)。在分析樣本的過程中，研究小組成員開始發(fā)表論文和在會議上報告，之前的那些批評聲音消失了。然而，研究結(jié)果并沒能解釋為什么人們的線粒體和微循環(huán)會出現(xiàn)這些差異。

珠峰科研項目于2008年結(jié)束，之后的幾個月研究小組成員不斷地討論數(shù)據(jù)，他們感到盡管對人體利用氧的效率有了更深的了解，但還有很多謎底仍未解開，而問題最終落在了線粒體上，是什么讓線粒體的表現(xiàn)有差異？研究人員認(rèn)為，如果能對這些高效的線粒體進(jìn)行更多研究就好了。但是拿誰的線粒體來做研究呢？

適應(yīng)高原環(huán)境的夏爾巴人有什么不一樣？

格羅科特輕描淡寫地說把夏爾巴人當(dāng)作研究對象的決定是突然想到的，夏爾巴人的高效氧氣利用效率讓他們能輕松攀登珠峰。

在2007年的科考行程里，夏爾巴人搬運(yùn)了總重量達(dá)數(shù)噸的實驗設(shè)備，格羅科特注意到了相比其他登山者的掙扎，夏爾巴人絲毫不受氧氣稀薄所影響。他回憶道：“在高海拔地區(qū)看到他們真是太神奇了，他們完成所有的事情都不需要額外吸氧，而來自低海拔地區(qū)的我們卻連生存都成問題。如果沒有夏爾巴人我們無法完成那次探險?！?/p>

轉(zhuǎn)眼到了2010年，格羅科特聯(lián)系了曾經(jīng)一起工作過的夏爾巴人，向他們解釋了這個實驗項目。又過了三年，在2013年3月，他們把設(shè)備空運(yùn)過去再次開始了實驗項目。彼時夏爾巴人的總?cè)丝谠?5萬左右，他們有自己的語言，他們的基因跟同在尼泊爾的其他民族是不一樣的。他們特有的基因包括超強(qiáng)的線粒體功能，讓他們無需吸氧就能攀登喜馬拉雅的高山，在山坡上放牧牛羊。

2010年《科學(xué)》雜志發(fā)表了一篇研究，說一個中美研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)夏爾巴人擁有能極高效利用氧的基因。2017年加州大學(xué)伯克利分校的人口遺傳學(xué)家拉斯馬斯·尼爾森發(fā)表了一篇論文，分析了夏爾巴人基因可能來自的那些族群。

在2013年的研究里，極限珠穆朗瑪團(tuán)隊檢查了另外150名英國登山者，但那次只在珠峰大本營這一個點(diǎn)進(jìn)行。當(dāng)時團(tuán)隊再次把實驗設(shè)備運(yùn)送到珠峰大本營，動用了100名搬運(yùn)工和250頭牦牛才搬完。

與2007年那次不同的是，這次夏爾巴人不僅是搬運(yùn)實驗設(shè)備，他們還作為被試者參與了實驗?？屏_科特說最后招募到的被試者是這些搬運(yùn)工的家人朋友，肌活檢是他們做的最具侵入性的檢查。團(tuán)隊對登山者和夏爾巴人做了大約50項檢查，包括一項使用亞硝酸鹽膳食補(bǔ)充劑提高氧氣利用效率的實驗。大多數(shù)檢查項目延續(xù)了2007年實驗的做法。

參與了兩次實驗的劍橋大學(xué)生理學(xué)家安德魯·穆雷是研究線粒體的專家，他說他們實地測量了線粒體的功能，穆雷說：“這非常困難，全世界只有兩個實驗室能做到。在海平面設(shè)備完善的實驗室都很難，更何況是在珠峰大本營的帳篷實驗室里?！?/p>

研究成果已于2017年5月發(fā)表，他們發(fā)現(xiàn)夏爾巴人不僅在使用氧合成三磷酸腺苷上比低海拔區(qū)族群更高效，而且低海拔族群到了高原后肌肉能量水平會因為氧氣稀薄而下降，但夏爾巴人的肌肉能量水平隨著氧氣變得稀薄卻反而會上升。

穆雷說這是一個重大發(fā)現(xiàn)，說明夏爾巴人和其他人一樣需要氧氣，但在低氧環(huán)境他們產(chǎn)生的能量不僅比其他族群多，相比他們自身在海平面上也要更多。也就是說，當(dāng)他們攀登到已經(jīng)適應(yīng)了數(shù)千年的高山時，他們變得更健康。

關(guān)于這個新發(fā)現(xiàn)還有很多未解的問題，比如更高的能量水平是單純來自利用氧的效率抑或是更好的能量保存機(jī)制。接下來還需要做更多的測試，來比較低海拔族群和夏爾巴人的生理機(jī)能。

現(xiàn)在正有制藥企業(yè)直接跟穆雷合作，希望將有關(guān)線粒體的新發(fā)現(xiàn)用于開發(fā)治療缺氧的新藥。這個新發(fā)現(xiàn)意味著他們能更為準(zhǔn)確和高效地識別有效的藥物。

去年初，格羅科特和極限珠穆朗瑪團(tuán)隊的部分成員飛到尼泊爾紀(jì)念他們首次登山實驗十周年。跟團(tuán)隊的其他成員一樣，格羅科特的孩子年紀(jì)還很小，他的妻子丹妮也是團(tuán)隊成員，他們一起去了珠峰大本營。此外他們還去加德滿都跟尼泊爾的醫(yī)生和科學(xué)家開了個會。但他們此行的主要目的既不是參加會議，也不是攀登喜馬拉雅，而是去那木齊巴扎村的一個寺廟作報告。

那間寺廟相當(dāng)于社區(qū)中心，在廟里他們見到了從2007年開始陪同他們登山的很多向?qū)А⒑献鞯难芯炕锇?、村子里的長者和數(shù)百位夏爾巴人。格羅科特和團(tuán)隊在寺廟里向他們做報告講述了2013年那次研究的成果，解釋了當(dāng)年那些檢查結(jié)果的用途和由此得到的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。格羅科特在報告后說，夏爾巴人很高興知道他們表現(xiàn)得比我們出色這個事實，當(dāng)然他們早就知道了，但他們喜歡我們這樣把它們測量出來。

來源：《連線》雜志