高原低氧對機體整體的影響及適應(yīng)性分析

張秋梅

青海省玉樹藏族自治州玉樹州人民醫(yī)院，青海玉樹 815000

根據(jù)高原醫(yī)學(xué)的研究，世代居住在高原地區(qū)的民族較之平原人民有更強大而完善的低氧適應(yīng)能力，他們對低氧環(huán)境有解剖學(xué)、生理以及遺傳方面的特征，與其世代在高原生活勞動所形成的適應(yīng)性進化改變有關(guān)。如今，高原地區(qū)逐漸走入大量參與國防建設(shè)、科學(xué)探險以及經(jīng)濟建設(shè)等活動的平原人群，這些久居在平原地區(qū)的人民在最初到達海拔3 000～4 500 m或者更高的地區(qū)時通常會發(fā)生各種低氧反應(yīng)[1]。人們在對高原有向往的同時顧慮著能否適應(yīng)低氧等問題，機體受到低氧的損傷是關(guān)鍵。在低氧環(huán)境下，機體可能會出現(xiàn)一些列生理病理及生化改變，同時威脅其心理健康。

1 高原人類的歷史活動與適應(yīng)進程分析

1.1 低氧環(huán)境適應(yīng)性的研究

平原人群在進入高原地區(qū)后體力活動能力會明顯降低，雖然人體有強大的適應(yīng)高原環(huán)境能力，但部分人還是會發(fā)生急、慢性高原病。對高原環(huán)境影響機體的因素及作用機制的研究主要集中在低溫度、低濕度、低氣壓以及太陽強輻射等高原環(huán)境因素，其對人體的影響是非特異性而廣泛的，對人體多個系統(tǒng)如呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、泌尿生殖系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)及內(nèi)分泌系統(tǒng)等均有影響，從機體整體水平到基因水平均有表現(xiàn)，對人體的形態(tài)結(jié)構(gòu)、功能及代謝均有影響。目前已發(fā)現(xiàn)30多個低氧相關(guān)基因包括促紅細(xì)胞生成素、低氧誘導(dǎo)因子以及血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子等[2]。已證實這些基因在低氧環(huán)境下的表達產(chǎn)物能夠產(chǎn)生多種生物學(xué)效應(yīng)，使機體攜氧運氧能力及效率有所提高，與低氧環(huán)境下的應(yīng)激反應(yīng)及糖代謝調(diào)節(jié)有密切關(guān)系。機體對低氧的應(yīng)激反應(yīng)能力決定其建立低氧適應(yīng)機制，故適當(dāng)誘導(dǎo)調(diào)控低氧適應(yīng)基因?qū)Ω咴t(yī)學(xué)的研究有重要意義。

1.2 人類在高原低氧環(huán)境的生存現(xiàn)狀

青藏高原主要存在于我國西南部，有著4 000多米的平均海拔，為世界之最。藏族人民世代生活在青藏高原，歷史文化悠久，考古研究發(fā)現(xiàn)人類在7 000～20 000年前就在青藏高原繁衍生息。各種考古證據(jù)足以證明早在幾萬年前就有人類適應(yīng)青藏高原的低氧環(huán)境進行活動[3]。藏族人民經(jīng)過千百萬年自然環(huán)境下的進化獲得了各種適應(yīng)性遺傳特性，他們在低氧環(huán)境下不會發(fā)生低氧性肺動脈高壓和紅細(xì)胞過度增長。

后期移居到高原地區(qū)的人群在一定程度上可以“習(xí)服”高原但不能完全適應(yīng)，集體出現(xiàn)肺動脈高壓和紅細(xì)胞增多等反應(yīng)，而這些變化又在一定程度上解釋了高原地區(qū)高血壓、再生障礙性貧血、肥胖癥、冠心病以及支氣管哮喘等疾病發(fā)病率較低的原因，模仿這種原理進行的低壓氧艙治療法對很多疾病有良好效果。在一些較發(fā)達的國家地區(qū)，人們已經(jīng)通過對高原低氧環(huán)境的利用鍛煉身體，增強心肺功能，進行康復(fù)健身活動。

2 高原低氧環(huán)境下機體的適應(yīng)表現(xiàn)

平原人群在進入高原地區(qū)后體力活動能力會明顯降低，雖然人體有強大的適應(yīng)高原環(huán)境能力，但部分人還是會發(fā)生急、慢性高原病[4]。人體主要通過世居高原人群的遺傳性適應(yīng)反應(yīng)及移居高原人權(quán)的獲得性習(xí)服反應(yīng)改變生理功能活動，提高呼吸系統(tǒng)、心血管循環(huán)系統(tǒng)、物質(zhì)代謝系統(tǒng)、抗氧化系統(tǒng)以及運動能量系統(tǒng)等的功能，改善細(xì)胞的基因組織水平以適應(yīng)高原低氧環(huán)境。見表1。

3 高原低氧與運動能力

3.1 低氧生理學(xué)理論

我國從1964年開始研究低氧適應(yīng)性，主要研究高原地區(qū)的急性和慢性高原病[5]。研究表明人體的很多器官都受到高原低氧環(huán)境正反兩面的影響，周兆年教授指出在呼吸系統(tǒng)、心腦血管系統(tǒng)及內(nèi)分泌系統(tǒng)等方面，間歇性低壓、低氧等治療措施可以對多種人體缺血缺氧疾病進行有效治療。

3.2 仿高原訓(xùn)練及高原體育

自20世紀(jì)50年代就出現(xiàn)了仿高原訓(xùn)練，主要來源自運動員的低氧訓(xùn)練。綜合研究表明，人體健康可得益于低氧運動，集體運輸氧的能力、利用氧能力、供氧能力、氧綜合能力、免疫力以及神經(jīng)肌肉機能均能通過低氧和低氧運動的刺激作用得到提高，從而提高運動員的運動成績，許多國家包括美國、挪威、德國、瑞典和芬蘭等已經(jīng)廣泛應(yīng)用高原訓(xùn)練運動員[6]。在過去的60多年間對于人體效應(yīng)受到低氧影響方面國內(nèi)外已經(jīng)進行了大量廣泛研究，不少國際運動比賽的國家得益于高原體育訓(xùn)練。海拔2 000～2 500 m是運動員進行高原訓(xùn)練的最佳高度，在國際上亦得到基本認(rèn)同，在90年代我國也在青海和云南分別建立了多巴國家級體育訓(xùn)練基地和海埂國家級體育訓(xùn)練基地[7]。適應(yīng)人群以及運動員可在高原地區(qū)進行輕度較大的體育運動已經(jīng)是不爭事實。

3.3 高原適應(yīng)的實證分析

通過對在高原地區(qū)求學(xué)的平原地區(qū)大學(xué)生運動能力的檢測，研究其身體生理機能在從平原進入高原之后的變化，發(fā)生的適應(yīng)性反應(yīng)。隨機選取100名從未到過高原地區(qū)的內(nèi)地學(xué)生，該100名學(xué)生均為青海高原地區(qū)的新生。另外隨機選取100名短居（在青海生活2年或以上）的來自內(nèi)地的大學(xué)生和100名青海本地大學(xué)生。測試并比較其各項身體素質(zhì)機能指標(biāo)，可見新入住大學(xué)生的身體素質(zhì)明顯不如久居和短居大學(xué)生（P＜0.05），久居大學(xué)生的身體素和短居大學(xué)生差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。 見表 2。

表2 新入住、短居、久居高原大學(xué)生的身體素質(zhì)測試結(jié)果（x±s）

人體的靈敏度可通過在限定時間內(nèi)進行反復(fù)橫跨運動測定，速度耐力可以通過20 m折返跑測定，有氧工作能力及心肺功能可以通過最大攝氧量進行評價。通過測定發(fā)現(xiàn)，新入住大學(xué)生的反復(fù)橫跨結(jié)果與短居和久居大學(xué)生差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），而短居和久居大學(xué)生之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；短居大學(xué)生的20 m折返跑成績明顯不如短居和久居大學(xué)生 （P＜0.05），而短居大學(xué)生成績明顯不如久居大學(xué)生 （P＜0.05）；新入住大學(xué)生最大攝氧量明顯不及短居和久居大學(xué)生（P＜0.05），短居大學(xué)生的最大攝氧量明顯不如久居大學(xué)生（P＜0.05）。 見表 3。

表1 人體對高原低氧環(huán)境的習(xí)服、適應(yīng)表現(xiàn)

表3 新入住、短居、久居高原大學(xué)生靈敏性、肌肉耐力及最大攝氧量測試結(jié)果(x±s)

后續(xù)觀察研究發(fā)現(xiàn)，從平原地區(qū)新入住高原的大學(xué)生在最初1～2周之內(nèi)運動能力受到明顯影響，2～3個月處于適應(yīng)期運動能力明顯降低，但對高原地區(qū)的生活、地理環(huán)境已基本適應(yīng)，對接下來半個多月的軍訓(xùn)等體育項目能夠較好完成。據(jù)觀察，短居高原的內(nèi)地大學(xué)生在短跨、短跑以及跳躍等運動會項目上表現(xiàn)優(yōu)異，可見隨著居住在高原時間的增長，其機體的適應(yīng)力增強，證明在高原低氧環(huán)境下平原地區(qū)人群的身體機能可發(fā)生適應(yīng)性改變。

4 結(jié)語

①人體在應(yīng)對特殊環(huán)境時有很強的適應(yīng)、習(xí)服能力，在高原地區(qū)適度缺氧的環(huán)境下，健康人機體能夠發(fā)生很多適應(yīng)性反應(yīng)，有利于身體健康，提高呼吸系統(tǒng)、心血管循環(huán)系統(tǒng)、物質(zhì)代謝系統(tǒng)、抗氧化系統(tǒng)以及運動能量系統(tǒng)等的功能，增強身體體質(zhì)水平。

②平原人在進入高原低氧環(huán)境后對其環(huán)境適應(yīng)可以通過適度而科學(xué)的體育運動實現(xiàn)，其身體運動能力和機能可以經(jīng)過數(shù)年高原生活得到提高。

③高原低氧環(huán)境對機體整體的影響比較復(fù)雜，人們以前只知道高原對人體的各種不利影響如惡劣環(huán)境氣候加重或誘發(fā)某些疾病，甚至導(dǎo)致人類死亡等[8]。但如今很多研究證明平原地區(qū)人群進入高原地區(qū)后各項生化指標(biāo)會發(fā)生變化，高原醫(yī)學(xué)的研究以及心腦血管等疾病的治療可以通過對低氧適應(yīng)基因的充分誘導(dǎo)利用進行有效開發(fā)。

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[2]唐曉惠,強巴央宗.藏綿羊?qū)Ω咴脱醐h(huán)境的適應(yīng)性及抗病性相關(guān)基因研究進展[J].畜牧與獸醫(yī),2017,49(2):115-118.

[3]孫婧,趙娟,佟長青,等.高原低氧環(huán)境下軍事訓(xùn)練對武警新兵微循環(huán)功能的影響[J].武警醫(yī)學(xué),2015,26(7):663-666.

[4]劉娟,李小薇,趙蓮,等.高原低壓低氧環(huán)境對紅細(xì)胞攜放氧的影響[J].中國輸血雜志,2017,30(8):872-873.

[5]石路,李洋洋,張延猛,等.高壓氧預(yù)處理對高原低氧人體勞動能量代謝的影響[J].中華航海醫(yī)學(xué)與高氣壓醫(yī)學(xué)雜志,2015,22(2):96-99.

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[8]鄒青,林元.無創(chuàng)正壓通氣治療重癥急性高原性肺水腫的臨床探討[J].中外醫(yī)療,2017,36(6):95-97.