飛行訓(xùn)練過程中高載荷（+Gz）對飛行員心肌細(xì)胞損害的影響

賀旭華，朱俐俐，朱 曦，文江龍，熊 汨

（中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九二一醫(yī)院/湖南師范大學(xué)第二附屬醫(yī)院空勤科，長沙 410003）

正加速度是指飛機(jī)在空中進(jìn)行轉(zhuǎn)彎、俯沖、掉頭等曲線動作時(shí)，所產(chǎn)生的作用于人體由腳指向頭的加速度［1］。在高載荷（+Gz）的作用下，對人體各個(gè)器官都會產(chǎn)生牽拉，其中包括心臟，飛行過程中的高載荷暴露影響心臟功能、產(chǎn)生心肌損害。由于我國航空航天事業(yè)迅速發(fā)展，伴隨著高性能戰(zhàn)斗機(jī)的列裝和使用，高載荷對飛行員心臟的影響更為明顯，飛行員需要忍耐更高載荷。有大量模擬實(shí)驗(yàn)表明反復(fù)高載荷暴露會導(dǎo)致動物出現(xiàn)心肌組織超微結(jié)構(gòu)損傷［2］、心肌酶譜［3］升高等心臟及功能的損害。國內(nèi)外一些學(xué)者以離心機(jī)暴露的方法研究發(fā)現(xiàn)，加速度對人體心臟是否真的存在損害有待進(jìn)一步探討［4］。目前國內(nèi)外暫無研究飛行員實(shí)際飛行時(shí)心臟損傷情況的報(bào)道，本研究選擇實(shí)際飛行訓(xùn)練項(xiàng)目中的13 名飛行員，在暴露當(dāng)天和第二天凌晨采取肘靜脈血檢測血清CK、CK-MB、TnT、Mb、LDH 的變化，以探討人體在重復(fù)+Gz 暴露下對心肌的損傷及其機(jī)制。

1 資料與方法

1.1 對象 13 名高性能某機(jī)型飛行員，男性，年齡（26～45）歲，均按照現(xiàn)行的《中國人民解放軍招收飛行學(xué)員體格條件》體檢合格，試驗(yàn)前1 周統(tǒng)一飲食，禁止服用各種藥物；試驗(yàn)前24 h 內(nèi)無繁重體力活動，睡眠充足。當(dāng)天飛行科目飛行載荷達(dá)6～7G 載荷量，持續(xù)時(shí)間5～10 秒，飛行科目動作重復(fù)2 個(gè)架次。

1.2 設(shè)備與儀器 心肌肌鈣蛋白T（TnI）測定 Roche cobas 6000 全自動免疫測定與光度測定的分析系統(tǒng)，電化學(xué)發(fā)光法，用于檢測血清心肌鈣蛋白 I（cardiac troponin I，c TnI）濃度。肌酸激酶（CK）、乳酸脫氫酶（LDH）測定 mindray BS-2000 自動生化分析儀，IFCC法，用于檢測血清肌酸激酶、乳酸脫氫酶濃度。肌酸激酶同工酶MB 型（CK-MB）mindray BS-2000 自動生化分析儀，免疫抑制法，用于檢測CK-MB 濃度。肌紅蛋白（Mb）mindray BS-2000 自動生化分析儀，乳膠增強(qiáng)免疫比濁法，用于檢測Mb 濃度。

1.3 試驗(yàn)步驟 選取13 名飛行員在飛行訓(xùn)練當(dāng)天清晨留取手臂靜脈抽靜脈血標(biāo)本兩管各6mL，訓(xùn)練結(jié)束后次日清晨同一時(shí)間再次留取手臂靜脈抽血留血標(biāo)本兩管各6mL，均在低溫下保存，于1 小時(shí)內(nèi)送聯(lián)勤保障部隊(duì)第921 醫(yī)院醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)科。檢測飛行前、飛行后血清肌酸激酶（CK）、肌酸激酶同工酶MB 型（CK-MB）、乳酸脫氫酶（LDH）、肌鈣蛋白T、肌紅蛋白（Mb），

1.4 統(tǒng)計(jì)處理 采用SPSS 25.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料采用mean±SD 表示，前后兩組數(shù)據(jù)比較采用t 檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 飛行前后心肌酶的變化情況 表1 結(jié)果可見，飛行后CK 值為（178.5±28.1）U/L 明顯高于飛行前（118.2±14.3）U/L（P＜0.05），具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；飛行后CKMB、LDH 與飛行前比較無明顯差異（P＞0.05）。

表1 飛行前后心肌酶的變化

2.2 飛行前后肌鈣蛋白T、肌紅蛋白的變化 表2 結(jié)果可見，飛行前后血清肌鈣蛋白T 水平無明顯差異（P＞0.05）；飛行后肌紅蛋白為（77.66±7.45）ng/mL，明顯高于飛行前（55.09±2.26）ng/mL，P＜0.05，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表2 飛行前后肌鈣蛋白T、肌紅蛋白的變化

3 討論

隨著戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)展及高性能戰(zhàn)斗機(jī)逐漸列裝和使用，飛行過程中所承受的載荷量和時(shí)間逐漸增加，意味著對飛行員體能及身體提出更高要求，眾所周知，飛行員均是經(jīng)過嚴(yán)格遴選的高身體素質(zhì)尖端人才，同時(shí)在離心機(jī)下進(jìn)行嚴(yán)格的抗荷訓(xùn)練，抗荷裝備也日益完善，但高載荷對飛行員心臟損傷仍然不可避免。

肌酸激酶（CK）是運(yùn)動過程能量供給中的重要高能磷酸轉(zhuǎn)移酶，主要存在于骨骼肌、心肌和腦組織中，CK 對急性心肌損傷有較好的診斷意義。其同工酶包括CK-MM、CK-MB 和 CK-BB3 種，正常人血清中以CKMM 為主，CK-MB 少量，CK-BB 極少，因此當(dāng)CK-MB升高時(shí)，考慮存在心肌細(xì)胞損害。CK 和CK-MB 是心肌損傷的主要標(biāo)志物，特別是 CK -MB 對心肌細(xì)胞損傷具有更高的特異性［5］LDH 是糖酵解過程中的一種重要酶，廣泛存在于機(jī)體各個(gè)組織，多見于心肌、骨骼肌以及紅細(xì)胞，分為3 類：一類以LDH1 為主，主要存在心肌中；LDH5 和LDH3 分別存在于橫紋肌和肺、脾為主。LDH 存在于各種組織的細(xì)胞中，全身器官和組織損傷時(shí)都會出現(xiàn)LDH，心肌損傷時(shí)也會引起血清中LDH 升高，因此其特異性不高。肌鈣蛋白（Tn）是肌肉組織運(yùn)動過程中的調(diào)節(jié)蛋白，位于收縮蛋白的細(xì)肌絲上，在肌肉收縮和舒張過程中起著重要的調(diào)節(jié)作用；含有3 個(gè)亞型：快反應(yīng)型、慢反應(yīng)型和心肌肌鈣蛋白（cTn）?？旆磻?yīng)型、慢反應(yīng)型與骨骼肌相關(guān)，而心肌肌鈣蛋白只存在于心肌細(xì)胞中，是由肌鈣蛋白T（cTnT）、肌鈣蛋白I（cTnI）、肌鈣蛋白C（cTnC）三種亞單位組成的結(jié)合物。肌鈣蛋白T 是肌鈣蛋白的一個(gè)亞型，在心肌細(xì)胞損傷時(shí)被釋放。心肌細(xì)胞損傷時(shí)血清中cTnT 迅速升高，其特異性與敏感性均較高。在急性心肌梗死患者，3～6小時(shí)開始釋放，10～24 小時(shí)達(dá)到高峰，恢復(fù)正常時(shí)間cTnT 為10～15 天。心臟損傷時(shí)TnT 釋放入血，早期即可檢測到TnT 升高。

肌紅蛋白（Myoglobin）是存在于心肌和其他肌肉組織中。肌紅蛋白的功能是在肌肉細(xì)胞內(nèi)獲取氧，產(chǎn)生肌肉收縮時(shí)提供能量。當(dāng)心臟或骨骼肌受傷時(shí)，肌紅蛋白被釋放到血液 在損傷后的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)可檢測到肌紅蛋白濃度的升高。肌紅蛋白可通過血檢或尿檢進(jìn)行檢測。損傷發(fā)生3 小時(shí)后，血液中肌紅蛋白水平就會升高。正常人血清中Mb 含量非常低，心肌細(xì)胞損傷早期即可使細(xì)胞膜通透性增高，Mb 從細(xì)胞內(nèi)釋放導(dǎo)致血中Mb 水平升高。當(dāng)骨骼肌和腎臟受損時(shí)，血清中MB 也會增高。

以往國內(nèi)外大量動物實(shí)驗(yàn)指出反復(fù)高強(qiáng)度載荷暴露可導(dǎo)致心肌損傷，心肌酶出現(xiàn)不同程度的升高。鄭軍［1］等人指出人體高強(qiáng)度載荷暴露后可出現(xiàn)心肌細(xì)胞通透性增加，但不會出現(xiàn)心肌細(xì)胞的器質(zhì)性損傷變化。MH Laughlin［6］對小型豬做了+Gz 暴露試驗(yàn)指出高載荷可使豬出現(xiàn)心內(nèi)膜下出血、肌原纖維變性和壞死，但高載荷暴露對人類心臟損害沒有顯著風(fēng)險(xiǎn)。Sellers［7］等用小型豬在重復(fù)+Gz 暴露后觀察血清心肌酶譜的變化，發(fā)現(xiàn)磷酸肌酸激酶同功酶（CK-MB）有明顯升高，但谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）、磷酸肌酸激酶（CPK）無明顯變化。指出+Gz 暴露下可使心肌細(xì)胞膜通透性改變。詹皓［3］等人指出反復(fù)+Gz 應(yīng)激使大鼠血清心肌酶譜明顯升高，進(jìn)一步證實(shí)了+Gz 應(yīng)激可致心肌細(xì)胞損傷。

本研究為飛行員實(shí)際飛行訓(xùn)練，與以往的動物實(shí)驗(yàn)及人體離心機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)有差別，主要是因?yàn)閯游锬M實(shí)驗(yàn)中，動物是被動固定在離心機(jī)上，達(dá)到最高載荷過程中，無法確認(rèn)受試動物是否達(dá)到承受極限，實(shí)驗(yàn)過程中是否引起受試動物暈厥等不適。人體離心機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)，受試者是被動達(dá)到最高載荷，而本實(shí)驗(yàn)為實(shí)際飛行訓(xùn)練，在飛行過程中是飛行員有準(zhǔn)備、有意識地完成飛行動作，在達(dá)到最高載荷過程中提前進(jìn)行抗荷動作，同時(shí)神經(jīng)-體液系統(tǒng)也可進(jìn)行調(diào)節(jié)以減輕高載荷下心肌損傷。本實(shí)驗(yàn)中飛行員在完成飛行項(xiàng)目后CK 明顯升高，考慮由于飛行過程中進(jìn)行抗荷動作時(shí)，全身器官引起牽拉，包括心肌在內(nèi)的多處肌肉處于缺氧的狀態(tài)，導(dǎo)致細(xì)胞膜通透性升高，從而使包括CK 在內(nèi)的一些酶漏至細(xì)胞外［8］，但不具心肌特異性；CK-Mb 較暴露前無明顯升高，CK-Mb 主要存在于心肌細(xì)胞，CK 存在于骨骼肌及心肌，所以CK 可見明顯升高、CK-MB 無明顯升高，主要考慮心肌損傷。同時(shí)Mb 明顯升高，說明在高載荷下存在心肌損害，同時(shí)不能排除其他肌肉組織牽拉損害，也可導(dǎo)致Mb 升高，所以Mb 升高明顯。本研究中+Gz 暴露前后肌鈣蛋白T 有升高，但均未達(dá)到異常水平?？紤]由于心肌損傷較輕，還未達(dá)到心肌壞死后導(dǎo)致大量TnT 釋放入血。國內(nèi)外大量動物實(shí)驗(yàn)及離心機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)指出反復(fù)高載荷暴露可造成心肌損傷［9-10］，出現(xiàn)心肌損傷可能是因?yàn)?Gz 暴露下心臟瞬間缺血缺氧，造成心肌再灌注損傷［11］。

本實(shí)驗(yàn)為飛行員戰(zhàn)斗機(jī)實(shí)飛訓(xùn)練，飛行后心肌酶部分升高，綜合以上考慮飛行過程中存在心臟存在損害，可根據(jù)飛行項(xiàng)目的最高載荷設(shè)計(jì)訓(xùn)練動作，為飛行員實(shí)際飛行過程中規(guī)避損害風(fēng)險(xiǎn)、提高飛行質(zhì)量、延長飛行壽命提供理論依據(jù)。