為什么藏人能適應高原生活

為什么藏人能適應高原生活

在平原地區生活慣了的人初到青藏高原會有高原反應，原因是快速進入高原暴露于低壓低氧環境后會產生各種病理性反應，常見的癥狀有紅細胞增多、頭痛、呼吸困難、失眠、食欲減退、疲倦等。統計表明，平原人快速進入海拔3000米以上高原時，50%-75%的人會出現高原反應，但經過3-10天后會慢慢習慣，癥狀逐漸消失。

不過，全球約有1.4億人世世代代居住在高原，如東亞的藏人、南美的安第斯人和東非的阿比西尼亞人，他們在高原生活應對自如，沒有高原反應，這是為什么呢？研究人員從遺傳、適應等不同角度進行了研究和解釋。

高原適應基因之一：EPAS1

研究人員發現，藏人適應高原生活有多種原因，其中一個原因是，他們具有適應高原低氧環境的基因，例如，其中一種稱為低氧誘導因子的EPAS1的基因。任何人都帶有EPAS1基因，在高海拔地區，由于空氣中含氧量較低，血液中的含氧量也會降低，這時EPAS1基因會被激活，觸發生成更多的紅細胞，其中的血紅蛋白能攜帶更多的氧氣，以供應全身各組織器官維持生理功能的需求。

不過，EPAS1基因被激活導致血紅蛋白和紅細胞過度增多后，也會增高血液黏稠度，導致高血壓、心臟病發作以及產生低出生體重嬰兒，提高嬰兒的死亡率。所不同的是，藏人長期生活于高海拔地區，其EPAS1基因發生了變異，基因變異的結果是只讓藏人輕微提高紅細胞和血紅蛋白水平，不會造成什么副作用。但漢人和其他沒有長時間生活在高原的人，EPAS1基因沒有變異，若到高原就會導致供氧不足和其他心血管系統的副作用。

藏人的這種適應高原生活的生物學特性又是如何獲得的呢？最近，美國加州大學伯克利分校生物學教授尼爾森團隊的研究結果發現，藏人適應高原生活是通過祖先與其他民族通婚后以遺傳方式而獲得。

研究人員對40名藏人和40名漢人的EPAS1基因周圍區域進行了重復測序，發現藏人的這一基因包含一個存在高度差異的單體型，后者只存在于丹尼索瓦人（一個古老的原本生活在歐亞大陸西伯利亞地區的滅絕人種）基因組而不存在于世界各地其他的種群中。這證明，藏人適應高原生活的基因源自丹尼索瓦人。藏人的祖先有可能與丹尼索瓦人有過婚配，從而導致這一基因從丹尼索瓦人流動到藏人，促進了藏人適應高海拔的低氧環境。

研究也發現，在藏人和漢人混居的地方，部分漢人也攜帶有與藏人相同的這種基因。統計表明，高達87%的藏人攜帶EPAS1變異基因，有9%的漢人攜帶該變異基因。

高原適應基因之二：EGLN1

越來越多的研究發現，藏人適應高原生活不只是一種基因在幫助他們，而是有幾十種基因，只是現在對這些基因的研究還不夠。最近，研究得比較深入的另一個高原適應基因是EGLN1。

EGLN1基因能促進缺氧誘導因子（HIF）的分解，從而導致紅細胞加速生成。相反，突變的EGLN1難以促進缺氧誘導因子分解，使得紅細胞生成作用降低。研究發現，高達88%的藏人都攜帶突變的EGLN1基因，生活在低海拔平原地區的人體內則不含這個突變基因。

不含這個突變基因的人在高原環境會產生高原反應，即對低氧水平的過度反應，紅細胞會增多，以增加血紅蛋白的攜氧量來供應全身組織器官之需，但由于心血管紅細胞堆積過多，會造成血液過分黏稠而堵塞，以及心力衰竭等副作用。相反，藏人含有這個突變基因，其血液中紅細胞及血紅蛋白濃度也較低，心血管不會因紅細胞堆積過多導致血液過分黏稠而堵塞，也不會有心力衰竭。

高原適應基因之三：HMOX2

最近中國科學院昆明動物研究所的宿兵研究團隊同樣發現了一種讓藏人適應高原極端低氧環境的基因HMOX2基因。

由于HMOX2基因參與血紅素的代謝，它在藏人群的低氧適應，特別是血紅蛋白水平的調控中可能發揮著重要作用。在不適應低氧環境的漢族人體內，長期低氧將引發紅細胞的增生，因為，這可以讓增多的紅細胞攜帶更多氧氣供給缺氧的機體。但是，紅細胞增多又會產生紅細胞增多癥，造成一系列副作用。

HMOX2基因的功能突變可以加速藏人體內多余血紅素的代謝，有利于藏人在高海拔條件下保持相對較低的血紅蛋白水平，以避免紅細胞過度增殖帶來的負面效應，為藏人提供保護。這顯然是自然選擇的結果。

顯然，無論是EPAS1、EGLN1，還是HMOX2基因，都是通過降低藏人血液中的血紅蛋白量來使藏人適應低氧環境，而且，這些基因都屬于缺氧誘導因子（HIF）基因，是一大類基因。不過，這些基因降低紅細胞和血紅蛋白量也會降低氧氣的攜帶量，為何藏人還會適應高原上的低氧環境呢？因此，基因現在尚不完全清楚解釋為何藏人適應高原低氧環境，而且，基因也只是藏人適應高原環境的解釋之一，當然還會有其他的解釋。

低氧適應的其他解釋

高原人群與平原（低海拔）人群適應環境都有各自的多種因素，例如，可以從血紅蛋白濃度、血氧飽和度、一氧化氮（NO）濃度、血細胞比容等來解釋。現在，研究人員通過研究供氧途徑和一氧化氮的相互關系，提出了一種更清楚地解釋藏人適應高原環境的原因。

美國Case Western Reserve大學的人類學家比爾等人從其研究結果提出，藏人的血流較快才是他們適應高原環境的原因，因為血流快能較快地供應全身各組織器官氧氣，而這種血流較快又與一氧化氮濃度相關。藏人的血流速度幾乎是生活在平原人的兩倍，這使得他們能更好地適應高原環境。

比爾等人測量了85位藏人和50位生活在平原的美國克利夫蘭人的前臂血流速度，發現前者的血流速度是后者的2倍，同時藏人血液中的一氧化氮副產物是克利夫蘭人的10倍。這表明，藏人的血管內膜會產生大量的一氧化氮，一氧化氮擴散到血液中，轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，后兩種化學物質會使動脈和毛細血管擴張，由此會增加血管的血流量，從而更快更多地將氧氣送達全身。同時，研究發現，藏人血液中的亞硝酸鹽和硝酸鹽濃度比感染性休克患者還高，因此他們的血流速度也比高血壓患者更快。按理，快速的血流可能會造成高血壓，但是對藏人的檢測沒有發現血管阻力的上升，這是血壓增高的一個重要因素。此外，藏人體內的抗氧化物的濃度也更高，這或許是為了減弱一氧化氮作為一種自由基對人體的負面作用。

藏人適應高原環境的另一個原因是，他們的呼吸頻率既高于生活在平原上的人，也高于那些生活在南美安第斯山脈的人，安第斯人素來以巨大肺容積著稱。給藏人吸純氧時，他們的心率會下降16%。這也意味著，呼吸頻率快和血流快是對高原低氧環境的人提供維持生理功能氧氣的重要方式，這種重要方式的產生又是他們體內有高濃度的一氧化氮導致的，因為高濃度的一氧化氮會刺激血管的擴張，這才是他們適應高原低氧環境的主要原因。

（摘自《南方周末》2016年4 月21日 張田勘/文）