高原低氧對機體整體的影響及適應性分析

張秋梅

青海省玉樹藏族自治州玉樹州人民醫院，青海玉樹 815000

根據高原醫學的研究，世代居住在高原地區的民族較之平原人民有更強大而完善的低氧適應能力，他們對低氧環境有解剖學、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性進化改變有關。如今，高原地區逐漸走入大量參與國防建設、科學探險以及經濟建設等活動的平原人群，這些久居在平原地區的人民在最初到達海拔3 000～4 500 m或者更高的地區時通常會發生各種低氧反應[1]。人們在對高原有向往的同時顧慮著能否適應低氧等問題，機體受到低氧的損傷是關鍵。在低氧環境下，機體可能會出現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進程分析

1.1 低氧環境適應性的研究

平原人群在進入高原地區后體力活動能力會明顯降低，雖然人體有強大的適應高原環境能力，但部分人還是會發生急、慢性高原病。對高原環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，對人體多個系統如呼吸系統、神經系統、循環系統、消化系統、血液系統、泌尿生殖系統、免疫系統及內分泌系統等均有影響，從機體整體水平到基因水平均有表現，對人體的形態結構、功能及代謝均有影響。目前已發現30多個低氧相關基因包括促紅細胞生成素、低氧誘導因子以及血管內皮細胞生長因子等[2]。已證實這些基因在低氧環境下的表達產物能夠產生多種生物學效應，使機體攜氧運氧能力及效率有所提高，與低氧環境下的應激反應及糖代謝調節有密切關系。機體對低氧的應激反應能力決定其建立低氧適應機制，故適當誘導調控低氧適應基因對高原醫學的研究有重要意義。

1.2 人類在高原低氧環境的生存現狀

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，考古研究發現人類在7 000～20 000年前就在青藏高原繁衍生息。各種考古證據足以證明早在幾萬年前就有人類適應青藏高原的低氧環境進行活動[3]。藏族人民經過千百萬年自然環境下的進化獲得了各種適應性遺傳特性，他們在低氧環境下不會發生低氧性肺動脈高壓和紅細胞過度增長。

后期移居到高原地區的人群在一定程度上可以“習服”高原但不能完全適應，集體出現肺動脈高壓和紅細胞增多等反應，而這些變化又在一定程度上解釋了高原地區高血壓、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。在一些較發達的國家地區，人們已經通過對高原低氧環境的利用鍛煉身體，增強心肺功能，進行康復健身活動。

2 高原低氧環境下機體的適應表現

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

3 高原低氧與運動能力

3.1 低氧生理學理論

我國從1964年開始研究低氧適應性，主要研究高原地區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境正反兩面的影響，周兆年教授指出在呼吸系統、心腦血管系統及內分泌系統等方面，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 仿高原訓練及高原體育

自20世紀50年代就出現了仿高原訓練，主要來源自運動員的低氧訓練。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、瑞典和芬蘭等已經廣泛應用高原訓練運動員[6]。在過去的60多年間對于人體效應受到低氧影響方面國內外已經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練。海拔2 000～2 500 m是運動員進行高原訓練的最佳高度，在國際上亦得到基本認同，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練基地和海埂國家級體育訓練基地[7]。適應人群以及運動員可在高原地區進行輕度較大的體育運動已經是不爭事實。

3.3 高原適應的實證分析

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

表2 新入住、短居、久居高原大學生的身體素質測試結果（x±s）

人體的靈敏度可通過在限定時間內進行反復橫跨運動測定，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。通過測定發現，新入住大學生的反復橫跨結果與短居和久居大學生差異有統計學意義（P＜0.05），而短居和久居大學生之間差異無統計學意義（P＞0.05）；短居大學生的20 m折返跑成績明顯不如短居和久居大學生 （P＜0.05），而短居大學生成績明顯不如久居大學生 （P＜0.05）；新入住大學生最大攝氧量明顯不及短居和久居大學生（P＜0.05），短居大學生的最大攝氧量明顯不如久居大學生（P＜0.05）。 見表 3。

表1 人體對高原低氧環境的習服、適應表現

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

后續觀察研究發現，從平原地區新入住高原的大學生在最初1～2周之內運動能力受到明顯影響，2～3個月處于適應期運動能力明顯降低，但對高原地區的生活、地理環境已基本適應，對接下來半個多月的軍訓等體育項目能夠較好完成。據觀察，短居高原的內地大學生在短跨、短跑以及跳躍等運動會項目上表現優異，可見隨著居住在高原時間的增長，其機體的適應力增強，證明在高原低氧環境下平原地區人群的身體機能可發生適應性改變。

4 結語

①人體在應對特殊環境時有很強的適應、習服能力，在高原地區適度缺氧的環境下，健康人機體能夠發生很多適應性反應，有利于身體健康，提高呼吸系統、心血管循環系統、物質代謝系統、抗氧化系統以及運動能量系統等的功能，增強身體體質水平。

②平原人在進入高原低氧環境后對其環境適應可以通過適度而科學的體育運動實現，其身體運動能力和機能可以經過數年高原生活得到提高。

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

[1]毛燕，陶磊，龐君，等.低壓低氧對氧化-抗氧化系統的影響[J].現代生物醫學進展,2015,15(15):2981-2984.

[2]唐曉惠,強巴央宗.藏綿羊對高原低氧環境的適應性及抗病性相關基因研究進展[J].畜牧與獸醫,2017,49(2):115-118.

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

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

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

[6]董旭,申廣浩,謝康寧,等.高原低壓低氧環境對心肺結構與功能的影響研究進展[J].環境與健康雜志,2017,34(6):547-551.

[7]扎西頓珠,邊巴頓珠.等離子鼻內窺鏡下治療高原鼻出血的效果研究[J].中外醫療,2015,34(30):22-24.

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