健康人群短期適度海拔暴露前后肺功能變化的調(diào)查研究

斯賽女，祝瑪，李優(yōu)珍，張順平，徐佩紅，徐濤

隨海拔高度升高，低氧低壓環(huán)境對(duì)人體產(chǎn)生的影響愈發(fā)明顯，有學(xué)者提出根據(jù)海拔高度對(duì)人體的影響可分為適度海拔1 500 ～3 500 m，高海拔3 500～5 300 m；極高海拔＞5 300 m[1]。在我國(guó)海拔超過(guò)2 000 m 的地區(qū)約占全國(guó)面積的1/4，近年來(lái)國(guó)家政策支持西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展，進(jìn)入西部高海拔地區(qū)工作、學(xué)習(xí)、旅行的人越來(lái)越多。呼吸系統(tǒng)是應(yīng)對(duì)海拔高度環(huán)境變化最早、最明顯發(fā)生變化的系統(tǒng)之一。健康人群初入高海拔地區(qū)肺功能有下降趨勢(shì)，而長(zhǎng)期生活在高海拔地區(qū)的人群卻有著更高的用力肺活量（FVC）和一秒用力呼氣量（FEV1）[2-6]。適度海拔地區(qū)相較于更高海拔地區(qū)環(huán)境宜居，但適度海拔暴露對(duì)肺功能的影響研究較少，本研究觀察比較適度海拔暴露前后肺功能的動(dòng)態(tài)演變，探討適度海拔對(duì)人體肺功能的影響，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象 收集2022 年5 月至2023 年5 月由寧波市（城區(qū)平均海拔10 m）援建四川省涼山彝族自治州木里藏族自治縣（城區(qū)平均海拔2 500 m）的健康非吸煙人群。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）近3 年來(lái)長(zhǎng)期生活在低海拔地區(qū)；（2）近半年內(nèi)無(wú)海拔＞2 000 m 地區(qū)暴露史；（3）熟知實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）有明確診斷肺部疾病，如慢性阻塞性肺病、支氣管擴(kuò)張、支氣管哮喘及肺結(jié)核等；（2）既往有肺部手術(shù)史；（3）有嚴(yán)重循環(huán)、免疫及血液系統(tǒng)疾病；（4）2 周內(nèi)有急性上呼吸道感染、發(fā)熱等癥狀；（5）無(wú)法配合完成研究者。本研究經(jīng)寧波大學(xué)附屬人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，并簽署知情同意書。

1.2 方法 檢測(cè)入組對(duì)象在適度海拔暴露前（出發(fā)前24h）的肺功能、6min步行試驗(yàn)（6MWT）后的心率、血壓、氧飽和度（SO2）及步行距離作為基礎(chǔ)值，在適度海拔暴露24h、適度海拔暴露4 周、脫離暴露24h、脫離暴露4 周再次檢測(cè)上述指標(biāo)，收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行對(duì)比分析。賽克X1 肺功能儀檢測(cè)均由呼吸科醫(yī)師指導(dǎo)下完成，檢測(cè)前安靜休息半小時(shí)，檢測(cè)3 次，每次間隔休息20 min，取最佳曲線數(shù)據(jù)，記錄FVC、FEV1、一秒率（FEV1/FVC）、最大呼吸流量（PEF）、最大呼氣中期流量（MMEF）、每分鐘最大通氣量（MVV）；6MWT 是在平直硬質(zhì)路面進(jìn)行，30 m 處安放標(biāo)識(shí)并折返，結(jié)束后記錄數(shù)據(jù)。

1.3 統(tǒng)計(jì)方法 采用Graphpad Prism 9 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用配對(duì)方差分析檢驗(yàn)，P ＜0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

本研究共入組受試者108 名，男68 名，女40 名；平均年齡（39.5±4.9）歲，身高（1.73±0.21）m，體質(zhì)量（68.82±7.58）kg，體質(zhì)量指數(shù)（BMI）（24.08±2.03）kg/m2。受試者在兩地工作內(nèi)容及強(qiáng)度無(wú)變化，研究期間未發(fā)生急性事件。與對(duì)照值相比，在適度海拔暴露后，F(xiàn)VC下降，F(xiàn)EV1 無(wú)明顯變化，F(xiàn)EV1/FVC升高，脫離暴露后FVC、FEV1/FVC 恢復(fù)到基礎(chǔ)水平。PEF、MMEF、MVV 在適度海拔地區(qū)升高，隨著暴露時(shí)間增加進(jìn)一步升高，暴露4 周時(shí)達(dá)最高值，脫離暴露后，PEF、MMEF恢復(fù)正常水平，MVV與對(duì)照值相比仍有升高，見(jiàn)表1。步行距離在適度海拔地區(qū)下降，隨暴露時(shí)間延長(zhǎng)步行距離有所增加，脫離暴露后步行距離較對(duì)照值仍有增加。心率、呼吸頻率、SO2在適度海拔地區(qū)均有相應(yīng)改變，脫離暴露后則恢復(fù)至對(duì)照值水平，見(jiàn)表2。

表1 適度海拔不同暴露時(shí)間肺功能檢測(cè)結(jié)果

表2 適度海拔不同暴露時(shí)間6MWT 結(jié)果

3 討論

高海拔地區(qū)有著獨(dú)特的地理、氣候環(huán)境，會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生一系列影響，在海拔超過(guò)3 000 m 地區(qū)，低氧引起的生理反應(yīng)開(kāi)始變得明顯[7]。肺泡氧分壓和動(dòng)脈血氧含量下降刺激外周化學(xué)感受器，在暴露初期最為敏感，本研究發(fā)現(xiàn)健康人群初入適度海拔地區(qū)時(shí)SO2明顯下降，心率、呼吸頻率顯著增加，為應(yīng)對(duì)低氧帶來(lái)的不良影響，肺通氣指標(biāo)MVV 在暴露初期迅速升高，并隨著暴露時(shí)間增加進(jìn)一步增加。同時(shí)，因?yàn)檫m度海拔地區(qū)氣壓下降，空氣密度降低，空氣流經(jīng)氣道形成的湍流減少，綜合引起呼吸阻力降低，呼氣流速增加，故PEF 相較于低海拔地區(qū)更高。MMEF升高與低氧應(yīng)激導(dǎo)致兒茶酚胺釋放增加小氣道擴(kuò)張有關(guān)。呼吸流速增快有利于提高氣體交換速率，降低空氣氧分壓與肺泡內(nèi)氧分壓差，從而減少低氧環(huán)境對(duì)機(jī)體的影響。FVC 主要受年齡、身高、體質(zhì)量及胸圍等影響，上述因素在短期內(nèi)并不會(huì)發(fā)生明顯改變，本研究發(fā)現(xiàn)健康人群適度海拔地區(qū)暴露后FVC 下降，引起這一現(xiàn)象的可能原因是缺氧明顯導(dǎo)致小氣道黏膜血管收縮，能量代謝減少，酸性代謝產(chǎn)物堆積，引起呼吸肌收縮力減弱、胸廓擴(kuò)張度減少，呼吸驅(qū)動(dòng)力不足。低氧可導(dǎo)致肺間質(zhì)水腫引起呼吸膜增厚，同時(shí)在缺氧環(huán)境下肺泡表面活動(dòng)物質(zhì)代謝能力減弱，降低了肺順應(yīng)性，肺泡收縮力增加，F(xiàn)VC進(jìn)一步下降，脫離海拔暴露后，低氧產(chǎn)生的影響消失，F(xiàn)VC 可恢復(fù)。FEV1 與海拔高度之間的關(guān)系尚無(wú)定論，有學(xué)者指出FEV1 與多種地理因素相關(guān)，不能單一以海拔高度分析[8-9]。FEV 下降，F(xiàn)EV1 無(wú)變化，故FEV1/FVC 較對(duì)照值上升。

高原地區(qū)間歇低氧暴露可增加機(jī)體肺通氣量，提高攜氧能力，從而提高運(yùn)動(dòng)耐力，是運(yùn)動(dòng)員、武警官兵訓(xùn)練的一種常用方法，國(guó)家高原體育訓(xùn)練基地設(shè)在青海省西寧市（海拔2236m），運(yùn)動(dòng)員在適度海拔地區(qū)短期特訓(xùn)后最大通氣量及運(yùn)動(dòng)耐力均有增加[10]，本研究亦發(fā)現(xiàn)6MWT步行距離在經(jīng)過(guò)適度海拔暴露后增加，這表明低海拔地區(qū)人群在適度海拔地區(qū)工作生活后也可提高運(yùn)動(dòng)耐力。有研究發(fā)現(xiàn)在高海拔地區(qū)FVC 下降與6MWT 步行距離下降呈正相關(guān)[11]，而本研究發(fā)現(xiàn)適度海拔暴露后6MWT 步行距離的下降與FVC 下降并無(wú)相關(guān)性，這提示影響人體運(yùn)動(dòng)耐力的原因不止肺功能的改變，仍需進(jìn)一步探究。

健康人群進(jìn)入高原地區(qū)后，機(jī)體迅速通過(guò)呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)及血液內(nèi)的緩沖系對(duì)環(huán)境改變作出適應(yīng)調(diào)節(jié)，使得內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，這其中呼吸系統(tǒng)的習(xí)服對(duì)高原適應(yīng)至關(guān)重要。對(duì)呼吸系統(tǒng)的影響主要在于缺氧程度，適度低氧可興奮呼吸中樞引起通氣量增加，嚴(yán)重低氧對(duì)呼吸中樞的直接抑制作用超過(guò)了外周感受器的興奮作用，當(dāng)海拔超過(guò)一定高度后，隨著海拔進(jìn)一步升高，肺功能損害呈逐漸加重趨勢(shì)[12]。FVC隨海拔高度增加持續(xù)降低[13-14]，肺通氣血流比例失衡；持續(xù)的呼吸頻率增加會(huì)引起呼吸性堿中毒，在適度海拔地區(qū)機(jī)體尚可調(diào)節(jié)酸堿平衡，然而隨著海拔高度進(jìn)一步升高，呼吸性堿中毒逐漸加重，人體短時(shí)間內(nèi)無(wú)法調(diào)節(jié)平衡，表現(xiàn)為在初入高海拔地區(qū)的2 ～3 d 內(nèi)出現(xiàn)疲乏、體力下降等現(xiàn)象。適度海拔地區(qū)常作為階梯習(xí)服的第一站，當(dāng)機(jī)體在適度海拔經(jīng)過(guò)習(xí)服再進(jìn)入更極端海拔地區(qū)，發(fā)生急性高原反應(yīng)的可能性降低，肺通氣功能、SO2均優(yōu)于未經(jīng)適度海拔習(xí)服的[15]。與高海拔地區(qū)暴露有促炎作用不同，短期暴露于適度海拔地區(qū)可改善脂質(zhì)代謝，降低全身炎癥指標(biāo)[16]。

綜上所述，適度海拔地區(qū)對(duì)健康人群短期暴露后肺功能的影響主要在于FVC的下降，F(xiàn)EV1/FVC、PEF、MMEF 上升，脫離海拔暴露后可恢復(fù)基礎(chǔ)水平，MVV與運(yùn)動(dòng)耐力在短期適度海拔暴露后得到提升。適度海拔地區(qū)不僅可作為海拔階梯習(xí)服中轉(zhuǎn)站，亦可鍛煉低海拔地區(qū)人群心肺功能及運(yùn)動(dòng)耐力。

利益沖突所有作者聲明無(wú)利益沖突

作者貢獻(xiàn)聲明斯賽女：實(shí)施研究、論文撰寫；祝瑪、李優(yōu)珍、張順平、徐佩紅：數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析；徐濤：研究指導(dǎo)、論文修改