不同低氧耐力飛行人員訓(xùn)練前后尿中皮質(zhì)醇和睪酮及其代謝產(chǎn)物比較

[中圖分類號]R852 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A [文章編號] 2096-5532（2025）03-0391-04 doi：10.11712/jms.2096-5532.2025.61.094 [開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）]i [網(wǎng)絡(luò)出版] https：//link.cnki.net/urlid/37.1517.R.20250731.1609.004; 2025-08-0113：29：05

Comparisonofurinarycortisolandtestosteroneandteirmetabolitesamongaviationpersonnelwithdifferenthypoxicendurancelevels before and after training ZHENG Hongxia ， PAN Xiangrong， WANG Peng， TIAN Jianquan， WANG Zheng，LIN Shuang （Qingdao Special Servicemen Recuperation Center of PLA Navy，Qingdao 266O71，China）

[Abstract]ObjectiveTocomparetheurinarycontentofcortisol，testosterone，andtheir metabolitesamongflight person nelwithdiferenthypoxiatolerancelevelsbeforeandaftertraining，andtofindconvenientdetectionindicatorsforimmediatehy poxiatoleranceaessmentforflightpersonel.MethodsMaleflightpersonnelwhounderwenthypoxiatolerance trainingatour center were selected.Using the KK-1type anti-Gandanti-hypoxia detection device developed byamedicalresearchinstitute，30 participants eachwereselectedintothreegroupsaccordingtothehypoxiatoleranceresults：qualifiedgroup，goodgroup，and excellentgroup.Bygaschromatography-masspectrometry，thethree groupswere measuredforthelevelsofcortisol，testosteroneand their metabolites，including epitestosterone（ET），etiocholanolone（Etio），androsterone（ An） ， 5α -androstane 3α 17β? diol（5α）， 5β? androstane 3α，17β -diol （5β） ，11-hydroxytestosterone（11-OHT），11-hydroxyandrostenedione（11-OHA4），17-hydroxycorticosteroids（17-OH），and17-ketosteroids（17-O）beforeandaftertraining.ResultsAcrossthethre groups，thelevelsof theindicators were all significantly increased after training Φ_t=-17.479 to -3.726 ， Plt;0.05 ）.The covariance analysis showed that individual hypoxia tolerance significantly affected cortisol，testosterone，and their metabolites （ F=3.173 to 9.638， Plt;0.05 ）；compared withthegoodandqualified groups，theexcelentgroupshowed significantly greaterchanges incortisol，testosterone，and their metabolites after training ?Plt;0.05 ）；and among all the indicators，the changes in An，Etio，and ET in the excellent group were more prominentConclusionThesecretionofsteroid hormones isafectedbyindividualhypoxiatoleranceabilityUrinary An，Etio，andEareotetialoveietandimeatessessmntiicatorforteoiatoleanceofflghtprsoelatig altitudes.

[Key words]hypoxia；androgens；aviation；pilots

急性高空低氧嚴(yán)重威脅飛行安全]，低氧有效意識時(shí)間可反映個(gè)體耐低氧能力，是急性高空低氧耐力模擬訓(xùn)練中常用的檢測指標(biāo)，但由于場地、設(shè)備等限制，無法在執(zhí)行飛行任務(wù)前對飛行人員低氧耐力進(jìn)行即時(shí)評估，因此亟需開發(fā)便捷、敏感的即時(shí)低氧耐受能力評估指標(biāo)。研究表明，皮質(zhì)醇、睪酮水平可以反映心理應(yīng)激水平[2]，通過測定血清睪酮變化水平可評定高原環(huán)境訓(xùn)練效果[3]。但由于大部分研究采用血液標(biāo)本，采血本身會(huì)引起應(yīng)激，頻繁采血可能對結(jié)果造成一定影響，并且甾體激素在血液中存在穩(wěn)態(tài)機(jī)制，難以發(fā)現(xiàn)瞬時(shí)變化，因此亟需尋找替代方法對其進(jìn)行深入研究。有研究顯示，甾體激素代謝產(chǎn)物在尿液中不存在與血液系統(tǒng)相似的穩(wěn)態(tài)機(jī)制，其代謝產(chǎn)物的微小波動(dòng)能放大雄激素在組織中的瞬時(shí)變化[4]。本研究嘗試通過對不同低氧耐力飛行人員訓(xùn)練前后尿液中皮質(zhì)醇、辜酮及其代謝產(chǎn)物進(jìn)行檢測，分析其與急性低氧耐力水平的相關(guān)性，從中篩選敏感檢測指標(biāo)，以期為即時(shí)評估飛行人員低氧耐力提供科學(xué)依據(jù)。

1 對象與方法

1.1 研究對象

2018—2020年隨機(jī)選擇在本中心進(jìn)行航空生理低氧訓(xùn)練的男性飛行員90人，年齡 23～44 歲，平均 （30.28±2.11） 歲。使用某醫(yī)學(xué)研究所研發(fā)的KK-1型雙抗檢測儀中低氧耐力檢測程序，進(jìn)行急性低氧耐力訓(xùn)練和評估。低氧耐力等級評定參照《急性低氧耐力的綜合評定》標(biāo)準(zhǔn)[1]，根據(jù)評分結(jié)果將受試者分為合格組（ 2min? 有效意識時(shí)間 lt;3min） 、良好組（ 3min? 有效意識時(shí)間 lt;4min） 、優(yōu)秀組（有效意識時(shí)間 ?4min） ，各30人。各組年齡比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

1.2 檢測指標(biāo)及方法

取研究對象清晨尿樣及訓(xùn)練后 30min 內(nèi)尿液各 50mL ，貯存于一 20°C 冰箱保存待測。采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）方法檢測尿液皮質(zhì)醇、睪酮及其代謝產(chǎn)物表睪酮（ET）、原膽烷醇酮（Etio）、本膽烷醇酮（ An ） .5α? 雄烷 -3α，17β 二醇 （5α）、5β 雄烷3α，17β 二醇（5β）、11-羥基睪酮（11-OHT）、11-羥雄烯二酮（11-OHA4）、17-羥類固醇（17-OH）及17-酮類固醇（17-O）。GC-MS檢測儀器為 HP5890 及HP5971GC-MS儀（美國安捷倫）。色譜柱采用HP-1柱 （17m×0.22mm×0.11μm） ，載氣為氦氣，柱流量為 1mL/min ，總流量為 10mL/min ，分流進(jìn)樣口溫度為 280^°C ，檢測口溫度為 300^°C 。升溫程序?yàn)椋撼跏紲囟?180^°C ，先以 2.3^°C/min 的速率上升至 210°C ，再以 30^°C/min 的速率上升至 300°C ，留置 1min ，整個(gè)運(yùn)行時(shí)間為 17min 。用離子模式進(jìn)行檢測，將測得的特征離子峰進(jìn)行積分，以甲基睪丸酮作為內(nèi)標(biāo)計(jì)算待測尿液標(biāo)本各激素的濃度，并用尿中肌酐濃度進(jìn)行校正。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

應(yīng)用SPSS26.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料結(jié)果以 表示，采用配對 Ψ_t 檢驗(yàn)比較各組訓(xùn)練前后皮質(zhì)醇、雄激素及其代謝產(chǎn)物的差異；協(xié)方差分析低氧耐受能力對訓(xùn)練后雄激素及其代謝產(chǎn)物分泌的影響，LSD法比較不同組訓(xùn)練后雄激素及其代謝產(chǎn)物差異。 Plt;0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1各組訓(xùn)練前后皮質(zhì)醇、睪酮及其比值比較

與訓(xùn)練前比較，低氧耐力訓(xùn)練結(jié)束后各組皮質(zhì)醇、睪酮水平均明顯升高 （t=-14.273～-3.925 Plt;0.05） ，辜酮/皮質(zhì)醇變化差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義1 （Pgt;0.05） 。以訓(xùn)練前皮質(zhì)醇、睪酮、睪酮/皮質(zhì)醇值為協(xié)變量，對訓(xùn)練后皮質(zhì)醇、睪酮、睪酮/皮質(zhì)醇進(jìn)行協(xié)方差分析，結(jié)果顯示，個(gè)體低氧耐受能力差異對皮質(zhì)醇及睪酮分泌均存在一定影響（ F=3.173 、8.472，Plt;0.05） ，呈同向變化；而對辜酮/皮質(zhì)醇無影響 （Pgt;0.05） 。見表1。

表1不同低氧耐力組訓(xùn)練前后皮質(zhì)醇、睪酮及其比值比較 （n=30，x±s）

注：與訓(xùn)練前比較， ^?t=-14.273～-3.925，Plt;0.05 。與合格組比較， ^*F=3.173，8.472，Plt;0.05 ;與良好組比較， ΔPlt;0.05 。

2.2低氧耐力差異對低氧耐力訓(xùn)練中皮質(zhì)醇、睪酮代謝產(chǎn)物分泌的影響

與訓(xùn)練前比較，低氧耐力訓(xùn)練結(jié)束后，各組皮質(zhì)醇、睪酮代謝產(chǎn)物水平均明顯升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （t=-17.479～-3.726，Plt;0.05） 。以低氧耐力訓(xùn)練前 An 、Etio、 5α 、5β、ET、11-OHA4、11-OHT、17-OH、17-O檢測結(jié)果為協(xié)變量，對訓(xùn)練后皮質(zhì)醇、睪酮代謝產(chǎn)物分泌結(jié)果進(jìn)行協(xié)方差分析，結(jié)果顯示，個(gè)體低氧耐受能力差異對皮質(zhì)醇、睪酮代謝產(chǎn)物分泌均存在一定影響 （F=4.284～9.638，Plt;0.05） ，呈同向變化；兩兩比較顯示，與低氧耐受良好組和合格組比較，訓(xùn)練后低氧耐力優(yōu)秀組皮質(zhì)醇、睪酮代謝產(chǎn)物變化更顯著，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （Plt;0.05） ；與低氧耐力合格組及良好組比較，低氧耐力優(yōu)秀組 An 、Etio、ET的變化差異更為明顯，其次為11-OHA4和11-OHT，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （Plt;0.05） 。見表2。

表2不同低氧耐力組飛行人員訓(xùn)練前后雄激素及其代謝產(chǎn)物比較 （號

注：與訓(xùn)練前比較， ^#t=-17.479～-3.726，Plt;0.05 。訓(xùn)練后各組間各指標(biāo)比較， F=4.284～9.638，Plt;0.05 。與合格組比較， 0.05；與良好組比較， ^ΔPlt;0.05 。

3討論

急性高空低氧嚴(yán)重威脅飛行安全，如何在飛行開始前對飛行人員耐低氧能力進(jìn)行準(zhǔn)確、快速判斷，對于把握飛行人員低氧有效意識時(shí)間，及時(shí)采取有效應(yīng)對措施，降低飛行隱患具有重要意義[5]。目前常用的低氧耐力訓(xùn)練對于場地、環(huán)境及設(shè)備的要求較高，難以在執(zhí)行飛行任務(wù)前對飛行人員耐低氧能力進(jìn)行實(shí)時(shí)評估。發(fā)掘能即時(shí)評估低氧耐力的有效指標(biāo)具有重要意義。

急性高空低氧對機(jī)體的應(yīng)激效應(yīng)是研究的焦點(diǎn)，有研究表明睪酮與皮質(zhì)醇聯(lián)合檢測可以反映心理應(yīng)激水平，也有研究表明辜酮變化可對高原環(huán)境運(yùn)動(dòng)能力變化、肌肉力量提升以及疲勞消除情況等進(jìn)行評估，并且有望對心血管疾病生存力做前瞻性預(yù)測[。因此，深入研究類固醇激素及其代謝產(chǎn)物與急性高空低氧耐受之間的相關(guān)性，從中篩選敏感指標(biāo)，將為即時(shí)評估飛行人員低氧耐力水平提供科學(xué)依據(jù)。大多數(shù)對甾體激素（睪酮和皮質(zhì)醇）的研究均以血液為樣本，但是由于甾體激素在血液中存在穩(wěn)態(tài)機(jī)制，機(jī)體會(huì)通過一系列調(diào)節(jié)機(jī)制維持其在血液內(nèi)的濃度，難以發(fā)現(xiàn)其瞬時(shí)變化。尿液所包含的小分子雄激素代謝產(chǎn)物不存在穩(wěn)態(tài)機(jī)制，可以放大來自近端組織和血液灌注遠(yuǎn)端器官的信息，反映機(jī)體瞬時(shí)變化；最重要的是，尿液采樣不需要侵人性技術(shù)，受試者對頻繁采樣接受度更高。因此，本研究以尿液作為實(shí)驗(yàn)樣本，選擇皮質(zhì)醇、睪酮及其層級代謝中6種相關(guān)代謝產(chǎn)物，以及腎上腺產(chǎn)生的11-氧雄激素2種相關(guān)代謝產(chǎn)物[作為研究指標(biāo)，結(jié)果表明，經(jīng)過高空低氧耐受訓(xùn)練后，不同低氧耐受能力組皮質(zhì)醇的水平均顯著增加，說明低氧耐力訓(xùn)練可以對機(jī)體產(chǎn)生一定的應(yīng)激效應(yīng)。本研究飛行人員訓(xùn)練后睪酮、ET及其代謝產(chǎn)物含量均明顯高于訓(xùn)練前，這與文獻(xiàn)報(bào)道短期高原暴露后血清辜酮下降并不矛盾[8]，主要因血清睪酮由 98% 結(jié)合睪酮和 2% 游離睪酮組成，其相互之間存在平衡與轉(zhuǎn)移，尿液睪酮以游離辜酮為主，受試者經(jīng)低氧應(yīng)激刺激后，下丘腦垂體-腎上腺皮質(zhì)系統(tǒng)、下丘腦-垂體-性腺以及交感-腎上腺髓質(zhì)多條途徑被激活，大量皮質(zhì)醇通過抑制睪酮合成、削弱清蛋白與睪酮能力等方式降低血清結(jié)合睪酮水平，在血液穩(wěn)態(tài)機(jī)制的調(diào)控下升高游離睪酮水平[9]。另外，飛行員高空低氧模擬訓(xùn)練時(shí)血管收縮、肌肉緊張等促使睪酮大量消耗、分解代謝增加，多種因素綜合作用最終導(dǎo)致尿液中睪酮及其代謝產(chǎn)物含量增加。相關(guān)研究認(rèn)為，低氧暴露時(shí)，睪酮和皮質(zhì)醇分泌變化是機(jī)體適應(yīng)低氧環(huán)境的自身代償機(jī)制，且辜酮/皮質(zhì)醇比值更能體現(xiàn)應(yīng)激狀態(tài)下蛋白質(zhì)合成和分解的平衡水平，全面反映機(jī)體代謝情況，與適應(yīng)力及生存力有一定的相關(guān)性[10]。但是本研究不同低氧耐力組訓(xùn)練前后睪酮/皮質(zhì)醇比值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，推測原因可能是該訓(xùn)練過程較為緩和，機(jī)體在可承受應(yīng)激范圍內(nèi)通過自身調(diào)節(jié)，使辜酮與皮質(zhì)醇產(chǎn)生了動(dòng)態(tài)平衡。

本研究對飛行員急性高空低氧耐力訓(xùn)練前后皮質(zhì)醇、雄激素及其代謝產(chǎn)物含量進(jìn)行協(xié)方差分析，結(jié)果表明，個(gè)體低氧耐受能力差異對雄激素及其代謝產(chǎn)物分泌均存在一定影響；兩兩比較結(jié)果表明，相較于低氧耐力良好組和合格組，訓(xùn)練后低氧耐力優(yōu)秀組雄激素及其代謝產(chǎn)物變化更顯著，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。究其原因，個(gè)體暴露于低氧環(huán)境時(shí)，低氧耐力優(yōu)秀組受試者對低氧適應(yīng)能力更強(qiáng)，促腎上腺皮質(zhì)激素及皮質(zhì)醇分泌更多，在增強(qiáng)心臟功能、維持大腦低氧有效意識的同時(shí)對辜酮分泌抑制作用更強(qiáng)，并且通過抑制睪酮分泌，進(jìn)一步減少蛋白質(zhì)、脂肪分解，使得機(jī)體更適應(yīng)低氧環(huán)境。本研究進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，在所有檢測指標(biāo)中，低氧耐力優(yōu)秀組睪酮代謝產(chǎn)物An、Etio、ET低氧耐力訓(xùn)練前后變化較大，其次為皮質(zhì)醇代謝產(chǎn)物17-OH、17-O和腎上腺髓質(zhì)途徑來源代謝產(chǎn)物11-OHA4、11-OHT。原因?yàn)椋篈n、Etio、ET主要為睪丸來源辜酮的代謝產(chǎn)物，辜酮在低氧應(yīng)激過程中能加快肌肉收縮、促進(jìn)蛋白分解增加、增加促紅細(xì)胞生成素的生成，改善低氧狀態(tài)，因此變化較為明顯；皮質(zhì)醇代謝產(chǎn)物主要反映機(jī)體應(yīng)激狀態(tài)，與受試個(gè)體狀況相關(guān)，本研究受試者來源于健康飛行人員，因此在相同實(shí)驗(yàn)條件下其值各組差異不大；11-OHA4和11-OHT為交感-腎上腺髓質(zhì)途徑來源的11-氧雄激素代謝產(chǎn)物，雖然與睪酮和雙氫辜酮具有等效活性，但其在正常成年男性體內(nèi)含量較少、活性較低[]，因此變化幅度較小。

綜上所述，尿液收集簡單、操作無創(chuàng)，不會(huì)對飛行員造成二次應(yīng)激；尿液中雄激素及其代謝產(chǎn)物性質(zhì)穩(wěn)定，與低氧耐受能力有一定的相關(guān)性；受試者經(jīng)高空低氧耐力訓(xùn)練后，與其他代謝產(chǎn)物相比，尿液中An、Etio、ET變化更為明顯。有望通過深入研究，使這3項(xiàng)指標(biāo)成為便捷、可靠的檢測指標(biāo)，在飛行前用其即時(shí)評估個(gè)體低氧耐受能力，降低飛行隱患，提高飛行安全。

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（本文編輯 黃建鄉(xiāng)）