在世界最高實(shí)驗(yàn)室，揭開(kāi)極限健康的秘密

理查德·本森 小菲

十年前一次登山遭遇引起的思索

2007年5月23日，麥克·格羅科特教授及其團(tuán)隊(duì)一行8名醫(yī)學(xué)研究人員，外加2名攝影師，一起前往珠峰拍攝登山的紀(jì)錄片。15名夏爾巴人幫他們搬運(yùn)設(shè)備及擔(dān)當(dāng)?shù)巧较驅(qū)А?/p>

就在他們離登頂珠峰僅300米的時(shí)候，遇到了一個(gè)大問(wèn)題。格羅科特的團(tuán)隊(duì)前方，一位來(lái)自其他團(tuán)隊(duì)的登山者陷入了困境，搖搖晃晃地大口喘著氣，他的身體已經(jīng)缺氧，大腦開(kāi)始腫脹。患者的隊(duì)友用無(wú)線(xiàn)電設(shè)備聯(lián)絡(luò)了山下大本營(yíng)的隊(duì)醫(yī)，隊(duì)醫(yī)告訴他們病人會(huì)沒(méi)事的。但身為高原反應(yīng)專(zhuān)家的格羅科特卻持有跟隊(duì)醫(yī)相反的意見(jiàn)：很明顯病人已經(jīng)瀕臨死亡。

格羅科特說(shuō)：“這很常見(jiàn)，如果你是一名醫(yī)生，在山上很可能會(huì)被叫去幫忙。” 隨著傍晚來(lái)臨氣溫也開(kāi)始驟降，病人的情況惡化了。格羅科特團(tuán)隊(duì)的醫(yī)學(xué)生維杰·阿胡賈主張參與救治。患者的隊(duì)友也發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題，但天色太暗很難把病人安全送下山。在意識(shí)到問(wèn)題的嚴(yán)重性后，格羅科特團(tuán)隊(duì)的醫(yī)生丹·馬丁開(kāi)始為其治療。馬丁醫(yī)生通宵搶救，試圖在黎明到來(lái)之前延續(xù)他的生命，等天亮就可以把患者送下山了。

天亮以后，格羅科特團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)備最后的登頂，卻又見(jiàn)到另一位來(lái)自其他隊(duì)的登山者出現(xiàn)高原反應(yīng)，這次病人是登頂后回程倒在了結(jié)冰的斜坡上。格羅科特團(tuán)隊(duì)同樣參與了搶救工作。“出現(xiàn)高原反應(yīng)的病人經(jīng)常以為自己只是普通的不舒服，不知道那是缺氧引起的。因?yàn)榛颊邔?duì)疾病的不了解從而采取不理智的應(yīng)對(duì)方法，他們會(huì)想‘我再堅(jiān)持一下就會(huì)好的。我的疑惑是，為什么有些人會(huì)出現(xiàn)高反，而有些人卻不會(huì)？”

在山上格羅科特的大部分隊(duì)友都有種喝醉酒的感覺(jué)，空氣稀薄讓他們覺(jué)得筋疲力盡，即便他們戴著氧氣面罩吸著氧，每走一步仍要深呼吸15次。而陪同他們一起攀登的夏爾巴人卻很輕松地呼吸著。格羅科特說(shuō)：“他們?cè)诟吆０蔚貐^(qū)的人很神奇，完成攀登不需要額外的氧氣， 而我們這些來(lái)自低海拔地區(qū)的人卻感覺(jué)很辛苦，盡管我們已經(jīng)適應(yīng)過(guò)了。如果沒(méi)有他們的幫助，我們不可能完成那次探險(xiǎn)旅程，也完不成后面的工作。”

高反研究與危重病學(xué)的關(guān)系

現(xiàn)年52歲的格羅科特精干和藹，他白天有兩重身份：一個(gè)是南安普頓大學(xué)麻醉和危重病醫(yī)學(xué)教授（ICU），另一個(gè)是南安普頓大學(xué)醫(yī)院危重病醫(yī)學(xué)顧問(wèn)。他的辦公室就在醫(yī)院里，跟醫(yī)院里其他辦公室并無(wú)不同，除了墻上掛著珠穆朗瑪山峰的地圖和夏爾巴人的照片。

格羅科特是極限珠穆朗瑪組織的負(fù)責(zé)人，該組織由醫(yī)生和科學(xué)家組成，致力于研究高海拔對(duì)人體的影響。他們?cè)谌澜缱罡叩纳缴洗罱伺R時(shí)實(shí)驗(yàn)室，測(cè)量人體在地球上氧氣最稀薄地區(qū)的反應(yīng)。這項(xiàng)研究看起來(lái)很另類(lèi)，但其實(shí)跟在重癥監(jiān)護(hù)室治療危重病人是有相關(guān)性的。

讓氧氣進(jìn)入體細(xì)胞促進(jìn)食物轉(zhuǎn)化為能量，是大多數(shù)危重病人面對(duì)的根本問(wèn)題，無(wú)論最初患上的是什么疾病。太少的氧進(jìn)入重要器官，是導(dǎo)致重癥監(jiān)護(hù)病區(qū)的患者死亡的主要原因。同樣的問(wèn)題也困擾著來(lái)自低海拔地區(qū)的登山者，有些登山者受空氣稀薄的影響小一點(diǎn)，有些則會(huì)因缺氧患上腦水腫或肺水腫，可能致命。

健康強(qiáng)壯跟人體的氧氣利用效率沒(méi)有關(guān)系，研究團(tuán)隊(duì)把70歲的老年人帶到高山而沒(méi)有出現(xiàn)任何狀況，但也有很健康強(qiáng)壯的年輕軍人卻發(fā)生了高反。這是由基因決定的，在過(guò)去的十年里研究人員試圖找出相關(guān)的基因，從而找到提高氧氣利用效率的藥物。

格羅科特從1975年開(kāi)始嘗試登山運(yùn)動(dòng)，最早對(duì)這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的認(rèn)知是九歲時(shí)在曼徹斯特的家中看到兒童節(jié)目講述攀登珠穆朗瑪峰。他認(rèn)為在ICU的工作跟登山有很多相似之處：都需要仔細(xì)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)，需要作出準(zhǔn)確的判斷，需要詳細(xì)制定行動(dòng)計(jì)劃并完成它。ICU的工作和登山之所以會(huì)吸引他，是因?yàn)樗⒉幌矚g風(fēng)險(xiǎn)，他總是試圖把風(fēng)險(xiǎn)最小化。

利用登山作為醫(yī)學(xué)探索的工具在他看來(lái)再自然不過(guò)了，最早源自20幾歲時(shí)攀登阿根廷的阿空加瓜山的經(jīng)歷。當(dāng)年他目睹一位實(shí)習(xí)麻醉師朋友診斷同行的登山者患上高海拔腦水腫，并將患者安全送下山。從那時(shí)起，他意識(shí)到人體在高海拔地區(qū)的運(yùn)作機(jī)制跟危重病區(qū)的患者是一樣的。極端的環(huán)境讓你有機(jī)會(huì)看到生理機(jī)能極限是怎樣的。在高山上，他看過(guò)缺氧如何影響健康人體，這個(gè)過(guò)程能被清楚觀(guān)察到。因此他想，有沒(méi)有可能在高山環(huán)境研究低海拔地區(qū)的缺氧病理機(jī)制。

于是，1999年格羅科特和同事凱文·馮創(chuàng)立了“高原、太空和極端環(huán)境醫(yī)學(xué)中心（CASE）”，該中心隸屬于倫敦大學(xué)學(xué)院醫(yī)院。馮在開(kāi)始醫(yī)學(xué)研究之前學(xué)習(xí)的是天體物理學(xué)，他對(duì)人體在太空的運(yùn)作很感興趣。

高原、太空和極端環(huán)境醫(yī)學(xué)中心的成員們相信，在高原地區(qū)人體的不同反應(yīng)表明了決定病患能否生存的因素不是氧氣量，而是個(gè)體的氧氣利用效率。多年來(lái)人們普遍認(rèn)為缺氧患者可以通過(guò)泵氧來(lái)治療，但很多醫(yī)生也看過(guò)病人對(duì)氧氣過(guò)量有不良反應(yīng)。顯然每個(gè)個(gè)體對(duì)氧氣的利用過(guò)程并不相同。醫(yī)學(xué)中心的科學(xué)家們希望通過(guò)收集大量缺氧人群檢查樣本，比較他們之間的不同反應(yīng)。但具體要怎么做呢？

在病房里有很多原發(fā)性疾病的復(fù)雜因素疊加在一起，而且病人大多不希望瀕死的時(shí)候還被當(dāng)成研究對(duì)象。因此，把健康人群放到高壓艙成為了一個(gè)選項(xiàng)，但高壓艙體積大且租賃費(fèi)用不菲。

21世紀(jì)初，醫(yī)學(xué)中心的非正式會(huì)議試探性地提出前往珠峰進(jìn)行科學(xué)研究。這個(gè)提議乍一聽(tīng)挺瘋狂的，但隨著大家討論的深入，這個(gè)提議似乎又蠻靠譜的。珠穆朗瑪峰尼泊爾側(cè)的大本營(yíng)海拔在5000米以上，空氣中含氧量驟降，而且南面山麓靠步行就可以上山。因?yàn)橄Ｍ琼斨榉宓娜撕芏啵哉心嫉酱罅康臉颖疽蚕鄬?duì)容易。

世界最高的實(shí)驗(yàn)室是怎么建起來(lái)的

搭建實(shí)驗(yàn)室的正式規(guī)劃始于2004年。在幾個(gè)月的時(shí)間里，他們租賃了一個(gè)屠宰場(chǎng)用的雪柜車(chē)，在低溫環(huán)境測(cè)試各種雜七雜八的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。共有60位科學(xué)家、醫(yī)生和研究人員加入團(tuán)隊(duì)，招募到的198名被試者將跋涉到珠峰大本營(yíng)，讓自己暴露在缺氧環(huán)境接受體檢。大部分被試者將要進(jìn)行60多項(xiàng)檢查，其中15項(xiàng)會(huì)在海拔8850米的頂峰進(jìn)行，位于頂峰的實(shí)驗(yàn)室將會(huì)采集有史以來(lái)最高海拔最低氧環(huán)境的血液檢查樣本。采集這些樣本的目的，是為了揭開(kāi)能適應(yīng)低氧環(huán)境的人跟不能適應(yīng)低氧環(huán)境的人的關(guān)鍵差別。

但并不是每個(gè)人對(duì)這個(gè)項(xiàng)目都持肯定態(tài)度。很多批評(píng)聲音是在學(xué)術(shù)會(huì)議上提出的，格羅科特說(shuō)：“人們會(huì)對(duì)你提出質(zhì)疑，有人會(huì)問(wèn)說(shuō)：‘為什么不干脆使用高壓艙？”但他并不擔(dān)心受到批評(píng)，他說(shuō)團(tuán)隊(duì)很年輕又沒(méi)有名氣，所以可以理解人們質(zhì)疑他們是否采用了一種不經(jīng)濟(jì)的方式去做科研。但其實(shí)采用高壓艙的耗資要大得多。

2007年初，物流團(tuán)隊(duì)從英國(guó)空運(yùn)了150000件總重27噸的實(shí)驗(yàn)設(shè)備到尼泊爾的加德滿(mǎn)都。一部分設(shè)備被分別放置于加德滿(mǎn)都和那木齊巴扎村的實(shí)驗(yàn)室，前往珠峰的登山者也會(huì)經(jīng)過(guò)這兩個(gè)地方，因此參加實(shí)驗(yàn)的登山者也會(huì)在海拔相對(duì)較低的地方先接受測(cè)試。剩下的設(shè)備則由直升機(jī)和夏爾巴人搬運(yùn)工以及牦牛運(yùn)到海拔5300米的珠峰大本營(yíng)。

大本營(yíng)位于那木齊巴扎村上方600米處，是由凹凸不平的巖石組成的平原地帶。在營(yíng)地的中心，極限珠穆朗瑪團(tuán)隊(duì)搭建了一個(gè)由97頂帳篷組成的迷你小鎮(zhèn)，動(dòng)用了38臺(tái)本田柴油機(jī)提供電力。大多數(shù)帳篷里是基本的住宿設(shè)施，此外還有戰(zhàn)地醫(yī)院、餐廳、廚房、通訊中心和一個(gè)工作室。

位于其中的實(shí)驗(yàn)室由7頂綠色的美國(guó)軍用雙層帳篷組成，帳篷里擺滿(mǎn)手提電腦和醫(yī)療箱的桌子放在四周，椅子擺在中間給被試者坐。旁邊有健身單車(chē)，幫助被試者到達(dá)身體極限。各種奇怪的電線(xiàn)和管子從天花板上垂下來(lái)，等著被連接到騎車(chē)的被試者身上。在體檢間隙，醫(yī)生們和被試者會(huì)四處逛逛，有時(shí)還會(huì)打個(gè)雪仗或者踢場(chǎng)足球，稀薄的空氣里混合著柴油發(fā)電機(jī)的煙味和燃燒牦牛糞的味道。

在3月到6月之間，208名志愿者每20人一組走過(guò)巖石道路來(lái)到大本營(yíng)實(shí)驗(yàn)室接受測(cè)試。在那個(gè)海拔高度，空氣中的含氧量只有海平面的53%，當(dāng)志愿者們看到裝著自己血液樣本的注射器時(shí)，他們注意到血液帶著一點(diǎn)藍(lán)紫色，那是因?yàn)轶w內(nèi)生成了更多的紅細(xì)胞作為補(bǔ)償。

實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的檢查有60余項(xiàng)，但有些侵入性的檢查只對(duì)部分志愿者進(jìn)行，比如需要把直徑1厘米的塑料管經(jīng)鼻插入胃里的張力計(jì)檢查。最后收到的實(shí)驗(yàn)樣本總計(jì)17000個(gè)，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)樣本進(jìn)行了史上最詳盡的分析。

科研人員在開(kāi)始珠峰測(cè)試前假設(shè)某些人在低氧地區(qū)表現(xiàn)比另一些人好，是因?yàn)樗麄兊奈⒀h(huán)和線(xiàn)粒體有差異。而測(cè)試的結(jié)果證實(shí)了這一假設(shè)。在分析樣本的過(guò)程中，研究小組成員開(kāi)始發(fā)表論文和在會(huì)議上報(bào)告，之前的那些批評(píng)聲音消失了。然而，研究結(jié)果并沒(méi)能解釋為什么人們的線(xiàn)粒體和微循環(huán)會(huì)出現(xiàn)這些差異。

珠峰科研項(xiàng)目于2008年結(jié)束，之后的幾個(gè)月研究小組成員不斷地討論數(shù)據(jù)，他們感到盡管對(duì)人體利用氧的效率有了更深的了解，但還有很多謎底仍未解開(kāi)，而問(wèn)題最終落在了線(xiàn)粒體上，是什么讓線(xiàn)粒體的表現(xiàn)有差異？研究人員認(rèn)為，如果能對(duì)這些高效的線(xiàn)粒體進(jìn)行更多研究就好了。但是拿誰(shuí)的線(xiàn)粒體來(lái)做研究呢？

適應(yīng)高原環(huán)境的夏爾巴人有什么不一樣？

格羅科特輕描淡寫(xiě)地說(shuō)把夏爾巴人當(dāng)作研究對(duì)象的決定是突然想到的，夏爾巴人的高效氧氣利用效率讓他們能輕松攀登珠峰。

在2007年的科考行程里，夏爾巴人搬運(yùn)了總重量達(dá)數(shù)噸的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，格羅科特注意到了相比其他登山者的掙扎，夏爾巴人絲毫不受氧氣稀薄所影響。他回憶道：“在高海拔地區(qū)看到他們真是太神奇了，他們完成所有的事情都不需要額外吸氧，而來(lái)自低海拔地區(qū)的我們卻連生存都成問(wèn)題。如果沒(méi)有夏爾巴人我們無(wú)法完成那次探險(xiǎn)。”

轉(zhuǎn)眼到了2010年，格羅科特聯(lián)系了曾經(jīng)一起工作過(guò)的夏爾巴人，向他們解釋了這個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。又過(guò)了三年，在2013年3月，他們把設(shè)備空運(yùn)過(guò)去再次開(kāi)始了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。彼時(shí)夏爾巴人的總?cè)丝谠?5萬(wàn)左右，他們有自己的語(yǔ)言，他們的基因跟同在尼泊爾的其他民族是不一樣的。他們特有的基因包括超強(qiáng)的線(xiàn)粒體功能，讓他們無(wú)需吸氧就能攀登喜馬拉雅的高山，在山坡上放牧牛羊。

2010年《科學(xué)》雜志發(fā)表了一篇研究，說(shuō)一個(gè)中美研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)夏爾巴人擁有能極高效利用氧的基因。2017年加州大學(xué)伯克利分校的人口遺傳學(xué)家拉斯馬斯·尼爾森發(fā)表了一篇論文，分析了夏爾巴人基因可能來(lái)自的那些族群。

在2013年的研究里，極限珠穆朗瑪團(tuán)隊(duì)檢查了另外150名英國(guó)登山者，但那次只在珠峰大本營(yíng)這一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行。當(dāng)時(shí)團(tuán)隊(duì)再次把實(shí)驗(yàn)設(shè)備運(yùn)送到珠峰大本營(yíng)，動(dòng)用了100名搬運(yùn)工和250頭牦牛才搬完。

與2007年那次不同的是，這次夏爾巴人不僅是搬運(yùn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，他們還作為被試者參與了實(shí)驗(yàn)。科羅科特說(shuō)最后招募到的被試者是這些搬運(yùn)工的家人朋友，肌活檢是他們做的最具侵入性的檢查。團(tuán)隊(duì)對(duì)登山者和夏爾巴人做了大約50項(xiàng)檢查，包括一項(xiàng)使用亞硝酸鹽膳食補(bǔ)充劑提高氧氣利用效率的實(shí)驗(yàn)。大多數(shù)檢查項(xiàng)目延續(xù)了2007年實(shí)驗(yàn)的做法。

參與了兩次實(shí)驗(yàn)的劍橋大學(xué)生理學(xué)家安德魯·穆雷是研究線(xiàn)粒體的專(zhuān)家，他說(shuō)他們實(shí)地測(cè)量了線(xiàn)粒體的功能，穆雷說(shuō)：“這非常困難，全世界只有兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室能做到。在海平面設(shè)備完善的實(shí)驗(yàn)室都很難，更何況是在珠峰大本營(yíng)的帳篷實(shí)驗(yàn)室里。”

研究成果已于2017年5月發(fā)表，他們發(fā)現(xiàn)夏爾巴人不僅在使用氧合成三磷酸腺苷上比低海拔區(qū)族群更高效，而且低海拔族群到了高原后肌肉能量水平會(huì)因?yàn)檠鯕庀”《陆担臓柊腿说募∪饽芰克诫S著氧氣變得稀薄卻反而會(huì)上升。

穆雷說(shuō)這是一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)，說(shuō)明夏爾巴人和其他人一樣需要氧氣，但在低氧環(huán)境他們產(chǎn)生的能量不僅比其他族群多，相比他們自身在海平面上也要更多。也就是說(shuō)，當(dāng)他們攀登到已經(jīng)適應(yīng)了數(shù)千年的高山時(shí)，他們變得更健康。

關(guān)于這個(gè)新發(fā)現(xiàn)還有很多未解的問(wèn)題，比如更高的能量水平是單純來(lái)自利用氧的效率抑或是更好的能量保存機(jī)制。接下來(lái)還需要做更多的測(cè)試，來(lái)比較低海拔族群和夏爾巴人的生理機(jī)能。

現(xiàn)在正有制藥企業(yè)直接跟穆雷合作，希望將有關(guān)線(xiàn)粒體的新發(fā)現(xiàn)用于開(kāi)發(fā)治療缺氧的新藥。這個(gè)新發(fā)現(xiàn)意味著他們能更為準(zhǔn)確和高效地識(shí)別有效的藥物。

去年初，格羅科特和極限珠穆朗瑪團(tuán)隊(duì)的部分成員飛到尼泊爾紀(jì)念他們首次登山實(shí)驗(yàn)十周年。跟團(tuán)隊(duì)的其他成員一樣，格羅科特的孩子年紀(jì)還很小，他的妻子丹妮也是團(tuán)隊(duì)成員，他們一起去了珠峰大本營(yíng)。此外他們還去加德滿(mǎn)都跟尼泊爾的醫(yī)生和科學(xué)家開(kāi)了個(gè)會(huì)。但他們此行的主要目的既不是參加會(huì)議，也不是攀登喜馬拉雅，而是去那木齊巴扎村的一個(gè)寺廟作報(bào)告。

那間寺廟相當(dāng)于社區(qū)中心，在廟里他們見(jiàn)到了從2007年開(kāi)始陪同他們登山的很多向?qū)А⒑献鞯难芯炕锇椤⒋遄永锏拈L(zhǎng)者和數(shù)百位夏爾巴人。格羅科特和團(tuán)隊(duì)在寺廟里向他們做報(bào)告講述了2013年那次研究的成果，解釋了當(dāng)年那些檢查結(jié)果的用途和由此得到的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。格羅科特在報(bào)告后說(shuō)，夏爾巴人很高興知道他們表現(xiàn)得比我們出色這個(gè)事實(shí)，當(dāng)然他們?cè)缇椭懒耍麄兿矚g我們這樣把它們測(cè)量出來(lái)。

來(lái)源：《連線(xiàn)》雜志