高原缺氧對人體損傷機制及防治

伊洪博 王俊嶺

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摘要

高原地形以其獨特的生態(tài)環(huán)境和物種分布在世界范圍內(nèi)均具有很高的物種研究價值，其海拔高度為原始的生態(tài)及物種遷徙提供了天然保護屏障，是物種起源進化研究的重要地理場所。高原地形在我國地形分布中約占30%國土面積，其中蒙古高原與青藏高原為主要高原區(qū)域。其中蘊含的稀有礦物及珍惜野生動植物為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)藥業(yè)文化發(fā)展形成了天然條件。高原地形在我國地形分布中約占30%國土面積，其中蒙古高原與青藏高原為主要高原區(qū)域。目前針對平原地區(qū)人群進入高原發(fā)生缺氧反應(yīng)的現(xiàn)象非常普遍且該反應(yīng)尚無根治手段。本文將針對現(xiàn)有高原缺氧處理技術(shù)及引發(fā)高原反應(yīng)的人體機理進行總結(jié)探究，為解決高原缺氧問題提供參考思路。

關(guān)鍵詞：高原反應(yīng)、基因序列、血紅蛋白含氧率、缺氧防治

引言

青藏高原是世界上海拔最高、面積最廣的高原地帶，其平均海拔4000米以上、占地面積250萬平方公里。青藏高原與阿富汗、印度、巴基斯坦等國交界相鄰，具有重要的國境地位。然而，高原反應(yīng)卻使人群進入高原環(huán)境進行經(jīng)濟開發(fā)受到了嚴重的制約。據(jù)研究表明，平原地區(qū)人群進入海拔3000-5500米海拔高度范圍時急性高原反應(yīng)發(fā)病率約為30-90%[1]，缺氧嚴重威脅到當(dāng)?shù)厣a(chǎn)生活人群及駐邊官兵們的生活健康，是高原建設(shè)的最大阻礙。

一、人體高原缺氧反應(yīng)的成因

在海拔3000米處，平原地區(qū)的人就會發(fā)生不適。高原缺氧最主要會在頭部發(fā)生疼痛癥狀，偶發(fā)性伴隨著嘔吐、食欲不振等消化道問題。缺氧造成的線粒體功能損傷會導(dǎo)致線粒體釋放大量活性氧，其成分由氧自由基和過氧化物自由基組成。這些活性氧對細胞將導(dǎo)致人體組織損傷，其中對腦組織影響最大。大腦是人體的重要器官占人體總體重的2%，占用心血管營養(yǎng)輸出的15%，消費耗身體1/5總氧量和全身25%葡萄糖[2]。因此，大腦如果長期處于高原缺氧的狀態(tài)下極可能導(dǎo)致致死性腦水腫。

當(dāng)人進入高原后受供氧不足影響將導(dǎo)致代償性的血管發(fā)生。又由于心腦血管上皮細胞的連接結(jié)構(gòu)松散，血液中的免疫因子等更易滲入血腦屏障導(dǎo)致腦組織發(fā)生的炎癥、水腫等癥狀。平原人群如果長時間在高原生活，身體會通過代償手段使自身血氧適應(yīng)高原環(huán)境，出現(xiàn)高原習(xí)服的效果。高原習(xí)服具有血紅細胞濃度代償機制，其特性是提高身體運輸氧的能力從而抗拒高原環(huán)境造成的缺氧反應(yīng)。增加血管發(fā)生和肌肉組織的肌紅蛋白含量同樣有助于身體產(chǎn)生高原習(xí)服效果。然而增高血紅細胞濃度的高原習(xí)服辦法卻將提升患者患血栓腦梗等疾病的發(fā)生概率。破損的血紅細胞釋放出大量游離血紅蛋白將導(dǎo)致人體各處造成發(fā)炎浮腫，最終形成高原缺氧環(huán)境的一系列特應(yīng)癥。

二、高原缺氧與生物機體的基因差異

2.1高原反應(yīng)的人體癥狀

氧是人體一切代謝功能的基本元素，缺氧后由其導(dǎo)致的代謝機能也隨著降低，當(dāng)缺氧達到一定程度而機體又不能及時代償時即可引起各器官組織供氧不足，從而產(chǎn)生一系列的缺氧癥狀和體征。血氧飽和度是指血紅蛋白與氧結(jié)合達到飽和狀態(tài)的百分比值，它取決于血氧分壓，超過海拔3000米的高原地區(qū)，大氣中的氧分隨大氣壓強降低。

高原缺氧對人體的影響是全身性的，肺泡彌散癥狀造成的氧氣減少將導(dǎo)致人體血氧飽和度急劇降低。輕度高原缺氧反應(yīng)會使人體出現(xiàn)嚴重的口唇、甲床紫紺，意識模糊甚至昏迷的癥狀，更有甚者將造成呼吸心跳終止的危險后果。缺氧的時間越久，器官功能損害越嚴重，嚴重威脅生命安全。

2.2高原民族缺氧環(huán)境下的基因特異性

藏族人是青藏高原主要的生活民族，其中53%的藏族人在海拔3500m以上的區(qū)域進行生產(chǎn)活動。經(jīng)過了數(shù)萬年對高海拔的適應(yīng)，基因?qū)W研究發(fā)現(xiàn)藏族人與其最近親緣關(guān)系的漢族人相比在基因上發(fā)生三個突變：EPAS1， EGLN1 和 PPARA 。其中EPAS1就是編碼HIF2第一個亞基的基因; EGLN1則負責(zé)感受細胞內(nèi)氧濃度，如果細胞內(nèi)氧氣濃度發(fā)生變化，EGLN1就會調(diào)控HIF蛋白降解速度進而調(diào)控細胞內(nèi)HIF蛋白含量; PPARA主要參與脂代謝及儲存呼吸作用酶相關(guān)，其中EPAS1，直接調(diào)控缺氧反應(yīng)[3]。

2.3高原人群血氧飽和度與缺氧適應(yīng)機制

據(jù)西藏當(dāng)?shù)蒯t(yī)院提供血氧檢測數(shù)據(jù)，海拔3000米以上高原定居的人群血氧飽和度集中在85%至95%的人數(shù)占比在約為87.47%，其血氧飽和度的正常值高達120-165g/L。據(jù)研究表明，在同樣高海拔的環(huán)境下，藏族的血紅蛋白濃度比漢族更低，且血紅蛋白濃度并不隨著海拔的升高而增長，其血紅蛋白濃度受海拔影響更小且更穩(wěn)定。藏族這一適應(yīng)機制避免過多的血紅蛋白“堵住”血管的效果，更能提高氧氣的輸送效率。如圖1所示：

三、高原缺氧的防治措施

在高原反應(yīng)的克服中，高原習(xí)服是常見的非人為干預(yù)的防治措施。其指代平原地區(qū)進入高海拔地區(qū)后由環(huán)境誘發(fā)的缺氧代償機制。高原習(xí)服屬于可逆轉(zhuǎn)人體適應(yīng)機制，其特性不可遺傳，屬于后天高原缺氧防治機制，其遺傳效果甚微。通常的高原反應(yīng)初步適應(yīng)過程也可利用增壓液氧倉技術(shù)實現(xiàn)高原壓強平衡與血氧飽和度控制。但受限于增壓倉的建設(shè)數(shù)量及設(shè)施成本，除醫(yī)院、部隊組織外難以在人煙稀少的藏區(qū)人群分布地進行大規(guī)模建設(shè)。因此，長期以來人們通過中草藥對高原缺氧的問題展開推廣防治，其中高山紅景天的防治功效更為顯著。

在中醫(yī)藥典中，紅景天性甘、味苦、質(zhì)平，具有益氣活血的功效[5]。經(jīng)現(xiàn)代研究證實，高山紅景天苷有助于降低心臟負荷，改善高原低壓缺氧癥引起的血流紊亂，提高人體血氧飽和度，改善心肌缺血等癥狀。在實際應(yīng)用中，紅景天泡水飲用對高原缺氧癥狀的防治具有明顯效用，對于紅景天膠囊及紅景天口服液的應(yīng)用也更為廣泛，在設(shè)備物資防治的狀況下其防治操作更加廣泛便捷。

總結(jié)

在高原環(huán)境建設(shè)以及國界邊境保衛(wèi)工作中，如何克服高原缺氧環(huán)境的狀況是每一位高原人均需面對的嚴酷考驗。不論是從平原地區(qū)進入高原地帶還是從較低高原繼續(xù)進入更高海拔地區(qū)，對高原缺氧反應(yīng)的預(yù)防均能降低人類機體傷害。科學(xué)完善高原地區(qū)原著民基因特異性研究并完善高原基因序列，這一系列工作雖無法在基因優(yōu)勢上為人們進駐高原提供優(yōu)勢，卻是人類基因進化完善的重要工程。完善并健全高原缺氧癥狀的預(yù)防制度，提供合理有效的健康防護，為人類征服高原提供科學(xué)與健康保障。

參考文獻

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[2]陳靜儂，李軍. 高原低氧狀態(tài)下機體的生理變化及應(yīng)對措施[J]. 韓山師范學(xué)院學(xué)報，2018，39（03）：67-72.

[3]郝穎. 高原適應(yīng)性基因通過HIF-2α調(diào)控血紅蛋白變化的機制研究[D].蘭州大學(xué)，2014.

[4]陳鮮霞，張玉英，羅冬梅，馬欽風(fēng). 對高原缺氧環(huán)境下世居藏族和移居漢族胎兒臍動脈及大腦中動脈血流參數(shù)的研究[J]. 中國婦幼保健，2021，36（02）：318-324.

[5]鄒外龍，胡振宇. 高山紅景天對急性高原反應(yīng)的防治作用分析[J]. 現(xiàn)代中西醫(yī)結(jié)合雜志，2014，23（30）：3348-3350.