健康人群短期適度海拔暴露前后肺功能變化的調查研究

斯賽女，祝瑪，李優珍，張順平，徐佩紅，徐濤

隨海拔高度升高，低氧低壓環境對人體產生的影響愈發明顯，有學者提出根據海拔高度對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]。在我國海拔超過2 000 m 的地區約占全國面積的1/4，近年來國家政策支持西部經濟發展，進入西部高海拔地區工作、學習、旅行的人越來越多。呼吸系統是應對海拔高度環境變化最早、最明顯發生變化的系統之一。健康人群初入高海拔地區肺功能有下降趨勢，而長期生活在高海拔地區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]。適度海拔地區相較于更高海拔地區環境宜居，但適度海拔暴露對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態演變，探討適度海拔對人體肺功能的影響，現報道如下。

1 對象與方法

1.1 對象 收集2022 年5 月至2023 年5 月由寧波市（城區平均海拔10 m）援建四川省涼山彝族自治州木里藏族自治縣（城區平均海拔2 500 m）的健康非吸煙人群。納入標準：（1）近3 年來長期生活在低海拔地區；（2）近半年內無海拔＞2 000 m 地區暴露史；（3）熟知實驗內容，簽署知情同意書。排除標準：（1）有明確診斷肺部疾病，如慢性阻塞性肺病、支氣管擴張、支氣管哮喘及肺結核等；（2）既往有肺部手術史；（3）有嚴重循環、免疫及血液系統疾病；（4）2 周內有急性上呼吸道感染、發熱等癥狀；（5）無法配合完成研究者。本研究經寧波大學附屬人民醫院醫學倫理委員會批準，并簽署知情同意書。

1.2 方法 檢測入組對象在適度海拔暴露前（出發前24h）的肺功能、6min步行試驗（6MWT）后的心率、血壓、氧飽和度（SO2）及步行距離作為基礎值，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 周再次檢測上述指標，收集數據并進行對比分析。賽克X1 肺功能儀檢測均由呼吸科醫師指導下完成，檢測前安靜休息半小時，檢測3 次，每次間隔休息20 min，取最佳曲線數據，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 是在平直硬質路面進行，30 m 處安放標識并折返，結束后記錄數據。

1.3 統計方法 采用Graphpad Prism 9 統計軟件進行分析，計量資料以均數±標準差表示，采用配對方差分析檢驗，P ＜0.05 表示差異有統計學意義。

2 結果

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，體質量（68.82±7.58）kg，體質量指數（BMI）（24.08±2.03）kg/m2。受試者在兩地工作內容及強度無變化，研究期間未發生急性事件。與對照值相比，在適度海拔暴露后，FVC下降，FEV1 無明顯變化，FEV1/FVC升高，脫離暴露后FVC、FEV1/FVC 恢復到基礎水平。PEF、MMEF、MVV 在適度海拔地區升高，隨著暴露時間增加進一步升高，暴露4 周時達最高值，脫離暴露后，PEF、MMEF恢復正常水平，MVV與對照值相比仍有升高，見表1。步行距離在適度海拔地區下降，隨暴露時間延長步行距離有所增加，脫離暴露后步行距離較對照值仍有增加。心率、呼吸頻率、SO2在適度海拔地區均有相應改變，脫離暴露后則恢復至對照值水平，見表2。

表1 適度海拔不同暴露時間肺功能檢測結果

表2 適度海拔不同暴露時間6MWT 結果

3 討論

高海拔地區有著獨特的地理、氣候環境，會對人體產生一系列影響，在海拔超過3 000 m 地區，低氧引起的生理反應開始變得明顯[7]。肺泡氧分壓和動脈血氧含量下降刺激外周化學感受器，在暴露初期最為敏感，本研究發現健康人群初入適度海拔地區時SO2明顯下降，心率、呼吸頻率顯著增加，為應對低氧帶來的不良影響，肺通氣指標MVV 在暴露初期迅速升高，并隨著暴露時間增加進一步增加。同時，因為適度海拔地區氣壓下降，空氣密度降低，空氣流經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 相較于低海拔地區更高。MMEF升高與低氧應激導致兒茶酚胺釋放增加小氣道擴張有關。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氧分壓差，從而減少低氧環境對機體的影響。FVC 主要受年齡、身高、體質量及胸圍等影響，上述因素在短期內并不會發生明顯改變，本研究發現健康人群適度海拔地區暴露后FVC 下降，引起這一現象的可能原因是缺氧明顯導致小氣道黏膜血管收縮，能量代謝減少，酸性代謝產物堆積，引起呼吸肌收縮力減弱、胸廓擴張度減少，呼吸驅動力不足。低氧可導致肺間質水腫引起呼吸膜增厚，同時在缺氧環境下肺泡表面活動物質代謝能力減弱，降低了肺順應性，肺泡收縮力增加，FVC進一步下降，脫離海拔暴露后，低氧產生的影響消失，FVC 可恢復。FEV1 與海拔高度之間的關系尚無定論，有學者指出FEV1 與多種地理因素相關，不能單一以海拔高度分析[8-9]。FEV 下降，FEV1 無變化，故FEV1/FVC 較對照值上升。

高原地區間歇低氧暴露可增加機體肺通氣量，提高攜氧能力，從而提高運動耐力，是運動員、武警官兵訓練的一種常用方法，國家高原體育訓練基地設在青海省西寧市（海拔2236m），運動員在適度海拔地區短期特訓后最大通氣量及運動耐力均有增加[10]，本研究亦發現6MWT步行距離在經過適度海拔暴露后增加，這表明低海拔地區人群在適度海拔地區工作生活后也可提高運動耐力。有研究發現在高海拔地區FVC 下降與6MWT 步行距離下降呈正相關[11]，而本研究發現適度海拔暴露后6MWT 步行距離的下降與FVC 下降并無相關性，這提示影響人體運動耐力的原因不止肺功能的改變，仍需進一步探究。

健康人群進入高原地區后，機體迅速通過呼吸系統、循環系統及血液內的緩沖系對環境改變作出適應調節，使得內環境穩定，這其中呼吸系統的習服對高原適應至關重要。對呼吸系統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，嚴重低氧對呼吸中樞的直接抑制作用超過了外周感受器的興奮作用，當海拔超過一定高度后，隨著海拔進一步升高，肺功能損害呈逐漸加重趨勢[12]。FVC隨海拔高度增加持續降低[13-14]，肺通氣血流比例失衡；持續的呼吸頻率增加會引起呼吸性堿中毒，在適度海拔地區機體尚可調節酸堿平衡，然而隨著海拔高度進一步升高，呼吸性堿中毒逐漸加重，人體短時間內無法調節平衡，表現為在初入高海拔地區的2 ～3 d 內出現疲乏、體力下降等現象。適度海拔地區常作為階梯習服的第一站，當機體在適度海拔經過習服再進入更極端海拔地區，發生急性高原反應的可能性降低，肺通氣功能、SO2均優于未經適度海拔習服的[15]。與高海拔地區暴露有促炎作用不同，短期暴露于適度海拔地區可改善脂質代謝，降低全身炎癥指標[16]。

綜上所述，適度海拔地區對健康人群短期暴露后肺功能的影響主要在于FVC的下降，FEV1/FVC、PEF、MMEF 上升，脫離海拔暴露后可恢復基礎水平，MVV與運動耐力在短期適度海拔暴露后得到提升。適度海拔地區不僅可作為海拔階梯習服中轉站，亦可鍛煉低海拔地區人群心肺功能及運動耐力。

利益沖突所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻聲明斯賽女：實施研究、論文撰寫；祝瑪、李優珍、張順平、徐佩紅：數據整理、統計學分析；徐濤：研究指導、論文修改