急進短期高原暴露對中青年男性不同系統的影響

[摘要] 目的觀察健康中青年男性急進短期高原暴露（fast-advancing short-term high altitude exposure，FSHAE）前后機體的肝功能、血細胞、肺功能等主要相關指標的變化，并探討FSHAE對肝臟、血細胞、肺功能的影響及可能機制。方法共納入健康中青年志愿者男性48名，在進駐高原前1d（海拔100m）、FSHAE 15d（海拔3000m）采集研究對象的生理指標并檢測肝功能、血細胞、肺功能相關指標。比較FSHAE前后各系統相關參數的差異。結果與進駐高原前比較，中青年男性FSHAE 15d后生理參數指標：心率明顯增快、呼吸頻率增加、收縮壓升高、平均動脈壓升高、血氧飽和度下降、舒張壓升高，差異均有統計學意義（<0.05）；肝功能指標：天冬氨酸轉氨酶、丙氨酸轉氨酶均升高、谷氨酰轉肽酶、堿性磷酸酶、總膽汁酸均升高，總蛋白下降，差異均有統計學意義（<0.05）；血細胞相關指標：紅細胞計數、紅細胞壓積、平均紅細胞體積、平均血紅蛋白量、平均血紅蛋白濃度、血紅蛋白均升高，血小板計數降低，差異均有統計學意義（<0.01），雖然白細胞計數升高，但差異無統計學意義（0.05）；肺功能相關指標：用力肺活量下降，差異有統計學意義（<0.05）；第1秒鐘用力呼氣容積下降、一秒用力呼氣率升高，但差異均無統計學意義（0.05）。結論健康中青年男性FSHAE可導致機體出現氧化應激，可發生急性低氧性多系統性損傷，與此同時機體各系統出現缺氧適應性調節，各器官發生自我代償修復，且各系統間可能存在相互影響的可能。

[關鍵詞] 急進短期高原暴露；低壓低氧；中青年男性

[中圖分類號] R552；R563[文獻標識碼] A [DOI] 10.3969/j.issn.1673-9701.2024.26.004

Effects of fast-advancingshort-term high altitudeexposure on different systems in young and middle-aged men

Department of General Practice，the Second Affiliated Hospital of Hunan Normal University/the 921 Hospital of Joint Logistic Support Force of PLA ， Changsha 410003， Hunan， China

[Abstract]Objective To observe the changes of liver function， blood cell， and lung function of healthy young and middle-aged men before and after fast-advancingshort-term high altitudeexposure（FSHAE）; and to explore the effects and possible mechanisms of FSHAEon the function of liver， blood cells， and lung tissues.Methods This study included 48 healthy young and middle-aged male volunteers， who collected physiological indicators， tested liver function indicators， blood cell indicators， and lung function-related indicators 1 day before entering the plateau （100m above sea level）， and 15 days after FSHAE（3000m above sea level）. Differences in the relevant parameters of each system were compared before and after FSHAE. Results Compared with those before entering the plateau， the physiological parameters of young and middle-aged men after 15 daysofFSHAEheart rate increased significantly， respiratory rate increased， systolic blood pressure increased， mean arterial blood pressure increased， oxygen saturation decreased （<0.01）， and diastolic blood pressure increased （<0.05）， all of which were statistically significant; and the indicators of liver function： glutamic oxaloacetic aminotransferase， glutamic alanine aminotransferase increased （<0.01）， glutamylamine aminotransferase， glutamate aminotransferase， glutaminase， and pulmonary function were increased （<0.01）， glutamyl transpeptidase， alkaline phosphatase， and total bile acids were elevated， and total protein decreased （<0.05）， and the differences were statistically significant.Hemocyte-related indexes： erythrocyte count， erythrocyte pressure volume， mean erythrocyte volume， mean hemoglobin volume， mean hemoglobin concentration， and hemoglobin were elevated， and platelet count decreased （<0.01）， and the differences were statistically significant. although there was an elevation of leukocyte count （>0.05）; Lung function-related indexes： decreased exertion lung volume （<0.05）. There weredecreased exertion expiratory volume in the first second， increased one-second rate （>0.05）.Conclusion FSHAEcan lead to oxidative stress in the organism， and acute hypoxic multisystemic injury will occur， with the simultaneous emergence of hypoxic adaptive regulation of various systems， self-compensatory repair of various organs of the organism， and there may be the possibility of interactions between various systems.

[Key words]Fast-advancingshort-term; High altitudeexposure; Low-pressure hypoxia; Young and middle-aged men

在海拔3000m以上高原地域，因其有低氣壓、低氧、高寒、強紫外線等特點，人體產生明顯生物學效應，機體各組織和細胞攜氧或用氧能力不足，組織缺氧會影響藥物轉運體的表達，進而對藥物的體內代謝產生影響^[1-2]。嚴重時可引起機體循環、呼吸、血液、神經內分泌等多系統生理、病理改變，并引起急性高原反應如心慌、胸悶、頭疼、乏力等癥狀^[3]。目前國內外相關研究將高原暴露時間少于60min定義為超急性暴露；高原暴露時間在1～24h為急性暴露；高原暴露時間為１d～3個月為亞急性暴露，高原暴露時間超過３個月為慢性暴露。1d～1個月內快速進出高原，將機體急進暴露于高原稱為急進短期高原暴露（fast-advancing short-term high altitude exposure，FSHAE）^[4]。本研究主要通過對FSHAE后常駐平原健康中青年男性肝功能、血細胞、肺功能等相關指標的變化觀察，探討FSHAE對機體肝功能、肺功能、血液系統的影響及可能機制，為FSHAE后引起機體多系統、多器官損傷發生機制和防治措施等提供理論基礎。

1 對象與方法

1.1研究對象

選取健康中青年男性志愿者50名，納入標準：①均為世居平原的男性，無器質性疾病，年齡≥18歲；②居住地于海拔≤500m；③無高血壓病史及其他慢性疾病史，均無發熱。④常規體檢心、肺、腹部、脊柱、四肢及神經內分泌系統無異常；⑤無長期持續大量吸煙、酗酒等不良嗜好。排除標準： ①患有高血壓病及其并發癥；②有精神、神經系統疾病者；③年齡≥55歲；④肝、腎、肺等重要器官功能不全者；⑤原居住地海拔>2000m。最終納入志愿者48名，平均年齡（36.27±7.75）歲，平均身高（178.33±3.86）cm，平均體質量（76.23±10.08）kg。所有入選者在高原進駐前均進行全面體檢，排除心血管系統、呼吸系統、消化系統及神經內分泌系統等疾病，體檢均合格。所有入選者均簽署知情同意書，本研究經聯勤保障部隊第921醫院倫理委員會批準（倫理審批號：2023031407）。

1.2 研究方法

48名受試者乘專機從湖南長沙（海拔100m）經3h飛行，進駐高原格爾木（海拔3000m），短期高原暴露15d后乘專機返回原駐地。48名受試者分別于FSHAE前1d、FSHAE 15d清晨 7：00，空腹、坐位測量心率（heart rate，HR）、呼吸頻率（respiration rate，RR）、血壓（blood pressure，BP）、血氧飽和度（oxygen saturation，SaO），并根據收縮壓（systolic blood pressure，SBP）和舒張壓（diastolic blood pressure，DBP），計算平均動脈壓（mean arterial pressure，MAP），平均動脈壓=舒張壓+（收縮壓–舒張壓）/3。同時，負壓采血抽取靜脈血8ml，分別加入負壓抗凝管中，應用邁瑞BS-2000全自動生化分析儀檢測天冬氨酸轉氨酶（aspartate transaminase，AST）、丙氨酸轉氨酶（alanine transaminase，ALT）、總膽紅素（total bilirubin，TBIL）、總蛋白（total protein，TP）、谷氨酰轉肽酶（glutamyl transpeptidase，GGT）、堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）、總膽汁酸（total bile acids，TBA）、紅細胞計數（red blood cell，RBC）、紅細胞壓積（hematocrit，HCT）、平均紅細胞體積（mean corpuscular volume，MCV）、平均血紅蛋白量（mean erythrocyte hemoglobin，MCH）、平均血紅蛋白濃度（mean corpuscular hemoglobin concentration，MCHC）、血紅蛋白（hemoglobin，Hb）、白細胞（white blood cell，WBC）、血小板（platelet，PLT）。采用AS-507型肺功能儀檢測用力肺活量（forced vital capacity，FVC）、第1秒鐘用力呼氣容積（forced expiratory volume in 1 second，FEV1）、一秒用力呼氣率（forced expiratory volume in 1 second/forced vital capacity，FEV1/FVC）、呼氣峰值流量（peak expiratory flow，PEF）。比較FSHAE前后各系統相關參數的差異。

1.3統計學方法

采用SPSS 20.0統計學軟件對數據進行處理分析，計量資料以均數±標準差（ｘ±ｓ）表示，組間比較采用配對檢驗。<0.05為差異有統計學意義。

2結果

2.1FSHAE前后生命體征指標比較

健康中青年男性FSHAE 15d后與前比較，HR明顯增快，RR增加，SBP、MAP、DBP升高，SaO下降，差異均有統計學意義（<0.05），見表1。

2.2FSHAE前后肝功能指標比較

健康中青年男性15d后與FSHAE前比較，AST、ALT、TBIL均升高（<0.01），GGT、ALP、TBA均升高，TP下降，差異均有統計學意義（<0.05），見表2。

2.3FSHAE前后血細胞相關指標比較

健康中青年男性FSHAE15d后與FSHAE前比較，RBC、HCT、MCV、MCH、MCHC、Hb均升高，PLT降低，差異均有統計學意義（<0.01），WBC雖有升高，但差異無統計學意義（0.05），見表3。

2.4FSHAE前后肺功能指標比較

健康中青年男性FSHAE15d后與FSHAE前比較，FVC下降，差異有統計學意義（<0.05）；FEV1下降，FEV1/FVC、PEF升高，差異均無統計學意義（0.05），見表4。

3討論

缺氧、低壓是高原環境的主要特征，隨著高原海拔的增高，大氣壓逐漸降低，大氣中的氧分壓也隨之降低，使動脈血氧分壓和氧飽和度降低^[5]。本研究中青年男性FSHAE15d后，HR明顯加快，RR加快，SBP、DBP及MAP都明顯升高，SaO明顯降低，但均在正常參考值范圍內。這可能是由于高原暴露低氧刺激使交感神經興奮性增強而迷走神經活性降低，導致機體血液中兒茶酚胺類血管活性物質明顯增多，引起心率明顯增加，SBP升高^[6]。心率的增加保證FSHAE后心排出量能夠維持機體供血供氧需求。與此同時由于缺氧應激，機體腎素-血管緊張素-醛固酮系統（renin-angiotensin-aldosterone system，RAAS）激活，釋放血管緊張素Ⅱ致使BP升高，RASS的激活也可刺激血管平滑肌增殖，促進血管內皮氧化應激釋放血管活性物質，腎上腺皮質束狀帶釋放過量的皮質醇也可導致BP升高^[7-8]。機體通過自我代償，增加RR、增強肺換氣能力及潮氣量盡量彌補缺氧造成的呼吸肌疲勞，使FVC和肺泡容積減小^[9]。HR和心排出量的增加如果超過機體代償的需要，則會出現心動過速、BP進一步升高等癥狀。

本研究在FSHAE15d后，AST、ALT、TBIL均升高，GGT、ALP、TBA均升高，TP下降，差異均有統計學意義，但都在正常值范圍內，這提示FSHAE后可導致機體出現氧化應激損傷，同時出現超氧化物歧化酶和谷胱甘肽來不及清除過量產生活性氧的現象。機體氧化與抗氧化平衡受到破壞，發生急性低氧性肝損傷，主要表現為肝細胞合成腺苷三磷酸能力下降、肝細胞水腫、肝Kupffer細胞釋放大量炎性介質、肝臟和肝靜脈受損，并出現肝靜脈增粗等生理代償適應性征象，最終出現肝臟氧化產物代謝異常，并伴肝功能改變^[10]。

當機體急進短期暴露于高原低壓低氧環境時，可出現缺氧適應性調節機制，該機制是機體FSHAE后最初的反應，急性低氧應激可導致血氧飽和度降低、相對無效通氣增加，引起RBC代償性生成增多，導致Hb、MCH、MCHC水平升高，紅系血細胞代償性增高，提高攜氧量，最終改善組織缺氧^[11]。

研究表明，腎小管周間質細胞能感知缺氧，通過合成和分泌促紅細胞素（erythropoietin，EPO）刺激骨髓造血，增加造血能力，使RBC數量增多、Hb含量增加，改善組織供氧。當急性缺氧嚴重程度加重，循環血液黏度會增加，降低氧氣的運輸，組織缺氧加重，最終形成缺氧-誘導低氧誘導因子（hypoxia-inducible factor，HIF）-1α表達–調節EPO合成–紅系增多–血液淤滯–缺氧加重惡性循環^[12]。急性低氧應激、HIF–1α-EPO–RBC通路激活參與機體適應性調節機制，FSHAE還可引起RBC的形態改變，使MCV值升高，其原因可能是FSHAE后RBC體積增大，與氧的接觸面積增加，以代償機體的缺氧狀態。同時機體為盡量減少FSHAE引起血液的黏稠度增高、改善微循環灌注、增加組織的攝氧，會出現PLT的活性增強，聚集能力增強，PLT消耗增加，而整個外周血降低^[13]。

肺功能是反映患者氣道功能的最客觀準確的指標。有動物實驗研究證實FSHAE可導致大鼠肺泡壁增厚，肺泡塌陷，并有炎性細胞浸潤，出現間質性肺水腫和肺泡型肺水腫，導致低氧性通氣反應^[14]。本研究FSHAE后FVC下降，且差異有統計學意義；雖然FEV1下降、FEV1/FVC和PEF升高，但差異無統計學意義，這提示機體出現低氧性通氣反應，發生限制性肺功能降低。機體為適應急性低壓低氧環境，可通過增加肺泡通氣影響化學感受器、呼吸中樞和呼吸肌、肺或腦血管系統，肺血管平滑肌收縮和腦血管擴張提升血液灌注，增加組織供氧量^[15]。

綜上所述，FSHAE可導致機體多系統、多器官出現氧化應激，發生急性低氧性肝損傷、同時出現限制性肺功能降低。與此同時，機體發生缺氧適應性調節，RBC代償性增高、PLT消耗增加等，且各系統間可能存在相互影響。這均提示在FSHAE前或暴露時，應加強對肝、肺等臟器的防護措施，或通過相關藥物預防各種急性氧化應激損傷。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

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（收稿日期：2024–06–24）

（修回日期：2024–07–03）