人類進入高原會產(chǎn)生適應(yīng)低氧的反應(yīng)，這種反應(yīng)涉及一系列生化過程，但是這種生化反應(yīng)產(chǎn)生的最早時間和離開高原環(huán)境后脫適應(yīng)過程如何，過去的知識只來自動物實驗，人類的情況是否如此并不了解。最近科學(xué)家利用代謝組學(xué)研究證明了這種代謝變化，發(fā)現(xiàn)人類進入5000米高原后幾個小時內(nèi)血液中就發(fā)生適應(yīng)低氧的特征性改變，這種改變離開高原后持續(xù)1周仍然繼續(xù)保持。
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jproteome.6b00733d
Lauren Earthman正在讀俄勒岡大學(xué)一年級，是一名1500米跑步運動員，最近她志愿參加了一個高原人體效應(yīng)研究項目，本來認為這不過小菜一碟，但這個項目不是那么容易，在玻利維亞海拔5260米安第斯山脈，她從氧氣設(shè)備汽車內(nèi)爬出來。開始感覺不錯，但是當她走幾層樓梯后，開始吃不消。她沒有想到如此困難。幾周后，Earthman竟然能和另外20名受試者一起快速爬3.2千米的小山。他們一起參加的研究項目被成為AltitudeOmics（高原氧組學(xué)研究？），這項系列研究已經(jīng)先后發(fā)表12篇研究論文。
最新研究發(fā)現(xiàn)，短時間高原暴露能產(chǎn)生復(fù)雜的瀑布代謝效應(yīng)，這些效應(yīng)包括紅細胞和血紅蛋白增多，能讓人適應(yīng)低氧的能力增強。比較重要的是，只需要短時間高原暴露后返回平原，這種變化仍然可以持續(xù)數(shù)周甚至數(shù)月。這一研究應(yīng)該是醫(yī)學(xué)研究人員、徒步旅行者、滑雪和長跑運動員等共同感興趣的內(nèi)容。
因大氣重力的作用，越接近地球中心，氣壓越高，反之亦然。在海拔5260米高原上，這個高度接近喜馬拉雅山在尼泊爾的營地，空氣壓只有53%大氣壓，意味著氧氣分壓也只有普通空氣的53%（近一半）?？茖W(xué)家早就知道，人體能適應(yīng)高原低氧環(huán)境。但沒有經(jīng)過高原適應(yīng)的人很難立刻適應(yīng)5260米高度，這會讓人感覺呼吸困難，尤其是在運動過程，Earthman無法爬樓梯是典型的表現(xiàn)。
科羅拉多大學(xué)高原研究中心主任首席研究員Robert Roach說，對高原適應(yīng)的傳統(tǒng)解釋是，低氧環(huán)境使身體制造更多紅細胞，可以為肌肉和其它重要器官提供更多氧氣，這是50年來一直講的故事。但是爬山運動員、背包客和高海拔地區(qū)周末勇士一直知道，這個故事不那么可靠。紅細胞制造需要數(shù)周時間，但是普通人短短幾天就可以實現(xiàn)高原適應(yīng)。最新研究對初上高原者血液成分的分析發(fā)現(xiàn)，高原暴露一天就可以開始產(chǎn)生低氧適應(yīng)性改變。這也是Earthman遇到的故事。為了研究進入高原后人體究竟發(fā)生了什么變化，Roach團隊把Earthman等20名志愿者送到玻利維亞5421米的Chacaltaya山峰，這里是世界上最高的滑雪勝地。入駐這里第一天，Earthman和同伴們感覺良好。兩周后，他們終于可以完成3.2公里登山運動。雖然Earthman認為這種運動只能算是徒步，但是她說是自己從沒經(jīng)歷過多的困難。隨后這些志愿者離開高原到平原，1到2周后重新返回山峰。有意思的是，這些志愿者身體似乎都記住自己曾經(jīng)來過高山，讓他們感覺比首次登山更加良好。他們能直接輕松完成3.2千米的爬山運動，而這種程度的運動對第一次登山者來說是巨大挑戰(zhàn)。
當科學(xué)家分析這些志愿者體內(nèi)的血紅蛋白水平，發(fā)現(xiàn)這些血紅蛋白結(jié)合氧氣的能力方面發(fā)生了多種變化，Roach將血紅蛋白結(jié)合氧氣比喻為棒球運動員放松手套，如果放松手指，球就會從手中脫落。適應(yīng)低氧環(huán)境后，血紅蛋白就像握緊的手。這種變化過去也在動物實驗中發(fā)現(xiàn)，但是在人類的高原暴露中是首次被證實。最新研究本月在Journal of ProteomeResearch雜志上發(fā)表。《科學(xué)》雜志網(wǎng)址新聞報道了該研究。研究人員還發(fā)現(xiàn)，造成這種變化的代謝過程比過去想象地要復(fù)雜。紅細胞可以持續(xù)生存120天，但研究中發(fā)現(xiàn)是細胞自身功能發(fā)生了改變，而不僅僅是細胞數(shù)量的變化。這種短時間高原暴露產(chǎn)生持續(xù)適應(yīng)的現(xiàn)象過去也曾經(jīng)見于美國陸軍第10山地師的軍人，他們二戰(zhàn)期間在意大利贏得了名聲。這些退伍老兵告訴Roach，多次登高似乎可以讓身體保持良好的的適應(yīng)性。另外發(fā)現(xiàn)，一些周末高原旅行者也存在類似的良好適應(yīng)現(xiàn)象。
其他科學(xué)家對這一研究也印象深刻。研究低氧誘導(dǎo)因子和氧氣感受器的牛津大學(xué)著名學(xué)者Peter Ratcliffe說，最新發(fā)現(xiàn)對高原適應(yīng)現(xiàn)象提供了新的見解。低氧不僅是心臟病、中風、癌癥和貧血中的重要因素，也是創(chuàng)傷和失血的關(guān)鍵致病因素。如果能了解并設(shè)法提高血液攜帶氧氣的能力，對治療許多平時和戰(zhàn)爭時期的疾病都具有重要價值。當然這不僅對于疾病，對于預(yù)防高原病也有價值，例如到美國科羅拉多州旅游的人，每1/4的人會患高原病，因旅游者高原病導(dǎo)致該州每年減少收入達到3億美元。理解身體如何適應(yīng)高原低氧環(huán)境能幫助尋找更好的應(yīng)對高原病的手段。當然這對太空旅游和航空飛行也同樣具有價值。如果科學(xué)家可以弄清楚動物如熊、蝙蝠和小鼠在低氧環(huán)境下冬眠的能力，對解決人類太空旅行具有重要價值。
聯(lián)系客服
