温区部队急进高寒地区对官兵心肺功能的影响及防护措施＊

陈云飞，韩 玮，袁 静，魏 巍，许 林，刘同亭

我国寒区分布广泛，其中高纬度高寒地区主要以东北地区为主，温区部队快速急进到该寒区作战面临巨大考验，如低温环境、食物缺乏、急性极寒环境（如雪崩、落水等）暴露等诸多情况，会导致长期在温区驻扎的部队官兵机体核心温度过低，对组织器官尤其是心肺功能造成严重损伤。

1 低体温症的分级

在寒冷环境刺激下，机体会出现代偿性冷应激反应，包括骨骼肌收缩寒战，各脏器代谢增快产热增加，垂体肾上腺皮质系统激活，末梢血管收缩及波动产热。长时间处于低温环境超过机体生理代偿调控能力时，除皮肤的表面温度下降外，还会导致核心体温下降，发生低体温症［1］。其中，轻度体温过低症的核心体温在32.0℃～35.0℃，体温调节中枢基本正常，意识尚清醒，出现寒战、心率增快、呼吸急促、血压升高、皮肤颜色苍白、心排血量增加。中度体温过低症核心体温在28.0℃～31.9℃，意识淡漠，反应迟钝，思维混乱，发声含糊不清，记忆力明显下降，肌肉关节僵硬，生理反射减弱，心脏收缩功能抑制，心排血量下降，出现心房颤动等心律失常。重度体温过低症核心体温低于28.0℃，处于昏迷或半昏迷状态，脉搏消失，呼吸极度微弱，血压下降，产生幻觉，各种反射消失，瞳孔散大，出现肺水肿，心排血量明显降低，易发生心室颤动等心律失常，严重者可心搏骤停或死亡［2］。

2 低温环境对部队官兵心功能的影响

温度变化可直接影响心电传导系统，在低体温条件下窦房结功能受到直接抑制，心脏起搏细胞去极化被降低，潜伏期延长，心肌细胞对心电信号传导明显变慢，最终发展为不正常的复极化，减慢心电信号传导，抑制心肌收缩，心率、心排血量也随体温 下 降 而 降 低［3］。Rahman等［4］发 现 轻 度 低 体 温 症时，机体释放大量儿茶酚胺，兴奋交感神经，收缩外周血管，升高血压，增快心率，增加心排血量；中度低体温症时，机体出现代偿不足，患者的心肌收缩力、心排血量、心率均出现下降，血压也明显降低；在重度低体温时，患者往往出现心律失常症状，如心律不齐、Q-T间期延长、P-R间期延长、Ⅱ度及Ⅲ度房室传导阻滞、心房颤动、心室颤动等，严重者则出现心脏停搏。

SAEKI等［5］发现低温刺激导致交感神经系统兴奋，激活肾素血管紧张素系统，增加去甲肾上腺素、血管紧张素Ⅱ的产生，使受试者血压升高。Weuster等［6］分析5078例低体温创伤患者病例，发现当体温＜32℃时，会发生明显心脏传导异常；体温＜30℃时，约50%患者发生心房颤动；体温＜28℃时，患者会出现严重异常心脏节律，如心室颤动、室性心动过缓、室上性心动过速、左右房室传导阻滞、心搏骤停；最常见的则是心房颤动。在急性寒冷刺激下，机体出现应激反应，血压突然升高会增加具有高血压基础疾病患者发生如心肌梗死、脑梗死、脑出血及主动脉夹层等心血管事件的风险［7］。另有研究表明［8］，寒冷刺激诱导交感神经兴奋，加重动脉粥样硬化炎症反应，致使内皮细胞功能障碍、适应性产热增加使ATP生成不足，可引发急性冠状动脉综合征。此外，在慢性寒冷暴露情况下，心脏会发生生理病理改变。有研究［9］发现，经过慢性寒冷暴露小鼠心脏体积明显增大，心肌肥厚较对照组明显，寒冷暴露可明显加重心肌细胞损伤。心肌肥厚虽然可以代偿性地减轻心脏壁压力，维持正常的心脏功能和心排血量，但若持续时间过长，则易导致心肌细胞损伤甚至纤维化，引发心脏收缩和舒张功能障碍，甚至发生心力衰竭。

3 低温环境对呼吸系统肺功能的影响

高纬度寒冷地区气温低、湿度大，呼吸道吸入干冷空气后引起病理生理学改变，在轻度低温环境中机体可出现呼吸急促、过度换气等生理变化，当低温环境导致核心体温低于33℃时，会出现呼吸抑制，并出现呼吸道黏膜功能降低，支气管纤毛运动减弱，气道分泌物增加，以及咳嗽反射减弱。在严寒条件下，随着外界环境温度的急剧降低，呼吸系统疾病发病率、病死率明显增加［10］。轻度低体温症患者初期可表现为碱中毒，因体温下降时机体可以通过降低代谢减少耗氧量，含碳气体产生减少，二氧化碳溶解度增加，二氧化碳分压降低，同时低温下膜通透性和温度敏感型跨膜蛋白的离子交换功能改变，使pH值增加，出现碱中毒。而当体温进一步降低时，机体出现心肺功能衰竭，则会引起代谢性酸中毒。而在低温低氧复合条件下，血清中血管活性物质分泌失衡，血管通透性增加，肺组织中细胞出现凋亡，导致肺水肿发生。

Makinen等［11］研究发现，寒冷环境下鼻 和上呼吸道血管反射性地收缩，呼吸系统防御功能抑制，促使无症状或亚临床病毒性感染发生转变，成为有症状临床感染。实验研究显示［12］，急性冷暴露后大鼠核心温度下降，出现肺组织损伤、纤毛功能减弱，气道自身保护性反应降低，增加了呼吸系统疾病的易感性。另外，低温可导致肺泡巨噬细胞吞噬功能降低，显著降低细菌清除能力，增加上呼吸道“自身菌”侵入下呼吸道的机会［13］。在寒冷刺激或低温暴露时间愈长，肺组织中炎性细胞浸润程度和促炎性因子水平愈显著升高，肺泡内水肿愈加明显，从而导致肺组织损伤，增加呼吸系统疾病发生概率。

过度吸入冷空气后气道表面液体出现高渗状态，引起肥大细胞或嗜酸性细胞释放组胺、前列腺素、白三烯等介质，使血管通透性增加，导致上皮细胞损伤。寒冷环境下肺脏所分泌的各种抑炎性因子、促炎性因子水平也发生改变，重度低体温症患者体内IL-β1大量释放，导致全身炎症反应发生。Shirai等研究结果显示，冷暴露可对单核细胞产生强烈刺激，使IL-1、IL-6、TNF-α等炎性因子浓度明显升高［14］。炎性介质与炎性细胞的相互作用，损伤内皮细胞的同时，也增加毛细血管的通透性，发生肺间质性水肿，破坏肺泡上皮屏障而损伤肺功能。

4 温区部队急进高寒地区的防护措施

4.1 加强冷习服提高寒冷耐受能力冷习服是指经过寒冷环境中的耐寒训练，提高机体耐寒抗冻能力的训练过程，一般在4～6周发生一系列适应性改变。其常用方式是体能与冷暴露训练，冷暴露训练则包括全身冷暴露和局部冷暴露，可分为连续性和间断性两种［15］。在寒冷环境中进行一定时间及一定强度训练活动，进行一定时间冷暴露，可改善血液循环，增加血流量，增强对寒冷环境耐受能力。经过反复寒冷刺激，局部血管舒缩反应可以得到明显改善，血流量增加，抵抗寒冷能力得到快速增强。冷适应形成后，可以维持较好的能量代谢功能。

4.2 调节饮食结构改善机体抗寒能力高脂膳食、增加多种维生素及微量元素的摄入，可有效提高机体抗寒能力。对进行冷暴露建模大鼠预饲高脂饲料，研究结果表明高脂摄入可显著升高脂代谢酶的活性，使心肌线粒体心磷脂合成增强，细胞色素C氧化酶活性得到激活。在低温条件下脂肪摄入量的适当增加，既有利于机体耐寒力的提高，也不会产生肝脂肪浸润。在实验中还发现，急性冷暴露后预饲高脂大鼠的直肠温度显著小于对照组下降幅度，适宜的高脂摄入有利于冷适应的建立和增强抗寒能力［16］。

高脂膳食和维生素E可以提高寒冷条件下人红细胞Na+-K+-ATP酶活性，从而减轻在冷适应初期脂质过氧化所导致的产物蓄积，对生物膜及亚细胞结构的完整性发挥保护作用［17］。应用核黄素对冷暴露大鼠模型进行相关激素水平变化的观察，证明增加核黄素的供给可提高血清T4水平，对某些黄素酶的诱导增强，血液皮质醇浓度降低，大鼠对急性冷应激的刺激敏感度降低，机体冷适应得到促进［18］。应用沙棘油对实验性冷损伤的保护进行了实验研究，证明沙棘油显著抑制受冷大鼠脂质过氧化作用，防范自由基作用，保护机体免遭冷损伤［19］。急性冷暴露可导致体内锌的重新分布，而体内高锌水平可以提高H+转运ATP酶稳定性，转运活力随之升高，线粒体膜稳定性增强，冷暴露所造成的膜损伤受到抑制［20］。铁元素的缺乏可引起贫血，从而导致血液携氧能力下降，还可引起与铁密切相关的呼吸酶活性减弱，增加铁供应可进一步增强肝线粒体H+转运ATP酶的活性，从而使机体的抗寒能力增强［21］。在小鼠冷应激试验中观察到酪氨酸、色氨酸、胆碱，对小鼠的抗冷应激能力有积极影响，酪氨酸可针对性减少冷应激引起的特定脑区NA耗竭起到抗寒作用；色氨酸作为5-HT的前提物质，可影响其在脑内的浓度，进而影响下丘脑促激素的分泌，促进T3、T4释放，糖皮质激素充分发挥作用，机体产热和代谢增强；胆碱甲基转换后则以乙酰胆碱的形式作为化学递质，在神经传导中发挥作用，并使机体对应激因子的抵抗力得到显著提高［22］。

4.3 应用中药及中药复方增强抗寒能力研究显示，补益中药人参、西洋参、党参、黄芪、红景天以及活血化瘀类中药丹参、当归、川芎、三七等，具有显著抗寒、抗疲劳作用［23］。实验证明［24］，人参多糖可提高Na+-K+-ATP酶活性，调整细胞代谢，还可升高体内儿茶酚胺含量，加快冷适应的建立；服用人参多糖可使全血黏度下降，改善血液循环功能，间接地提高和加速机体冷适应的建立。人参根皂甙可抑制小鼠体温下降，防止大鼠体温降低，维持体温恒定。红景天可缩短暴露于寒冷环境的正常人体免疫功能恢复时间，由正常水平所需时间的24 d提前到10 d，可使血管反应增强，血管舒张时间延长，血液循环加快，显示红景天作为促进寒冷适应的有效药物，是寒冷环境下理想的选择，并且能加速正常人体冷适应的建立。另有研究表明红景天还能显著增加冷适应过程中机体代谢率，机体所产生的过氧化产物被红景天的SOD及时清除，从而降低MDA含量，减少氧化应激对机体的损伤，机体抗寒能力得到显著提高。与红景天类似的是刺五加的抗寒作用，可以增加冷适应过程中红细胞膜SOD活性，增加cAMP、cGMP含量，降低红细胞膜MDA含量，还可减少冷暴露中大鼠心肌、骨骼肌、肝脏组织的氧耗量，使机体的冷适应能力显著提高。而刺五加对血液循环系统功能的改善，则与人参多糖的作用相似。由人参、淫羊藿等组成的复方中药制剂，从抗氧化应激角度进行动物实验研究，在预先药物干预的基础上，实验动物抗氧化效果明显，可显著增强体内总抗氧化能力，升高CAT、SOD水平，说明中药复方制剂通过改善机体抗氧化系统预防机体寒冷诱导的损伤［25］。

综上所述，低温环境下寒冷应激对部队官兵心肺功能的影响可诱发较严重的心血管及呼吸疾病，其中冷刺激导致生理病理变化、氧化应激等，在机体损伤过程中具有重要作用。在寒冷暴露的防护措施中，基础与临床研究还有很大空间，目前应积极探讨方便快捷中西药制剂的研发与应用，为温区部队急进高寒地区提供更加优质卫勤保障。