中药在提高飞行人员作业能力中的应用及进展

袁海龙，杨 阔，刘 珺

飞行人员作为从事特殊职业的人群，无论是在日常飞行训练还是军事演练中，都需要时刻保持清醒的头脑、敏锐的空间洞察力和高效的任务执行力，但军事飞行任务常伴随突发性、跨昼夜持续作业的特点，飞行人员易因疲劳过度引起警觉度和认知功能的下降，影响飞行作业能力。中药在航空医学领域中的应用具有独特优势，由于其具有不良作用小、整体调节、扶正祛邪等特点，现已广泛应用于飞行人员抗缺氧、缓解疲劳、提高认知功能等方面。笔者对近年来中药及其复方制剂在提高飞行人员作业能力的应用进行综述，以期为后续研究提供资料依据。

1 航空特殊作业条件下抗缺氧、抗疲劳作用的中药及复方制剂

在跨区域或远程长航时飞行时，飞行人员常因睡眠剥夺而引起过度疲劳。目前咖啡因、苯丙胺等中枢兴奋药因其易引起成瘾性、脱水等不良反应被限制有限使用[1-2]。中医药治病强调整体观念，“正气存内，邪不可干”，通过扶正固本、补虚扶弱、纠正人体气血阴阳虚衰的病理偏向来增强体质，提高机体对外界应激因素的抵抗力。人参、红景天、刺五加以及复方红景天胶囊、复方党参片、天棘膏等复方制剂可提高机体对不良环境因素的耐力，改善机体对缺氧的抵抗力，缓解疲劳。

1.1 抗缺氧抗疲劳作用的中药药材

1.1.1 人参 人参作为药食同源中药药材，其安全性、有效性均得到广泛认可。人参不仅应用于医药领域，同时在食品保健品领域也占据重要地位[3-4]。研究表明，人参中的主要成分人参皂苷具有显著耐缺氧和抗疲劳效果，并在模拟高原环境模型、负重游泳力竭模型中得到验证，作用原理与促进机体有氧糖酵解，提高抗氧化酶活性，降低氧自由基引起的损伤，减轻骨骼肌损害相关[5-8]。

杨佳丹等[5]研究报道，人参皂苷Rg3在平原环境和模拟缺氧的高原环境下均可延长小鼠力竭时间，上调骨骼肌线粒体中抗氧化酶Mn-SOD、呼吸链复合物Ⅲ、Ⅳ活性，降低脂质过氧化物MDA含量，提高骨骼肌线粒体对自由基的消除作用。疲劳可引起多巴胺的减少，部分原因可能是酪氨酸羟化酶（tyrosine hydroxylase，TH）表达和磷酸化的改变，而人参皂苷Rg3可以明显抑制疲劳诱导的TH和TH磷酸化表达的降低，逆转负重强迫游泳诱导的蛋白激酶Aα表达的降低以及细胞外信号调节蛋白激酶和蛋白激酶B的磷酸化，改善疲劳引发的中枢神经递质紊乱情况，达到抗疲劳效果[6]。王学芳[7]认为，人参皂苷Rh1可上调运动疲劳型大鼠肝脏糖皮质激素受体的蛋白表达，改善外周血糖皮质激素对糖皮质激素受体的下调作用，同时减轻大鼠血睾酮受运动疲劳的影响。此外，人参皂苷Rg1也可增强大鼠体内抗氧化酶活性，提高机体对抗氧化应激能力，降低机体羰基化蛋白含量，提高机体抗羰基应激能力[8]。

1.1.2 红景天 红景天为景天科红景天属植物，主要分布于海拔3 000 m以上的高原地区，素有“高原人参”“雪山仙草”的美称，红景天及其主要活性成分红景天苷具有抗疲劳、抗缺氧、抗抑郁、增强机体免疫力等药理作用，常用于治疗高原反应[9]。

动物实验表明，红景天能明显延长爬杆实验、力竭游泳等疲劳模型小鼠的力竭时间，增加体内肝糖原、肌糖原储备，延缓糖原耗竭，维持机体血糖平衡；降低小鼠血液中游离脂肪酸含量，促进脂肪利用；调节运动组小鼠血浆色氨酸、总氨基酸浓度，影响机体氨基酸代谢；降低机体减少过量运动后的乳酸含量，减轻机体代谢产物堆积[10-12]。李洋洋等[13]证实，在红景天对急性高海拔暴露下人体运动反应试验研究中，红景天可降低受试者氧耗速度，改善机体无氧耐力水平，提高受试者运动能力，增强人体对于高海拔缺氧的适应力。

国内学者报道，红景天对于治疗缺氧性心肌损伤、缺氧性肺部疾病、缺氧性脑补疾病均有较好应用前景[14-15]。李杰等[16]报道，红景天苷可通过线粒体凋亡途径抑制促凋亡基因Bcl-2 Associated X的蛋白质，同时上调抑凋亡基因B淋巴细胞瘤-2的蛋白表达，抑制半胱氨酸蛋白酶-9活性来减少大鼠心肌细胞凋亡。Zhu等[17]发现，红景天苷可通过Toll样受体4信号通路，降低血清中肿瘤坏死因子-α、白细胞介素1β和白细胞介素-6等促炎细胞因子水平，抑制炎症反应。此外，红景天还可通过调节缺氧诱导因子-1α/microRNA210/ISCU1/2信号通路减轻低压缺氧性脑损伤大鼠细胞凋亡和线粒体能量代谢紊乱[18]；通过腺苷A2AR受体相关的线粒体依赖途径促进肺动脉平滑肌细胞凋亡，从而减轻慢性缺氧诱导的肺动脉高压[19-20]。

1.1.3 刺五加 李时珍在《本草纲目》中曾记载，刺五加具有“补肾益精，坚筋骨，强意志”的功效。现代药理研究表明，刺五加根提取物和刺五加皂苷具有免疫调节、抗疲劳、抗氧化、抗衰老等药理作用，其中抗疲劳效果最为显著[21-22]。刺五加总苷是刺五加的主要活性成分，其抗疲劳效果高于人参及人参皂苷，且较刺五加根提取物高40～120倍[23]。刺五加总苷中刺五加B、刺五加B1、刺五加C是其抗疲劳药效的核心成分，刺五加总苷抗疲劳作用机制复杂，主要通过调节缺氧诱导因子1、磷脂酰肌醇-3-激酶、蛋白激酶 B、胰岛素信号通路和物质代谢等发挥抗疲劳作用[24-25]。

体外抗氧化模型实验证实，刺五加根、根茎等不同部位均具有抗氧化作用。孙永杰[26]研究显示，刺五加茎叶在羟基自由基清除法、还原能力测定法、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼测定法等方法中均表现出较强的抗氧化活性。樊星等[27]进一步研究报道，刺五加根各有效组分均有一定的抗氧化活性，其中30%乙醇洗脱部位的抗氧化能力最强。Wang等[28]报道，刺五加水提取物可通过诱导转录因子NF-E2相关因子2信号通路及相关抗氧化酶活性来减轻叔丁基氢过氧化物所致小鼠肝脏形态学损伤，发挥对氧化应激损伤的保护作用。

1.2 抗缺氧抗疲劳作用的复方中药制剂 中医认为疲劳主要病位在肝脏、肾脏和脾，主要病机为机体气、血、津液等物质亏耗，正气不足引发脏腑功能失调。我国航空航天医学工作者以传统医学理论为指导，结合现代医学理论和技术，成功研制了一系列具有补气、养血、养阴、活血等功效的复方中药制剂，如“复方刺五加制剂”“复方党参片”“复方红景天胶囊”“天棘膏”等，并在提高飞行员低氧耐力、抗疲劳能力、防治急性高山病等方面取得了较好应用效果。

1.2.1 复方刺五加制剂 由刺五加、黄芪等配伍组成的复方刺五加制剂曾作为军队医院院内制剂用于缓解疲劳，疗效显著。刺五加，味辛、苦、温，归脾、肾经，具有补肾安神、健脾益气的功效；明党参，甘、微苦，微寒，归肺、脾、肝经，具有润肺化痰、养阴和胃的功效，二者配伍温凉共济，调补肝肾，兼顾脾胃，与中医对疲劳病机的认识一致[29]。现代药理研究显示，复方刺五加制剂可延长负重游泳建立持续运动所致疲劳模型小鼠的力竭时间，提高机体对负荷的适应力，增强乳酸脱氢酶活性，降低乳酸含量来保护肌细胞的完整[30]。此外，复方刺五加制剂对高温、高湿、电离辐射、噪声等多重因素存在的特殊环境下的疲劳作用也有一定缓解作用，可通过抑制神经元细胞凋亡来维护机体神经系统正常功能。

1.2.2 复方党参片 复方党参片是我国最早应用于防治急性高原反应的经典组方，疗效显著。复方党参片可明显提高机体抗缺氧能力，同时改善维护缺氧条件下中枢系统和神经系统功能。研究证实，复方党参片能延长急性脑缺血性缺氧小鼠的耐缺氧时间；降低心肌、脑组织中的自由基含量，降低自由基对脏器损伤；改善久居高原青年人的血流动力学，改善血液微循环，增强心脏功能[31-32]。在复方党参片的基础上，研究者对其进行了工艺优化、增加有效成分等改进，研制成新复方党参片，并进一步研究证实除降低急性高原反应外，新复方党参片还可改善受试者肺通气功能，提高士兵脑作业能力[33-34]。

1.2.3 复方红景天胶囊 复方红景天胶囊处方由红景天、玄参2味药材组成，常用于治疗缺血性脑中风。动物实验表明，在低压缺氧环境（模拟海拔6 000 m）中，复方红景天胶囊组大鼠游泳1 h后，股四头肌呼吸控制率、氧化磷酸化效率和股四头肌腺苷三磷酸含量均高于对照组，表明复方红景天胶囊可提高机体在低氧条件下的运动能力[35]。人体试验证实，复方红景天胶囊可提高人体血红蛋白含量，降低定量负荷后血清乳酸含量，增强超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性，延长机体器官缺氧耐受力，达到消除疲劳作用[36]。

1.2.4 天棘膏 天棘膏是由中药红景天、沙棘、西洋参经传统工艺熬制而成的稠膏。通过小鼠负重游泳实验研究证实，天棘膏可提高脂肪类物质的供能比例，减少糖类物质的消耗，增加糖原的储备，增强小鼠体内抗氧化酶活性，降低氧自由基引起的脂质过氧化反应，降低机体氧化损伤[37]。

2 航空特殊作业条件下提高认知能力的中药及复方制剂

飞行是对飞行人员认知能力、空间定向能力、平衡能力、操作能力以及飞行耐力都要求极高的职业。随着飞机自动化程度的提高，对飞行人员的逻辑思维、信息加工、判断记忆等认知能力水平的要求也越来越高。飞行人员认知能力除由自身身体素质决定外，飞行前后用药不当也是主要影响因素，如异丙嗪、茶苯拉明等会引起头晕困乏、血压降低、心律失常等不良反应，严重影响飞行作业能力[38]。而中药不良作用较小，在预防和治疗飞行人员认知功能障碍方面具有较好应用前景。

2.1 银杏叶提取物 银杏为银杏科银杏属植物，银杏在地球上生长已超过2亿年，有“活化石”之称。据《本草纲目》记载，银杏于明朝时期就已入药，现代药理研究证实，银杏叶提取物对中枢神经系统具有保护作用，可通过影响PI3K/Akt、环磷腺苷效应元件结合蛋白、RSK1/GSK-3β等信号通路信号传导，抑制细胞凋亡，调节能量代谢，抗氧化作用等保护神经细胞修复损伤，改善缺血、慢性应激等不良因素导致的学习记忆能力障碍，改善飞行人员学习认知能力减退状况[39-41]。此外，研究证实，银杏叶提取物可通过抗氧化应激作用，改善缺血性血管性认知障碍患者的认知功能；银杏叶提取液能够有效降低人体血清中转化生长因子、肿瘤坏死因子-α及人β淀粉样蛋白1-40短肽水平，改善不同类型脑小血管病患者的认知功能；调节血清β淀粉样蛋白和脑源性神经营养因子水平，提高阿尔茨海默症患者的认知功能，且无明显不良反应[42-43]。

2.2 银杏内酯 银杏内酯类成分是银杏叶特有的活性成分，可进一步分为银杏内酯A、B、C、J、M，其中银杏内酯B是至今发现最强的血小板活化因子拮抗剂[41]。药理研究显示，银杏内酯B可通过抗氧化作用、降低脑Aβ的沉积、影响α-突触核蛋白表达、抑制细胞炎症因子分泌等途径来发挥神经保护作用，改善低压低氧所致大鼠的空间记忆障碍[44-45]。

2.3 银杏健脑片 银杏健脑片由银杏叶、刺五加、白芍和川芎4味中药组成，可用于改善机体学习记忆能力。药理实验表明，银杏健脑片对于模拟高+Gz应激所致学习记忆障碍模型小鼠的认知功能有很好治疗效果，且对中枢神经系统、呼吸系统、心血管系统无明显不良反应，在药效学有效剂量范围内安全性良好[46]。

2.4 远志-石菖蒲药对 远志-石菖蒲药对出自于《圣济总录》，是益智和改善记忆类方剂的核心药物组合，二药伍用，其健脑益智、宁神开窍之力增强。细叶远志皂苷和β-细辛醚分别是远志-石菖蒲药对的主要活性成分，张婷[47]采用腹腔注射东莨菪碱建立小鼠轻度认知障碍模型，探究2种成分组合物对认知障碍小鼠学习记忆能力的改善作用，结果表明可缩短小鼠逃避潜伏期，延长象限驻留时间和增加平台穿越次数（P＜0.05），明显升高小鼠脑组织中乙酰胆碱水平和SOD、谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶的活性，降低乙酰胆碱酯酶和丙二醛水平，表明其可明显改善认知障碍小鼠的学习记忆能力，作用机制与增强胆碱能神经功能和提高抗氧化能力有关。

3 中药在航空医学中提高飞行人员作业能力的展望

3.1 完善中药制剂的循证医学证据 目前，在抗缺氧、疲劳及认知方面运用的中药制剂大部分的证据来源于动物实验，不能得到充分认可。应进一步开展多中心的随机双盲临床试验或大规模的真实世界研究，形成专家共识和指南，为临床应用提供科学数据支撑。

3.2 阐释中药制剂的作用原理 守正创新，用现代科技手段阐释中医药发挥作用的原理及可行性。进一步利用现有靶标、采用化学生物学等先进手段发现新的靶标，阐释中药多成分发挥药理作用的机制。

3.3 挖掘新型给药系统的潜力 传统概念中，中药治疗慢性病有优势，但起效慢，而在航空医学保障中，需要快速提高飞行人员作业能力，因此新型的速释系统研究显得尤为重要。譬如银杏内酯B舌下速溶膜能够快速提高药物的溶出、吸收速度和程度[48]；生物利用度接近肌注给药，起效迅速，军事意义大。

3.4 开发中药精油应用 中药精油有较高安全性和确切疗效。石菖蒲、薄荷、广藿香、檀香等中药精油具有调节情绪、抗焦虑、缓解疲劳等药用功效，通过点涂、吸入的方式透皮或直接吸嗅入脑，可极大降低药物不良反应，并能够快速起效。对中药精油药理药效进行进一步分析研究，并将其运用在促进飞行人员睡眠、觉醒、舒缓情绪中，将对提升飞行人员长航时作业能力具有重要意义。