急进短期高原暴露对中青年男性不同系统的影响

[摘要] 目的观察健康中青年男性急进短期高原暴露（fast-advancing short-term high altitude exposure，FSHAE）前后机体的肝功能、血细胞、肺功能等主要相关指标的变化，并探讨FSHAE对肝脏、血细胞、肺功能的影响及可能机制。方法共纳入健康中青年志愿者男性48名，在进驻高原前1d（海拔100m）、FSHAE 15d（海拔3000m）采集研究对象的生理指标并检测肝功能、血细胞、肺功能相关指标。比较FSHAE前后各系统相关参数的差异。结果与进驻高原前比较，中青年男性FSHAE 15d后生理参数指标：心率明显增快、呼吸频率增加、收缩压升高、平均动脉压升高、血氧饱和度下降、舒张压升高，差异均有统计学意义（<0.05）；肝功能指标：天冬氨酸转氨酶、丙氨酸转氨酶均升高、谷氨酰转肽酶、碱性磷酸酶、总胆汁酸均升高，总蛋白下降，差异均有统计学意义（<0.05）；血细胞相关指标：红细胞计数、红细胞压积、平均红细胞体积、平均血红蛋白量、平均血红蛋白浓度、血红蛋白均升高，血小板计数降低，差异均有统计学意义（<0.01），虽然白细胞计数升高，但差异无统计学意义（0.05）；肺功能相关指标：用力肺活量下降，差异有统计学意义（<0.05）；第1秒钟用力呼气容积下降、一秒用力呼气率升高，但差异均无统计学意义（0.05）。结论健康中青年男性FSHAE可导致机体出现氧化应激，可发生急性低氧性多系统性损伤，与此同时机体各系统出现缺氧适应性调节，各器官发生自我代偿修复，且各系统间可能存在相互影响的可能。

[关键词] 急进短期高原暴露；低压低氧；中青年男性

[中图分类号] R552；R563[文献标识码] 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，因其有低气压、低氧、高寒、强紫外线等特点，人体产生明显生物学效应，机体各组织和细胞携氧或用氧能力不足，组织缺氧会影响药物转运体的表达，进而对药物的体内代谢产生影响^[1-2]。严重时可引起机体循环、呼吸、血液、神经内分泌等多系统生理、病理改变，并引起急性高原反应如心慌、胸闷、头疼、乏力等症状^[3]。目前国内外相关研究将高原暴露时间少于60min定义为超急性暴露；高原暴露时间在1～24h为急性暴露；高原暴露时间为１d～3个月为亚急性暴露，高原暴露时间超过３个月为慢性暴露。1d～1个月内快速进出高原，将机体急进暴露于高原称为急进短期高原暴露（fast-advancing short-term high altitude exposure，FSHAE）^[4]。本研究主要通过对FSHAE后常驻平原健康中青年男性肝功能、血细胞、肺功能等相关指标的变化观察，探讨FSHAE对机体肝功能、肺功能、血液系统的影响及可能机制，为FSHAE后引起机体多系统、多器官损伤发生机制和防治措施等提供理论基础。

1 对象与方法

1.1研究对象

选取健康中青年男性志愿者50名，纳入标准：①均为世居平原的男性，无器质性疾病，年龄≥18岁；②居住地于海拔≤500m；③无高血压病史及其他慢性疾病史，均无发热。④常规体检心、肺、腹部、脊柱、四肢及神经内分泌系统无异常；⑤无长期持续大量吸烟、酗酒等不良嗜好。排除标准： ①患有高血压病及其并发症；②有精神、神经系统疾病者；③年龄≥55岁；④肝、肾、肺等重要器官功能不全者；⑤原居住地海拔>2000m。最终纳入志愿者48名，平均年龄（36.27±7.75）岁，平均身高（178.33±3.86）cm，平均体质量（76.23±10.08）kg。所有入选者在高原进驻前均进行全面体检，排除心血管系统、呼吸系统、消化系统及神经内分泌系统等疾病，体检均合格。所有入选者均签署知情同意书，本研究经联勤保障部队第921医院伦理委员会批准（伦理审批号：2023031407）。

1.2 研究方法

48名受试者乘专机从湖南长沙（海拔100m）经3h飞行，进驻高原格尔木（海拔3000m），短期高原暴露15d后乘专机返回原驻地。48名受试者分别于FSHAE前1d、FSHAE 15d清晨 7：00，空腹、坐位测量心率（heart rate，HR）、呼吸频率（respiration rate，RR）、血压（blood pressure，BP）、血氧饱和度（oxygen saturation，SaO），并根据收缩压（systolic blood pressure，SBP）和舒张压（diastolic blood pressure，DBP），计算平均动脉压（mean arterial pressure，MAP），平均动脉压=舒张压+（收缩压–舒张压）/3。同时，负压采血抽取静脉血8ml，分别加入负压抗凝管中，应用迈瑞BS-2000全自动生化分析仪检测天冬氨酸转氨酶（aspartate transaminase，AST）、丙氨酸转氨酶（alanine transaminase，ALT）、总胆红素（total bilirubin，TBIL）、总蛋白（total protein，TP）、谷氨酰转肽酶（glutamyl transpeptidase，GGT）、碱性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）、总胆汁酸（total bile acids，TBA）、红细胞计数（red blood cell，RBC）、红细胞压积（hematocrit，HCT）、平均红细胞体积（mean corpuscular volume，MCV）、平均血红蛋白量（mean erythrocyte hemoglobin，MCH）、平均血红蛋白浓度（mean corpuscular hemoglobin concentration，MCHC）、血红蛋白（hemoglobin，Hb）、白细胞（white blood cell，WBC）、血小板（platelet，PLT）。采用AS-507型肺功能仪检测用力肺活量（forced vital capacity，FVC）、第1秒钟用力呼气容积（forced expiratory volume in 1 second，FEV1）、一秒用力呼气率（forced expiratory volume in 1 second/forced vital capacity，FEV1/FVC）、呼气峰值流量（peak expiratory flow，PEF）。比较FSHAE前后各系统相关参数的差异。

1.3统计学方法

采用SPSS 20.0统计学软件对数据进行处理分析，计量资料以均数±标准差（ｘ±ｓ）表示，组间比较采用配对检验。<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1FSHAE前后生命体征指标比较

健康中青年男性FSHAE 15d后与前比较，HR明显增快，RR增加，SBP、MAP、DBP升高，SaO下降，差异均有统计学意义（<0.05），见表1。

2.2FSHAE前后肝功能指标比较

健康中青年男性15d后与FSHAE前比较，AST、ALT、TBIL均升高（<0.01），GGT、ALP、TBA均升高，TP下降，差异均有统计学意义（<0.05），见表2。

2.3FSHAE前后血细胞相关指标比较

健康中青年男性FSHAE15d后与FSHAE前比较，RBC、HCT、MCV、MCH、MCHC、Hb均升高，PLT降低，差异均有统计学意义（<0.01），WBC虽有升高，但差异无统计学意义（0.05），见表3。

2.4FSHAE前后肺功能指标比较

健康中青年男性FSHAE15d后与FSHAE前比较，FVC下降，差异有统计学意义（<0.05）；FEV1下降，FEV1/FVC、PEF升高，差异均无统计学意义（0.05），见表4。

3讨论

缺氧、低压是高原环境的主要特征，随着高原海拔的增高，大气压逐渐降低，大气中的氧分压也随之降低，使动脉血氧分压和氧饱和度降低^[5]。本研究中青年男性FSHAE15d后，HR明显加快，RR加快，SBP、DBP及MAP都明显升高，SaO明显降低，但均在正常参考值范围内。这可能是由于高原暴露低氧刺激使交感神经兴奋性增强而迷走神经活性降低，导致机体血液中儿茶酚胺类血管活性物质明显增多，引起心率明显增加，SBP升高^[6]。心率的增加保证FSHAE后心排出量能够维持机体供血供氧需求。与此同时由于缺氧应激，机体肾素-血管紧张素-醛固酮系统（renin-angiotensin-aldosterone system，RAAS）激活，释放血管紧张素Ⅱ致使BP升高，RASS的激活也可刺激血管平滑肌增殖，促进血管内皮氧化应激释放血管活性物质，肾上腺皮质束状带释放过量的皮质醇也可导致BP升高^[7-8]。机体通过自我代偿，增加RR、增强肺换气能力及潮气量尽量弥补缺氧造成的呼吸肌疲劳，使FVC和肺泡容积减小^[9]。HR和心排出量的增加如果超过机体代偿的需要，则会出现心动过速、BP进一步升高等症状。

本研究在FSHAE15d后，AST、ALT、TBIL均升高，GGT、ALP、TBA均升高，TP下降，差异均有统计学意义，但都在正常值范围内，这提示FSHAE后可导致机体出现氧化应激损伤，同时出现超氧化物歧化酶和谷胱甘肽来不及清除过量产生活性氧的现象。机体氧化与抗氧化平衡受到破坏，发生急性低氧性肝损伤，主要表现为肝细胞合成腺苷三磷酸能力下降、肝细胞水肿、肝Kupffer细胞释放大量炎性介质、肝脏和肝静脉受损，并出现肝静脉增粗等生理代偿适应性征象，最终出现肝脏氧化产物代谢异常，并伴肝功能改变^[10]。

当机体急进短期暴露于高原低压低氧环境时，可出现缺氧适应性调节机制，该机制是机体FSHAE后最初的反应，急性低氧应激可导致血氧饱和度降低、相对无效通气增加，引起RBC代偿性生成增多，导致Hb、MCH、MCHC水平升高，红系血细胞代偿性增高，提高携氧量，最终改善组织缺氧^[11]。

研究表明，肾小管周间质细胞能感知缺氧，通过合成和分泌促红细胞素（erythropoietin，EPO）刺激骨髓造血，增加造血能力，使RBC数量增多、Hb含量增加，改善组织供氧。当急性缺氧严重程度加重，循环血液黏度会增加，降低氧气的运输，组织缺氧加重，最终形成缺氧-诱导低氧诱导因子（hypoxia-inducible factor，HIF）-1α表达–调节EPO合成–红系增多–血液淤滞–缺氧加重恶性循环^[12]。急性低氧应激、HIF–1α-EPO–RBC通路激活参与机体适应性调节机制，FSHAE还可引起RBC的形态改变，使MCV值升高，其原因可能是FSHAE后RBC体积增大，与氧的接触面积增加，以代偿机体的缺氧状态。同时机体为尽量减少FSHAE引起血液的黏稠度增高、改善微循环灌注、增加组织的摄氧，会出现PLT的活性增强，聚集能力增强，PLT消耗增加，而整个外周血降低^[13]。

肺功能是反映患者气道功能的最客观准确的指标。有动物实验研究证实FSHAE可导致大鼠肺泡壁增厚，肺泡塌陷，并有炎性细胞浸润，出现间质性肺水肿和肺泡型肺水肿，导致低氧性通气反应^[14]。本研究FSHAE后FVC下降，且差异有统计学意义；虽然FEV1下降、FEV1/FVC和PEF升高，但差异无统计学意义，这提示机体出现低氧性通气反应，发生限制性肺功能降低。机体为适应急性低压低氧环境，可通过增加肺泡通气影响化学感受器、呼吸中枢和呼吸肌、肺或脑血管系统，肺血管平滑肌收缩和脑血管扩张提升血液灌注，增加组织供氧量^[15]。

综上所述，FSHAE可导致机体多系统、多器官出现氧化应激，发生急性低氧性肝损伤、同时出现限制性肺功能降低。与此同时，机体发生缺氧适应性调节，RBC代偿性增高、PLT消耗增加等，且各系统间可能存在相互影响。这均提示在FSHAE前或暴露时，应加强对肝、肺等脏器的防护措施，或通过相关药物预防各种急性氧化应激损伤。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。

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（收稿日期：2024–06–24）

（修回日期：2024–07–03）