史 斌 綜述 張洪義 審校

1解放軍總醫(yī)院/解放軍醫(yī)學(xué)院，北京 100853；2空軍總醫(yī)院 肝膽外科，北京 100036

高正加速度對消化系統(tǒng)功能影響的研究進(jìn)展

Advances in effect of high positive acceleration on digestive system function

史 斌1綜述 張洪義2審校

1解放軍總醫(yī)院/解放軍醫(yī)學(xué)院，北京 100853；2空軍總醫(yī)院 肝膽外科，北京 100036

隨著軍事技術(shù)的飛速發(fā)展，戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)動(dòng)性能不斷提高，現(xiàn)代高性能戰(zhàn)斗機(jī)(如F-15、F-16、CY-27、幻影2000等)所產(chǎn)生的高持續(xù)+Gz加速度的特點(diǎn)：快增長率(6 G/s)、G值高(+9 Gz)、作用時(shí)間長(45 s)，并可反復(fù)出現(xiàn)。已超過了人的生理極限，且目前抗荷措施不能滿足防護(hù)需要，飛行中的加速度是威脅飛行安全的主要因素。本文就高正加速度對消化系統(tǒng)影響的研究進(jìn)展作一綜述。

加速度；消化系統(tǒng)

現(xiàn)代高性能戰(zhàn)斗機(jī)產(chǎn)生的由頭部指向足部的持續(xù)性高正加速度(+Gz)逐漸成為飛行安全的制約因素，它對飛行員機(jī)體產(chǎn)生的機(jī)械性牽拉作用、血流動(dòng)力學(xué)改變，會(huì)產(chǎn)生重力負(fù)荷應(yīng)激。有關(guān)+Gz引起神經(jīng)、心臟、肌肉、骨骼、肺、血管組織和腎臟損傷的報(bào)道很多[1-6]，但關(guān)于+Gz對消化系統(tǒng)功能影響的報(bào)道極少。本文就高+Gz加速度對消化系統(tǒng)功能影響的研究進(jìn)展作一綜述。

1 高+Gz的概念和生理效應(yīng)

戰(zhàn)斗機(jī)做機(jī)動(dòng)或特技飛行時(shí)，所產(chǎn)生的向心加速度方向由座艙底部指向座艙蓋，飛行員必然受到與加速度相反的慣性離心力作用，其方向由頭部指向骨盆。在航空醫(yī)學(xué)中稱這種加速度為正加速度，飛行員受到的慣性力表示為+Gz。通常，把作用時(shí)間在1s以上的正加速度稱為“持續(xù)性正加速度”?，F(xiàn)代高性能戰(zhàn)斗機(jī)(如F-15、F-16、蘇-27、蘇-30、幻影-2000等)所產(chǎn)生的高持續(xù)+Gz加速度的特點(diǎn)是快增長率(6 G/s)、G值高(+9.0 Gz)、作用時(shí)間長(15 ～ 45 s)，并可反復(fù)出現(xiàn)[7]。由于目前抗荷措施不能完全滿足防護(hù)需要，+Gz引起的意識(shí)喪失(G-induced loss of consciousness，G-LOC)發(fā)生率比較高[8-9]。G-LOC可造成飛行員短暫失能，繼而導(dǎo)致飛行事故，對飛行安全已構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

人體受到持續(xù)性正加速度作用時(shí)，主要的生物動(dòng)力學(xué)效應(yīng)為： 1)體質(zhì)量增加。體質(zhì)量及各器官系統(tǒng)重量沿著慣性力方向增加，慣性力與重力的矢量和是幾個(gè)G，重量就增加幾倍[10]。2)血液重量增加，血液柱流體靜壓增大，血液向下半身轉(zhuǎn)移。3)器官移位和變形。心臟、大血管、肺、膈、消化器官向骨盆方向移位，并發(fā)生變形。在+Gz作用下，除引起機(jī)體一系列生理功能變化外，還可導(dǎo)致某些組織器官發(fā)生病理改變。這些改變有的是可逆的，可以自行緩解，有的則較嚴(yán)重，甚至?xí)斐蓳p傷。病理改變程度與作用+Gz值、增長率、作用時(shí)間和個(gè)體差異等因素有關(guān)[11-12]。

2 高+Gz對胃腸道的影響

慢性胃腸病是飛行人員最常見的消化系統(tǒng)疾病，其發(fā)病率高，易復(fù)發(fā)，住院人次多，很大程度上降低了飛行人員出勤率，影響訓(xùn)練和飛行。慢性胃炎的發(fā)生與飛行人員職業(yè)因素密切相關(guān)，飛行環(huán)境中的噪聲、震動(dòng)、缺氧、加速度等因素及生活作息不規(guī)律等均可能在慢性胃炎的發(fā)病過程中起到一定作用。消化性潰瘍與飛行人員的飛行疲勞、飲食不規(guī)律、空腹或飽腹飛行有著一定的關(guān)系，尤其是高性能戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)和運(yùn)輸機(jī)飛行員容易發(fā)病[13]。胃腸道是人體內(nèi)最大的內(nèi)分泌器官，胃竇部的內(nèi)分泌細(xì)胞尤為豐富，在調(diào)節(jié)消化及全身功能方面有十分重要的意義。邵穎錟等[14]的結(jié)論提示，+Gz值暴露可加重急性胃黏膜損傷，胃組織中丙二醛、超氧化物歧化酶的含量變化說明氧自由基在胃黏膜損傷中起著重要作用。陳璐等[15]探討+Gz對消化性潰瘍模型大鼠潰瘍愈合的影響及其機(jī)制中研究發(fā)現(xiàn)，+Gz條件下，潰瘍愈合延遲；康復(fù)新液灌胃可減輕胃黏膜的損傷，促進(jìn)潰瘍愈合。陳璐等[15]探討了加速度+Gz或模擬加速度+Gz與大鼠胃黏膜損害程度的關(guān)系以及與胃液表皮生長因子(epidermal growth factor，EGF)之間的關(guān)系。結(jié)果表明，越高+Gz值暴露和重復(fù)暴露，大鼠胃黏膜損害程度越大，胃液EGF含量越低。該機(jī)制可能與+Gz值暴露降低了胃液EGF表達(dá)有關(guān)。

生長抑素(somatostatin，SS)生理作用廣泛，幾乎對所有胃腸肽均起抑制作用，同時(shí)對胃酸、胃蛋白酶、胰液及膽汁的分泌均有抑制作用。Zhong等[16]研究發(fā)現(xiàn)，對照組和+5 Gz組大鼠的胃和十二指腸黏膜完整光滑。而+10 Gz組大鼠的胃竇和十二指腸，不論是用肉眼或是用光學(xué)顯微鏡觀察，均可發(fā)現(xiàn)散在的出血點(diǎn)、小潰瘍、黏膜下充血和糜爛。重復(fù)暴露組大鼠的胃底、胃竇和十二指腸黏膜可發(fā)現(xiàn)彌漫性充血、糜爛和小潰瘍。經(jīng)過+Gz離心，可增加大鼠胃竇和十二指腸中生長抑素的含量。生長抑素含量增加可能在預(yù)防經(jīng)過+Gz離心之后大鼠的胃和十二指腸疾病的發(fā)生過程中起著重要作用。趙洪禮等[17]在研究+Gz值暴露大鼠胃黏膜及外周血胃泌素(gastrin，GAS)、生長抑素的變化，探討高+Gz值暴露后大鼠急性胃黏膜病變可能發(fā)生的機(jī)制中，結(jié)論提示高+Gz值暴露大鼠急性胃黏膜病變的發(fā)生與血液中GAS、SS含量的改變及胃酸、胃蛋白酶分泌異常，導(dǎo)致胃黏膜屏障破壞有關(guān)。鐘學(xué)軍等[18]研究結(jié)論發(fā)現(xiàn)，+Gz值暴露使胃竇、十二指腸黏膜生長抑素含量升高。生長抑素含量升高可能在胃黏膜保護(hù)方面起重要作用。

高+Gz對腸道黏膜屏障功能亦造成一定影響。Smirnov和Ugolev[19]在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，以+10 Gz的加速度橫向加速20 min可增加蔗糖酶活性，尤其在小腸的遠(yuǎn)端。盡管甘氨酸-L-亮氨酸二肽酶的活性也有改變，但其變化幅度不如蔗糖酶明顯。加速也可引起葡萄糖在腸黏膜內(nèi)積聚以及有活性的糖類轉(zhuǎn)運(yùn)加速。轉(zhuǎn)化酶活性與糖類的重吸收呈現(xiàn)出從近端到遠(yuǎn)端的梯度變化，而這種變化是有意義的。隨著運(yùn)動(dòng)減少時(shí)間的增加，如15 d、30 d、60 d，腸腔和組織勻漿中的雙肽酶和蔗糖酶活性反而受到抑制。在小腸遠(yuǎn)端，蔗糖酶活性增加，重吸收功能也增強(qiáng)。在氣體環(huán)境異常時(shí)(缺氧、高碳酸血癥和高氧)，整個(gè)小腸葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)功能增加。加熱可降低細(xì)胞和組織勻漿中轉(zhuǎn)化酶活性，轉(zhuǎn)運(yùn)過程也發(fā)生了一些變化，但對雙肽酶的活性沒有明顯的影響。

3 高+Gz對膽道的影響

肖國豐等[20]觀察+Gz暴露對高膽固醇飲食兔膽囊收縮素(cholecystokinin，CCK)、生長抑素含量及膽道壓力和膽汁流量的影響。結(jié)論提示，+Gz暴露可使高膽固醇飲食兔膽囊黏膜CCK含量降低、SS含量升高，也可引起膽囊排空功能及膽道流體靜壓異常，提示+Gz暴露可能加速膽系結(jié)石形成。

肖國豐等探討+Gz暴露下膽囊排空功能及膽囊收縮素、生長抑素的變化探討其在膽囊結(jié)石形成過程中的作用中研究發(fā)現(xiàn)，+Gz暴露可引起高膽固醇飲食兔膽囊排空功能異常，也可使膽囊黏膜CCK含量降低、SS含量升高，導(dǎo)致膽汁淤滯，為膽囊膽固醇結(jié)石的形成提供了條件[21]。

4 高+Gz對肝臟的影響

肝具有較強(qiáng)的代謝功能，能將糖類、蛋白質(zhì)和脂肪轉(zhuǎn)化為糖原，儲(chǔ)存于肝內(nèi)。當(dāng)血糖減少時(shí)，又將糖原分解為葡萄糖，釋放入血液，以調(diào)節(jié)、保持恒定的血糖濃度。在高+Gz環(huán)境中，肝受到直接和間接的加速度應(yīng)激作用，正常生理功能受到影響。國內(nèi)外學(xué)者早年對高+Gz肝臟做過一系列研究。

Zhan等[22]研究發(fā)現(xiàn)，重復(fù)+10 Gz組的大鼠腦勻漿脂質(zhì)、線粒體和細(xì)胞漿中的脂質(zhì)過氧化作用顯著增強(qiáng)，血清肌酐濃度明顯升高。但是，茶多酚能夠明顯抑制重復(fù)+10 Gz應(yīng)激作用下大鼠腦組織脂質(zhì)過氧化損傷，同時(shí)降低血清肌酐水平。三組間的血清甘油三酯、總膽固醇濃度和谷丙轉(zhuǎn)氨酶活性沒有顯著差異。高+Gz對肝組織也造成一定的損傷。牛忠英等[23]選用獼猴為對象，其承受過載峰值分別為+15 Gx，200 s； +18 Gx，165 s；+21 Gx，140 s，來觀察高+Gx對猴肝細(xì)胞c-fos基因表達(dá)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組肝細(xì)胞胞質(zhì)呈現(xiàn)不同程度的水腫及泡狀變性，c-fos基因表達(dá)明顯增強(qiáng)，呈彌漫性細(xì)胞質(zhì)內(nèi)棕黃色著色； 肝細(xì)胞c-fos基因表達(dá)程度隨超重劑量的增加有增強(qiáng)趨勢。對照組肝組織病理學(xué)改變程度明顯較實(shí)驗(yàn)組輕，c-fos基因表達(dá)亦明顯減弱。提示+Gx可引起猴肝組織細(xì)胞c-fos基因表達(dá)增強(qiáng)，提示有早期肝組織損傷。馬良等[24]采用雄性108只Wistar大鼠隨機(jī)分成9組進(jìn)行研究，目的是建立持續(xù)性高+Gz重復(fù)作用導(dǎo)致大鼠損傷的自然修復(fù)模型。結(jié)果顯示：動(dòng)物全部成活，肝呈現(xiàn)不同程度病理改變，隨時(shí)間推移，上述損傷逐步減輕、呈現(xiàn)修復(fù)改變。結(jié)論提示+Gz可以導(dǎo)致肝損傷，并能自然修復(fù)。

5 高+Gz對胰腺的影響

高+Gz對胰腺也造成一定的損傷。Dai等[25]通過檢測24名運(yùn)動(dòng)病和健康飛行員的血漿內(nèi)分泌激素的濃度發(fā)現(xiàn)，所有飛行員的血漿醛固酮、AT-Ⅱ和胃泌素的濃度隨著科里奧利加速度的增加而升高，而氫化可的松和胰島素水平僅在健康飛行員中升高，結(jié)論顯示運(yùn)動(dòng)病飛行員的自主神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性降低。許昌泰等[26]采用放射免疫法測定男性飛行員(n=38)和地勤人員(n=33)飛行前后血清皮質(zhì)醇、胰島素、胰高血糖素、甲狀腺素(T_3、T_4)和環(huán)核苷酸(cAMP、cGMP)值，結(jié)果顯示飛行員飛行前后皮質(zhì)醇、胰島素、胰高血糖素和cAMP顯著改變，而T_3、T_4和cGMP無明顯變化。地勤人員工作前后僅胰島素顯著降低。飛行前飛行員組和地勤組激素水平無明顯差異，飛行后飛行員組皮質(zhì)醇、胰高血糖素和cAMP值高于地勤人員組。提示飛行員的上述變化可能與應(yīng)激、加速度等有關(guān)。

6 結(jié)語

高+Gz可對人體的消化系統(tǒng)功能產(chǎn)生廣泛的影響，深入探討這些變化的機(jī)制，進(jìn)而提出可行的防護(hù)措施，對保證飛行安全、延長飛行員的飛行年限、充分發(fā)揮戰(zhàn)斗機(jī)的技術(shù)性能以及提高戰(zhàn)斗力具有十分重要的意義。

1 Alikhani M， Khoo E， Alyami B， et al. Osteogenic effect of highfrequency acceleration on alveolar bone［J］. J Dent Res， 2012， 91（4）： 413-419.

2 Fu FY， Zhan H， Zhang Z， et al. Effects of low-G preconditioning on contractive ability of left ventricle and contents of endothelin and prostacycline in myocardium of rats after repeated +10 Gz stress［J］. Space Med Med Eng（Beijing）， 2003， 16（6）：414-417.

3 Chen LE， Wu F， Xin Y， et al. Effect of high sustained +Gz stress on myocardial mitochondrial ultrastructure， respiratory function， and antioxidant capacity in rats［J］. J Physiol Sci， 2013， 63（6）：457-464.

4 Kim HS， Kim YW. Expression of phosphorylated extracellular signalregulated kinase in rat kidneys exposed to high +Gz［J］. Bosn J Basic Med Sci， 2012， 12（4）： 269-272.

5 Carter D， Prokupetz A， Harpaz D， et al. Effects of repeated exposure to acceleration forces （+Gz） and anti-G manoeuvres on cardiac dimensions and performance［J］. Exp Clin Cardiol， 2010， 15（1）：10-12.

6 Luo H， Chen Y， Wang J. Effects of positive acceleration on the metabolism of endogenous Carbon monoxide and serum lipid in atherosclerotic rabbits［J］. J Cardiovasc Dis Res， 2010， 1（2）：75-80.

7 耿喜臣， 顏桂定， 金朝. 航空加速度生理學(xué)的研究與應(yīng)用［J］.航空軍醫(yī)， 2004， 32（5）： 189-186.

8 Green ND， Ford SA. G-induced loss of consciousness： retrospective survey results from 2259 military aircrew［J］. Aviat Space Environ Med， 2006， 77（6）： 619-623.

9 Sevilla NL， Gardner JW. G-induced loss of consciousness： casecontrol study of 78 G-Locs in the F-15， F-16， and A-10［J］. Aviat Space Environ Med， 2005， 76（4）：370-374.

10 Walter RM， Carrier DR. Effects of fore-aft body mass distribution on acceleration in dogs［J］. J Exp Biol， 2011， 214（10）： 1763-1772.

11 詹長錄，耿喜臣，王紅，等．持續(xù)性加速度作用引起的病理變化［J］.航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程，2002，15（1）：74-78．

12 Lu WH， Hsieh KS， Li MH， et al. Heart status following high G exposure in rats and the effect of brief preconditioning［J］. Aviat Space Environ Med， 2008， 79（12）： 1086-1090.

13 徐蜀宣，鄭軍，王學(xué)娟，等．飛行人員消化性潰瘍發(fā)病特點(diǎn)及醫(yī)學(xué)鑒定［J］.空軍總醫(yī)院學(xué)報(bào)，2003，19（4）：208-210．

14 邵穎錟，李靜，陳英，等. 正加速度暴露下急性胃黏膜損傷胃組織中MDA、SOD水平的變化［J］. 世界華人消化雜志，2013，21（18）：1733-1739.

15 陳璐，陳英，范勤，等．持續(xù)正加速度對實(shí)驗(yàn)性大鼠胃潰瘍愈合質(zhì)量的影響［J］.世界華人消化雜志，2013（19）：1841-1846．

16 Zhong XJ， Wu ZJ， Sun YP， et al. Changes of somatostatin （SS） in stomach and duodenum of rats after +Gz exposure［J］. Space Med Med Eng（Beijing）， 2005， 18（2）：148-150.

17 趙洪禮，吳戰(zhàn)軍，孫躍，等．高+Gz值暴露對胃黏膜損傷的防治性研究［J］.實(shí)用醫(yī)藥雜志，2010，27（6）：545-547．

18 鐘學(xué)軍，吳戰(zhàn)軍，孫延平，等．+Gz值暴露后大鼠胃十二指腸粘膜及生長抑素含量的變化［J］.航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程，2005，18（2）：148-150．

19 Smirnov KV， Ugolev AM. Digestive and resorptive function of the small intestine in stressful situation［J］. Life Sci Space Res， 1974，12：119-123.

20 肖國豐， 張洪義， 趙剛， 等. +Gz暴露對高膽固醇兔膽囊收縮素、生長抑素及膽道壓力和膽汁流量的影響［J］. 軍醫(yī)進(jìn)修學(xué)院學(xué)報(bào)， 2011， 32（9）： 902-904.

21 肖國豐， 張洪義， 何曉軍， 等. +G_Z暴露下高膽固醇兔膽囊排空功能、膽囊收縮素及生長抑素的變化［J］. 解放軍醫(yī)學(xué)雜志，2011， 36（12）： 1298-1300.

22 Zhan H， Chen LM， Xin YM， et al. Effects of tea polyphenols on cerebral lipid peroxidation， liver and renal functions in rats after repeated +Gz stress［J］. Space Med Med Eng（Beijing）， 1999， 12（1）：1-5.

23 牛忠英，張建中，施生根，等．高+Gx對猴肝細(xì)胞c-fos表達(dá)的影響［J］.世界華人消化雜志，2006，14（28）：2793-2795．

24 馬良，胡敏，孫振宇，等．持續(xù)性高正加速度重復(fù)作用導(dǎo)致大鼠損傷的自然修復(fù)模型［J］.軍醫(yī)進(jìn)修學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，26（6）：401-403．

25 Dai Y， Ji G， Huang Y， et al. Changes of plasma endocrine hormone in pilots under Coriolis acceleration［J］. Space Med Med Eng（Beijing）， 1998， 11（2）：121-123.

26 許昌泰， 王育敏， 潘伯榮. 飛行員飛行前后皮質(zhì)醇、胰島素、胰高血糖素、甲狀腺素和環(huán)核苷酸變化的研究［J］. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程， 1992， 5（1）： 1-6.

R 852.21

A

2095-5227(2014)02-0197-03

10.3969/j.issn.2095-5227.2014.02.029

2013-11-25 11:41

http://www.cnki.net/kcms/detail/11.3275.R.20131125.1141.001.html

2013-10-08

全軍醫(yī)學(xué)科研“十二五”重點(diǎn)資助項(xiàng)目(BWS11J029) Supported by the 12th Five Years Programms of Chinese PLA(BWS1 1J029)

史斌，男，博士。研究方向：肝膽系統(tǒng)疾病的基礎(chǔ)及臨床研究。Email: shib2011@sina.com

張洪義，男，博士，主任醫(yī)師，博士生導(dǎo)師。Email: zhhyiyi1487@163.com