馬小明，樊蓉蕓

高原低氧環(huán)境對人體適應(yīng)性的影響探析

馬小明1，樊蓉蕓2

高原低氧環(huán)境對人體的影響是一個涉及生理學(xué)、高山醫(yī)學(xué)、大氣物理學(xué)等多種學(xué)科的復(fù)雜問題，這些因素往往綜合作用于人體，低氧是關(guān)鍵性的因素，其人體出現(xiàn)適應(yīng)性改變。現(xiàn)代高原醫(yī)學(xué)研究表明，機(jī)體低氧適應(yīng)機(jī)制的建立取決于對低氧應(yīng)激反應(yīng)能力，所以，低氧環(huán)境對人體健康是有著有利的一面，充分利用低氧適應(yīng)基因及其誘導(dǎo)調(diào)控機(jī)制，可以有效開發(fā)高原醫(yī)學(xué)研究及治療心腦血管等疾病，探究人體在低氧環(huán)境下的應(yīng)激反應(yīng)和適應(yīng)性有著巨大的可開發(fā)的應(yīng)用價值。

低氧環(huán)境；人體反應(yīng)；適應(yīng)性

高原醫(yī)學(xué)表明，世居高原的民族比居住在平原的人群對低氧環(huán)境有著更強(qiáng)大、更完善的適應(yīng)能力，久居高原民族對低氧環(huán)境具有遺傳性、生理和解剖學(xué)特征［1］，這是因?yàn)槭朗来睢趧釉诟咴拿褡逶谌祟愡M(jìn)化過程中形成了“適應(yīng)性”的改變。大量生活在平原的人走進(jìn)青藏高原，參與當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)建設(shè)，科學(xué)探險、國防建設(shè)等一切活動，然而，平原地區(qū)久居者初到海拔3 000—4 500米或以上地區(qū)，往往會出現(xiàn)各種低氧反應(yīng)；高原畢竟是高海拔地區(qū)，人們在神池向往的同時固然會考慮到缺氧以及能否適應(yīng)等一些列問題，所面臨著最關(guān)鍵的就是低氧對人體的損傷問題，甚至出現(xiàn)一系列的生理、生化及病理改變，同時也會對平原人的心理健康產(chǎn)生威脅。鑒于此，本文從幾個側(cè)面對人類與其生存環(huán)境問題做一闡述。

1 高原人類適應(yīng)進(jìn)程與歷史活動狀況分析

1.1 低氧環(huán)境適應(yīng)研究

研究表明［2］平原人進(jìn)入高原后，體力勞動能力明顯下降，部分人可發(fā)生急性或慢性高原病，同時人體對高原環(huán)境也具有強(qiáng)大的習(xí)服適應(yīng)能力。高原環(huán)境影響機(jī)體健康的主要因素及其作用機(jī)制，研究重點(diǎn)在于高原自然環(huán)境中，低氣壓、低溫、低濕、強(qiáng)太陽輻射等環(huán)境因素對機(jī)體影響。高原環(huán)境因素對機(jī)體的影響是廣泛的、非特異性的，涉及到機(jī)體的神經(jīng)、呼吸、血液、循環(huán)、消化、泌尿、生殖、內(nèi)分泌、免疫等多個系統(tǒng)，在整體、系統(tǒng)、器官、組織、分子和基因水平上均有所表現(xiàn)，影響機(jī)體的功能、代謝和形態(tài)結(jié)構(gòu)。目前在低氧適應(yīng)性反應(yīng)相關(guān)基因的探索研究中，發(fā)現(xiàn)了以低氧誘導(dǎo)因子、促紅細(xì)胞生成素（EPO）和血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子（VEGF）等為代表的低氧相關(guān)基因30余個［3］；已經(jīng)證實(shí)，在低氧環(huán)境下這些基因的表達(dá)產(chǎn)物所產(chǎn)生的多重生物學(xué)效應(yīng)與提高機(jī)體氧攜帶和氧運(yùn)輸效率，增強(qiáng)低氧條件下的糖代謝調(diào)控和應(yīng)激反應(yīng)能力密切相關(guān)［4］。機(jī)體低氧適應(yīng)機(jī)制的建立取決于對低氧應(yīng)激反應(yīng)能力，所以，充分利用低氧適應(yīng)基因及其誘導(dǎo)調(diào)控機(jī)制，可以有效地開發(fā)高原醫(yī)學(xué)研究，來造福于人類。

1.2 高原低氧環(huán)境的人類生存現(xiàn)狀

青藏高原是世界平均海拔最高的高原，主要在我國的西南部，包括西藏、青海、四川西部、新疆南部，以及甘肅、云南的一部分，平均海拔4 000多米。生活在青藏高原的藏族，有著悠久的歷史和文化，在藏族居住地區(qū)已發(fā)現(xiàn)和發(fā)掘出新舊、石器時期等各個不同歷史階段的文化遺址甚多，說明西藏地區(qū)在七千年至兩萬年前，就有人類在這里繁衍生息；青海、甘肅等地區(qū)發(fā)現(xiàn)的都屬于新石器時代晚期的新石器及彩陶文化遺存物［5］。以上足以證明在青藏高原的低氧環(huán)境中，早已在幾萬年前已有了活動，他們完全適應(yīng)了低氧環(huán)境而繁衍生息著。據(jù)醫(yī)學(xué)研究表明，藏族在低氧通氣反映不鈍化、肺循環(huán)的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)而不發(fā)生低氧性肺動脈高壓，紅細(xì)胞不出現(xiàn)過度增長，這都是在自然環(huán)境下經(jīng)過千百萬年的進(jìn)化而獲得的遺傳適應(yīng)的結(jié)果。

而后期移居到高原人群還不能夠完全適應(yīng)高原，只能在一定程度上“習(xí)服”。平原人在高原出現(xiàn)的“習(xí)服”式的功能適應(yīng)，機(jī)體發(fā)生了變化有紅細(xì)胞增多、肺動脈增壓等，這種適應(yīng)性的變化佐證了高原醫(yī)學(xué)在低氧環(huán)境治療很多疾病的原理。例如，高血壓、冠心病、肥胖癥、支氣管哮喘、再生障礙性貧血等在高原地區(qū)發(fā)病率相對較低，因此，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)利用低壓氧艙模擬高原氣候治療、康復(fù)很多疾病，收到了很好的效果。

目前，學(xué)者已經(jīng)著眼于高原低氧環(huán)境對健康的有利影響的研究與應(yīng)用，在一些發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，開始利用高山氣候進(jìn)行身體鍛煉，來提高人體的心肺功能和健康水平，利用高原低氧環(huán)境開展“高山療養(yǎng)”“高原旅游”等項(xiàng)目，并在醫(yī)護(hù)人員的保障下進(jìn)行高原康復(fù)健身活動，起到了“刺激激活”生理功能，調(diào)整神經(jīng)系統(tǒng)功能等作用。我國也在云南、青海、廬山、黃山等地區(qū)（1 500－2 500m）中度海拔地區(qū)修建了療養(yǎng)院來進(jìn)行綜合利用與開發(fā)［6］。

2 人體對高原低氧環(huán)境的適應(yīng)表現(xiàn)

進(jìn)行高原環(huán)境中，一少部分人由于不能適應(yīng)低氧會發(fā)生急性或慢性高原病，但人體對高原環(huán)境也具有強(qiáng)大的習(xí)服適應(yīng)能力［7］。高原低氧對人體的作用，通過移居高原者獲得性習(xí)服和高原世居者遺傳適應(yīng)，能夠調(diào)動人體體內(nèi)的生理功能活動，表現(xiàn)在心血管循環(huán)、呼吸、抗氧化、物質(zhì)代謝和運(yùn)動能量等系統(tǒng)功能的提高和細(xì)胞基因組織水平的改善［3］，見表1。

表1 高原低氧環(huán)境習(xí)服和適應(yīng)的表現(xiàn)

3 高原低氧與運(yùn)動能力

3.1 低氧生理學(xué)理論

我國的低氧適應(yīng)性研究從1964年就開始直至今天，主要針對西藏、青海等高原地區(qū)的急、慢性高山病的研究，突出貢獻(xiàn)為登珠峰的科考活動、部隊(duì)入駐換防、青藏公路和青藏鐵路建設(shè)等諸多科考任務(wù)，驗(yàn)證了很多利用高原醫(yī)學(xué)治療心腦血管病的醫(yī)學(xué)理論等。研究實(shí)踐證明了高原低氧環(huán)境對人體的諸多器官有著正反兩方面的影響，明確指出低氧環(huán)境對人體健康也有著有利的另一個方面［12］。為我國低氧生理學(xué)做出了卓越的貢獻(xiàn)、著名的低氧生理學(xué)界專家周兆年教授指出，間歇性低氧、低壓等醫(yī)療措施，在呼吸、心腦血管、和內(nèi)分泌等方面，可以有效地治療人體缺血、缺氧的多種疾患病癥，是一種獨(dú)特的非藥性提高心臟對低氧耐受的有效措施。這在當(dāng)前臨床實(shí)踐中展示出相當(dāng)誘人的前景，有著非常重要的實(shí)際應(yīng)用價值。

3.2 仿高原訓(xùn)練和高原體育

關(guān)于仿高原訓(xùn)練，始于20世紀(jì)50年代，它來源于運(yùn)動員低氧訓(xùn)練，是高原訓(xùn)練和研究與應(yīng)用的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，低氧對于人體生理的效應(yīng)已在過去的60多年間國內(nèi)外有著廣泛的研究，特別是國際大賽上如奧運(yùn)會等不少國家都得益于高原訓(xùn)練。綜合相關(guān)的研究認(rèn)為，低氧運(yùn)動對于人的身體健康有著促進(jìn)作用，特別是通過低氧與低氧運(yùn)動的雙重作用與刺激下，通過肌體氧綜合能力、氧運(yùn)輸能力、供氧能力、氧利用能力和免疫能力系統(tǒng)功能以及神經(jīng)肌肉機(jī)能能力的提高，使身體產(chǎn)生一系列的適應(yīng)性改變，從而能夠提高運(yùn)動成績，所以被德國、芬蘭、瑞典、挪威、美國等國廣泛的運(yùn)用，除建造可調(diào)氧分壓式睡倉外，在國際上基本認(rèn)同世居平原運(yùn)動員高原訓(xùn)練的最佳高度為2 000—2 500m建立高原訓(xùn)練基地，我國也在九十年代初建了云南海埂和青海多巴國家級體育訓(xùn)練基地，因此，在高海拔地區(qū)運(yùn)動員與適應(yīng)人群可以進(jìn)行大強(qiáng)度的體育運(yùn)動是個不辨的事實(shí)。

3.3 高原適應(yīng)的實(shí)證分析——平原地區(qū)大學(xué)生在青海運(yùn)動能力的監(jiān)測

近十多年來，很多平原地區(qū)的大學(xué)生到青海高校來求學(xué)，從平原到高原其身體機(jī)能與生理機(jī)能發(fā)生什么樣的變化？其適應(yīng)性的影響有哪些？我們選取新考入青海西寧（2 260米）的內(nèi)地學(xué)生200名（從沒到過高原）。選取2009年青海省國民體質(zhì)監(jiān)測大中專組單純隨機(jī)抽取在青海生活2年以上（稱：短居）的內(nèi)地大學(xué)生200名，青海本地考生（久居）大學(xué)生200名，共計600名。進(jìn)行身體機(jī)能指標(biāo)與身體素質(zhì)指標(biāo)對比，測試內(nèi)容見表2。

研究對比結(jié)果表明：身體素質(zhì)測試結(jié)果看，在腰腹力量方面短居組與新入住組間有非常明顯差異，而與久居組差異不明顯，說明短居組的身體機(jī)能狀況良好；在下肢爆發(fā)力上反應(yīng)出同樣的結(jié)果。見表2。

表2 高原久居、短居、新入住大學(xué)生身體素質(zhì)測試結(jié)果（ˉx±s）

反復(fù)橫跨（限定時間）是反映人體靈敏性的測試項(xiàng)目，通過我們的測試發(fā)現(xiàn)，久居與短居組之間差異不明顯，而新入住組則反映出非常明顯的差異（見表3）。

表3 高原久居、短居、新入住大學(xué)生肌肉耐力、靈敏性、最大攝氧量測試結(jié)果（ˉx±s）

20米折返跑是速度耐力項(xiàng)目，從中我們發(fā)現(xiàn)，在速度耐力方面反映出高原久居大學(xué)生的優(yōu)勢就有非常明顯的差異，新入住組成績較差，而短居組與久居組有顯著差異；短居組與新入住組有非常明顯差異。

最大攝氧量（VO2max）是評定人體心肺功能和有氧工作能力的重要綜合指標(biāo)之一［13］。從表2中可以清楚看到三個組之間的差異是非常明顯的，短居組與新入住組有非常明顯差異，說明短居組人群的心肺功能和有氧工作能力有了大幅度的提升。所以，新入住高原的大學(xué)生在初入高原的時間段1—2周內(nèi)的影響是明顯的，在適應(yīng)期的2—3個月內(nèi)其運(yùn)動能力明顯不佳。但基本上適應(yīng)了新的地理環(huán)境和生活環(huán)境，能夠較好地完成接下來的半個多月的軍訓(xùn)與體育測試等科目，我們觀察到，在青海兩年后的內(nèi)地大學(xué)生在本校的校級運(yùn)動會上、省級運(yùn)動會上其短跑、短跨、跳躍（長跑、投擲除外）有著出色的表現(xiàn)，占據(jù)著主導(dǎo)地位，充分證明了平原地區(qū)大學(xué)生通過高原居住的時間的增加，機(jī)體逐漸適應(yīng)了高原低氧環(huán)境，佐證了平原地區(qū)大學(xué)生人群身體機(jī)能在低氧環(huán)境下發(fā)生了適應(yīng)性的改變。

4 結(jié)語

（1）人體對特殊環(huán)境具有很強(qiáng)的習(xí)服和適應(yīng)能力的，健康人群在高原的適度缺氧的情況下，能使身體組織發(fā)生一系列的適應(yīng)性的變化，會給健康帶來有益的作用，有利于改善心肺、抗氧化、物質(zhì)代謝和運(yùn)動能量等系統(tǒng)功能，從而促進(jìn)身體健康和體質(zhì)水平的提高。

（2）在高原低氧環(huán)境下，進(jìn)入高原的平原人通過科學(xué)適度的體育鍛煉是可以習(xí)服高原低氧環(huán)境的，經(jīng)過幾年的生活其身體機(jī)能、運(yùn)動能力也相應(yīng)得到提高。

（3）高原適應(yīng)是一個極其復(fù)雜的生物學(xué)問題，以前人們只知道高原地區(qū)是誘發(fā)某些疾病或加重病情以及惡劣的氣候條件直至人類死亡的諸多不利因素。如今，從很多方面證明，當(dāng)平原人進(jìn)入高原后其生化指標(biāo)是有變化的，現(xiàn)代高山醫(yī)學(xué)正在利用人體在缺氧的情況下自衛(wèi)系統(tǒng)的潛能，來達(dá)到治療疾病的目的，特別是對治療心血管、呼吸及神經(jīng)系統(tǒng)等疾病有顯著療效等，這一系列重大課題還有待于我們深入研究。

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Analysis of the Effect of High Altitude Hypoxia Environment on Human Adaptability

MA Xiaoming1，F(xiàn)AN Rongyun2

The effect of high altitude hypoxia environment on the human body is a complex problem involving physiology，mountain medicine，atmospheric physics and other disciplines and these factors usually act on the human body in a comprehensive way，among which hypoxia is the crucial factor leading to the emergence of human body’s adaptability change.Modern plateau medical research shows that hypoxia adaptation mechanism depends on the establishment of stress reaction to hypoxia ability.Therefore，hypoxia has a beneficial side to human health and a full use of hypoxia’s adaptation gene and its induced regulation mechanism can the effectively develop high altitude medical research and treat cardiovascular and cerebrovascular diseases，which is of vital application value to exploring the human stress response in hypoxia environment.

hypoxia environment；human reflection；adaptability

G804.7 Document code：A Article ID：1001－9154（2015）03－0094－04

10.15942／j.jcsu.2015.03.18

G804.7

A

1001－9154（2015）03－0094－04

國家科技部國家國際科技合作項(xiàng)目（2013DFA32470）。

馬小明，碩士，教授，研究方向：學(xué)校體育、運(yùn)動訓(xùn)練。E－mail：qhmymxm321＠163.com。

1.青海民族大學(xué)體育系，青海西寧810007；2.青海省體育科學(xué)研究所，青海西寧810000

1.QinghaiUniversity forNationalities，Xining Qinghai 810007；2.Qinghai Sports Science Research Institute，Xining Qinghai 810000

2014－10－31