模拟65msw氦氧饱和潜水对人体氧化应激的影响*

李 慈，何 佳，刘民航，刘玉明，袁恒荣，刘晓波，王 岩，杨 涛，方以群，肖卫兵

(海军医学研究所，上海 200433)

饱和潜水因呼吸气氧分压较高，持续时间较长，可能造成组织的氧化损伤。Zwart SR报道，潜水员在进行10～12 d饱和潜水实验时，超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活力随时间延长而逐渐降低[1]。本实验结合65 msw模拟氦氧饱和潜水人体试验，检测了尿液中超氧化物歧化酶、丙二醛(malondialdehyde，MDA)、总氨基酸(total amino acid，T-AA)、总抗氧化能力(total anti-oxidant capacity，T-AOC)表达水平，以期对本次饱和暴露的氧化应激水平做出评估。

1 材料与方法

1.1 试验对象

成年男性潜水员7名，身体健康;年龄(29.4±2.7)岁，体重(70.8±9.7)kg，潜水工龄(11±3.5)年。

1.2 试验方案

7名潜水员呼吸氦氧混合气，达到的饱和深度为65 m，饱和逗留期间巡潜到70m。高压暴露时间约102 h，其中，加压2 h，饱和逗留48 h，减压52 h。舱内气体氧分压在稳压停留阶段为40kPa，减压期间为50～55 kPa;CO2分压控制在0.5%以下，平均为0.18%。

1.3 样本及试剂

在未加任何处理时取材作为基础值，在进舱前1 d、加压及停留、减压开始、减压结束及出舱后恢复1周等时间点取24h尿(0.002%w/v叠氮钠防腐)，称量尿量;将尿样3000r/min离心15 min，取上清分装，-80℃冻存。采用比色法检测24h尿中SOD、MDA、T-AA、T-AOC的含量，试剂盒购自南京建成生物工程研究所。

1.4 统计分析

2 结果

2.1 65msw饱和暴露对潜水员24h尿量的影响

进舱后第1天尿量比进舱前基础值明显减少(1497.7±693.7 vs 2113.0±615.2，P＜0.05)，进舱后第4天尿量比进舱前基础值增多(2307.6±1159.4 vs 2113.0±615.2，P=0.05，图1)。

Fig.1 Changes of 24-h urine volume in humans experienced a simulated saturation dive to 65 msw

2.2 65msw饱和暴露时潜水员体重的变化

进舱后第1天体重比进舱前基础值略有下降(70.3±8.4 vs 70.8±9.7，P＞0.05)，但从进舱后第2天开始体重逐渐增高，至出舱后与进舱前相比，差异有统计学意义(72.0±8.8 vs 70.8±9.7，P＜0.05，图 2)。

Fig.2 Changes of body weight in humans experienced a simulated saturation dive to 65msw

2.3 65msw饱和暴露对潜水员抗氧化功能的影响

尿总氨基酸水平在减压末期比基础值显著增高，出舱后1周恢复至正常;尿中超氧化物歧化酶、丙二醛、总抗氧化能力含量在暴露期间及暴露前后无明显变化(表1)。

Tab.1 Contents of SOD、MDA、T-AOC and T-AA in human urine during and after a simulated saturation dive to 65 msw(，n=7)

Tab.1 Contents of SOD、MDA、T-AOC and T-AA in human urine during and after a simulated saturation dive to 65 msw(，n=7)

MDA:Malondialdehyde;SOD:Superoxide dismutase;T-AA:Total amino acid;T-AOC:Total anti-oxidant capacity*P＜0.05 vs control

Group MDA(nmol/ml) SOD(U/ml) T-AA(μmol/ml) T-AOC(U/ml)Control 1.95±0.66 21.08±4.84 92.98±7.40 8.18±2.321day before compression 1.78±0.41 27.31±8.26 98.35±6.74 7.54±1.48 Bottom phase at 65msw 1.78±0.58 26.49±4.80 95.59±5.71 8.24±2.08 Initial decompression 1.82±0.37 25.13±5.26 96.89±10.20 7.65±2.23 Final decompression 1.94±0.53 24.77±7.57 100.23±4.27* 8.27±2.241week after decompression 1.53±0.39 25.36±9.18 99.56±4.06 8.97±2.70

3 讨论

曾有研究报道，减压时机体水状态可显著影响减压病(decompression sickness，DCS)的发病率及发病时间，脱水组动物在饱和暴露后减压病发病率及死亡率均显著高于给水组[2]。因此我们在本次试验中监测了参试潜水员24h尿量变化，发现在进舱后第1天尿量明显减少，随即嘱潜水员不口渴也要多喝水，饮水量从每天2000ml增加到3500ml左右，从进舱第2天开始尿量逐渐恢复甚至略增多，整个减压过程中潜水员无异常反映。由此可见，随时监测24h尿量、保持体内水量充足对保证减压顺利进行十分必要。

在减压末期我们监测到尿中总氨基酸水平增高。体内的氨基酸代谢库由食物蛋白质经消化而吸收的氨基酸(外源性氨基酸)与体内组织蛋白质降解产生的氨基酸(内源性氨基酸)组成。各种氨基酸分子量小，可通过肾小球滤过膜滤过，原尿中氨基酸含量与血浆中含量相同，经近曲小管重吸收作用，原尿中氨基酸几乎全部重吸收[3]。本次试验尿中总氨基酸含量增高原因可能主要是外源性氨基酸摄入增多所致。本次参试潜水员饮食营养充足，每日摄入食物供给热能达到4000kcal，蛋白质130g，体重在进舱后第2天开始持续增高，所以可能由于摄入的外源性氨基酸增多，超过近曲小管上皮细胞重吸收阈值，导致尿排泄氨基酸增多。

肝、肾组织代谢旺盛且含有丰富的抗氧化酶及其它抗氧化剂，故肝肾组织损伤时血或尿中MDA含量可显著增高[4-5]。Ikeda[6]报道，深潜水(400m)可使潜水员血浆转氨酶(AST、ALT)活性显著增高，胆碱酯酶(Ach E)活性显著下降，提示肝功能障碍;同时补充抗氧化剂(维生素C、维生素E及儿茶素)可阻止肝细胞紊乱，说明深潜水时肝功障碍主要由氧化应激引起。Djurhuus[7]报道，250m氦氧(氧分压在35～70kPa之间)饱和潜水暴露(持续19.3天)使外周血细胞谷胱甘肽含量下降，抗氧化能力降低。由于尿液MDA含量和血浆MDA水平呈正相关[4]，而尿液标本来源方便，所以我们用尿MDA含量作为了解参训人员体内脂质过氧化水平的指标，同时检测SOD和T-AOC含量来反映机体防御体系的抗氧化能力。本试验结果显示暴露前后24h尿液中SOD、MDA、T-AOC含量没有明显变化，说明65 m氦氧(氧分压在40～55 kPa之间)饱和潜水暴露(持续5天)未造成机体过度氧化应激，推测饱和潜水时氧化应激程度与氧分压值及暴露时间长短有关。因此在潜水试验中密切监测人员氧化应激程度，对防止肝肾器官功能损伤有重要意义。

总之，65 msw饱和潜水暴露未造成参试潜水员明显氧化损伤，可能与暴露压力较低、时程较短有关。

[1]Zwart S R，Kala G，Smith S M.Body iron stores and oxidative damage in humans increased during and after a 10-to 12-day undersea dive[J].J Nutr，2009 ，139(1):90-95.

[2]Fahlman A，Dromsky D M.Dehydration effects on the risk of severe decompression sickness in a swine model[J].Aviat Space Environ Med，2006，77(2):102-106.

[3]罗惠民，郭恒云，耿 炎.123例健康成人尿液总氨基酸的测定[J].云南医药，2001，22(3):244-245.

[4]何长伦，李奇芬，李 平.慢性重型病毒性肝炎患者血浆和尿液脂质过氧化物水平及其意义[J].安徽医科大学学报，1991，26(3):178-181.

[5]高英举.2型糖尿病患者血、尿SOD排泄变化的初步探讨[J].放射免疫学杂志，2002，15(3):178.

[6]Ikeda M，Nakabayashi K，Shinkai M，et al.Supplementation of antioxidants prevents oxidative stress during a deep saturation dive[J].Tohoku J Exp Med，2004，203(4):353-357.

[7]Djurhuus R，Segadal K，Svardal A M.Glutathione in blood cells decreaseswithout DNA breaks after a simulated saturation dive to 250msw[J].Aviat Space Environ Med，2006，77(6):597-604.