不同强度飞行训练后飞行员血红蛋白和红细胞的变化

祝筱姬赵超张春梅任婧婧张定益郭思润

(1.山东潍坊解放军第89医院，261021；2.山东潍坊94303部队，261051)

不同强度飞行训练后飞行员血红蛋白和红细胞的变化

祝筱姬1赵超1张春梅1任婧婧1张定益2郭思润2

(1.山东潍坊解放军第89医院，261021；2.山东潍坊94303部队，261051)

目的 检测不同强度飞行训练后歼轰-7飞行员血红蛋白和红细胞水平，以探讨飞行员对氧应激的反应能力。方法 应用血细胞分析仪，检测20名歼轰-7飞行员不同强度飞行训练前后血红蛋白和红细胞水平，20名场站地勤人员为对照组，比较各组间指标的差异。结果 飞行员飞行训练前后血红蛋白水平低于对照组，飞行后组(一次飞行组、二次飞行组、三次飞行组)血红蛋白水平低于飞行前组，差异均有统计学意义(P＜0.05)；飞行后三组之间血红蛋白水平比较差异无统计学意义(P＞0.05)；各组间红细胞水平比较差异无统计学意义(P＞0.05)。结论 飞行训练可导致歼轰-7飞行员血红蛋白水平下降，属于机体对高空氧应激的适应性反应。

飞行员；飞行训练；血红蛋白；红细胞；氧应激

实验表明，哺乳动物对高空缺氧具有可塑性和遗传适应性，属于机体对高空应激的生理性反应[1-2]，高海拔适应性与不同蛋白等位基因长时间多态性平衡维持和血红蛋白适应性功能修饰有关[3]。战斗机飞行员和宇航员面临的高空缺氧及加速度对人体所产生的氧应激负荷，一直是航空航天医学备受关注的热点课题。本文通过检测不同强度飞行训练后歼轰-7飞行员血红蛋白和红细胞水平，以探讨飞行员对氧应激的反应能力。

1 对象与方法

1.1 对象 现役歼轰－7飞行员20名，男性，年龄24～38岁，身高168～175 cm，体质量60～80 kg，总飞行时间680～4 400 h，飞行高度3～5 km，飞行载荷＋3 Gz～＋5 Gz，每次飞行60 min，两次飞行间隔30 min，训练科目为特技、空战、对地攻击。飞行时按规定戴密闭头盔、供氧面罩，吸混合氧，穿抗荷服。对照组为场站地勤人员20名，男性，年龄23～37岁，身高165～178 cm，体质量60～82 kg。所有人员以往身体健康，无血液系统疾病史。

1.2 检测方法 20名飞行员飞行前1 d和20名对照组地勤人员07：00抽取肘静脉血1 mL，沿管壁缓慢注入含1.5～2.0 mg/dL的EDTA-K2抗凝试管内，轻轻颠倒混匀，应用日本Sysmex公司产XT-2000型血细胞分析仪，2 h内完成血红蛋白和红细胞的检测分析。同一批飞行员在不同飞行日分别于一次飞行后、二次飞行后和三次飞行后10 min抽取肘静脉血1 mL，依同样方法检测。

1.3 统计学处理 采用SPSS 16.0统计软件，数据用±s表示，计量资料组间采用单因素方差分析，两两比较采用SNK法，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果(表1)

飞行员飞行训练前后血红蛋白水平低于对照组，飞行后组(一次飞行组、二次飞行组、三次飞行组)血红蛋白水平低于飞行前组，差异均有统计学意义(P＜0.05)；飞行后三组之间血红蛋白水平比较差异无统计学意义(P＞0.05)；各组间红细胞水平比较差异无统计学意义(P＞0.05)。

表1 歼轰-7飞行员飞行训练前后血红蛋白和红细胞比较(±s，n＝20)

表1 歼轰-7飞行员飞行训练前后血红蛋白和红细胞比较(±s，n＝20)

注：与飞行前组比较，*P＜0.05

对照组 飞行前组 飞行后组一次飞行后 二次飞行后 三次飞行后血红蛋白(g/L) 153.55±8.05* 149.88±6.47 143.43±7.46* 145.83±5.63* 146.05±6.21*红细胞(×1012/L) 4.93 ±0.35 4.87±0.31 4.87±0.22 4.91±0.21 4.78±0.22

3 讨论

红细胞运输氧是通过红细胞生成和血红蛋白的氧亲和力来实现的。红细胞计数的改变或循环中红细胞聚积现象可反映其携氧能力。严重缺氧时，机体可代偿性调节血细胞比容和血红蛋白对氧的亲和力，以改善组织氧供的不足[4-5]。血红蛋白运输氧有两种途径：①长期作用通过调节肾脏红细胞生成素的分泌，增加红细胞群；②短期作用通过控制通风、心输出量、血红蛋白对氧的亲和力、氧弥散屏障及局部组织微循环灌注[6]。高空缺氧激发血红蛋白氧亲和力的变化主要取决于以下因素：①体内绝对温度和温度梯度；②体内毛细血管波尔效应；③红细胞对氧的亲和力；④控制高空碱血症；⑤血红蛋白对一氧化氮的运输作用；⑥红细胞通过毛细血管的不同效应[7]。实验研究证实，对高空缺氧的适应或高海拔生存的关键因素是血红蛋白结构改变，以提高携氧量[8-12]。短时间主要是调节血红蛋白的结构，长时间是通过改变血红蛋白分子结构遗传密码以适应高空缺氧[13]。由此可见，血红蛋白和红细胞水平对维持高空或宇宙环境下机体对氧应激的适应性起着重要作用。

对飞行员和宇航员在高空缺氧和失重条件下血红蛋白和红细胞变化的研究文献已有报道。Kobayashi等[14]采用近红外线光度仪对3名F-15DJ战斗机飞行员航炮训练中实施氧合血红蛋白、还原血红蛋白、总血红蛋白、组织氧合指数动态监测，发现加速度时，氧合血红蛋白、总血红蛋白、组织氧合指数减少，认为加速度使飞行员大脑处于低血流量状态。一项4名直升机飞行员大脑血氧检测表明，飞行员认知需求加大时，大脑氧合血红蛋白浓度增加，而脱氧血红蛋白浓度轻微改变[15]。另一项6名F-15战斗机飞行员空对空战斗演习中监测大脑氧合血红蛋白浓度的研究发现，随着加速度的变化(Gz－0.4～＋9.5)，氧合血红蛋白和组织氧合指数减少[16]。文献报道，宇宙飞行时宇航员可减少大量血浆和水分，血红蛋白和血细胞比容降低，红细胞减少和形态异常，被称为红细胞应激综合征[17]。由此表明，高空和宇宙飞行机体红细胞系的变化，属于一种正常生理反应和再适应过程[1，18]。

本研究发现，飞行员飞行训练前后血红蛋白水平低于对照组，飞行后组(一次飞行组、二次飞行组、三次飞行组)血红蛋白水平低于飞行前组，差异均有统计学意义(P＜0.05)；飞行后三组之间血红蛋白水平比较差异无统计学意义 (P＞0.05)；各组间红细胞水平比较差异无统计学意义(P＞0.05)。随着飞行次数增加，训练负荷加重，飞行后血红蛋白水平呈现逐渐递增趋势，但无统计学意义。本研究提示，飞行训练虽可使飞行员的血红蛋白水平降低，但在正常生理范围内波动，分析可能与飞行员反复飞行训练机体已适应氧应激状态有关。本研究结果与国外学者的报道有相同之处[19-20]。研究结果同时表明，机载供氧装备和抗载荷系统不能完全克服高空氧应激对飞行员生理的影响。飞行训练氧应激对红细胞水平无明显影响，分析是否与先进的机载防护装备能保证飞行时飞行员大脑的血流量和生理氧合的需求有关。应该强调，平素飞行员的耐缺氧适应性训练 (如短时间的高原飞行和高原生活)，对提高飞行员在高空氧应激状态下血红蛋白的氧亲和力至关重要，即调节血红蛋白结构的改变，以增加血红蛋白的携氧能力。

[1]Cheviron ZA，Brumfield RT.Genomic insights into adaptation to high-altitude environments[J].Heredity(Edinb)，2012，108(4)：354-361.

[2]Storz JF，ScottGR，Cheviron ZA.Phenotypicplasticity and genetic adaptation to high-altitude hypoxia in vertebrates[J].J Exp Biol，2010，213(Pt24)：4125-4136.

[3]Storz JF，Sabatino SJ，Hoffmann FG，etal.Themolecular basis of high-altitude adaptation in deer mice[J].PLoS Genet，2007，3(3)：e45.

[4]Riera M，Fuster JF，Palacios L.Role of erythrocyte organic phosphates in blood oxygen transport in anemic quail[J].Am J Physiol，1991，260(4Pt2)：R798-803.

[6]Winslow RM.The role of hemoglobin oxygen affinity in oxygen transport at high altitude[J].Respir Physiol Neurobiol，2007，158(2/3)：121-127.

[7]Samaja M，Crespi T，Guazzi M，et al.Oxygen transportin blood at high altitude：role of the hemoglobin-oxygen affinity and impact of the phenomena related to hemoglobin allosterism and red cell function[J].Eur J Appl Physiol，2003，90(3/4)：351-359.

[8]Jaenicke E，PairetB.Crystallization of the altitude adapted hemoglobin ofguinea pig[J].Protein PeptLett，2009，16(4)：444-446.

[9]Pairet B，Jaenicke E.Structure of the altitude adapted hemoglobin of guineapig in theR2-state[J].PLoS One，2010，5(8)：e12389.

[10]Storz JF，Moriyama H.Mechanisms of hemoglobin adaptation to high altitude hypoxia[J].High AltMed Biol，2008，9(2)：148-157.

[11]Storz JF，Runck AM，Moriyama H，et al.Genetic differences in hemoglobin function between highland and lowland deer mice[J].J Exp Biol，2010，213(Pt15)：2565-2574.

[12]Storz JF，Runck AM，Sabatino SJ，et al.Evolutionary and functional insights into the mechanism underlying high-altitude adaptation of deer mouse hemoglobin[J].Proc Natl Acad Sci U S A，2009，106(34)：14450-14455.

[13]Weber RE.High-altitude adaptations in vertebrate hemoglobins[J].Respir Physiol Neurobiol，2007，158(2/3)：132-142.

[14]Kobayashi A，Miyamoto Y.In-flight cerebral oxygen status：continuous monitoring by near-infrared spectroscopy[J].Aviat Space Environ Med，2000，71(2)：177-183.

[15]Kikukawa A，KobayashiA，Miyamoto Y.Monitoring of pre-frontal oxygen status in helicopter pilots using near-infrared spectrophotometers[J].Dyn Med，2008，7：10.

[16]KobayashiA，Tong A，KikukawaA.Pilotcerebraloxygen status during air-to-air combat maneuvering[J].Aviat Space Environ Med，2002，73(9)：919-924.

[17]BalakhovskiǐIS，NoskovVB.Hemoglobin massin humansduring space flight and its simulation[J].Aviakosm Ekolog Med，2008，42(6)：32-44.

[18]Rizzo AM，Corsetto PA，Montorfano G，etal.Effectsof long-term space flight on erythrocytes and oxidative stress of rodens[J].PLoS One，2012，7(3)：e32361.

[19]Poliakov VV，Ivanova SM，Noskov VB，et al.Hematological investigations in conditionsoflong-term space flights[J].Aviakosm Ekolog Med，1998，32(2)：9-18.

[20]Tran CC，Berthelot M，Etienne X，et al.Cerebral oxygenation declines despite maintained orthostatic tolerance after brief exposure to gravitational stress[J].Neurosci Lett，2005，380(1/2)：181-186.

Objective To check the changes of hemoglobin and erythrocyte levels in JH-7 pilots after flight training of different intensity in order to explore the pilot's responsiveness to oxidative stress.Methods Hematology analyzers were used to detect the levels of hemoglobin and erythrocyte levels in 20 JH-7 pilots before and after flight training of different intensity，and 20 station ground crew were taken as the control group.The differences of each index between the groups were compared.Results The hemoglobin levels of the pilots before flight training were lower than those of the control group.In post-flight groups(1flight group，two flights group，three flights group)，the hemoglobin levels were lower than each previous group，and the differences were of statistical significance(P＜0.05).The differences of post-flight hemoglobin levels among the three groups were not of statistical significance(P＞0.05).Changes of erythrocyte levels were not of statistical significance in each group(P＞0.05).Conclusion Flight training can lead to the decrease of hemoglobin levels in JH-7 pilots，which is the body's adaptive response to oxidative stress in the high sky.

Pilots；Flight Training；Hemoglobin；Erythrocyte；Oxidative Stress

1005-619X(2012)12-1070-02

2012-09-28)