高原低氧环境对人体适应性的影响探析

马小明，樊蓉芸

高原低氧环境对人体适应性的影响探析

马小明1，樊蓉芸2

高原低氧环境对人体的影响是一个涉及生理学、高山医学、大气物理学等多种学科的复杂问题，这些因素往往综合作用于人体，低氧是关键性的因素，其人体出现适应性改变。现代高原医学研究表明，机体低氧适应机制的建立取决于对低氧应激反应能力，所以，低氧环境对人体健康是有着有利的一面，充分利用低氧适应基因及其诱导调控机制，可以有效开发高原医学研究及治疗心脑血管等疾病，探究人体在低氧环境下的应激反应和适应性有着巨大的可开发的应用价值。

低氧环境；人体反应；适应性

高原医学表明，世居高原的民族比居住在平原的人群对低氧环境有着更强大、更完善的适应能力，久居高原民族对低氧环境具有遗传性、生理和解剖学特征［1］，这是因为世世代代生活、劳动在高原的民族在人类进化过程中形成了“适应性”的改变。大量生活在平原的人走进青藏高原，参与当地的经济建设，科学探险、国防建设等一切活动，然而，平原地区久居者初到海拔3 000—4 500米或以上地区，往往会出现各种低氧反应；高原毕竟是高海拔地区，人们在神池向往的同时固然会考虑到缺氧以及能否适应等一些列问题，所面临着最关键的就是低氧对人体的损伤问题，甚至出现一系列的生理、生化及病理改变，同时也会对平原人的心理健康产生威胁。鉴于此，本文从几个侧面对人类与其生存环境问题做一阐述。

1 高原人类适应进程与历史活动状况分析

1.1 低氧环境适应研究

研究表明［2］平原人进入高原后，体力劳动能力明显下降，部分人可发生急性或慢性高原病，同时人体对高原环境也具有强大的习服适应能力。高原环境影响机体健康的主要因素及其作用机制，研究重点在于高原自然环境中，低气压、低温、低湿、强太阳辐射等环境因素对机体影响。高原环境因素对机体的影响是广泛的、非特异性的，涉及到机体的神经、呼吸、血液、循环、消化、泌尿、生殖、内分泌、免疫等多个系统，在整体、系统、器官、组织、分子和基因水平上均有所表现，影响机体的功能、代谢和形态结构。目前在低氧适应性反应相关基因的探索研究中，发现了以低氧诱导因子、促红细胞生成素（EPO）和血管内皮细胞生长因子（VEGF）等为代表的低氧相关基因30余个［3］；已经证实，在低氧环境下这些基因的表达产物所产生的多重生物学效应与提高机体氧携带和氧运输效率，增强低氧条件下的糖代谢调控和应激反应能力密切相关［4］。机体低氧适应机制的建立取决于对低氧应激反应能力，所以，充分利用低氧适应基因及其诱导调控机制，可以有效地开发高原医学研究，来造福于人类。

1.2 高原低氧环境的人类生存现状

青藏高原是世界平均海拔最高的高原，主要在我国的西南部，包括西藏、青海、四川西部、新疆南部，以及甘肃、云南的一部分，平均海拔4 000多米。生活在青藏高原的藏族，有着悠久的历史和文化，在藏族居住地区已发现和发掘出新旧、石器时期等各个不同历史阶段的文化遗址甚多，说明西藏地区在七千年至两万年前，就有人类在这里繁衍生息；青海、甘肃等地区发现的都属于新石器时代晚期的新石器及彩陶文化遗存物［5］。以上足以证明在青藏高原的低氧环境中，早已在几万年前已有了活动，他们完全适应了低氧环境而繁衍生息着。据医学研究表明，藏族在低氧通气反映不钝化、肺循环的稳态调节而不发生低氧性肺动脉高压，红细胞不出现过度增长，这都是在自然环境下经过千百万年的进化而获得的遗传适应的结果。

而后期移居到高原人群还不能够完全适应高原，只能在一定程度上“习服”。平原人在高原出现的“习服”式的功能适应，机体发生了变化有红细胞增多、肺动脉增压等，这种适应性的变化佐证了高原医学在低氧环境治疗很多疾病的原理。例如，高血压、冠心病、肥胖症、支气管哮喘、再生障碍性贫血等在高原地区发病率相对较低，因此，现代医学利用低压氧舱模拟高原气候治疗、康复很多疾病，收到了很好的效果。

目前，学者已经着眼于高原低氧环境对健康的有利影响的研究与应用，在一些发达国家和地区，开始利用高山气候进行身体锻炼，来提高人体的心肺功能和健康水平，利用高原低氧环境开展“高山疗养”“高原旅游”等项目，并在医护人员的保障下进行高原康复健身活动，起到了“刺激激活”生理功能，调整神经系统功能等作用。我国也在云南、青海、庐山、黄山等地区（1 500－2 500m）中度海拔地区修建了疗养院来进行综合利用与开发［6］。

2 人体对高原低氧环境的适应表现

进行高原环境中，一少部分人由于不能适应低氧会发生急性或慢性高原病，但人体对高原环境也具有强大的习服适应能力［7］。高原低氧对人体的作用，通过移居高原者获得性习服和高原世居者遗传适应，能够调动人体体内的生理功能活动，表现在心血管循环、呼吸、抗氧化、物质代谢和运动能量等系统功能的提高和细胞基因组织水平的改善［3］，见表1。

表1 高原低氧环境习服和适应的表现

3 高原低氧与运动能力

3.1 低氧生理学理论

我国的低氧适应性研究从1964年就开始直至今天，主要针对西藏、青海等高原地区的急、慢性高山病的研究，突出贡献为登珠峰的科考活动、部队入驻换防、青藏公路和青藏铁路建设等诸多科考任务，验证了很多利用高原医学治疗心脑血管病的医学理论等。研究实践证明了高原低氧环境对人体的诸多器官有着正反两方面的影响，明确指出低氧环境对人体健康也有着有利的另一个方面［12］。为我国低氧生理学做出了卓越的贡献、著名的低氧生理学界专家周兆年教授指出，间歇性低氧、低压等医疗措施，在呼吸、心脑血管、和内分泌等方面，可以有效地治疗人体缺血、缺氧的多种疾患病症，是一种独特的非药性提高心脏对低氧耐受的有效措施。这在当前临床实践中展示出相当诱人的前景，有着非常重要的实际应用价值。

3.2 仿高原训练和高原体育

关于仿高原训练，始于20世纪50年代，它来源于运动员低氧训练，是高原训练和研究与应用的基础上发展起来的，低氧对于人体生理的效应已在过去的60多年间国内外有着广泛的研究，特别是国际大赛上如奥运会等不少国家都得益于高原训练。综合相关的研究认为，低氧运动对于人的身体健康有着促进作用，特别是通过低氧与低氧运动的双重作用与刺激下，通过肌体氧综合能力、氧运输能力、供氧能力、氧利用能力和免疫能力系统功能以及神经肌肉机能能力的提高，使身体产生一系列的适应性改变，从而能够提高运动成绩，所以被德国、芬兰、瑞典、挪威、美国等国广泛的运用，除建造可调氧分压式睡仓外，在国际上基本认同世居平原运动员高原训练的最佳高度为2 000—2 500m建立高原训练基地，我国也在九十年代初建了云南海埂和青海多巴国家级体育训练基地，因此，在高海拔地区运动员与适应人群可以进行大强度的体育运动是个不辨的事实。

3.3 高原适应的实证分析——平原地区大学生在青海运动能力的监测

近十多年来，很多平原地区的大学生到青海高校来求学，从平原到高原其身体机能与生理机能发生什么样的变化？其适应性的影响有哪些？我们选取新考入青海西宁（2 260米）的内地学生200名（从没到过高原）。选取2009年青海省国民体质监测大中专组单纯随机抽取在青海生活2年以上（称：短居）的内地大学生200名，青海本地考生（久居）大学生200名，共计600名。进行身体机能指标与身体素质指标对比，测试内容见表2。

研究对比结果表明：身体素质测试结果看，在腰腹力量方面短居组与新入住组间有非常明显差异，而与久居组差异不明显，说明短居组的身体机能状况良好；在下肢爆发力上反应出同样的结果。见表2。

表2 高原久居、短居、新入住大学生身体素质测试结果（¯x±s）

反复横跨（限定时间）是反映人体灵敏性的测试项目，通过我们的测试发现，久居与短居组之间差异不明显，而新入住组则反映出非常明显的差异（见表3）。

表3 高原久居、短居、新入住大学生肌肉耐力、灵敏性、最大摄氧量测试结果（¯x±s）

20米折返跑是速度耐力项目，从中我们发现，在速度耐力方面反映出高原久居大学生的优势就有非常明显的差异，新入住组成绩较差，而短居组与久居组有显著差异；短居组与新入住组有非常明显差异。

最大摄氧量（VO2max）是评定人体心肺功能和有氧工作能力的重要综合指标之一［13］。从表2中可以清楚看到三个组之间的差异是非常明显的，短居组与新入住组有非常明显差异，说明短居组人群的心肺功能和有氧工作能力有了大幅度的提升。所以，新入住高原的大学生在初入高原的时间段1—2周内的影响是明显的，在适应期的2—3个月内其运动能力明显不佳。但基本上适应了新的地理环境和生活环境，能够较好地完成接下来的半个多月的军训与体育测试等科目，我们观察到，在青海两年后的内地大学生在本校的校级运动会上、省级运动会上其短跑、短跨、跳跃（长跑、投掷除外）有着出色的表现，占据着主导地位，充分证明了平原地区大学生通过高原居住的时间的增加，机体逐渐适应了高原低氧环境，佐证了平原地区大学生人群身体机能在低氧环境下发生了适应性的改变。

4 结语

（1）人体对特殊环境具有很强的习服和适应能力的，健康人群在高原的适度缺氧的情况下，能使身体组织发生一系列的适应性的变化，会给健康带来有益的作用，有利于改善心肺、抗氧化、物质代谢和运动能量等系统功能，从而促进身体健康和体质水平的提高。

（2）在高原低氧环境下，进入高原的平原人通过科学适度的体育锻炼是可以习服高原低氧环境的，经过几年的生活其身体机能、运动能力也相应得到提高。

（3）高原适应是一个极其复杂的生物学问题，以前人们只知道高原地区是诱发某些疾病或加重病情以及恶劣的气候条件直至人类死亡的诸多不利因素。如今，从很多方面证明，当平原人进入高原后其生化指标是有变化的，现代高山医学正在利用人体在缺氧的情况下自卫系统的潜能，来达到治疗疾病的目的，特别是对治疗心血管、呼吸及神经系统等疾病有显著疗效等，这一系列重大课题还有待于我们深入研究。

［1］ 席焕久.藏族的高原适应——西藏藏族生物人类学研究回顾［J］.人类学学报，2013（3）.

［2］ CalbetJ A，Radegran G，Boushel R，etal.On the Mechanisms That Limit Oxygen Uptake During Exercise in Acute and Chronic Hypoxia Role of Muscle Mass［J］.High Alt Med Biol，2010，11（2）：88－92.

［3］ 吴天一.高原环境对人体有益影响的研究［J］.医学研究杂志，2007（12）.

［4］ 低氧生理学与高原医学研究—香山科学会议第166次学术讨论会［EB／OL］.http：／／www.docin.com...555.html，2013－08－07.

［5］ 参考资料.藏族的由来［EB／OL］.http：／／www.wenda.so.com. 2011（07）.

［6］ 张俐.高原低氧环境对人群健康状况的影响［J］.医药前沿2012（5）.

［7］ CalbetJ A，Radegran G，Boushel R，etal.On The Mechanisms That Limit Oxygen Uptake During Exercise in Acute and Chronic Hypoxia Role of Muscle Mass［J］.High Alt Med Biol，2010，11（2）：88－92.

［8］ 余章彪.高原低氧环境快速习服与长期适应机制的研究进展［J］.铜仁学院学报，2013，15（2）：120－124.

［9］ R.L.G e，Q.H.C hen，L.H.W ang，et al.Higher Exercise Performance and Lower VO2Max in Tibetan Than Han Residents at 4，700 m Altitude［J］.J Appl Physio1，1994，77（2）684－691.

［10］ R.L.G e，G W He Lun，Q.H.C hen，et al.Comparison s of Oxygen Transport Between Tibetan and Han Residents at Moderate altitude［J］.Wilderness＆Environmental Medicine，1995，6（4）：391－400.

［11］ 李天舒.藏族人群适应高原低氧遗传机制被发现［J］.中国当代医药，2010，17（18）：1－18.

［12］ 康健.低氧血症原因与治疗方法［N］.康健人生，2014（6）.

［13］ 潘棱，俞玲，胡锡衷.正常人和心肌缺血患者运动心肺功能指标的探讨［J］.心脏杂志，1998（3）.

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

MA Xiaoming1，FAN 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

国家科技部国家国际科技合作项目（2013DFA32470）。

马小明，硕士，教授，研究方向：学校体育、运动训练。E－mail：qhmymxm321＠163.com。

1.青海民族大学体育系，青海西宁810007；2.青海省体育科学研究所，青海西宁810000

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

2014－10－31