高+G 暴露对飞行员肾组织和功能的影响

朱 曦，朱文卓，朱俐俐，黄志红，文江龙，贺旭华，孟宪琴，戴 娜，熊 汨

（湖南师范大学第二附属医院/联勤保障部队第九二一医院，长沙 410003）

随着科学技术的不断发展和现代战争的需要，越来越多的高性能战斗机列装到飞行部队，高性能战斗机意味着高正加速度（+G）。当高性能战斗机做俯冲、拉升、急转等特技时，其产生的向心加速度方向由飞行员骨盆指向头部，根据物理学定律，飞行员必将受到与加速度方向相反的惯性离心力，方向与向心加速度相反，由头部至骨盆，这种加速度在航空医学中被称为正加速度，飞行员受到的相应惯性力表示为+Gz。既往相关动物实验结果表明，高载荷情况下对飞行员机体和各器官局部血液循环会产生较为显著的影响，造成内分泌腺体、心血管、脑组织、肺组织等的超微结构损伤［1］；同样有动物实验表明受+Gz 重复作用后，光镜下肾脏血管呈收缩改变，电镜下肾小球和肾小管的细胞、线粒体有病理改变，+Gz 暴露对大鼠的肾功能和结构都有损害［2］。目前研究+Gz 对人体肾组织结构和肾功能的损害的报道较少，尤其研究实际飞行训练中高+Gz对飞行员肾组织和功能的影响的国内外报道罕见。本课题探讨高+Gz 飞行训练时，高+Gz 暴露对飞行员肾组织和肾功能的影响。

1 资料与方法

1.1 对象 13 名高性能某机型飞行员，男性，年龄（26～40）岁，平均年龄32.25 岁，平均身高172.09cm，平均体重64.34kg。此次飞行训练前经过全面大体检，排除心血管系统、呼吸系统、肾脏和泌尿系统和消化系统等疾病，按《飞行人员体格检查标准》体检合格，飞行结论合格。既往改装前均顺利通过抗荷训练，且三代机改装体检结论：合格。实验观察前一周均无服药史，无喝酒精饮料喝咖啡史，无剧烈运动史，无大载荷飞行训练史。每次飞行训练前均按规范着飞行抗荷服。当天飞行科目飞行载荷达（6～7.96）+Gz，持续时间5～10秒，飞行科目动作重复2 个架次。

1.2 方法 所有观察有大载荷飞行任务的13 名飞行员在飞行训练当天清晨均留尿标本10mL、于手臂静脉抽静脉血标本两管各6mL，训练结束后次日清晨同一时间留尿标本10mL，于手臂静脉抽血留血标本两管各6mL，尿标本和血标本均在低温下保存，于1 小时内送921 医院医学检验科。

1.3 检测方法和设备 所有血尿标本检验均在921 医院医学检验科进行检验，尿微量白蛋白（mALB）和β2-MG 使用的是东芝7BA120 仪器检测，mALB 免疫比浊法，参考值0～30mg/L；β2-MG 乳胶免疫比浊法，参考值1～3mg/L；血标本用麦辉提供的BS-2000 全自动生化分析仪，采用终点法和动力学法检测cystain C、GFR、Cr、UA、BUN。cystatin C 参考值0.56～1.2mg/L，GFR 参考值65～122mL/min，Cr 参考值（40～136）μmol/L，UA参考值（130～450）μmol/L，BUN（2.5～7.14）mmol/L。

1.4 统计分析 采用SPSS 20.0 统计软件进行统计分析，计量资料采用mean±SD 表示，前后两组数据比较采用t 检验，P<0.05 认为有显著性差异。

2 结果

2.1 高载荷飞行前后尿微量蛋白和尿β2-微球蛋白变化 表1 结果显示，高+Gz 飞行训练后尿微量白蛋白增高（P<0.05），训练前后β2-MG 变化不明显（P>0.05），飞行训练后mALB 异常率明显增高（P<0.05）。

表1 飞行前后尿mALB和β2-MG比较

与飞行前比较，*P<0.05

2.2 高载荷飞行前后胱抑素C、尿酸、肾小球滤过率、尿素氮、肌酐比较 表2 结果显示，高+Gz 飞行训练后较训练前胱抑素C（cystatinC）、尿酸（UA）增高，肾小球滤过率减低（GFR）（P<0.05），训练前后BUN、Cr 无明显变化（P>0.05）。

表2 飞行前后尿cystatinC，UA，BUN，Cr，GFR比较

3 讨论

一般情况下，肾小球对蛋白质不能滤过，而病理状态下，各种损伤信号所产生的致炎因子通过影响nephrin 的表达，改变整个足细胞裂孔膜蛋白复合物的完整性和通透性，影响血浆成分蛋白质的滤过，导致蛋白尿的发生，在众多损伤因子中，比较常见的是高糖，缺氧，氧化应激和机械牵拉等［1］；正常情况下尿微量白蛋白为尿蛋白的主要组分，但也仅微量排出，只有当肾小球滤膜受损，通透性增加，滤出量超过肾小管吸收能力时，尿微量白蛋白升高。正常人β2-微球蛋白生成恒定，分子量小，不和血浆蛋白结合，可自由滤入原尿，原尿中几乎100%的β2-微球蛋白均在近端肾小管通过胞饮、摄取、降解的方式进行重吸收，因此尿β2-微球蛋白可以较敏感的反映近端肾小管重吸收功能［2］。临床通过检验尿微量白蛋白和β2-微球蛋白作为判断早期肾损害的重要指标，血清尿素氮和肌酐是临床能够反映肾功能的重要指标［3］。胱抑素C 分泌恒定，浓度不受蛋白质和碳酸饮料、身高、体重等影响，干扰因素少，血浆浓度与肾小球滤过滤的线性相关性显著优于尿素氮、肌酐和其他内源性小分子，并且敏感，轻度损伤即可出现升高，是反映肾小球滤过功能的可靠指标。血尿酸浓度受肾小管排泄、重吸收功能及肾小球滤过功能的多重影响。本实验通过观察尿微量白蛋白、β2-微球蛋白生、胱抑素C、血尿素氮、血肌酐、尿酸、肾小球滤过率了解高+Gz 对高性能战斗机飞行员肾组织和肾功能的影响。

随着高性能战斗机的列装，装备性能大大提高，实际飞行中有俯冲、拉升、急转等各种复杂动作，加速度力对人负荷会更大，从而可能导致更严重的病理变化。在高载荷情况下，飞行员机体可以产生一系列生理机能变化，甚至导致某些组织器官发生不同程度病理改变。其中部分改变为可逆性改变，可自行缓解，部分改变则较严重，甚至会造成飞行员机体损伤［4］；高正加速度可以对飞行员机体产生机械性牵拉作用，引起血流动力学改变，此外重力负荷应激还可以导致神经体液因子等改变。空军航空医学研究所耿喜臣等进行的航空加速度生理学基础研究显示：高+Gz 暴露人体生理应急反应出现皮质醇浓度升高、血清睾酮浓度减低；使机体免疫功能出现短暂性降低；血小板黏附和聚集功能减低，从而使凝血时间增加；在离心机模拟高正加速度实验室，高正加速度暴露或反复暴露可引起人体肾功能暂时性降低［5］；空军总医院动物实验中心王喆，戴雨等进行的大鼠在动物离心机上+Gz 暴露实验，结果表明：+7 Gz 和+9 Gz 作用6 h 情况下，大鼠 BUN 明显升高，进一步证明+Gz 对肾小球的滤过功能有显著影响；电镜下可见肾小管上皮细胞空泡变性，线粒体肿胀及细胞间连接较疏松等一系列病理变化，进一步证明正加速度对大鼠肾功能和超微结构有损害作用［6］。Norsk 发现将正加速度增大可一定程度上减少肾脏的水钠流失，从而得出结论：正加速度对实验对象肾功能有一定损害［7］；有研究表明离心机训练后大鼠肾脏IL-6 mRNA 表达水平随训练时间延长而逐渐增高［8］，而IL-6 mRNA 表达在肾脏损害和肾脏疾病的发生发展中起着重要作用［9］。空军航空研究所李鹏，李卫东等观察载人离心机训练对对部分高性能战斗机飞行员肾功能有一过性功能损害，主要表现在部分观察对象尿mALB和β2-MG 增高［10］。刘成刚等观察歼击机飞行员接受离心机基础+Gz 耐力检查的实验中发现，中等水平+Gz（+4.25 G/10 s）暴露情况下，离心机检查前、后飞行员尿MA 和α1M 平均值比较未见明显差异，证明中等水平+Gz 暴露对少部分飞行员肾功能指标有轻微影响［11］。既往研究表明高+Gz 对离心机实验动物的肾组织和形态损害，肾功能有影响；载人离心机训练和实验观察+Gz 对飞行员肾功能有一过性的影响。实际飞行训练高+Gz 飞行训练对战斗机飞行员肾组织和肾功能的影响值得关注。

本研究观察实际飞行训练中，高性能战斗机高 +Gz暴露对飞行员的肾组织和肾功能的影响，高+Gz 飞行科目飞行训练后飞行员尿微量尿蛋白增高，血胱抑素C，血尿酸增高，肾小球滤过率降低。其可能的机制高正加速度对机体产生的机械性牵拉作用、血流动力学改变，重力负荷应激导致神经体液因子、炎性因子等等改变影响肾组织，肾小球滤过率，肾小管重吸收功能。实际飞行训练不同于载人离心机训练和实验室观察，实际飞行训练更频繁，训练过程更加复杂，对飞行员身体尤其肾组织和功能影响更严重，要求我们临床医生和航卫工作者更重视飞行训练尤其高正加速度飞行训练对飞行员身体的影响，指导飞行训练，延长飞行员的飞行时间，保证飞行员的战斗力。