青藏高原人类低氧适应的研究

青藏高原人类低氧适应的研究 青藏高原--人类低氧适应的研究 青海高原医学研究所 吴 天 一 耸立在地球上的高山和高原，构成特殊的地理单元，形成独特的自然景观和生态系统，人类在与大自然的斗争中，既感受到了这一极度环境的影响，又深感它存在的重要。对医学生物学来说，高原（山）是一个低氧环境，然而人类需要在此生存和开发。据WHO（1996）的统计，全世界居住在海拔2,500m以上的人数为1.4亿，加之，全世界每年有4千万人去到高山和高原地区，即总计有1.8亿人蒙受高原低氧的影响。 低氧（hypoxia）这一术语，达了这样一个概念，即由于海拔增高，形成大气压下降和氧分压降低，导致人体的低氧血症(hypoxemia)，海拔3,000m以上，人体的氧离曲线开始陡峭，缺氧明显化。到达特高海拔，即5,500m，大气压仅为海平面的1/2，此时人体出现明显的低氧血症，并引起显著生理反应和一系列临床问题。而在珠峰顶，即海拔8,848m，大气压仅为海平面的1/3，人体的血氧水平相当于心肺病人的频死状态（West,1981）。低氧，这就是高原对人类的挑战。 我国有世界上最为博大高耸的青藏高原。因此低氧对人类的影响是我国高原生命科学中要解决的重点课题，它直接关系到我国社会经济发展，对西部大开发更有重要的战略和现实意义。我国在青藏高原研究中，作为生命科学和环境医学的重要“高原人类适应生理学”（high altitude adaptive physiology）受到了重视，因为环境、资源和开发都与人类的生存活动息息相关。而青藏高原是地球上一个特殊的低氧环境，不同高原人群（世居和移居）的低氧适应问题意义重大，它涉及高原环境与人类进化、遗传、生长发育、生理机能和疾病状态等一系列问题。从这个意义上说，青藏高原作为人类和医学地理学（human and medical geography）的研究已引起世界性的关注。 青藏高原特殊的地理环境和生物资源成为研究人类适应的理想之地，而这里的世居藏族和移居汉族又构成了研究的“群体优势”。我国学者充分利用这得天独厚的条件，开创了具有特色的研究，已初步研究了青藏高原人类低氧适应的生物学模式和生理学机制，证明居住高原历史最长的藏族在世界高原人群中获得了最佳高原适应性，这表现在藏族具有完善的氧传送和氧利用系统，从而为人类低氧适应提供了一个理想的生物学模式. 此外, 高原土生动物的适应生理又作为重要借鉴.高原习服——适应失败或丧失引起的主要问题是,劳动能力减低,发生各型高原病和出现高原衰退,其中高原病是防治的重点。然而,高原低氧环境对人体健康也有可利用的一面。 在回顾了我国在青藏高原人类低氧适应研究上所取得成果的同时，当前随着低氧下从器官（organ）到细胞器（organelle）研究的进展，一门“适应氧生物学”（Oxygen biology of adaptation）应运而生。这一领域首先涉及器官水平的功能适应，使机体在低氧环境能获取更多的氧，并有效地传送、合理地分配给组织。其次是组织适应，包括肌红蛋白，毛细血管数量、毛细血管与肌肉纤维间的几何学关系及氧弥散的距离、线粒体数量、分布与功能、氧化酶的数量与活性等，以保证机体组织能摄取更多的氧并充分有效利用。但这些都最终表现在低氧相关基因的表达和互动上。在这一方面，显然分子生物学将打开巨大的窗口，去认识低氧生理和病理生理，去认识高原生命的本质。当前，我国高原人类低氧适应的研究正迎接新世纪高原生命科学的挑战，为此国家自然科学基金一项重大的多学科联合研究的“高原低氧高寒适应和损伤机制的研究”项目正在展开。相信高原人类适应在系统——器官——细胞——分子几个水平上的综合研究，必将会为高原生命科学提供新信息，新概念和新理论，从而造福于高原人类健康。 关键词：高原，低氧，习服，适应，藏族