高原环境对机体的影响及预防措施

高原环境对机体的影响及预防 　　　　高原环境气候特点是大气压低、氧分压低、气温低、日照长、紫外线辐射强、风速大等。氧气压力在海拔3 000、4 000、5 000 m 处大气氧分压较海平面分别下降约 30． 8%、39． 2%、46． 7%; 气温随海拔高度增加而降低，海拔每升高 100 m，气温下降 0． 56 ℃; 高原上所有体液排出总和在不包括出汗的前提下，达到同一纬度平原地区人体的 1 倍; 紫外线随海拔升高而增强，每升高 100 m，紫外线强度增大约 1． 3%。由于高原环境有其特殊性，对部队作战、训练和劳动生活可产生明显影响，因此，了解高原环境特点，掌握其对健康影响的规律，对提高部队的适应与生存能力和完成各种军事任务有着重要的意义。 　　1、 高原环境对机体的影响 　　1． 1 高原低氧对机体生理功能的影响 　　高原地区为低氧、低温、低湿、强辐射地区，对人体各系统均有明显的影响，包括生理和心理影响，越来越多的研究明低氧、低温、强辐射等环境因素会引起机体功能的变化，尤其是初到高原的人群更加敏感，严重时甚至会威胁到生命安全，低压低氧成为在高原环境下进行活动的主要制约因素，其对机体功能和代谢的影响具有广泛性和非特异性，在各个水平和层次上的影响程度和结果，除了与海拔高度有关外，也与人体进入高原的速度、停留的时间以及机体的功能代谢状态有关。 　　1． 1． 1 高原低氧对机体心脑血管系统的影响 低氧是高原环境影响人体的主要因素，心脏是机体代谢最旺盛的器官之一，心肌代谢对缺血缺氧十分敏感，较长时间严重缺血缺氧将导致心肌的损伤甚至坏死。人体在高原低压低氧环境下进行大强度运动时，机体供氧满足不了需氧，导致心肌缺血缺氧，引起组织功能的障碍，进一步会导致整个心血管系统功能下降，影响机体健康水平、工作和运动能力。 　　赵顺云等通过对来自不同海拔地区的南极考察队员在不同高原环境下血氧饱和度及心率与高原反应风险的关系研究中发现，在西藏高原和南极高原不同海拔下血氧饱和度、心率均有明显的变化，在海拔 110、3 650、4 300 m 时血氧饱和度、心率的差异均有统计学意义，且随着海拔的升高，高原反应风险逐渐增加。在高原环境下，随着海拔梯度和纬度的升高，血氧饱和度明显下降，呼吸频率和心率加快，说明随着海拔高度的升高，大气氧分压逐渐下降，氧弥散的驱动力，即肺泡与肺毛细血管之间的氧分压差明显小于平原，以致在短时间内氧不能完全弥散到毛细血管中，造成氧饱和度下降，而氧饱和度是反映机体缺氧程度和预测进入高海拔地区发生急性高原病的简便而特异的指标，严重低氧血症与急性高原病有密切关系。机体对低氧环境耐受性降低，心率增快是心血管系统为适应高原而发生的代偿性功能增强的表现。 　　急性低压低氧对区域性脑血流量分配影响不大。通过模拟在 3 000、5 000、8 000、10 000 m 高空低氧条件下动物实验表明，急性低压低氧时，脑组织中腺苷三磷酸酶( 机体能量代谢的关键酶) 活力降低，心肌也出现明显的低压缺氧状态，有氧代谢受到明显抑制，导致机体生成的能量明显减少，能量代谢出现紊乱，而无氧代谢产生的 ATP 无法维持脑组织的正常生理代谢，引起电解质平衡紊乱，从而引发了一系列的机体功能紊乱。在低氧期间和睁眼状态下的许多自发性脑电图特性与常氧条件下的情况是不同的，α 波的特征改变非常大。 　　1． 1． 2 高原低氧对机体免疫功能的影响 低氧对中性粒细胞的吞噬功能产生影响，可使红细胞免疫功能下降，同时低氧可以抑制单核巨噬细胞可逆的、无特异性的迁移。通过动物实验发现，低氧暴露对动物免疫功能的影响存在性别差异，低氧使雄鼠干扰素 γ 下降，脾淋巴细胞扩增下降，引起明显的免疫抑制，而雌鼠无特殊变化; 且低氧对机体免疫抑制随着海拔高度的增加而降低; 由平原进驻高海拔地区，机体的免疫抑制随着进驻高原高度的增加而增加，随着进驻时间的延长而降低; 自主神经系统可能参与低氧条件下的免疫凋节，交感神经系统及去甲肾上腺素有免疫抑制作用，副交感神经及乙酰胆碱起免疫增强作用。在低氧情况下，β-内啡酞通过交感神经系统而发挥免疫抑制作用。同时，低氧暴露可以引起红细胞、中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞等非特异性免疫功能和淋巴细胞、抗原递呈细胞如巨噬细胞等特异性免疫组织细胞的免疫功能抑制，增加机体的易感性。 　　1． 2 高原低氧对机体心理功能的影响 　　知觉是指对机体或机体特征的感知和反应。感知和反应能力的变化对于任务操作的速度和准确性均有显著影响，尤其是复杂任务。其中综合反应时间，即人对文字理解所需的时间是一个较为敏感的指标，在海拔2 500 m 以上就明显增加。而对多种刺激进行辨别和区分，然后做出适当反应所需的时间即选择反应时间在海拔高于4 000 m 时便会明显增加。由于人的神经组织对内外环境变化最为敏感，因此在低氧条件下，脑功能损害发生得最早，损害程度也比较严重，且暴露时间越长，损害越严重，特别是对感觉、记忆、思维和注意力等认知功能的影响显著而持久。 　　1． 2． 1 高原低氧对人体感觉功能的影响 高原低氧对人体感觉功能的影响出现较早，其中视觉对缺氧最为敏感。在海拔4 300 m 以上高度时，夜间视力明显受损，并且这种损害不会因机体的代偿反应或降低海拔高度而有所改善。人体的听觉功能也会随着海拔的增加而受到影响，大约在海拔 5 000 m 左右，人的高频范围听力下降，海拔 5 000 ～6 000 m 时，人的中频和低频范围听力显著减退，而且听觉的定向力也受到了明显的影响，此外，人体的触觉和痛觉等也会在严重缺氧时逐渐变得迟钝，在极端高度时还可能出现错觉和幻觉。 　　1． 2． 2 高原低氧对机体记忆功能的影响 记忆对缺氧极为敏感，在海拔 1 800 ～2 400 m 时记忆力便会受到影响，5 000 m 左右出现记忆薄弱，以后随着海拔的升高和缺氧程度的加重，记忆损害程度随之加深，直到完全丧失记忆能力。动物实验研究表明，间歇性低氧暴露也可以损害动物的空间记忆能力，同时急性高原低氧环境下海马、皮质和纹状体神经元的凋亡可能导致动物空间记忆能力的下降，但低氧暴露21 d 后，下降的空间记忆能力即有所恢复。在急性低压低氧条件下大鼠空间学习记忆能力随训练次数的增加而增加，急性中度和重度低压低氧条件下大鼠每天和平均的潜伏期均较对照组显著延长，而且随着低压低氧天数的增加，其延长更为显著。 　　1． 2． 3 高原低氧对机体思维功能的影响 急性高原缺氧严重影响人的思维能力。在海拔1 500 m 时，人的思维能力开始受到损害，表现为新近学会的复杂智力活动能力受到影响; 在 3 000 m 时，各方面的思维能力全面下降，其中最明显的是判断力下降; 在4 000 m 时，语言书写功能损害较为严重; 超过 7 000 m 时，有相当一部分人可在无明显症状的情况下突然出现意识丧失。动物实验表明: 急性低氧暴露( 5%氧浓度、2 h) 3 h后可以严重损害动物的信息提取能力，5 h 后严重影响动物对新信息的学习能力。研究人员认为，缺氧对思维能力影响的危险性在于主观感觉与客观损害相矛盾。如缺氧已导致个体思维能力显著损害，但自己却往往意识不到，做错了事也不会察觉，还自以为思维和工作能力“正常”。此外，急性高原缺氧时还会使人的注意力明显减退，在海拔 5 000 m 以上时，注意力难于集中，不能像平时那样集中精力专心做好一件事情。 　　而且，随着海拔的升高，缺氧程度的加重，注意的范围会变得越来越窄。 　　1． 3 低温对机体的影响 　　低温对机体的影响主要有两种类型: 一是局部性影响，二是对人体全身性生理所造成的低温不舒适症状。低温作业对机体的影响与环境气温降低的程度、人体防寒保暖程度、体力活动强度等有关。人体的低温是指人体核心温度低于 35 ℃，低温的直接损伤作用决定了冻伤的程度。 　　1． 3． 1 低温对代谢和体温的影响 机体周围环境温度较低时，机体为保持正常体温，代谢活动增加，骨骼肌收缩。当身体温度降至 35 ℃ 以下时，会造成低体温或全身性的冷冻伤。且低温可引发组织细胞的脂质过氧化反应。 　　1． 3． 2 低温对神经系统的影响 短时间的寒冷刺激能够提高交感神经紧张度，机体较长时间处于寒冷环境中，运动神经和感觉神经的功能都会受到抑制，并可发生冻僵反应及不可逆损害。 　　1． 3． 3 低温对循环系统的影响 低温可以使机体的血流动力学发生显著的变化，表现为皮肤血管收缩、内脏和骨骼肌血流增加、心率增加、收缩压增加、舒张压增加、心输出量增加，而主动脉血流加速度降低。大鼠暴露于寒冷( 6 ℃) 环境 4 周后，其收缩压、舒张压、平均动脉压、心率均升高，并伴随有代谢性酸中毒、有效血容量减少等循环障碍表现。 　　1． 3． 4 低温对手动作业工效的影响 环境温度过低，可使肌肉僵硬，兴奋性降低，骨骼肌的协调能力下降，关节的灵活性减弱，手的感觉和灵敏度下降，从而影响工作能力。 　　1． 4 紫外线辐射对机体的影响 　　海拔越高，太阳辐射中的紫外线增多，过量的日光紫外线照射可对人体的皮肤、眼睛、免疫系统等造成伤害。同时紫外线能破坏人体皮肤细胞，导致皱纹、色斑，使皮肤未老先衰，严重时产生日光性皮炎及晒伤，或皮肤和黏膜的日光性角化症，引起癌变。 　　2、预防措施 　　2． 1 高原习服 高原习服是指平原人进入高原后，机体在神经 － 体液调节下发生的能够适应高原环境的过程的一系列代偿性变化。依据习服时间、基础生理指标( 呼吸次数、血压、脉率、红细胞计数、血红蛋白) 和体能指标( VO2max 和 1 000 m 跑成绩) 等参数，将高原习服分为初步习服、基本习服和完全习服 3 种。 　　促习服的措施和手段主要有阶梯习服、适应性运动锻炼、低氧预适应、高原富氧室、药物、促习服因子、营养和高原耐缺氧食品等，目前，国内外公认的预防急性高原病、促进高原习服的有效措施是适应性运动锻炼。低氧预适应作为一种通过内源性保护机制来提高机体缺氧耐力的有效方法，是促进高原习服的重要措施，对促进高原习服、预防和减轻急性高原反应具有良好作用。 　　2． 1． 1 低氧预适应 低氧预适应是指机体经一次或多次短暂、非致死性低氧刺激后，机体获得的对后续更长时间或更严重低氧性损伤的耐受性。适宜的低氧刺激能够使人体产生对低氧的适应，利用间歇性低氧对机体的有效刺激，建立机体对低氧的适应能力，使体内的呼吸机能、代谢能力和组织摄取、利用氧的能力得到逐步的改善，从而提高了机体对氧的耐受性; 而且在海拔 900 ～1 500 m 高度居留，低氧环境可以刺激机体诱导高原习服，由于间歇性缺氧预适应每次低氧暴露时间相对较短，采取的缺氧程度相对较高，在海拔 2500 m 的高度低氧暴露可以产生明显的习服效应，而采用相同的氧分压在低压舱间歇性低氧则不会诱导明显的习服效果，同时低氧预适应可以改善高原逗留人员的情绪状态。预适应采用的氧分压应该等于或高于目的地的氧分压，目前大部分研究低氧预适应采用的氧分压为12%( 相当于海拔4 000 m的高度)。另外，预适应产生的习服效果与低氧阶段处于休息状态还是运动状态关系并不密切。利用高原自然低氧环境或人工模拟低氧，对机体产生的一系列特殊生物学效应，再配合运动训练来增加机体的缺氧程度，以调动体内的机能潜力，抵抗缺氧生理反应并积极适应，从而达到提高运动能力的目的。 　　2． 1． 2 适度的运动 适度的运动可使机体免疫功能增强，适度的运动结合低氧同样可使机体的免疫功能增强，但高强度的运动结合低氧的共同作用，机体将易产生免疫抑制，且低氧对免疫抑制起重要的作用。 　　2． 2 被动加温 　　试验表明，被动加温试验的运动员直肠体温比低温暴露试验的运动员高、运动中的主观性工作强度平均值低于低温暴露试验、运动后的最大血乳酸浓度低于低温暴露试验、呼吸交换比率在运动中最大值低于低温暴露试验、心率平均值高于低温暴露试验，所以对低温的预防可以采用被动加温的方法，如穿戴加温手套、加温服装等。 　　2． 3 个体防护 个体对抗缺氧的最好办法是供氧，对初次进入高原的人配备简易的便携式供氧装置，这样有助于将缺氧所致的认知功能下降等风险降低到最小程度。在高原地区紫外线强，户外活动可以带上防晒霜、遮阳帽、墨镜等物品，预防晒伤等。 　　参考文献： 　　［1］焦小杰，方涛，樊毫军，等． 急进高原救援队员血氧饱和度、心率、血红蛋白动态监测与防范高原反应风险的研究［J］． 中华急诊医学杂志，2010，19( 8) : 829 －833． 　　［2］赵顺云，吴新民，郭亚民，等，南极考察队员在不同高原环境下血氧饱和度及心率与高原反应风险的关系［J］． 中华医学杂志，2013，93( 22) : 1743 －1745． 　　［3］高钰琪，王培勇，周其全，等． 高原病理生理学［M］． 北京: 人民卫生出版社，2006: 15 －109． 　　［4］张西洲．国外高原病防治研究概况［J］．人民军医，2008，51(7) :429．