为什么藏人能适应高原生活

为什么藏人能适应高原生活

在平原地区生活惯了的人初到青藏高原会有高原反应，原因是快速进入高原暴露于低压低氧环境后会产生各种病理性反应，常见的症状有红细胞增多、头痛、呼吸困难、失眠、食欲减退、疲倦等。统计表明，平原人快速进入海拔3000米以上高原时，50%-75%的人会出现高原反应，但经过3-10天后会慢慢习惯，症状逐渐消失。

不过，全球约有1.4亿人世世代代居住在高原，如东亚的藏人、南美的安第斯人和东非的阿比西尼亚人，他们在高原生活应对自如，没有高原反应，这是为什么呢？研究人员从遗传、适应等不同角度进行了研究和解释。

高原适应基因之一：EPAS1

研究人员发现，藏人适应高原生活有多种原因，其中一个原因是，他们具有适应高原低氧环境的基因，例如，其中一种称为低氧诱导因子的EPAS1的基因。任何人都带有EPAS1基因，在高海拔地区，由于空气中含氧量较低，血液中的含氧量也会降低，这时EPAS1基因会被激活，触发生成更多的红细胞，其中的血红蛋白能携带更多的氧气，以供应全身各组织器官维持生理功能的需求。

不过，EPAS1基因被激活导致血红蛋白和红细胞过度增多后，也会增高血液黏稠度，导致高血压、心脏病发作以及产生低出生体重婴儿，提高婴儿的死亡率。所不同的是，藏人长期生活于高海拔地区，其EPAS1基因发生了变异，基因变异的结果是只让藏人轻微提高红细胞和血红蛋白水平，不会造成什么副作用。但汉人和其他没有长时间生活在高原的人，EPAS1基因没有变异，若到高原就会导致供氧不足和其他心血管系统的副作用。

藏人的这种适应高原生活的生物学特性又是如何获得的呢？最近，美国加州大学伯克利分校生物学教授尼尔森团队的研究结果发现，藏人适应高原生活是通过祖先与其他民族通婚后以遗传方式而获得。

研究人员对40名藏人和40名汉人的EPAS1基因周围区域进行了重复测序，发现藏人的这一基因包含一个存在高度差异的单体型，后者只存在于丹尼索瓦人（一个古老的原本生活在欧亚大陆西伯利亚地区的灭绝人种）基因组而不存在于世界各地其他的种群中。这证明，藏人适应高原生活的基因源自丹尼索瓦人。藏人的祖先有可能与丹尼索瓦人有过婚配，从而导致这一基因从丹尼索瓦人流动到藏人，促进了藏人适应高海拔的低氧环境。

研究也发现，在藏人和汉人混居的地方，部分汉人也携带有与藏人相同的这种基因。统计表明，高达87%的藏人携带EPAS1变异基因，有9%的汉人携带该变异基因。

高原适应基因之二：EGLN1

越来越多的研究发现，藏人适应高原生活不只是一种基因在帮助他们，而是有几十种基因，只是现在对这些基因的研究还不够。最近，研究得比较深入的另一个高原适应基因是EGLN1。

EGLN1基因能促进缺氧诱导因子（HIF）的分解，从而导致红细胞加速生成。相反，突变的EGLN1难以促进缺氧诱导因子分解，使得红细胞生成作用降低。研究发现，高达88%的藏人都携带突变的EGLN1基因，生活在低海拔平原地区的人体内则不含这个突变基因。

不含这个突变基因的人在高原环境会产生高原反应，即对低氧水平的过度反应，红细胞会增多，以增加血红蛋白的携氧量来供应全身组织器官之需，但由于心血管红细胞堆积过多，会造成血液过分黏稠而堵塞，以及心力衰竭等副作用。相反，藏人含有这个突变基因，其血液中红细胞及血红蛋白浓度也较低，心血管不会因红细胞堆积过多导致血液过分黏稠而堵塞，也不会有心力衰竭。

高原适应基因之三：HMOX2

最近中国科学院昆明动物研究所的宿兵研究团队同样发现了一种让藏人适应高原极端低氧环境的基因HMOX2基因。

由于HMOX2基因参与血红素的代谢，它在藏人群的低氧适应，特别是血红蛋白水平的调控中可能发挥着重要作用。在不适应低氧环境的汉族人体内，长期低氧将引发红细胞的增生，因为，这可以让增多的红细胞携带更多氧气供给缺氧的机体。但是，红细胞增多又会产生红细胞增多症，造成一系列副作用。

HMOX2基因的功能突变可以加速藏人体内多余血红素的代谢，有利于藏人在高海拔条件下保持相对较低的血红蛋白水平，以避免红细胞过度增殖带来的负面效应，为藏人提供保护。这显然是自然选择的结果。

显然，无论是EPAS1、EGLN1，还是HMOX2基因，都是通过降低藏人血液中的血红蛋白量来使藏人适应低氧环境，而且，这些基因都属于缺氧诱导因子（HIF）基因，是一大类基因。不过，这些基因降低红细胞和血红蛋白量也会降低氧气的携带量，为何藏人还会适应高原上的低氧环境呢？因此，基因现在尚不完全清楚解释为何藏人适应高原低氧环境，而且，基因也只是藏人适应高原环境的解释之一，当然还会有其他的解释。

低氧适应的其他解释

高原人群与平原（低海拔）人群适应环境都有各自的多种因素，例如，可以从血红蛋白浓度、血氧饱和度、一氧化氮（NO）浓度、血细胞比容等来解释。现在，研究人员通过研究供氧途径和一氧化氮的相互关系，提出了一种更清楚地解释藏人适应高原环境的原因。

美国Case Western Reserve大学的人类学家比尔等人从其研究结果提出，藏人的血流较快才是他们适应高原环境的原因，因为血流快能较快地供应全身各组织器官氧气，而这种血流较快又与一氧化氮浓度相关。藏人的血流速度几乎是生活在平原人的两倍，这使得他们能更好地适应高原环境。

比尔等人测量了85位藏人和50位生活在平原的美国克利夫兰人的前臂血流速度，发现前者的血流速度是后者的2倍，同时藏人血液中的一氧化氮副产物是克利夫兰人的10倍。这表明，藏人的血管内膜会产生大量的一氧化氮，一氧化氮扩散到血液中，转化为亚硝酸盐和硝酸盐，后两种化学物质会使动脉和毛细血管扩张，由此会增加血管的血流量，从而更快更多地将氧气送达全身。同时，研究发现，藏人血液中的亚硝酸盐和硝酸盐浓度比感染性休克患者还高，因此他们的血流速度也比高血压患者更快。按理，快速的血流可能会造成高血压，但是对藏人的检测没有发现血管阻力的上升，这是血压增高的一个重要因素。此外，藏人体内的抗氧化物的浓度也更高，这或许是为了减弱一氧化氮作为一种自由基对人体的负面作用。

藏人适应高原环境的另一个原因是，他们的呼吸频率既高于生活在平原上的人，也高于那些生活在南美安第斯山脉的人，安第斯人素来以巨大肺容积著称。给藏人吸纯氧时，他们的心率会下降16%。这也意味着，呼吸频率快和血流快是对高原低氧环境的人提供维持生理功能氧气的重要方式，这种重要方式的产生又是他们体内有高浓度的一氧化氮导致的，因为高浓度的一氧化氮会刺激血管的扩张，这才是他们适应高原低氧环境的主要原因。

（摘自《南方周末》2016年4 月21日 张田勘/文）