飞行训练过程中高载荷（+Gz）对飞行员心肌细胞损害的影响

贺旭华，朱俐俐，朱 曦，文江龙，熊 汨

（中国人民解放军联勤保障部队第九二一医院/湖南师范大学第二附属医院空勤科，长沙 410003）

正加速度是指飞机在空中进行转弯、俯冲、掉头等曲线动作时，所产生的作用于人体由脚指向头的加速度［1］。在高载荷（+Gz）的作用下，对人体各个器官都会产生牵拉，其中包括心脏，飞行过程中的高载荷暴露影响心脏功能、产生心肌损害。由于我国航空航天事业迅速发展，伴随着高性能战斗机的列装和使用，高载荷对飞行员心脏的影响更为明显，飞行员需要忍耐更高载荷。有大量模拟实验表明反复高载荷暴露会导致动物出现心肌组织超微结构损伤［2］、心肌酶谱［3］升高等心脏及功能的损害。国内外一些学者以离心机暴露的方法研究发现，加速度对人体心脏是否真的存在损害有待进一步探讨［4］。目前国内外暂无研究飞行员实际飞行时心脏损伤情况的报道，本研究选择实际飞行训练项目中的13 名飞行员，在暴露当天和第二天凌晨采取肘静脉血检测血清CK、CK-MB、TnT、Mb、LDH 的变化，以探讨人体在重复+Gz 暴露下对心肌的损伤及其机制。

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（26～45）岁，均按照现行的《中国人民解放军招收飞行学员体格条件》体检合格，试验前1 周统一饮食，禁止服用各种药物；试验前24 h 内无繁重体力活动，睡眠充足。当天飞行科目飞行载荷达6～7G 载荷量，持续时间5～10 秒，飞行科目动作重复2 个架次。

1.2 设备与仪器 心肌肌钙蛋白T（TnI）测定 Roche cobas 6000 全自动免疫测定与光度测定的分析系统，电化学发光法，用于检测血清心肌钙蛋白 I（cardiac troponin I，c TnI）浓度。肌酸激酶（CK）、乳酸脱氢酶（LDH）测定 mindray BS-2000 自动生化分析仪，IFCC法，用于检测血清肌酸激酶、乳酸脱氢酶浓度。肌酸激酶同工酶MB 型（CK-MB）mindray BS-2000 自动生化分析仪，免疫抑制法，用于检测CK-MB 浓度。肌红蛋白（Mb）mindray BS-2000 自动生化分析仪，乳胶增强免疫比浊法，用于检测Mb 浓度。

1.3 试验步骤 选取13 名飞行员在飞行训练当天清晨留取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再次留取手臂静脉抽血留血标本两管各6mL，均在低温下保存，于1 小时内送联勤保障部队第921 医院医学检验科。检测飞行前、飞行后血清肌酸激酶（CK）、肌酸激酶同工酶MB 型（CK-MB）、乳酸脱氢酶（LDH）、肌钙蛋白T、肌红蛋白（Mb），

1.4 统计处理 采用SPSS 25.0 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，检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 飞行前后心肌酶的变化情况 表1 结果可见，飞行后CK 值为（178.5±28.1）U/L 明显高于飞行前（118.2±14.3）U/L（P＜0.05），具有统计学意义；飞行后CKMB、LDH 与飞行前比较无明显差异（P＞0.05）。

表1 飞行前后心肌酶的变化

2.2 飞行前后肌钙蛋白T、肌红蛋白的变化 表2 结果可见，飞行前后血清肌钙蛋白T 水平无明显差异（P＞0.05）；飞行后肌红蛋白为（77.66±7.45）ng/mL，明显高于飞行前（55.09±2.26）ng/mL，P＜0.05，差异具有统计学意义。

表2 飞行前后肌钙蛋白T、肌红蛋白的变化

3 讨论

随着战斗机的发展及高性能战斗机逐渐列装和使用，飞行过程中所承受的载荷量和时间逐渐增加，意味着对飞行员体能及身体提出更高要求，众所周知，飞行员均是经过严格遴选的高身体素质尖端人才，同时在离心机下进行严格的抗荷训练，抗荷装备也日益完善，但高载荷对飞行员心脏损伤仍然不可避免。

肌酸激酶（CK）是运动过程能量供给中的重要高能磷酸转移酶，主要存在于骨骼肌、心肌和脑组织中，CK 对急性心肌损伤有较好的诊断意义。其同工酶包括CK-MM、CK-MB 和 CK-BB3 种，正常人血清中以CKMM 为主，CK-MB 少量，CK-BB 极少，因此当CK-MB升高时，考虑存在心肌细胞损害。CK 和CK-MB 是心肌损伤的主要标志物，特别是 CK -MB 对心肌细胞损伤具有更高的特异性［5］LDH 是糖酵解过程中的一种重要酶，广泛存在于机体各个组织，多见于心肌、骨骼肌以及红细胞，分为3 类：一类以LDH1 为主，主要存在心肌中；LDH5 和LDH3 分别存在于横纹肌和肺、脾为主。LDH 存在于各种组织的细胞中，全身器官和组织损伤时都会出现LDH，心肌损伤时也会引起血清中LDH 升高，因此其特异性不高。肌钙蛋白（Tn）是肌肉组织运动过程中的调节蛋白，位于收缩蛋白的细肌丝上，在肌肉收缩和舒张过程中起着重要的调节作用；含有3 个亚型：快反应型、慢反应型和心肌肌钙蛋白（cTn）。快反应型、慢反应型与骨骼肌相关，而心肌肌钙蛋白只存在于心肌细胞中，是由肌钙蛋白T（cTnT）、肌钙蛋白I（cTnI）、肌钙蛋白C（cTnC）三种亚单位组成的结合物。肌钙蛋白T 是肌钙蛋白的一个亚型，在心肌细胞损伤时被释放。心肌细胞损伤时血清中cTnT 迅速升高，其特异性与敏感性均较高。在急性心肌梗死患者，3～6小时开始释放，10～24 小时达到高峰，恢复正常时间cTnT 为10～15 天。心脏损伤时TnT 释放入血，早期即可检测到TnT 升高。

肌红蛋白（Myoglobin）是存在于心肌和其他肌肉组织中。肌红蛋白的功能是在肌肉细胞内获取氧，产生肌肉收缩时提供能量。当心脏或骨骼肌受伤时，肌红蛋白被释放到血液 在损伤后的几个小时内可检测到肌红蛋白浓度的升高。肌红蛋白可通过血检或尿检进行检测。损伤发生3 小时后，血液中肌红蛋白水平就会升高。正常人血清中Mb 含量非常低，心肌细胞损伤早期即可使细胞膜通透性增高，Mb 从细胞内释放导致血中Mb 水平升高。当骨骼肌和肾脏受损时，血清中MB 也会增高。

以往国内外大量动物实验指出反复高强度载荷暴露可导致心肌损伤，心肌酶出现不同程度的升高。郑军［1］等人指出人体高强度载荷暴露后可出现心肌细胞通透性增加，但不会出现心肌细胞的器质性损伤变化。MH Laughlin［6］对小型猪做了+Gz 暴露试验指出高载荷可使猪出现心内膜下出血、肌原纤维变性和坏死，但高载荷暴露对人类心脏损害没有显著风险。Sellers［7］等用小型猪在重复+Gz 暴露后观察血清心肌酶谱的变化，发现磷酸肌酸激酶同功酶（CK-MB）有明显升高，但谷草转氨酶（GOT）、磷酸肌酸激酶（CPK）无明显变化。指出+Gz 暴露下可使心肌细胞膜通透性改变。詹皓［3］等人指出反复+Gz 应激使大鼠血清心肌酶谱明显升高，进一步证实了+Gz 应激可致心肌细胞损伤。

本研究为飞行员实际飞行训练，与以往的动物实验及人体离心机模拟实验有差别，主要是因为动物模拟实验中，动物是被动固定在离心机上，达到最高载荷过程中，无法确认受试动物是否达到承受极限，实验过程中是否引起受试动物晕厥等不适。人体离心机实验时，受试者是被动达到最高载荷，而本实验为实际飞行训练，在飞行过程中是飞行员有准备、有意识地完成飞行动作，在达到最高载荷过程中提前进行抗荷动作，同时神经-体液系统也可进行调节以减轻高载荷下心肌损伤。本实验中飞行员在完成飞行项目后CK 明显升高，考虑由于飞行过程中进行抗荷动作时，全身器官引起牵拉，包括心肌在内的多处肌肉处于缺氧的状态，导致细胞膜通透性升高，从而使包括CK 在内的一些酶漏至细胞外［8］，但不具心肌特异性；CK-Mb 较暴露前无明显升高，CK-Mb 主要存在于心肌细胞，CK 存在于骨骼肌及心肌，所以CK 可见明显升高、CK-MB 无明显升高，主要考虑心肌损伤。同时Mb 明显升高，说明在高载荷下存在心肌损害，同时不能排除其他肌肉组织牵拉损害，也可导致Mb 升高，所以Mb 升高明显。本研究中+Gz 暴露前后肌钙蛋白T 有升高，但均未达到异常水平。考虑由于心肌损伤较轻，还未达到心肌坏死后导致大量TnT 释放入血。国内外大量动物实验及离心机模拟实验指出反复高载荷暴露可造成心肌损伤［9-10］，出现心肌损伤可能是因为+Gz 暴露下心脏瞬间缺血缺氧，造成心肌再灌注损伤［11］。

本实验为飞行员战斗机实飞训练，飞行后心肌酶部分升高，综合以上考虑飞行过程中存在心脏存在损害，可根据飞行项目的最高载荷设计训练动作，为飞行员实际飞行过程中规避损害风险、提高飞行质量、延长飞行寿命提供理论依据。