健康人群短期适度海拔暴露前后肺功能变化的调查研究

斯赛女，祝玛，李优珍，张顺平，徐佩红，徐涛

随海拔高度升高，低氧低压环境对人体产生的影响愈发明显，有学者提出根据海拔高度对人体的影响可分为适度海拔1 500 ～3 500 m，高海拔3 500～5 300 m；极高海拔＞5 300 m[1]。在我国海拔超过2 000 m 的地区约占全国面积的1/4，近年来国家政策支持西部经济发展，进入西部高海拔地区工作、学习、旅行的人越来越多。呼吸系统是应对海拔高度环境变化最早、最明显发生变化的系统之一。健康人群初入高海拔地区肺功能有下降趋势，而长期生活在高海拔地区的人群却有着更高的用力肺活量（FVC）和一秒用力呼气量（FEV1）[2-6]。适度海拔地区相较于更高海拔地区环境宜居，但适度海拔暴露对肺功能的影响研究较少，本研究观察比较适度海拔暴露前后肺功能的动态演变，探讨适度海拔对人体肺功能的影响，现报道如下。

1 对象与方法

1.1 对象 收集2022 年5 月至2023 年5 月由宁波市（城区平均海拔10 m）援建四川省凉山彝族自治州木里藏族自治县（城区平均海拔2 500 m）的健康非吸烟人群。纳入标准：（1）近3 年来长期生活在低海拔地区；（2）近半年内无海拔＞2 000 m 地区暴露史；（3）熟知实验内容，签署知情同意书。排除标准：（1）有明确诊断肺部疾病，如慢性阻塞性肺病、支气管扩张、支气管哮喘及肺结核等；（2）既往有肺部手术史；（3）有严重循环、免疫及血液系统疾病；（4）2 周内有急性上呼吸道感染、发热等症状；（5）无法配合完成研究者。本研究经宁波大学附属人民医院医学伦理委员会批准，并签署知情同意书。

1.2 方法 检测入组对象在适度海拔暴露前（出发前24h）的肺功能、6min步行试验（6MWT）后的心率、血压、氧饱和度（SO2）及步行距离作为基础值，在适度海拔暴露24h、适度海拔暴露4 周、脱离暴露24h、脱离暴露4 周再次检测上述指标，收集数据并进行对比分析。赛克X1 肺功能仪检测均由呼吸科医师指导下完成，检测前安静休息半小时，检测3 次，每次间隔休息20 min，取最佳曲线数据，记录FVC、FEV1、一秒率（FEV1/FVC）、最大呼吸流量（PEF）、最大呼气中期流量（MMEF）、每分钟最大通气量（MVV）；6MWT 是在平直硬质路面进行，30 m 处安放标识并折返，结束后记录数据。

1.3 统计方法 采用Graphpad Prism 9 统计软件进行分析，计量资料以均数±标准差表示，采用配对方差分析检验，P ＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

本研究共入组受试者108 名，男68 名，女40 名；平均年龄（39.5±4.9）岁，身高（1.73±0.21）m，体质量（68.82±7.58）kg，体质量指数（BMI）（24.08±2.03）kg/m2。受试者在两地工作内容及强度无变化，研究期间未发生急性事件。与对照值相比，在适度海拔暴露后，FVC下降，FEV1 无明显变化，FEV1/FVC升高，脱离暴露后FVC、FEV1/FVC 恢复到基础水平。PEF、MMEF、MVV 在适度海拔地区升高，随着暴露时间增加进一步升高，暴露4 周时达最高值，脱离暴露后，PEF、MMEF恢复正常水平，MVV与对照值相比仍有升高，见表1。步行距离在适度海拔地区下降，随暴露时间延长步行距离有所增加，脱离暴露后步行距离较对照值仍有增加。心率、呼吸频率、SO2在适度海拔地区均有相应改变，脱离暴露后则恢复至对照值水平，见表2。

表1 适度海拔不同暴露时间肺功能检测结果

表2 适度海拔不同暴露时间6MWT 结果

3 讨论

高海拔地区有着独特的地理、气候环境，会对人体产生一系列影响，在海拔超过3 000 m 地区，低氧引起的生理反应开始变得明显[7]。肺泡氧分压和动脉血氧含量下降刺激外周化学感受器，在暴露初期最为敏感，本研究发现健康人群初入适度海拔地区时SO2明显下降，心率、呼吸频率显著增加，为应对低氧带来的不良影响，肺通气指标MVV 在暴露初期迅速升高，并随着暴露时间增加进一步增加。同时，因为适度海拔地区气压下降，空气密度降低，空气流经气道形成的湍流减少，综合引起呼吸阻力降低，呼气流速增加，故PEF 相较于低海拔地区更高。MMEF升高与低氧应激导致儿茶酚胺释放增加小气道扩张有关。呼吸流速增快有利于提高气体交换速率，降低空气氧分压与肺泡内氧分压差，从而减少低氧环境对机体的影响。FVC 主要受年龄、身高、体质量及胸围等影响，上述因素在短期内并不会发生明显改变，本研究发现健康人群适度海拔地区暴露后FVC 下降，引起这一现象的可能原因是缺氧明显导致小气道黏膜血管收缩，能量代谢减少，酸性代谢产物堆积，引起呼吸肌收缩力减弱、胸廓扩张度减少，呼吸驱动力不足。低氧可导致肺间质水肿引起呼吸膜增厚，同时在缺氧环境下肺泡表面活动物质代谢能力减弱，降低了肺顺应性，肺泡收缩力增加，FVC进一步下降，脱离海拔暴露后，低氧产生的影响消失，FVC 可恢复。FEV1 与海拔高度之间的关系尚无定论，有学者指出FEV1 与多种地理因素相关，不能单一以海拔高度分析[8-9]。FEV 下降，FEV1 无变化，故FEV1/FVC 较对照值上升。

高原地区间歇低氧暴露可增加机体肺通气量，提高携氧能力，从而提高运动耐力，是运动员、武警官兵训练的一种常用方法，国家高原体育训练基地设在青海省西宁市（海拔2236m），运动员在适度海拔地区短期特训后最大通气量及运动耐力均有增加[10]，本研究亦发现6MWT步行距离在经过适度海拔暴露后增加，这表明低海拔地区人群在适度海拔地区工作生活后也可提高运动耐力。有研究发现在高海拔地区FVC 下降与6MWT 步行距离下降呈正相关[11]，而本研究发现适度海拔暴露后6MWT 步行距离的下降与FVC 下降并无相关性，这提示影响人体运动耐力的原因不止肺功能的改变，仍需进一步探究。

健康人群进入高原地区后，机体迅速通过呼吸系统、循环系统及血液内的缓冲系对环境改变作出适应调节，使得内环境稳定，这其中呼吸系统的习服对高原适应至关重要。对呼吸系统的影响主要在于缺氧程度，适度低氧可兴奋呼吸中枢引起通气量增加，严重低氧对呼吸中枢的直接抑制作用超过了外周感受器的兴奋作用，当海拔超过一定高度后，随着海拔进一步升高，肺功能损害呈逐渐加重趋势[12]。FVC随海拔高度增加持续降低[13-14]，肺通气血流比例失衡；持续的呼吸频率增加会引起呼吸性碱中毒，在适度海拔地区机体尚可调节酸碱平衡，然而随着海拔高度进一步升高，呼吸性碱中毒逐渐加重，人体短时间内无法调节平衡，表现为在初入高海拔地区的2 ～3 d 内出现疲乏、体力下降等现象。适度海拔地区常作为阶梯习服的第一站，当机体在适度海拔经过习服再进入更极端海拔地区，发生急性高原反应的可能性降低，肺通气功能、SO2均优于未经适度海拔习服的[15]。与高海拔地区暴露有促炎作用不同，短期暴露于适度海拔地区可改善脂质代谢，降低全身炎症指标[16]。

综上所述，适度海拔地区对健康人群短期暴露后肺功能的影响主要在于FVC的下降，FEV1/FVC、PEF、MMEF 上升，脱离海拔暴露后可恢复基础水平，MVV与运动耐力在短期适度海拔暴露后得到提升。适度海拔地区不仅可作为海拔阶梯习服中转站，亦可锻炼低海拔地区人群心肺功能及运动耐力。

利益冲突所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明斯赛女：实施研究、论文撰写；祝玛、李优珍、张顺平、徐佩红：数据整理、统计学分析；徐涛：研究指导、论文修改