科技圆桌派 | 争议问题迎来新进展:揭晓高原人群的血氧饱和度水平之谜

封面区块链 该文章已上链 >

封面新闻 2023-08-19 12:03 132580

高原人群血氧饱和度的未知表型模式。(受访者供图)

封面新闻记者 边雪

左胸明显发闷,用力呼吸会还伴有疼痛感。虽体检各项良好,保持着每日有氧的健身习惯,长期在平原地区生活的李蒙,在首次步入青藏高原后,还是产生了“高反”。

人到达一定海拔高度后,由于机体对低压、低氧环境的适应能力不足,可能会引起机体缺氧,出现血氧饱和度(SpO2)下降。近日封面新闻记者从中国科学院昆明动物研究所获悉,该所研究员宿兵课题组近期揭示了高原人群血氧饱和度的未知表型模式,首次发现在高海拔地区生活的汉族人群,经过长期高海拔适应后,可以达到比高原藏族人群更高的血氧饱和度水平。相关成果作为封面文章发表在专业期刊《Phenomics》(《表型组学》)上。

论文网址。

“在平原地区,我们正常人的动脉血氧饱和度(SpO2)为97%~100%。当该水平低于90%,则被认为是低氧血症。高原地区氧分压降低,人体摄入氧减少,所以血氧饱和度会明显下降。”该论文第一作者、中国科学院昆明动物研究所副研究员和耀喜在接受封面新闻记者采访时解释道,血氧饱和度降低会带来一系列的生理性低氧血症,包括疲乏、无力、胸闷、头晕、气短、失眠和呼吸困难等不适症状。

以往关于高原人群SpO2的表型模式存在较大争议,多数研究认为世居高原的藏族人群比移居高原的汉族人群具有更高的SpO2。但由于缺乏生活在高原的平原人群数据,这一说法一直以来没有得到严格的检验。

高原人群血氧饱和度之谜正在解开,但这仅是个开始。

长期在高原,谁的血氧饱和度更优异?

血氧饱和度(SpO2)是血液中氧气和血红蛋白结合的容量占全部血红蛋白容量的百分比,即血液中氧气的浓度。在高原低氧的环境中,SpO2是表征人体内可用氧的关键参数,也是评估个体适应高原环境最重要的生理指标之一。

毫无疑问的是,普通人进入海拔高区所产生的“高反”现象,同样体现在表征人体内可用氧的关键参数——血氧饱和度上,不管是高原藏族还是汉族,血红蛋白浓度和肺动脉压与SpO2皆呈负相关,即更低的血红蛋白浓度和肺动脉压与更高的SpO2相关。

“在高原低氧的环境中,血氧饱和度还是评估个体适应高原环境最重要的生理指标之一。和耀喜指出,进入高原者如果长时间持续低血氧饱和度,还可能引发肺水肿和肺动脉高压等高原疾病,甚至危及生命。所以,低血氧会带来“高反”,但是血氧水平并不能单独作为判断“高反”的指标。

为了揭示高原人群的血氧饱和度表型模式,宿兵等人与西藏大学医学院崔超英教授,以及青海省高原医学科学研究所吴天一院士团队合作,系统比较了生活在海拔1120米至5020米的5929名藏族居民,与1034名在西藏生活一年以上的移居高原汉族居民的血液血氧饱和度水平。结果发现,在3000—4000米相同海拔的高原地区,汉族居民血氧饱和度反而显著高于藏族居民,汉族居民的血氧饱和度均值为90.30%,藏族居民为88.67%。

“在本次实验中,最关键的是排除混杂因素对结果的影响,因为人体的血氧饱和度水平除了高原低氧等因素,还会受到很多潜在混杂因素的影响。”和耀喜向封面新闻记者解释道,在本研究中,团队进行了严格的质量控制,以尽量减少潜在混杂因素的影响,包括混合血统、吸烟、饮酒、年龄、肝炎和慢性病等,并在分析中利用模型进一步矫正了海拔、性别和年龄等因素对结果的影响,但仍然有其他潜在的混杂因素会影响血氧饱和度,比如运动量和饮食习惯等。“由于缺乏这些数据,此次研究没有纳入分析中,需要在以后的研究中进一步探讨。”

高原人群血氧饱和度为何长期备受争议?

据宿兵课题组研究成果显示,高原汉族人群虽具有更高的血氧饱和度,但并未带来更高的生理表现。相较于高原汉族,中国的藏族人、南美的安第斯人和东非的阿比西尼亚人更能对高原生活应对自如。

和耀喜指出,长期移居高原的汉族高血氧是,以其他方面生理代价为基础的,比如更高的高原慢性病患病率。“研究结果显示,在海拔3660米的拉萨,汉族居民的慢性高原病患病率又明显高于藏族居民,包括红细胞增多症和高原肺动脉高压等。”

青藏高原的藏族人、安第斯高原的艾玛拉人和埃塞俄比亚高原的阿姆哈拉人都是世代居住在高原的典型的高原土著人群,他们的祖先早在几千甚至几万年前就进入高原。“这些人群经过长期的自然选择,富集那些有利于高原适应的遗传改变,从而在遗传上适应了高原环境,并可以传递给后代。所以,这些世居高原人群的高原生理表现要好于汉族人群。”

以往关于高原人群血氧饱和度的表型模式存在较大争议,多数研究认为世居高原的藏族人群比移居高原的汉族人群具有更高的血氧饱和度,由于缺乏生活在高原的平原人群数据,这一说法一直以来没有得到严格的检验。

据和耀喜介绍,该说法长期以来未能得到检验的原因主要有三点:缺乏合适的对照人群、样本量较小和混杂因素的影响。“以往对于高原人群的血氧表型模式的确定,往往是通过与生活在低海拔的平原人群(比如汉族)进行比较。然而这两组人群并不是处在同一高海拔环境中,很难真实地反映高原人群独特的适应模式。同时,汉族移居到高海拔有一个逐渐习服的过程,血氧会有一个动态变化,最终达到习服并保持在一个稳定水平。我们的研究选择在高原生活超过一年的汉族也是这个原因。”

此外,以往关于高原人群的血氧研究往往样本量都很小,仅有约10~100例个体。我们的研究作为目前样本量最大(>7000例)的高原人群血氧研究,可以极大地增加统计学的检测置信度,提供一个更为可靠的结果。

同时,正如上面讲的,血氧水平受诸多混杂因素的影响,以往的研究由于采样设计的不足,对混杂因素的控制存在较多问题。比如有的研究测定的是静息状态下血氧,而有的研究测定的是运动状态的血氧,两者之间无法做直接的比较分析。

高原人群血氧饱和度之谜揭晓之后

首次发现在高海拔地区生活的汉族人群,经过长期高海拔适应后,可以达到比高原藏族人群更高的血氧饱和度水平意味着什么?

“本研究主要有三点提示,”和耀喜告诉封面新闻记者,尽管移居高原的平原人群,可以达到较高的血氧水平(≥90%),但据团队研究发现,他们往往伴随着较高的慢性高原病发病率,因此仅用血氧单个指标不能很好地评价人群在高原的生理状态。“藏族人群被普遍认为是世界上最适应高原的人群,但就血氧而言,藏族人群的适应可能仍然是“次优”的,他们仍处于自然选择的过程中。”

值得注意的是,虽有报道称安第斯高原人群在高原地区生活了很长时间(约1.1万年),但从血氧饱和度和血红蛋白浓度等指标来看,他们的表现与长期习服的高原汉族更相似,而不是高原藏族典型的遗传适应模式。

人群高原适应的研究已超过80年,然而关于高原适应的生物学模式和机制的了解,目前仍处于初步阶段。

在和耀喜看来,相关研究缓慢的一个重要原因,是对高原世居人群以及移居高原人群的高原生理表型缺乏系统和深入的研究。“这使得像血氧饱和度这样的表型在高原人群里的变化模式仍然存在争议,以及对一些重要的表型(比如生殖发育表型)在高原低氧环境中的适应表现也缺乏了解。所以,我们关于高原人群血氧新模式的发现说明,在对高原人群开展大范围的基因组测序的同时,对高原人群进行系统全面的大规模表型组研究是未来重要的研究方向。”

评论 16

  • 范舟宜 2023-08-28 发表于四川

    揭晓高原人群的血氧饱和度

  • 范舟宜 2023-08-26 发表于四川

    揭秘高原人群的血氧饱和度之谜

  • 范舟宜 2023-08-25 发表于四川

    用力呼吸会还伴有疼痛感

查看更多

去APP中参与热议吧