高原营养对提高高原劳动能力的研究进展

高原地区空气稀薄、大气压低、氧分压低、寒冷、风大、紫外线强等特殊环境因素，尤其是高原低氧，对人体营养物质代谢和需求都有明显影响。合理膳食和营养素补充可有效预防或减轻高原反应、增强机体的高原适应力和提高劳动能力。对高原部队来说，则可以维护战士的身体健康、增强高原环境下战士的军事训练作业的能力，从而提高高原部队战斗力。

目前，对高原营养的研究也是高原医学学科中的重要组织部分，而已有的研究证实：高原低氧的环境对人体健康造成很大的影响，研究比较多的是对比如：食欲、人体发育、出生体重等等的影响，这些都是与营养密切相关。高原低氧对人体营养状况首先表现在对体重的影响上，这一点是很明显的。王宏运等研究发现：与平原战士比较,高原战士的体重、上臂围、上臂肌围、三头肌部皮褶厚度、肩胛下皮褶厚度、体脂含量、体质指数、比体重等均低于平原战士,相差非常显著( P < 0. 01) [1]。高原居住时间越长,营养缺乏越严重。体重下降原因较多，与脱水、体脂减少、肌肉重量减轻等身体成分变化有关。实际上，高原低氧对体重的影响从新生儿就可以看出，国外很早就认为：高原出生的低体重儿的比例明显比平原要高。其次，高原低氧对食欲的影响也是一个很明显的问题。食欲的下降直接造成了人体能量和相关营养素摄入的降低，引起人体营养状况低下，对低氧适应不良。食欲下降更是与低氧造成的摄食中枢兴奋与抑制的改变，机制有待深入探讨。

围绕如何提高高原部队军事作业能力这个科学问题，我们更关注营养素及与作业(劳动)能力的关系，下面我们将从营养学的角度对一些抗缺氧物质研究的过去及进展情况做一个简单的综述。

1营养素对抗缺氧、提高劳动能力的进展当人们不能适应高原环境时就会出现高原适应不全的症状或体征，发生高原病。高原病的病理生理过程，主要是由于高原环境低压性缺氧，使人体血氧饱和度下降，组织缺氧，物质和能量代谢障碍和生理代偿机能衰竭。在这个过程中，营养物质参与体内物质和能量代谢全过程，对改善缺氧环境，减少高原病的发生起重要作用，因此对营养素在改善高原缺氧习服、增强作业能力方面的研究一直以来就是高原营养领域的热点。

1.1三大产热营养素(1)碳水化合物：最近研究认为[2]，临床上，高原低氧导致的慢性营养不良主要是来自三方面的结果：慢性低氧暴露;炎症过程;遗传易感性。主要涉及到营养物质的代谢改变：即脂肪存储的降低，糖的利用增强，蛋白合成减弱导致的蛋白质含量减少。而除了高原食欲降低外，低氧下的高代谢率，以及餐后的热效应即食物的特殊动力作用增强，这些都是导致能量消耗增多可能的原因。高原地区，应保证能量的摄取量，特别是碳水化合物摄取量，对维持体力非常重要。用离体心脏的实验也证明了葡萄糖对心肌的直接作用。对缺氧心肌补充葡萄糖，可使严重缺氧的心肌机械能增强。缺氧30分钟后，增强葡萄糖浓度仍能有效地提高心肌功能。寒冷因素也使机体对碳水化合物的需求增加。总之，对于在高原上糖的摄入，现在一般的观点是：高糖膳食有利于缺氧习服。其基本机制在于：与蛋白质、脂肪比较，糖分子含氧量最多，氧化供能时消耗的氧量少;糖的呼吸商最高，消耗等量的氧时产生的二氧化碳最多，高比例的二氧化碳可增强呼吸运动，增加肺的排气量，促进机体给氧，神经组织主要是利用葡萄糖作为能源，正常人休息时必须维持神经系统的功能，需要消耗血糖，而处在高度缺氧状态则需要更多的血糖;在正常氧分压下可以利用其它能源物质的组织，在缺氧时转化为利用葡萄糖作为能源，如心肌;高糖膳食还有其它优点，如容易消化，有防止和减轻酮体聚集的作用，接受性好有利于维持正常的进食量等。最新的研究发现：急性高原缺氧能降低血糖浓度和Leptin的浓度，葡萄糖利用增强[3]。这也佐证了膳食供给高糖的重要。此外，国外C. Filipp通过体外实验中已经发现：添加果糖可以使细胞耐受低氧暴露，但果糖与低氧环境相互作用的内在的具体机制尚不明确。(2)脂肪：原地区，人体内脂肪分解大于合成，脂肪酸合成糖原的糖原异生作用加强，脂肪储备减少。虽然脂肪是能量的良好来源，由于高脂膳食不利于缺氧习服，高原膳食尤其是初入高原者膳食中脂肪含量不宜过高。 高脂膳食不利于缺氧适应的理由则与上述基本相反。同时，有实验证明：在常压时，人体注射脂肪乳化剂(15%棉子油，500ml);可以降低血氧饱和度，如果注射脂肪乳化液的同时吸入40%的氧，则血氧饱和度可恢复到注射前的水平，因此脂肪乳化液可影响肺的弥散功能。犬于3600米低压仓静脉注射脂肪乳化剂，也可看到动脉血氧含量和血氧容量的下降，可能因脂肪覆盖红细胞表面，影响血红蛋白与氧的结合和携带。尽管国际上普遍的看法认为：高脂膳食不利于缺氧习服，但最近几年对是否高脂膳食也有争议，有人认为人们登山过程中对脂肪的渴求是很强烈的，脂肪的限制不利于能量的平衡[4]。(3)蛋白质：缺氧时，蛋白质和氨基酸分解代谢加强;氮摄入量减少，排出量增加，机体呈负氮平衡;蛋白质合成代谢减弱;血清中必需氨基酸/非必需氨基酸比值下降。蛋白质有利于缺氧适应，因为适应过程中蛋白质合成加强，而且某些氨基酸能够提高缺氧耐力，如色氨酸、酪氨酸、赖氨酸、谷氨酸等。所以需要供给一定量的蛋白质。另一方面高蛋白膳食又不利于缺氧适应，因为蛋白质氧化时耗氧最多，高蛋白膳食不易消化并可能引起组织胺等在体内积聚。因此，在缺氧适应过程中并不需要增加食物蛋白质的供给量，但重要的是应该选用优质蛋白质食品并注意维持氨基酸平衡。总的来说，高原缺氧初期以高糖、低脂肪和有适量优质蛋白质的膳食为好。

1.2其它营养素(1)氨基酸类：氨基酸实际上是蛋白质的基本组成单位，在这里单独列出来是因为某些氨基酸具有特殊的抗缺氧作用，如酪氨酸、色氨酸、谷氨酸、牛磺酸等。高原蛋白质的消化率低，除供给足量膳食蛋白质外，应注意蛋白质的氨基酸组成，以提高蛋白质的有效利用和提高对高原慢性缺氧适应的能力。酪氨酸可提高寒冷和高原环境中的作业能力，减轻高原反应症状，原因可能系酪氨酸与多种神经递质如多巴胺、肾上腺素及新肾上腺素合成有关，其它如色氨酸、胆碱可通过影响5-HT和乙酰胆碱合成与释放、进而影响高原缺氧机体神经精神功能，大量研究还表明，缺氧可致脑内氨基酸释放增加，尤其是兴奋性氨基酸递质谷氨酸、天门冬氨酸大量释放，前者经NMDA受体，诱发一系列级联反应，如Ca2+ 内流，NOS 高表达等，从而介导了兴奋性氨基酸的神经毒性作用。

此外，牛磺酸能够能改善急性缺氧对大鼠肌线粒体功能的损害，减轻急性缺氧所致的视觉损伤，预防急性缺氧时大鼠线粒体中某些酶活性的降低。也有人发现给大鼠补充谷氨酸27mg/kg能明显增强其对缺氧和寒冷的耐力。肉碱，作为广泛存在于人体组织中的一种氨基酸，其特殊的生物学效应正逐步受到人们关注。首先它能促进体内长链脂肪酸的β-氧化、防止运动后乳酸在肌肉中的过量堆积，此外，肉碱对碳水化合物和氨基酸的利用亦有促进作用。研究发现，肉碱能改变呼吸链酶的活性。服用肉碱的运动员，细胞色素C还原酶、细胞色素C氧化酶活性上升，从而有助于氧的利用和生物氧化过程。另外，它能调节线粒体内乙酰CoA与CoA比例，乙酰CoA的减少对丙酮酸脱氢酶的抑制减弱，实验证实，运动员服用肉碱后，体内丙酮酸脱氢酶的活性升高，说明肉碱能增强有氧氧化能力。Vecchiet等报道每天补充4g肉碱可显著提高动运员的最大耗氧量和有氧代谢能力[5]。目前美国正在研究利用肉碱提高军人体力和改善军事训练行为。推测急性缺氧条件下，适当补充肉碱，可改善缺氧症状，降低高原适应不全症。

最新的报道是：L-肉碱在高原长时间的耐力运动中具有重要作用，它能延迟疲劳的产生[6]。其机制在于：长时间的耐力运动主要特点是要动员机体脂肪酸的利用，特别是长链脂肪酸最终将成为肌肉的主要能量来源。L-肉碱能够运输包浆中活化的长链脂肪酸到线粒体中进行-氧化，否则将不能产生能量。(2)维生素：关于维生素促进缺氧适应力的研究有诸多报道，维生素作为辅酶的构成成分，参加有氧代谢，在呼吸链电子传递链过程中起重要作用，有利于ATP的生成(糖的有氧氧化产生36个ATP、而糖酵解仅产生2个ATP分子)，因为缺氧时辅酶含量下降，从而阻碍有氧代谢。

目前来看，关于进驻高原人群的膳食营养保障，大多数人提倡进行高维生素的膳食补充。最近几年，国际国内普遍趋势是寻求一种能够促进高原低氧习服、增强劳动能力的复合维生素补充方案。在高原地区补充维生素可以改善维生素和维生素的代谢，同时作为抗氧化剂可以减轻脂质过氧化，减少自由基生成。维生素与维生素之间尚存在协同作用，同时存在时抗氧化能力大大提高。这也是复合维生素补充的理论基础。在这些复合维生素成分中，对于维生素B族、维生素E及维生素C的补充几乎是复合维生素中的不可或缺的成员。这与这几种维生素的相对明确的抗氧化、抗缺氧功能是密切相关。

维生素B族有利于辅酶形成，增强酶的活性，加速酶促反应，提高氧的利用。维生素E能减少组织氧的消耗，提高氧的利用率。同时能促进红细胞的生成合含铁细胞酶的合成;并且能改善因缺氧导致的过氧化损伤。Zhang等发现维生素E通过诱导HIF-1基因，拮抗局部脑缺血和神经死亡，进而起到保护作用[7]。Magalhaes等证明低氧时，维生素E对线粒体的保护作用与其维持线粒体内外膜的完整性有关，并具有防止细胞凋亡信号转导途径激活的作用[8]。维生素C也可以改善缺氧状态下氧化还原过程，提高氧的利用率，改善过氧化损伤。Fransson 等认为维生素C还可间接通过影响低氧诱导因子、一氧化氮合酶等发挥作用[9]。Zhou等认为，维生素C对心肌的保护作用与其减轻缺氧所致的钠离子通道紊乱有关[10]。

此外，有关其它维生素的相关抗缺氧功能的研究进展也比较多，最新的研究发现：β-萝卜素具有抗氧化作用，能够对抗低氧导致的氧化应激损伤[11] 。而复合营养制剂的研究，最新的研究和新观点也不少，研究发现：以中等高度(2500~2800m)并且在寒冷环境驻防训练的美军为研究对象，通过补充复合制剂(包括维生素E,胡萝卜素，维生素C,硒,类脂酸，N-酰基1-半胱氨酸，儿茶素,叶黄素，番茄红素)24天后，虽然没有明显降低高原寒冷因素导致的氧化应激，但可以改善某些具有较低抗氧化状态的个体士兵的身体状态[12]。类似的研究以前还有Pferffer的研究[13]，只是复合制剂成分和剂量有差别，分别是-β胡萝卜素(20000IU/d)，维生素E(400IU/d)，维生素C(500mg/d)，硒(100ug/d)，锌(30mg/d)，结论类似。

最近的研究证明：维生素B1、 B2 、PP复合维生素补给，可以有效地改善缺氧后的各项血浆氨基酸指标的改变，说明膳食中补充这几样与能量代谢相关的维生素很有必要的[14] 。

最近的印度国防营养研究所研究证明：一旦适应高原之后，并不需要通过高维生素制剂来补充维生素，可以通过新鲜膳食或者罐头至少1个月的定量供给[15]，说明一旦适应高原后高维生素的摄取最好通过膳食来获取。(3)无机盐：目前，一般情况下，无机盐的补充也跟维生素复合补充。具体来说，主要的具有抗缺氧的无机盐类包括：①铁：铁与血红蛋白的关系密切，是它产生的物质基础。目前认为，按每日300克的剂量补充硫酸亚铁，有利于血红蛋白、肌红蛋白、含铁蛋白质和酶的合成。②钾：目前的研究证明：补充氯化钾，每日70mg当量和限制钠的摄入量对防止急性高原反应有很好作用。③硒的补充：最新的研究证明:硒对抗缺氧导致的脂质过氧化损伤是有明显作用的，因此推荐在缺氧过程中应该补充硒的摄入[16]。④氯化钴：最新研究发现，补充钴能够削弱低氧诱导的氧化应激，阻止脂肪和蛋白质的氧化，机制可能与HIF-1(信号通路的激活有关，有效的提高心脏对低氧的习服[17]。此外，国外还有研究认为钒的补充也有抗缺氧的功能。当然，除了铁、硒之外，对其它的微量元素，特别是高原低氧影响较大的几种如Zn、Cu、Mn等都应该适量补充。因为高原低氧本身就会影响微量元素的代谢和组织分布，已有的研究发现：高原移居者头发中Zn、Fe、Cu、Mn和血清Fe、Zn、Mg含量减少，血清Zn、Fe含量随海拔高度的上升而下降，Cu、Mn则随高度上升而上升。而研究表明，低氧时这些微量元素在保护细胞和提高机体耐缺氧能力方面有较好的作用。低氧时，如果给动物适当补充Fe、Cu、Mn、Co等微量元素，能明显改善动物对低氧环境的适应能力，增强机体呼吸功能，并使与造血酶有关的金属酶活性升高。人体研究表明，平原人在进入高原前服用微量元素制剂，可有效地减少高原反应发生率，提高高原劳动能力。

2中医药与高原营养

中医药抗缺氧物质的研究是目前的高原药物研究的热点，中医药在高原营养研究中也应用较为广泛。由于常规复合营养制剂的某些不令人满意的局限性，研究者都尝试着添加中草药成分，有的成分通过实验证明具有一定的抗缺氧、增强高原作业能力的效果。例如普遍认可的红景天等成分。但更多的有关中药抗缺氧功能的研究仍然处于评价和探索阶段。

蒋宝泉等[18]1999年就用两种复合营养制剂对90名空运入藏战士进行了提高机体急性缺氧耐力的研究[18]。调查结果表明，两种复合营养制剂都有助于维持正常的心血管功能、增强组织有氧代谢和减轻急性高原反应症状,其中以二号配方的作用更佳。即：维生素B110mg、B210mg、C500mg、PP100mg、锌30mg、硒60mg、锰5mg、铁20mg，另外添加绞股蓝皂甙100mg、枣仁安神胶囊1 粒(含量014g)。因此得出结论：在高原急性缺氧条件下，维生素加微量元素与维生素、微量元素加绞股蓝皂甙和枣仁安神胶囊两种复合营养制剂都能有效的提高机体急性缺氧耐力，减

轻急性高原反应症状。

第三军医大学高原系也在这方面做出了一些成果：在急性高原反应的防治方面，研制了“高原4号”“高原2号”等中药复方制剂，在高原现场实际应用后取得显著效果;系统评价了复方红景天、银杏叶片、异叶青蓝、复方党参等中药制剂在预防急性高原病和提高部队在高原低氧环境下的作业效率的效果;研制出了可快速提高高原人群缺氧耐力的以药食两用的中药枸杞、红枣等为主要原料的耐缺氧食品添加剂，以绿茶多酚为主要原料耐缺氧茶泡腾饮片。以及防治急性高原病的复方中药“黄芪天麻胶囊”，经动物实验证实有显著的抗缺氧作用，显示了良好的开发应用前景。

此外，外军如印度也有报道印度本地的复合印度草本制剂也具有抗缺氧，提高部队作业能力的作用，但具体成分不详。

最近相关基础研究最新发现：银杏提取物761能够预防缺氧导致的心肌细胞凋亡，在高原上预防缺氧所致的心脏功能减弱、劳动能力下降具有潜在的应用前景[19]。其它的涉及到天然抗缺氧物质包括中医药等还有很多，在这里不累述。

总之，在已有现代营养学的成果的基础上，挖掘传统医药领域的某些抗缺氧物质，使中医药与高原营养完美结合，这需要更多和更深入的研究和探索。

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