吸少的氧還能在珠峰來去自如：夏爾巴人之謎有望得到科學解釋

天時地利人和

醫(yī)學研究團隊Xtreme Everest在地球[color=rgb(88, 88, 88) !important]上海拔最高、最缺氧的地方建立了一個實驗室，以研究極限健康的秘密，他們的發(fā)現(xiàn)可以拯救世界上成千上萬人的生命！

2007年5月23日，麥克·格羅科特教授（Mike Grocott）和他的[color=rgb(88, 88, 88) !important]登山隊（由8名醫(yī)學研究人員、2名拍攝紀錄片的[color=rgb(88, 88, 88) !important]攝影師以及幫助攜帶設(shè)備和充當向?qū)У?5名夏爾巴人組成）在距離[color=rgb(88, 88, 88) !important]珠峰峰頂300米的地方，遇到了一個大問題。就在他們前面，一名來自其他登山團隊的男子陷入了困境，他走路搖搖晃晃，幾乎喘不過氣來。他的身體已經(jīng)缺氧，并促使大腦開始膨脹。
這名男子的同伴正使用雙向無線電設(shè)備與山下營地里的醫(yī)生聯(lián)系，醫(yī)生向他們保證這名男子會沒事的。然而身為高空病專家的格羅科特卻有不同的看法，他清楚地意識到那個人快要死了。格羅科特說：“這種情況經(jīng)常發(fā)生。如果你是山上的醫(yī)生，總會被要求去幫助別人?！彪S著光線開始減弱，溫度下降，這個人的病情更加惡化。格羅科特團隊的醫(yī)科學生維賈伊·阿胡賈（Vijay Ahuja）堅持認為，他們應該提供幫助。
這個男子的同事承認出了問題，但是現(xiàn)在天已經(jīng)黑了，他們無法把他帶到安全的地方。認識到情況的嚴重性，格羅科特團隊的醫(yī)生丹·馬丁（Dan Martin）開始提供治療。馬丁工作了一整夜，設(shè)法讓病重的登山者活到天亮，那時其所在的隊伍才能夠把他送到山下。早晨，格羅科特等人準備攀登最后一站，卻看到另一個陌生人（從山頂返回）在結(jié)冰的斜坡上倒下。格羅科特等人也幫助救助了他。
格羅科特教授表示：“患有高空病的人通常認為自己只是感覺不舒服，而不是缺氧造成了麻煩。他們總是會想：‘如果我能挺過去，一切都會好起來?！驗樗麄儠ザ床炝Γ龀霾缓侠淼男袨?。而對我來說，問題在于，為什么有些人會受到這樣的影響，而另一些人卻沒有?”
在山頂上，格羅科特和他的許多隊員都有“醉醺醺”的感覺，稀薄的空氣讓他們疲憊不堪，即使將瓶裝的氧氣吹進他們的呼吸面具，他們也需要在邁出每一步的時候做15次深呼吸。然而，陪同他們登山的夏爾巴人卻沒有這樣的問題。格羅科特說：“在如此高海拔地區(qū)看到他們是令人驚奇的，他們不需要額外的氧氣就能完成所有的事情，而像我們這樣的‘低地人’卻要在沒有氧氣的情況下掙扎著生存，即使我們已經(jīng)適應環(huán)境。如果沒有這些夏爾巴人的幫助，我們不可能完成那次探險，也就不可能有后來的那些研究發(fā)現(xiàn)?！?/font>

天時地利人和

那天上午稍晚些時候，他們到達了珠峰山頂。溫度大約為零下25度，風速達到20節(jié)。研究人員想要在山頂采集血液樣本，但由于條件的限制而被迫撤退。他們從峰頂向下走了400米，然后在那里采血。即使如此，他們的樣本仍然是從健康人身上收集到的含氧量最低的人類血液，可與心臟驟?；颊呋蚍螟f片劑過量的人相比。事實上，根據(jù)科學的說法，這些登山者實際上應該已經(jīng)死了。

圖2：Xtreme Everest團隊負責人麥克·格羅科特教授（Mike Grocott）
52歲的格羅科特穿著一件格子襯衫和卡其褲，身體瘦長，和藹可親。他曾是一名橄欖球運動員，也曾坐過辦公室，但他在[color=rgb(88, 88, 88) !important]戶外的時候最開心。他每周需要工作兩天，分別擔任南安普頓大學“重癥監(jiān)護病房”（ICU）的麻醉和危重病醫(yī)學教授，以及在南安普頓大學醫(yī)院擔任危重病護理醫(yī)學顧問。如果不是有喜馬拉雅山[color=rgb(88, 88, 88) !important]地圖和夏爾巴人的照片裝飾，他在醫(yī)院的辦公室沒有任何特別之處。

天時地利人和

格羅科特也是Xtreme Everest組織的負責人，該組織致力于研究高海拔環(huán)境對人體的影響。這個由醫(yī)生和科學家組成的團隊已經(jīng)建造了世界上最高的臨時科學實驗室，以測試他們在地球上最缺氧的地方的表現(xiàn)。對門外漢來說，這似乎是一種荒謬的興趣，但實際上，它與我們在重癥監(jiān)護室中治療病人的方式有關(guān)。
無論具體的醫(yī)療條件如何，將氧氣輸送給身體細胞，促進食物轉(zhuǎn)化為能量，是絕大多數(shù)病人面臨的根本問題。而在重癥監(jiān)護病房中，很少有氧氣到達病人的重要器官，這是導致他們死亡的主要原因。因此，身體有效利用這種機制的人往往會存活下來，而效率低下的人（大約有25%的病人）則不然。同樣的問題也會影響到來自低海拔地區(qū)的登山者：有些人受稀薄空氣的影響相對較小，而另一些人則會經(jīng)歷大腦或肺部腫脹問題，它們有時候可能會致命。
極限健康與人類的氧氣效率沒有太大關(guān)系：Xtreme Everest已經(jīng)把70歲的平民帶到了峰頂，沒有出現(xiàn)任何問題。但是，年輕的軍事人員卻不得不中途返回。這個問題受遺傳因素影響，在過去10年里，Xtreme Everest始終在努力識別相關(guān)的特定基因，這反過來可能使科學家開發(fā)出能夠模擬氧氣高效生理機制的藥物。在英國，每年約有32.5萬人在重癥監(jiān)護病房中接受治療，而他們有1/5的機會再也出不來。每年大約有8萬英國人死于與氧有關(guān)的疾病。

天時地利人和

格羅科特自1975年起就開始堅持登山，當時年僅9歲的他在曼徹斯特長大，他在兒童電視節(jié)目《Blue Peter》中看到戶外登山愛好者克里斯·鮑寧頓（Chris Bonington）談?wù)撆实侵榉逦髂蟼?cè)的經(jīng)歷。作為一名醫(yī)生，格羅科特的大部分職業(yè)生涯都是在重癥監(jiān)護室中度過的。他說，這里的環(huán)境與登山運動有很多相似之處：兩者都需要“仔細考慮風險，運用判斷能力，仔細地制定和完成行動計劃”。它們之所以吸引他，是因為他不喜歡冒險，以至于他喜歡把風險降到最低。
在20多歲的時候，格羅科特爬上了阿根廷的阿空加瓜山(Aconcagua)，他看到一名實習麻醉師朋友為一名登山者診斷，后者出現(xiàn)高海拔腦水腫癥狀，他們把他帶到了安全地方。自此之后，格羅科特開始利用登山作為醫(yī)療探索的手段。他說:“在那一刻，我真的明白了，身體在高海拔地區(qū)工作的生理機能和他們在重癥監(jiān)護室中的表現(xiàn)非常相似，極端的環(huán)境會讓你了解到極端的生理機能?！?

天時地利人和

在山上，格羅科特曾看到過缺氧(低氧水平)作用于其他健康的身體上，所以它的作用可以被清楚地觀察到。格羅科特想知道：有沒有辦法用登山經(jīng)驗來了解低氧對低地人的影響？1999年，格羅科特和他的同事凱文·馮（Kevin Fong）在倫敦大學學院醫(yī)院建立了高度、空間和極端環(huán)境醫(yī)學中心(CASE)。凱文在學醫(yī)前曾研究天體物理學，他對人體在太空中的工作方式很感興趣。

圖3：Xtreme Everest的研究發(fā)現(xiàn)，夏爾巴人比低地人更能有效地使用氧氣
CASE成員信奉的一個關(guān)鍵信念是，人們在山上的不同反應表明，患者生存的決定性因素不是可用的氧氣數(shù)量，而是取決于個體機體的反應方式。這是個激進的結(jié)論。多年來，人們普遍認為低氧病人可以通過泵送氧氣來幫助他們，但許多醫(yī)生已經(jīng)看到有些病人對過量氧氣產(chǎn)生更大反應。
很明顯，人們處理氧氣的方式不同。CASE科學家們想要對更多低氧人群進行測試，以比較他們的反應。問題是如何進行測試？在病房里，有原發(fā)性疾病的復雜因素影響。無論如何，病人往往不喜歡在瀕死的情況下被研究。這讓人們可以選擇把健康的人送入高壓氧艙內(nèi)，但這是一種非常昂貴的方式。
在21世紀初，CASE成員的非正式談話引發(fā)了科學家們對前往珠穆朗瑪峰進行科學考察的推測。一開始這個主意聽起來很瘋狂，但他們聊得越多，就覺得越有意義。珠峰[color=rgb(88, 88, 88) !important]尼泊爾一側(cè)的大本營海拔高度超過5000米，氧氣含量大幅下降。但從南部出發(fā)，步行可以到達那里。因為很多人都想攀登珠峰，所以很容易就能招募到大群志愿者（比如200人），他們會愿意為自己的[color=rgb(88, 88, 88) !important]旅行買單，并提供供免費研究所需的時間。而珠峰的名字也會吸引贊助商的關(guān)注，他們可以幫助運送沉重、昂貴的實驗室設(shè)備上山。
2004年，CASE開始了認真規(guī)劃。該團隊還組織了其他山脈探險，并系統(tǒng)地測試了所需設(shè)備。幾個月后，他們雇了一輛屠夫的冷藏車，在低溫下測試設(shè)備。旋轉(zhuǎn)硬盤在薄而冷的環(huán)境中不起作用，所以他們使用松下的Toughbooks，取而代之的是由高端SD卡驅(qū)動的、運行經(jīng)過簡化Windows系統(tǒng)的SD卡。贊助商包括Phones 4U聯(lián)合創(chuàng)始人約翰·考德威爾(John Caudwell)，他們提供了250萬美元資助，后來該項目以他的名字被命名。
格羅科特等人招募了60名科學家、醫(yī)務(wù)人員和研究人員，還有198名公眾成員。他們將[color=rgb(88, 88, 88) !important]徒步跋涉到大本營，在這個過程中使自己處于缺氧狀態(tài)，并接受測試。對大多數(shù)成員來說，將會有60多次測試。在15次攀登到8850米高的高峰上后，他們將在那里建立一個實驗室，并在歷史上海拔最高的地方采集氧含量最低的血液樣本。此舉的目標是：找出那些身體能夠應對氧含量下降的人和無法應對的人之間的關(guān)鍵區(qū)別。
并不是每個人都相信這個項目。2008年加入CASE的特護實習醫(yī)生奈德·吉爾伯特-卡瓦伊(Ned Gilbert-Kawai)表示：“作為出于醫(yī)學研究目登珠峰的首支探險隊，很多批評人士認為這是在為攀登珠峰找借口。另一些人則認為這不是一種有效的方法，因為他們是在測試身體健康而不是身體不適的人。”

天時地利人和

格羅科特說：“這些評論大多是在會議上發(fā)表的。你會被問到這樣的問題，或者人們會說：‘你為什么不直接用高壓氧艙？’”他對這些批評并不擔心，并解釋說：“我想當時我們是個年輕的團隊，而且也沒什么知名度，所以我們有理由問一下，這是不是一種不夠經(jīng)濟的研究方法。這是一個可以理解的觀點，但它也是錯誤的，答案是在高壓氧艙的成本要貴得多?！?br /> 2007年初，物流團隊從英國向加德滿都空運了15萬件貨物，重量總計為27噸。有些設(shè)備被用于加德滿都的實驗室和夏爾巴人聚集區(qū)Namche Bazaar，這樣旅行者們就可以在較低海拔的地方進行測試。其余的設(shè)備被直升機、夏爾巴搬運工和牦牛運送到海拔5300米高的大本營。營地本身是個巖石散布的崎嶇高原，海拔比Namche Bazaar高600米。它被積雪覆蓋的喜馬拉雅山峰環(huán)繞著，里面有成千上萬登山者所搭成的各色帳篷，每年有無數(shù)登山者來到這里。

天時地利人和

在這個奇怪的聚集地，Xtreme Everest團隊著手建造的不僅僅是一個實驗室，而是一個由38臺本田柴油發(fā)電機供電、97個帳篷組成的迷你小鎮(zhèn)。其中大部分是基本住宿設(shè)施，但也有戰(zhàn)地醫(yī)院、餐飲設(shè)施、廚房、通訊中心和工作間。該實驗室由7個綠色、雙層的美國軍用帳篷組成，每個帳篷大約2.5米高，內(nèi)飾完全內(nèi)襯并鋪上地毯，由裸露的電燈泡照明。
外面，白天有太陽的強光照射，皚皚白雪也增強了視線，它們之間的彩旗給這個復雜的地方增添了一種喜慶的氣氛。然而，在里面，它們是擁擠的，而且目的明確。桌上擺滿了筆記本電腦和醫(yī)療箱，桌子四周擺放著椅子，人們坐在椅子上忙碌著。在附近，運動自行車被用來幫助志愿者的身體達到極限，懸掛在天花板上的是一些奇怪的電線和管子，等待著與被試者連接到自行車上。在測試中，醫(yī)生和實驗對象四處游蕩，偶爾會打雪仗或踢足球，稀薄的空氣中夾雜著發(fā)電機的煙霧和牛糞的火焰。

天時地利人和

在3月份和6月份之間，208名志愿者在營地里接受了20項左右測試。在這個海拔高度，氧氣的含量是海平面的53%，當志愿者們看到含有他們血液樣本的注射器時，他們注意到自己身體產(chǎn)生的額外紅細胞竟然呈現(xiàn)深紫色。還有60余種測試，有些只在少數(shù)人身上進行，因為它們有很強的侵入性(例如，測壓測試，包括將直徑約1厘米的塑料管插入鼻子、喉嚨和胃中)。Xtreme Everest團隊總共收集了17000個樣本，并編制出有史以來最詳細的、人體在高海拔地區(qū)的研究成果。

圖4：Xtreme Everest項目的大本營位:于尼泊爾珠峰南側(cè)海拔5380米的地方。
在這次考察之前，研究人員的假設(shè)是，由于微循環(huán)(從主要靜脈和動脈的高速公路輸送血液的B路通道)和被稱為線粒體的身體細胞存在不同，有些人能夠更好地應對低氧水平。當我們吃東西的時候，我們的消化系統(tǒng)會把食物分解成糖、氨基酸、脂肪酸和甘油分子。大多數(shù)分子進入單個細胞，在那里它們被稱為線粒體的微小細胞器氧化，線粒體可從血液中吸收氧氣。

天時地利人和

氧化釋放三磷酸腺苷(ATP)，這種分子儲存和攜帶能量到需要它的身體位元，我們可以把線粒體看作人體動力電池，ATP則是能量流。線粒體不能在沒有氧氣的情況下產(chǎn)生ATP，這就是為什么當缺氧時，你會在兩分鐘內(nèi)身體青紫，再過兩分鐘后就會死亡。
測試結(jié)果證實了這個假設(shè)。隨著樣本的處理，Xtreme Everest成員開始發(fā)表論文，并在各種會議上發(fā)言，批評者們沉默了?，F(xiàn)在沒人能指責格羅科特的團隊只是想爬山。然而，盡管研究結(jié)果讓人有了進一步的理解，但它們并沒有揭示出為什么人們的線粒體和微循環(huán)系統(tǒng)存在這種差異的原因。特護醫(yī)生奈德·吉爾伯特-卡瓦伊說：“他們發(fā)現(xiàn)了很多不太重要的東西，但他們沒有確定什么是重要的，什么能讓有些人更好地應對高海拔環(huán)境。但它確實讓我們縮小了觀察范圍?！?

天時地利人和

珠峰項目于2008年結(jié)束。但是，幾個月過去了，研究小組討論了更多關(guān)于數(shù)據(jù)的問題，格羅科特和其他人都認為，盡管他們已經(jīng)提高了對人體氧氣效率的理解，但仍有許多未解之謎。如果這與線粒體有關(guān)，那么是什么導致了不同的線粒體？他們認為，如果他們能對線粒體的某些作用加以研究，再加上已經(jīng)知道的東西，那就太好了。但是誰的線粒體可以用于研究呢？

圖5：Xtreme Everest團隊在珠峰大本營采集的夏爾巴人血液樣本
格羅科特認為，研究夏爾巴人的決定是一種頓悟，夏爾巴人的氧氣利用效率使他們能夠輕松攀登珠峰。Xtreme Everest團隊在2007年之前就已經(jīng)討論過這種可能性，但仍有保留意見。格羅科特說：“我們有侵入性的程序，也需要得到受試者的同意。他們會明白我們在做什么嗎？我們會從物質(zhì)上獲益嗎？”

天時地利人和

在2007年的探險中，當夏爾巴人攜帶數(shù)噸重的實驗室設(shè)備時，格羅科特被他們與其他攀登者因缺氧而出現(xiàn)的癥狀進行對比。他回憶說:“在如此高海拔的地方看到他們真是太棒了。他們不需要額外的氧氣就能完成整個任務(wù)，而像我們這樣的低地人卻無法生存。如果沒有他們，我們不可能完成這次探險?！?br /> 然而，在2007年旅行之后，Xtreme Everest研究人員與夏爾巴人已經(jīng)建立起深厚的友誼。更重要的是，格羅科特了解到，尼泊爾的醫(yī)院正在慢慢地開發(fā)更多的重癥監(jiān)護設(shè)施，這意味著他可能會讓夏爾巴人接受的生理學實驗，將來會讓他們或他們的孩子受益。2010年，格羅科特聯(lián)系了他們曾經(jīng)合作過的夏爾巴人，并解釋了他們想要做的事情。他說：“他們完全同意了。”三年后，也就是2013年3月，他們被帶上飛機，又到外面的世界做了同樣的測試。

天時地利人和

目前大約有15萬夏爾巴人。他們用自己的語言把他們與尼泊爾東部聯(lián)系起來，從基因上說，他們與其他尼泊爾族群完全不同，甚至不同于鄰近的藏族和漢族人。夏爾巴人獨特的基因組成部分是一種優(yōu)越的線粒體功能，這不僅能讓他們在沒有氧氣的情況下攀登喜馬拉雅山，還能在山坡上放牧牛、羊、山羊和牦牛。
他們的文化因西方人對登山的熱情而發(fā)生了深刻改變，尤其是自90年代以來，隨著攀登珠峰的商業(yè)指導機構(gòu)的激增，為夏爾巴人創(chuàng)造了更多(高度危險且往往收入不足)的工作，并增加了他們的知名度。2011年，陪同格羅克特參加2007年珠峰探險的明馬·夏爾巴(Mingma Sherpa)成為第一個登上世界14座最高峰的南亞人，也是第一次攀登所有14座山峰的第一人。

圖6：凱·米切爾（Kay Mitchell）是Xtreme Everest團隊成員，也是研究缺氧癥狀的專家
在2010年發(fā)表在《科學》(Science)雜志上的一項研究中，中國和美國的研究人員發(fā)現(xiàn)，夏爾巴人的基因可以讓他們高效地處理氧氣。2017年，來自加州大學伯克利分校的人口遺傳學家拉斯姆斯·尼爾森（Rasmus Nielsen）發(fā)表了一項研究，分析了夏爾巴人可能遺傳了他們基因組成的族群。

天時地利人和

在2013年的研究中，Xtreme Everest又帶上了150名英國徒步旅行者，但這次大本營是唯一的目的地。再一次，物流團隊建造了一個復雜的設(shè)施和實驗室。三架直升機、100名搬運工和250多頭牦牛被用來把它們拖到加德滿都、Namche Bazaar和靠近白色山峰的營地之間。這一次最大的不同是，夏爾巴人不僅攜帶了設(shè)備，而且他們也參加了測試。
格羅科特說：“夏爾巴搬運工的朋友和家人最終成為我們的新兵。我們向夏爾巴團隊的一名成員解釋，他則向其他族人解釋，他們成為了旅程的一部分。他們問了許多非常聰明的問題，向我們證明他們已經(jīng)充分理解。肌肉活組織檢查是我們做的最具侵入性的事情。我們對他們這樣做感到緊張，但他們對此并不介意。”

天時地利人和

大約有50項測試是在徒步旅行者和夏爾巴人身上完成的，包括一項亞硝酸鹽膳食補充劑的試驗，該補充劑能提高氧氣的效率。不過，在大多數(shù)情況下，這項工作是在2007年基礎(chǔ)上進行的。研究線粒體功能的劍橋大學生理學家安德魯·穆雷（Andrew Murray）在2007年和2013年參加了考察，他說：“我們測量了該領(lǐng)域的線粒體功能。”他們從志愿者的腿上取下肌肉組織切片，然后探查線粒體通道，看看他們使用了多少氧氣。穆雷說：“這非常困難，世界上只有兩個實驗室能做到這一點。在高海拔實驗室里，這就更難了。”
研究團隊于2017年5月發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。與低地人相比，夏爾巴人不僅使用氧氣制造ATP的效率更高，而且當?shù)偷厝思∪庵械哪芰克诫S著氧氣減少而下降時，夏爾巴人的能量水平也在增加。穆雷稱：“這是一個非同尋常的發(fā)現(xiàn)。他們像我們一樣需要氧氣，但在低氧環(huán)境下，他們產(chǎn)生的能量不僅比我們低地人更多，而且他們自身的能量比在海平面上還要多。換句話說，當他們爬到已經(jīng)適應了幾千年的環(huán)境中時，他們變得更健康了。讓我興奮的是，我們在這里見證了人類的進化。它發(fā)生在幾千年的時間里，但這在人類的歷史長河中顯然很短，這與人類能力提高有關(guān)?！?

天時地利人和

關(guān)于這些發(fā)現(xiàn)還有很多未解的問題。例如，我們不知道更高的能量水平是否純粹源自于更高的氧氣效率，亦或是卓越的能量守恒發(fā)揮了作用，也可能是夏爾巴人的身體在需要的時候可以關(guān)閉某些功能。新陳代謝的生物學是高度復雜的，盡管穆雷的劍橋團隊正專注于研究一個基因的作用，他們知道這個基因與夏爾巴人的新陳代謝適應有一定的關(guān)系。但是他們知道，這很可能會涉及到幾個基因。下一步將是更多的測試，對低地人和夏爾巴人的生理進行比較。
制藥公司目前正與穆雷直接合作，利用有關(guān)線粒體的新知識，篩選用于治療缺氧的新藥。新的理解意味著，他們可以更清晰、更有效地識別可能或不可能有用的東西。其次，Xtreme Everest團隊已經(jīng)做出了重大貢獻，發(fā)現(xiàn)氧氣過量和缺氧都是有害的。要了解對個人來說安全的氧氣含量，以及在試圖判斷安全程度時尋找生化信號的方法扔有待研究，但目前許多關(guān)于Xtreme Everest的研究都集中在該領(lǐng)域。

天時地利人和

圖7：劍橋大學的生理學家安德魯·穆雷（Andrew Murray）曾在2007年和2013年參加Xtreme Everest的珠峰探險
在2017年早些時候，格羅科特和Xtreme Everest的小型登山隊飛赴尼泊爾，紀念他們第一次探險10周年。和該組織的其他成員一樣，格羅科特現(xiàn)在有了孩子，他和妻子、探險隊員丹尼帶著孩子們來到大本營。抵達后，他們前往加德滿都參加尼泊爾醫(yī)生和科學家會議。但是他此行的目的并不是參加會議，甚至也不是珠穆朗瑪峰。從加德滿都出發(fā)，他們?nèi)チ薔amche Bazaar，在充當社區(qū)中心的寺廟里等人約見。

天時地利人和

作者：fanghua2017   來源：8264社區(qū)