Phenomics | 中国科学院宿兵课题组揭示高原人群血氧饱和度的未知表型模式

2023-08-04 16:08

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。

在平原地区，正常人的动脉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，SpO₂会明显下降。低SpO₂会带来一系列的生理性低氧血症，包括疲乏、无力、胸闷、头晕、气短和呼吸困难等不适症状，长时间持续低SpO2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。

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。

为了揭示高原人群的SpO₂表型模式，中国科学院昆明动物研究所宿兵团队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名藏族和1034名移居高原汉族（在西藏生活一年以上）的血液SpO₂水平。结果发现，在相同海拔的高原地区，汉族SpO₂反而显著高于藏族（海拔3000-4000米），汉族的SpO₂均值为90.30%，藏族为88.67%，统计检验非常显著（P=1.9×10^-14）（图1）。为了检测高原汉族更高的SpO₂是否带来了更好的高原生理表现，研究人员使用协变量调整线性回归模型评估了SpO₂与血红蛋白浓度和肺动脉压之间的相关性。

结果显示，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。然而，研究人员发现在同一高海拔地区（比如海拔3660米的拉萨），汉族的慢性高原病患病率明显高于藏族，包括红细胞增多症（汉族8.7%；藏族1.0%）和高原肺动脉高压（汉族20.9%；藏族6.5%），提示高原汉族较高的SpO2很可能是通过生理代偿来维持的。

本研究首次发现在高海拔地区生活的汉族人群通过长期的高原习服后，可以达到比高原藏族人群更高的SpO₂水平。这一发现有三个重要的推论。首先，尽管移居高原的平原人群可以达到较高的SpO₂水平（≥90%），但往往伴随着较高的慢性高原病发病率，因此仅用SpO₂单个指标不能很好地评价人群在高原的生理状态。

其次，尽管藏族人群被普遍认为是世界上最适应高原的人群，但就SpO₂而言，藏族人群的适应可能仍然是“次优”（sub-optimal）的，他们可能仍处于自然选择作用的过程中。第三，尽管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SpO₂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。

该研究成果于2023年7月22日作为封面文章在线发表于表型组学专业期刊《Phenomics》链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s43657-023-00117-x）。

和耀喜副研究员为论文第一作者，宿兵研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、云南省高层次人才培养计划、中科院青促会和遗传资源与进化国家重点实验室开放课题的资助。