未必孤独网 > 高原生活的人类通过什么机制适应低压缺氧的环境?

高原生活的人类通过什么机制适应低压缺氧的环境?

【雪山象的回答(261票)】:

不适应的民族都是相似的,适应的民族却各有各的适应。藏族,安第斯人,埃塞俄比亚人,这是世界上三大主要的高原民族,他们适应高原环境的能力都是独立进化而来的,机制都各不相同。

共同的不适应:高原疾病与高原习服:

高原最大的问题就是缺氧。在海拔3000米处,就有可能发生不适,最主要的症状是头痛,有时会伴随着食欲不振、呕吐、疲惫等。如果继续登高的话,可能会导致致死性的肺水肿和脑水肿。目前关于高原疾病的原理还不是很清楚,主要的假设就是当人进入高原后,由于供氧不足,导致代偿性的血管发生。新生的血管比较弱,血管上皮细胞的连接也比较松散,血液中的免疫细胞、免疫因子等就可以比较容易的滲入血脑屏障,最终导致脑组织的炎症与水肿。此外,缺氧也会损伤线粒体的功能,导致线粒体释放出大量的活性氧(氧自由基、过氧化物自由基等),这些活性氧会对细胞造成很大的危害,导致组织损伤。由于脑是最耗氧耗能的器官,所以高原对脑组织影响最大。毕竟,虽然大脑只占体重的2%,却占用15%的心输出量,消费20%身体总氧和25%全身葡萄糖。

但另一方面,如果平原人群长期生活在高原的话,身体会通过一些代偿性的手段来适应高原环境(高原习服)。身体最重要的代偿性改变就是增加血液中血红细胞的浓度,让身体运输氧的能力提高。此外,增加血管发生和肌肉组织的肌红蛋白含量也有助于对高原的习服。然而,高原习服是有代价的,血红细胞浓度的增高会增加血栓脑梗等心脑血管疾病发生的概率,而且破损的血红细胞会释放出大量的游离血红蛋白和血卟啉,这些都是比较强的炎症因子,会在人体各处捣乱。

无论缺氧反应、高原疾病还是高原习服,它们中心的调节蛋白都是HIF蛋白家族(Hypoxia-inducible factors ; 缺氧诱导因子)。HIF蛋白家族包括三个成员,HIF1,HIF2,HIF3。每个成员都有两个亚基, 只有这两个亚基结合才有效果。HIF蛋白都是核转录因子,下游大多是一些重要的缺氧相关的基因,包括血管发生因子(VEGFA等,促进新血管的形成)、红细胞生成因子(EPO, 促进红细胞生成)、一氧化氮合酶(合成一氧化氮,促进血管功能)、以及一系列与无氧呼吸和葡萄糖转运相关的酶等。在HIF家族中,最关键,功能最强的是HIF1蛋白。

藏族的适应:

藏族人主要生活在青藏高原,其中53%的藏族人生活在海拔3500m以上,而且经过了数万年对高海拔的适应。通过比较藏族和汉族,研究人员发现在高海拔环境,藏族人的红细胞浓度与血红蛋白浓度明显比习服高原环境的汉族人低,基本上与在平原上的汉族人相当。换而言之,藏族并不靠提高红细胞浓度与血红代表浓度来适应高原环境。同时,研究发现藏族人血液流通速度比较快,同时藏族人呼出的一氧化氮浓度非常高,一氧化氮的主要功能就是就是血管舒张与血液流通。这说明了藏族人适应高原的主要机制是改变一氧化氮的调节。藏族人主要生活在青藏高原,其中53%的藏族人生活在海拔3500m以上,而且经过了数万年对高海拔的适应。通过比较藏族和汉族,研究人员发现在高海拔环境,藏族人的红细胞浓度与血红蛋白浓度明显比习服高原环境的汉族人低,基本上与在平原上的汉族人相当。换而言之,藏族并不靠提高红细胞浓度与血红代表浓度来适应高原环境。同时,研究发现藏族人血液流通速度比较快,同时藏族人呼出的一氧化氮浓度非常高,一氧化氮的主要功能就是就是血管舒张与血液流通。这说明了藏族人适应高原的主要机制是改变一氧化氮的调节。

基因学研究发现,与最近亲缘关系的汉族人相比,藏族人主要在三个基因上发生突变:EPAS1, EGLN1 和 PPARA 。其中EPAS1就是编码HIF2第一个亚基的基因; EGLN1则负责感受细胞內氧浓度,如果细胞內氧气浓度发生变化,EGLN1就会调控HIF蛋白降解速度进而调控细胞内HIF蛋白含量; PPARA主要参与脂代谢及储存呼吸作用酶相关。当然,最重要的还是EPAS1,直接调控缺氧反应嘛。

关于EPAS1突变的来源也是非常有意思。通过EPAS1单倍体型的比较,科学家认为藏族人EPAS1基因中的突变来自丹尼索瓦人。话说在现代智人走出非洲之前,欧亚大陆生活着快乐的的尼安德特人和丹尼索瓦人,其中尼安德特人生活在欧洲与西亚,而丹尼索瓦人则生活在东亚、南亚与中亚。我国发现的马坝人、许家窑人等都属于丹尼索瓦人。走出非洲的现代智人首先遇到了尼安德特人,经过一段时期的共存,尼安德特人灭绝了,但现代智人融合了一些尼安德特人的基因。一部分现代智人在欧洲和西亚定居了下来,形成了欧洲人的祖先; 另一部分现代智人继续向东走,遇到了丹尼索瓦人,经过一段时间的共存,丹尼索瓦人也灭绝了,但一些基因同样融入了现代智人的基因库中,其中就包括了EPAS1基因。对于生活在平原上的现代智人(他们最终演变成现代的汉族)来说,丹尼索瓦人的EPAS1基因型并无多大用处,所以丹尼索瓦的EPAS1基因型一直以极低的频率出现在汉族之中。对于进入了高原的现代智人来说(他们最终演变成现代的藏族人),丹尼索瓦的EPAS1基因型有利于高原适应,就会逐渐淘汰其他的EPAS1基因型,最终占据优势。

参见:science.sciencemag.org/

nature.com/nature/journ

安第斯民族的适应:

安第斯山民主要生活在安第斯山区。安第斯山民对高原的适应历史肯定少于一万年(印第安人在一万年前才进入美洲)。研究发现,安第斯山民主要通过增加红细胞与血红蛋白浓度来适应高原环境。安第斯山民拥有极高的红细胞与血红蛋白浓度,远比普通平原人群及藏族人高。在分子机制方面,安第斯山民的安第斯山民主要生活在安第斯山区。安第斯山民对高原的适应历史肯定少于一万年(印第安人在一万年前才进入美洲)。研究发现,安第斯山民主要通过增加红细胞与血红蛋白浓度来适应高原环境。安第斯山民拥有极高的红细胞与血红蛋白浓度,远比普通平原人群及藏族人高。在分子机制方面,安第斯山民的EGLN1基因发生了显著的改变。藏族人的EGLN1基因同样发生了改变,但改变的方式并不相同。此外,对于Quechua这一特定地方的安第斯人的测序显示,NOS3 (一氧化氮合成酶3)发生了显著的变异,但和安第斯山民的生理性状并不能对应的上,也可能是不同地方的安第斯山民进化出了不同的适应机制。

参见:ncbi.nlm.nih.gov/pubmed

ncbi.nlm.nih.gov/pubmed

埃塞俄比亚人的适应:

埃塞俄比亚人大多生活在海拔3000~3500米。埃塞俄比亚人拥有较高的血红蛋白浓度,但远没有达到安第斯山民的程度。此外,埃塞俄比亚人没有展现出任何与高原适应相关的生理特征。埃塞俄比亚人的 ARNT2 基因等发生比较显著的变化。ARNT2是HIF2蛋白的第二个亚基(而藏族人的EPAS1则是HIF2的第一个亚基)。

参见:ncbi.nlm.nih.gov/pmc/ar

【hello嗨的回答(11票)】:

基本上高原反应都是长期生活在低海拔地区的人到高海拔才会有的,但是其实也并不是所有内地人到高原都会有高原反应,有些人是没有的,应该是体质问题吧。与此同时,长时间在高原地区生活的人到了低海拔地区会有醉氧现象,其最大的特点就是嗜睡,精神无法高度集中。比如我就是生活在青藏高原的,现在在合肥上学,大一刚来合肥的一周里,永远都睡不醒,只想睡觉,精神很差,我室友现在和我回忆那段时光,还是和我说:你那一段时间精神很差啊。没错,我曾经一天睡过16个小时→_→

ps:我是在青海省省会的,海拔2200左右。但是其实当海拔高度达到这个程度的时候,也许你们会认为我们已经适应了高原气候,其实不然。我妈去格尔木(青海西部城市)的时候,海拔只高了500m左右,她的高原反应就已经相当厉害了。

其实挺好玩的,以前我在青海跑800累的要吐,但是在合肥跑完了都不带喘的,除此之外,我做过肺活量测试,我在青海最多2200左右,但是在合肥吹到4000+╮(╯_╰)╭啊,我强大的心肺功能,有时候想想,大自然和生物之间还是很神奇的。

【小伟的回答(2票)】:

藏族新生儿先天性心脏病全国第一,在世界上也能排的上号。这足以说明问题。高海拔地区只是比低海拔好一点,还没有到差距那么大的地步。藏人海拔6000往上也就不行了。

【阿易的回答(1票)】:

前天到西藏,有高原反应,据说不可以剧烈运动,为了克服,我次日下午打了整整三个小时篮球,终于适应了。

大家不要模仿

【蓝火火的回答(0票)】:

一个忐忑地生活在青藏高原的南方人,坐等课题研究结果

【碳基猴的回答(0票)】:

不得不说 这是一个很好的研究性课题。

新闻聚焦
热门推荐
  • 低俗靡乱!喜宴竟充斥惊艳脱衣舞表演

    中新网12月7日电 据台湾《联合报》报道,桃园县内喜宴、庙会、社团、晚会充斥钢管、清凉秀、脱衣舞,县议员舒翠玲以自己参加的场合为证,当场看见辣妹和客人磨蹭,甚至指导单位是“桃园县政府”、“公所”的活动也如......

    01-13 来源:未知

    分享
  • 《我是特种兵之霹雳火》崔华盾扮演者张进个人资料及照

    《我是特种兵之霹雳火》崔华盾扮演者 本篇电视资讯由未必孤独网(www.vbgudu.com)独家整理,如有转载请注明出处。 曾经同是“特警小虎队”一员的李飞和张进这次将重新在《霹雳火》中集结,并且再度并肩作战。 由李......

    01-13 来源:未知

    分享
  • 郎永淳老婆吴萍患肿瘤赴美疗养 郎永淳近况

    郎永淳温馨全家福 央视新闻主播郎永淳虽然在电视上天天与观众见面,因播报新闻成了公众人物,并拥有了很多的粉丝。但生活中的郎永淳却十分很低调,不仅从未谈及过自己的私生活,就连他的另一半及孩子也未被曝光过。......

    01-13 来源:未知

    分享
  • 《我是特种兵之霹雳火》王星扮演者李飞个人资料及照片

    《我是特种兵之霹雳火》王星扮演者李飞 本篇电视资讯由未必孤独网(www.vbgudu.com)独家整理,如有转载请注明出处。 《我是特种兵之霹雳火》作为刘猛导演特种兵系列的第四部作品,自筹划以来就备受网友关注。承继着......

    01-13 来源:未知

    分享
  • 梦鸽:为孩子做什么都不为过 李案会造成世界影响

    梦鸽(资料图) 李某某等涉嫌强奸案从2月份发酵至今,持续半年,热度不减。作为被告李某某的监护人,梦鸽放下红色明星、部队歌唱家的尊严,发布声明、反诉、上访,走进长枪短炮的包围圈,代替独子站在第一线。 为了......

    01-13 来源:未知

    分享
  • 雷!彪悍美女竟在大街上做超不雅动作

    ......

    01-13 来源:未知

    分享
  • 孙俪微博拍卖老公邓超的爱裤,邓超与孙俪感情好不好

    今天我们来盘点一下娱乐圈的模范夫妻。孙俪和邓超是娱乐圈有名的模范夫妻,两人相爱至今都没有穿过其他的绯闻,而在邓超走向逗比之路的过程中,娘娘孙俪也开始受到影响,近日邓超在网上晒了一张与孙俪的另类合影,网......

    01-12 来源:

    分享
  • 巩俐与孙红雷谈过恋爱吗?巩俐孙红雷主演的电影是哪部

    从绯闻女友巩俐、左小青,到王骏迪,孙红雷绯闻伴随走红。在《窈窕绅士》发布会上,孙红雷大晒幸福,并直言,“我现在还不会和女友公开亮相,以免被人说我在炒作。”被问及是否有意结婚,他说,“谈婚论嫁对我来说不......

    01-12 来源:

    分享
  • 曝盛一伦喜欢骂人成瘾,盛一伦同性恋是真的吗?

    子妃升职记不仅火啦张天爱,也让男主盛一伦踏进拉娱乐圈。盛一伦被曝骂人成瘾 骂人聊天记录图片,近日,盛一伦将东家乐漾影视诉至法院,索片酬1051.5万元,朝阳法院已受理此案。12月12日,盛一伦发长文回应解约风波称......

    01-12 来源:

    分享
  • 北京学生卡坐地铁打折吗?北京现在有几条地铁?

    北京的物价使出拉名的贵,许多北漂为啦省钱想尽办法。近日,在北京部分地铁站周边,出现贩卖“”的卡贩子,100元就能办一张大,还送学生证。新京报记者探访发现,从卡贩子手中购得的,能顺利充值并可享受2.5折优惠。......

    01-12 来源:

    分享
返回列表