科学研究揭示高海拔地区如何改变人体的新陈代谢
格拉德斯通研究所的研究人员现在已经揭示了这一耐人寻味的现象。通过研究，他们证明了长期的低氧水平，例如，在高海拔地区的那些小鼠，是如何改变燃烧糖和脂肪的方式。该研究结果发表在《细胞代谢》杂志上，不仅提供了对居住在高海拔地区的个体的代谢差异的见解，而且还为开发代谢疾病新的治疗方法提供了思路。
“当一个有机体暴露在长期低水平的氧气中时，我们发现不同的器官会以不同的方式重新调整它们的燃料来源和能量产生途径，”新研究的资深作者、格拉德斯通助理研究员IshaJain博士说，“我们希望这些发现将帮助我们确定即使在低氧环境之外也可能对新陈代谢有益的代谢开关。”
模仿高海拔生活在海平面附近，世界上三分之一的人口生活在那里，氧气在我们呼吸的空气中大约占21%。但是生活在4500米以上的人，氧气只占空气的11%，他们可以适应氧气的短缺，也就是所谓的缺氧，并且不影响成长。
研究缺氧影响的研究人员通常在孤立的细胞或癌症肿瘤内进行研究，这些细胞通常缺乏氧气。Jain的研究小组希望更细致地观察长期缺氧如何影响整个身体的器官。
Jain实验室的研究生、论文的第一作者AyushMidha说：“我们想分析生物体适应缺氧时发生的代谢变化。我们认为这可能会提供一些关于这种缺氧适应如何防止代谢性疾病的见解。”
Midha、Jain和他们在格拉德斯通和加州大学旧金山分校（UCSF）的同事将成年小鼠安置在含有21%、11%或8%氧气的压力室中——所有这些水平都是人类和小鼠能够生存的。在三周内，他们观察了动物的行为，监测它们的温度、二氧化碳水平和血糖，并使用正电子发射断层扫描（PET）来研究不同器官是如何消耗营养物质的。
重新分配能量在缺氧测试的头几天，生活在11%或8%的氧气中的小鼠移动较少，经常几个小时完全不动。然而，到第三周结束时，它们的运动模式已经恢复正常。同样，血液中的二氧化碳水平——当小鼠或人类加快呼吸以试图获得更多氧气时，二氧化碳水平会下降——最初会下降，但在3周结束时恢复到正常水平。
然而，动物的新陈代谢似乎因缺氧而发生更持久的改变。对于住在缺氧笼子里的动物，血糖水平和体重都下降了，而且都没有恢复到缺氧前的水平。一般来说，这些更持久的变化反映了在生活在高海拔地区的人类身上所看到的情况。
当研究人员分析每个器官的PET扫描时，他们也发现了持久的变化。为了代谢脂肪酸（脂肪的组成部分）和氨基酸（蛋白质的组成部分），身体需要高水平的氧气，而代谢糖类葡萄糖则需要较少的氧气。在大多数器官中，缺氧导致了葡萄糖代谢的增加——这是对氧气短缺的预期反应。但科学家们发现，在棕色脂肪和骨骼——这两个已经以其高水平的葡萄糖代谢而闻名的器官中，葡萄糖的消耗水平反而下降了。
“在这项研究之前，该领域的假设是，在缺氧条件下，你的整个身体的新陈代谢在使用氧气方面变得更加有效，这意味着它燃烧更多的葡萄糖，减少脂肪酸和氨基酸，”Jain说，“我们的研究表明，虽然一些器官确实在消耗更多的葡萄糖，但其他器官反而成为葡萄糖的拯救者。”回过头来看，以前研究的孤立细胞不需要为节省葡萄糖而做出取舍，而整个动物为了生存，则需要这样做。
在小鼠身上看到的长期缺氧的持久影响，包括较低的体重和葡萄糖水平都与人类疾病风险有关，包括心血管疾病。了解缺氧是如何促成这些变化的，可能会产生模仿这些变化的新药物。（航柯）
格拉德斯通研究所IshaJain实验室的一个科学家团队展示了长期低氧水平，如在海拔4500米的地方所经历的低氧水平，是如何重新调整小鼠燃烧糖和脂肪的方式。