圖片來源：unsplash+
撰文 | 薩莎·沃倫（Sasha Warren）
翻譯 | 王越
對大多數登山者來說，高海拔難免會帶來一定程度的高原反應。然而，這對青藏高原上的原住民夏爾巴人來說卻不算什麼。他們長期居住在海拔較高的喜馬拉雅山脈，與在低海拔地區出生和長大的人相比，在適應高海拔環境方面具有演化上的優勢。為了探究夏爾巴人對高海拔環境的適應能力，研究人員分析並比較了低海拔地區居民和夏爾巴人在喜馬拉雅山徒步旅行期間的血液樣本。這項發表於《美國科學院院刊》（PNAS）的研究發現，腎臟在適應高海拔環境方面起著關鍵作用。
高海拔地區空氣稀薄，可能導致缺氧。這是一種危險的氧氣不足狀態，常出現在患有心力衰竭等疾病的患者中。這種情況也會引發急性高原反應，登山者可能會感到噁心、頭暈並迷失方向，嚴重時肺部和大腦中會充滿致命的積液。研究高海拔適應人群的生理反應，有助於揭示身體在缺氧狀態下維持健康的機制。
缺氧會使人呼吸急促，以便將更多的氧氣吸入肺部。但呼吸頻率過快也會使肺部排出比平時更多的二氧化碳，導致血液中碳酸水平降低，影響到血液酸鹼平衡。即便是酸鹼度的微小變化，也可能損害維持細胞功能的蛋白質和酶。加拿大艾伯塔省皇家山大學的生理學家特雷弗·戴（Trevor Day，這項研究的共同作者）表示，這時，作為體內維持酸鹼平衡最重要的器官，腎臟在恢復酸鹼平衡方面顯得至關重要。
為了調查人身處高海拔地區時的血液酸鹼度，特雷弗·戴和他的同事在尼泊爾加德滿都的大學裡招募了14名夏爾巴人和15名低海拔地區居民。當這些受試者徒步至海拔約1300米處時，研究人員採集了他們的血液樣本，做了初步血液檢測。接下來，他們經歷為期9天徒步，到達約4300米高的地方後，研究人員又採集了一次血液樣本。結果顯示，隨著海拔升高，低海拔地區居民的血液變得更偏鹼性，而夏爾巴人的血液酸鹼度卻沒有任何變化——這是因為夏爾巴人的腎臟可以透過調節氫離子（反映酸性）和碳酸氫根離子（反映鹼性）的排洩或重吸收來維持酸鹼平衡。
所有受試者在出發前的幾個月裡都生活在低海拔地區。這段時間足以消除因在高海拔地區短暫停留而產生的臨時性適應，因此研究人員認為，夏爾巴人血液酸鹼度調節能力的提升很可能源於他們的腎臟，這種對高海拔環境獨有的適應能力，不是平時居住在低海拔地區的人能長期擁有的。特雷弗·戴錶示：“我們認為存在基因變化，導致了（不同人群）腎臟功能的差異，”他希望未來能夠分離出這些基因。
這些結果補充了早先的發現。此前曾有研究發現，夏爾巴人比其他人群擁有更多的血漿。這種液體的含水量高達90%左右，可以降低血液黏稠度，從而使血液以較快的流速向前流動，迅速將氧氣輸送至全身。美國凱斯西儲大學的生物人類學家辛西婭·比爾（Cynthia Beall，未參與這項研究）表示：“腎臟確實參與調節了血漿容量。”總的來說，這些發現表明，腎臟在人體缺氧狀態下默默無聞地發揮著重要作用，因此是未來研究高海拔環境對健康影響的關鍵。
本文選自《環球科學》2025年4月刊“前沿”欄目。
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