高+G 暴露對飛行員腎組織和功能的影響

朱 曦，朱文卓，朱俐俐，黃志紅，文江龍，賀旭華，孟憲琴，戴 娜，熊 汨

（湖南師范大學第二附屬醫院/聯勤保障部隊第九二一醫院，長沙 410003）

隨著科學技術的不斷發展和現代戰爭的需要，越來越多的高性能戰斗機列裝到飛行部隊，高性能戰斗機意味著高正加速度（+G）。當高性能戰斗機做俯沖、拉升、急轉等特技時，其產生的向心加速度方向由飛行員骨盆指向頭部，根據物理學定律，飛行員必將受到與加速度方向相反的慣性離心力，方向與向心加速度相反，由頭部至骨盆，這種加速度在航空醫學中被稱為正加速度，飛行員受到的相應慣性力表示為+Gz。既往相關動物實驗結果表明，高載荷情況下對飛行員機體和各器官局部血液循環會產生較為顯著的影響，造成內分泌腺體、心血管、腦組織、肺組織等的超微結構損傷［1］；同樣有動物實驗表明受+Gz 重復作用后，光鏡下腎臟血管呈收縮改變，電鏡下腎小球和腎小管的細胞、線粒體有病理改變，+Gz 暴露對大鼠的腎功能和結構都有損害［2］。目前研究+Gz 對人體腎組織結構和腎功能的損害的報道較少，尤其研究實際飛行訓練中高+Gz對飛行員腎組織和功能的影響的國內外報道罕見。本課題探討高+Gz 飛行訓練時，高+Gz 暴露對飛行員腎組織和腎功能的影響。

1 資料與方法

1.1 對象 13 名高性能某機型飛行員，男性，年齡（26～40）歲，平均年齡32.25 歲，平均身高172.09cm，平均體重64.34kg。此次飛行訓練前經過全面大體檢，排除心血管系統、呼吸系統、腎臟和泌尿系統和消化系統等疾病，按《飛行人員體格檢查標準》體檢合格，飛行結論合格。既往改裝前均順利通過抗荷訓練，且三代機改裝體檢結論：合格。實驗觀察前一周均無服藥史，無喝酒精飲料喝咖啡史，無劇烈運動史，無大載荷飛行訓練史。每次飛行訓練前均按規范著飛行抗荷服。當天飛行科目飛行載荷達（6～7.96）+Gz，持續時間5～10秒，飛行科目動作重復2 個架次。

1.2 方法 所有觀察有大載荷飛行任務的13 名飛行員在飛行訓練當天清晨均留尿標本10mL、于手臂靜脈抽靜脈血標本兩管各6mL，訓練結束后次日清晨同一時間留尿標本10mL，于手臂靜脈抽血留血標本兩管各6mL，尿標本和血標本均在低溫下保存，于1 小時內送921 醫院醫學檢驗科。

1.3 檢測方法和設備 所有血尿標本檢驗均在921 醫院醫學檢驗科進行檢驗，尿微量白蛋白（mALB）和β2-MG 使用的是東芝7BA120 儀器檢測，mALB 免疫比濁法，參考值0～30mg/L；β2-MG 乳膠免疫比濁法，參考值1～3mg/L；血標本用麥輝提供的BS-2000 全自動生化分析儀，采用終點法和動力學法檢測cystain C、GFR、Cr、UA、BUN。cystatin C 參考值0.56～1.2mg/L，GFR 參考值65～122mL/min，Cr 參考值（40～136）μmol/L，UA參考值（130～450）μmol/L，BUN（2.5～7.14）mmol/L。

1.4 統計分析 采用SPSS 20.0 統計軟件進行統計分析，計量資料采用mean±SD 表示，前后兩組數據比較采用t 檢驗，P<0.05 認為有顯著性差異。

2 結果

2.1 高載荷飛行前后尿微量蛋白和尿β2-微球蛋白變化 表1 結果顯示，高+Gz 飛行訓練后尿微量白蛋白增高（P<0.05），訓練前后β2-MG 變化不明顯（P>0.05），飛行訓練后mALB 異常率明顯增高（P<0.05）。

表1 飛行前后尿mALB和β2-MG比較

與飛行前比較，*P<0.05

2.2 高載荷飛行前后胱抑素C、尿酸、腎小球濾過率、尿素氮、肌酐比較 表2 結果顯示，高+Gz 飛行訓練后較訓練前胱抑素C（cystatinC）、尿酸（UA）增高，腎小球濾過率減低（GFR）（P<0.05），訓練前后BUN、Cr 無明顯變化（P>0.05）。

表2 飛行前后尿cystatinC，UA，BUN，Cr，GFR比較

3 討論

一般情況下，腎小球對蛋白質不能濾過，而病理狀態下，各種損傷信號所產生的致炎因子通過影響nephrin 的表達，改變整個足細胞裂孔膜蛋白復合物的完整性和通透性，影響血漿成分蛋白質的濾過，導致蛋白尿的發生，在眾多損傷因子中，比較常見的是高糖，缺氧，氧化應激和機械牽拉等［1］；正常情況下尿微量白蛋白為尿蛋白的主要組分，但也僅微量排出，只有當腎小球濾膜受損，通透性增加，濾出量超過腎小管吸收能力時，尿微量白蛋白升高。正常人β2-微球蛋白生成恒定，分子量小，不和血漿蛋白結合，可自由濾入原尿，原尿中幾乎100%的β2-微球蛋白均在近端腎小管通過胞飲、攝取、降解的方式進行重吸收，因此尿β2-微球蛋白可以較敏感的反映近端腎小管重吸收功能［2］。臨床通過檢驗尿微量白蛋白和β2-微球蛋白作為判斷早期腎損害的重要指標，血清尿素氮和肌酐是臨床能夠反映腎功能的重要指標［3］。胱抑素C 分泌恒定，濃度不受蛋白質和碳酸飲料、身高、體重等影響，干擾因素少，血漿濃度與腎小球濾過濾的線性相關性顯著優于尿素氮、肌酐和其他內源性小分子，并且敏感，輕度損傷即可出現升高，是反映腎小球濾過功能的可靠指標。血尿酸濃度受腎小管排泄、重吸收功能及腎小球濾過功能的多重影響。本實驗通過觀察尿微量白蛋白、β2-微球蛋白生、胱抑素C、血尿素氮、血肌酐、尿酸、腎小球濾過率了解高+Gz 對高性能戰斗機飛行員腎組織和腎功能的影響。

隨著高性能戰斗機的列裝，裝備性能大大提高，實際飛行中有俯沖、拉升、急轉等各種復雜動作，加速度力對人負荷會更大，從而可能導致更嚴重的病理變化。在高載荷情況下，飛行員機體可以產生一系列生理機能變化，甚至導致某些組織器官發生不同程度病理改變。其中部分改變為可逆性改變，可自行緩解，部分改變則較嚴重，甚至會造成飛行員機體損傷［4］；高正加速度可以對飛行員機體產生機械性牽拉作用，引起血流動力學改變，此外重力負荷應激還可以導致神經體液因子等改變?？哲姾娇蔗t學研究所耿喜臣等進行的航空加速度生理學基礎研究顯示：高+Gz 暴露人體生理應急反應出現皮質醇濃度升高、血清睪酮濃度減低；使機體免疫功能出現短暫性降低；血小板黏附和聚集功能減低，從而使凝血時間增加；在離心機模擬高正加速度實驗室，高正加速度暴露或反復暴露可引起人體腎功能暫時性降低［5］；空軍總醫院動物實驗中心王喆，戴雨等進行的大鼠在動物離心機上+Gz 暴露實驗，結果表明：+7 Gz 和+9 Gz 作用6 h 情況下，大鼠 BUN 明顯升高，進一步證明+Gz 對腎小球的濾過功能有顯著影響；電鏡下可見腎小管上皮細胞空泡變性，線粒體腫脹及細胞間連接較疏松等一系列病理變化，進一步證明正加速度對大鼠腎功能和超微結構有損害作用［6］。Norsk 發現將正加速度增大可一定程度上減少腎臟的水鈉流失，從而得出結論：正加速度對實驗對象腎功能有一定損害［7］；有研究表明離心機訓練后大鼠腎臟IL-6 mRNA 表達水平隨訓練時間延長而逐漸增高［8］，而IL-6 mRNA 表達在腎臟損害和腎臟疾病的發生發展中起著重要作用［9］?？哲姾娇昭芯克铢i，李衛東等觀察載人離心機訓練對對部分高性能戰斗機飛行員腎功能有一過性功能損害，主要表現在部分觀察對象尿mALB和β2-MG 增高［10］。劉成剛等觀察殲擊機飛行員接受離心機基礎+Gz 耐力檢查的實驗中發現，中等水平+Gz（+4.25 G/10 s）暴露情況下，離心機檢查前、后飛行員尿MA 和α1M 平均值比較未見明顯差異，證明中等水平+Gz 暴露對少部分飛行員腎功能指標有輕微影響［11］。既往研究表明高+Gz 對離心機實驗動物的腎組織和形態損害，腎功能有影響；載人離心機訓練和實驗觀察+Gz 對飛行員腎功能有一過性的影響。實際飛行訓練高+Gz 飛行訓練對戰斗機飛行員腎組織和腎功能的影響值得關注。

本研究觀察實際飛行訓練中，高性能戰斗機高 +Gz暴露對飛行員的腎組織和腎功能的影響，高+Gz 飛行科目飛行訓練后飛行員尿微量尿蛋白增高，血胱抑素C，血尿酸增高，腎小球濾過率降低。其可能的機制高正加速度對機體產生的機械性牽拉作用、血流動力學改變，重力負荷應激導致神經體液因子、炎性因子等等改變影響腎組織，腎小球濾過率，腎小管重吸收功能。實際飛行訓練不同于載人離心機訓練和實驗室觀察，實際飛行訓練更頻繁，訓練過程更加復雜，對飛行員身體尤其腎組織和功能影響更嚴重，要求我們臨床醫生和航衛工作者更重視飛行訓練尤其高正加速度飛行訓練對飛行員身體的影響，指導飛行訓練，延長飛行員的飛行時間，保證飛行員的戰斗力。