为什么高原反应会杀人?
我打开喜马拉雅山区登山死亡数据库,“分析”→“死亡”。一长串列冰冷的数字显示在电脑显示屏上:1950-2018年,共有722位登山者长眠于群山中,关于死亡原因,其中位列第三的是AMS(急性高山病),70名登山者因高山病死亡,占比9.7%,仅次于滑坠(36%)和雪崩(27.7%),远远高于其他疾病的死亡率(4.5%)。
现在是2019年6月,距离上一次写高山病的文章已经过去3年,曾记得在2016年之前,各大户外运动论坛和许多户外社群流行着一种说法:高原反应(急性高山病)是一种正常的生理反应。这种言论误导了许多人。
珠峰拥堵,对登山者最大的威胁是氧气耗尽。
实际上,高反是一种可重至致命的疾病,人体有三大关键系统:呼吸系统、循环系统、神经系统,很少有一种疾病能同时攻击这三大关键系统,而高反(急性高山病),就是能同时损害这三个生命根基的死神。
急性高山病发病快,患者经常地处远离医院的地方,特别是其后期症状高原脑水肿HACE致死率奇高,所以针对这种病的研究相对滞后,加上一般人不会得这种病,许多内陆的医生很少研究,因为在医学院的课程中,高山病这一章节也不选作考试内容。
因此,广大网友所盛传的药物如:肌酐口服液、红景天、速效救心丸之类就逐渐成为了去高原旅行的朋友必带的药品,至于有没有用,很少有人去查证。这两年因为某爆文又多了一个药:呋塞米(速尿)。
不论在临床上表现为高原头痛(HAH)、急性高山病(AMS)、还是高原脑水肿(HACE),都是中枢神经功能障碍引起的,因此可统称为高原脑病。高原肺水肿HAPE,在上一篇文章里有详细阐述,就不再多说。
对于高原脑病,其发病后的恶化过程可以是:
HAH→AMS→HACE
也可以是:
HAH→HACE&AMS
有些学者认为HAH是由轻微的HACE引起的,其发病机制复杂,目前还存在多种假说。
动物在长期进化中,出现了许多自我保护结构和机制,正如我上一篇文章中说到,肺的自我保护机制引起了高原肺水肿,而脑部的保护结构则让我们很难适应急性低压低氧环境,因为在现代交通工具出现前的几百万年乃至上亿年,没有什么陆地动物能一天从海平面到青藏高原。
大脑及其脆弱,所以烤脑花什么的口感棒极了。为了保护这个十分脆弱的器官,颅腔内充满了液体(脑脊液,CSF),液体能缓冲强烈的机械冲击,结合完整紧闭的颅腔,能形成容积恒定、压力恒定的一个稳定环境。这个结构十分可靠的保护着我们脆弱的大脑。
但是随着文明的进步,我们得以使用现代交通工具,在一天的时间内上升3000-5000米海拔。这种急性低压低氧会刺激呼吸加深,心脏输出功率会短时间增加30%以上,缺氧也会刺激微小动脉收缩,这一系列的改变,导致脑部血液灌注量急剧上升。
有研究将正常人类置身于模拟4572米海拔的环境,36小时后,这些人的脑容量因水肿增加了2.77%。脑脊液作为液体,擅长应对机械冲击,但对容积的缓冲是十分有限的,因此颅内压也随之急剧升高。所以,身处高原的我们就会感到头疼(HAH)。
在合适的情况下,许多人会逐渐适应高原环境,HAH症状也会逐渐消失,但病情也很可能继续恶化成高原脑水肿(HACE)。有时候,患者不会表现出急性高山病(AMS)相关的症状,而直接进入HACE阶段。
一个对低压缺氧脑组织HE染色的显微观察,Shao-Jun Chen等,PNAS. 2014
在HACE前期阶段,低压低氧对我们身体的破坏还不会大量杀死神经细胞内,而是血脑屏障(BBB)遭到了一定破坏,脑部血管内皮细胞受损,血管周围的细胞出现变形和受损。但由于BBB破坏后,颅内压会进一步升高,病情会加速恶化。这一阶段,被称之为血管源性HACE。
此时在我们的血液和大脑中都发生了什么?
1、动脉端的变化
由于血液O2分压降低,为了保持血氧处于身体可利用水平,我们的呼吸会加深,但过度通气也会将大量的CO2排出体外。低血氧使动脉血管扩张,低CO2使小动脉收缩,就像是一条大江是被一座大坝拦截了一样,如此动脉端的血压就会急剧升高,大量的液体穿过血管渗透到组织液中,就像大水冲出了堤坝,淹没了村庄。
2、静脉端的变化
低压低氧环境诱导红细胞生成素表达,后者催促身体大量制造血红细胞,增加血液携氧能力,这本是一个好事,但也会出现一个问题:血液变粘稠了。粘稠后的血液流速缓慢,很容易在受损的微静脉血管内皮细胞处形成微血栓,这样,就像是洪水的疏通通道被泥沙堵住了。静脉血压升高,加重了HACE的恶化。
一个康复7周后的HACE患者脑部CT检查结果显示:微血栓广泛分布在脑部,Damian Miles Bailey等,Cell Mol Life Sci. 2009
3、基因和细胞分子层面的变化
科学家在高山鸟类身上发现HIF基因表达量远远高于平原鸟类,在对藏族同胞的研究中也得出了类似结论,HIF诱导身体一系列低氧反应,如诱导VEGF的表达,VEGF刺激身体快速制造毛细血管。这本是好事,但工期太快容易出豆腐渣工程,新生毛细血管管壁脆弱,液体容易通过这些新生血管渗入到脑组织中,引起颅内压的进一步升高。
由于大量的细胞受损,炎症反应就开始了,大量的炎症细胞因子如白介素和肿瘤坏死因子聚集在脑组织,这些因子能诱导免疫细胞攻击受损的血管组织细胞,增加局部毛细血管通透性,使HACE进一步恶化。说白了就是自己人搞自己人。
每个细胞都是一个精密的工厂,线粒体负责供能,就像电站;核糖体负责组装生产,就像车间;内质网是连接车间的与车间传送带。
在HACE后期,细胞因为受损和缺氧而凋亡,线粒体因缺氧被大量的自由基毒害,不堪重负,肿胀,内部结构退化,电站不能提供电力了;核糖体呈空泡状,离开了内质网,车间已经报废了;内质网变得松散,就像是一颗炸弹把传送带炸得到处都是,一片狼藉,就连细胞质都变稀变疏松了。
这一阶段,细胞大量凋亡,死亡的细胞又会影响其他细胞,这个时期被称之为细胞毒性HACE。
在荒野中,做任何决策前都要考虑到问题的根源,而困难在恶劣的环境下将会被无限放大。
通过以上章节分析,可以看到身体对高原环境做出的适应变化和损伤应对后,会引发多种副作用。如何控制这些副作用,就是预防和治疗HACE的关键。
部分身体适应性反应 |
副作用 |
通气量增加 |
血液pH升高,呼吸性血液碱中毒 |
血红细胞增加 |
血液黏稠、微血栓 |
毛细血管增加 |
血管通透性增加 |
血流量增加 |
血压增加 |
死亡细胞被清理 |
炎症反应 |
预防呼吸性血液碱中毒可以提前3天服用碳苷酸酶抑制剂,如乙酰唑胺(Acetazolamide),它能使血液pH降低,使身体处于“酸中毒”状态,这时身体误认为缺氧,并开始启动低压低氧的生理适应。
由于是提前服用,即使出现身体不适也非常容易处理,没进山前就医还是比较方便的。
当置身高原环境时,过度通气会让血液pH升高,但会被乙酰唑胺带来的“酸中毒”状态抵消。因此减少了血液碱中毒症的影响,进而减少了间歇性呼吸、微动脉血管收缩等高海拔适应的“副作用”。
因为乙酰唑胺有一定的利尿作用,这也是为什么同为利尿剂的呋塞米(速尿),在某些文章里被推荐。但注意没有什么证据证明呋塞米在预防AMS和HACE上有效果。乙酰唑胺对于高山病的预防其主要原因是它是碳酸酐酶抑制剂。HACE引起的水肿与细胞膜离子通道障碍有关,不是简单的利尿就能消肿。
控制血液黏稠最好的办法是多喝水。
对于控制血压,要减少运动量,减少负重,减轻心脏负担。尝试睡觉时垫高头部,这样也可以防止进入熟睡状态,防止高原间歇性呼吸(见上一篇高反文章或以后的新版推文)。
对于控制炎症反应,需要服用或注射激素地塞米松(DXMS)。有些人和组织将DXMS和其复方制剂作为预防用药,如高原康等,虽然十分有效,但有一定风险,因为这会透支HACE被治疗的可能性。
针对以上所有的身体反应,最好的办法,也是最为熟知的办法,就是缓慢上升,做足够的适应性训练,但无奈假期不够?
在野外,可通过路易斯湖评分标准系统Lake Louise Scoring System (LLSS) 来判断一个人是否患高山病,并确定是轻微的还是严重的。你可以免费下载本文的附件(见文末下载说明),打印出来或存到手机上,当你怀疑你的队友可能患有高山病时,就可以用附件中的LLSS表判断此人的情况。
*由于公众号图片清晰度低,所以仅供预览所用。评估第七项共济失调可让患者直线走“猫步“,即用后脚尖顶着前脚跟沿着一条直线走。
如果你对患者的评分总分3-5分时,此人患轻度AMS;当超过6分时,此人患严重AMS。
如果你怀疑他已经患高原脑水肿(HACE)或高原肺水肿(HAPE),可通过下表进行诊断和治疗。此表也可参考文末说明下载高清版,建议存在手机里或打印出来。
误区一:有人说,在高原不要吃太多碳水化合物,理由是吃进去的糖类会燃烧耗氧,我认为这是一种粗浅的理解或表述不准确,我们的身体本来就需要保持一定的基础代谢维持生命,而户外运动又是一种高耗能的运动,如果摄入碳水不足,将会分解蛋白质和脂肪,后两者则是高耗氧,高耗能的营养物质,如果因体力耗尽或缺氧而导致细胞能量代谢障碍,病情会恶化。所以,初上高原的饮食应少食多餐,以碳水化合物(糖类)为主。
误区二:有许多人会推销便携氧气,在西藏也可以很方便的买到各种便携氧气,这种氧气看起来像空气清新剂或杀虫剂,但这只是一种玩具氧气,不可作治疗所用,其容量很小,供氧不稳定,一会就用完了。使用氧气很容易产生依赖性,一旦断了氧,将十分危险!如果你无法保证在氧气耗尽之前能把患者转移到安全地带,那就不要随便用。
误区三:有人建议:睡不好的时候可以服用如安定之类的助睡眠药,实际上非常危险。反而,对已患有严重AMS的病人,要防止其熟睡,因一旦睡着,患者将不能自主控制呼吸,受“间歇性呼吸”影响,其呼吸会周期性减弱至暂停,加重缺氧。许多人就是死在了睡梦中。
误区四:有人说,保持积极的心态能预防高反,这种说法喜闻乐见,人们都喜欢既解决了问题,又不付出太多代价,但可惜的是,没有什么证据证明之有效。反之,我在喜马拉雅登山数据库中查到女性登山者在7000-8000米的死亡率远远低于男性,这个高度很多登山者是不使用氧气的。我认为,女性死亡率低有一部分原因是自身基础代谢率低,更耐缺氧,另一方面是女性的危险感知较男性更敏感(平均水平,不考虑个体差异),也就是更胆小,但胆小保命呀!积极的心态很重要,但过于乐观就不好了。你不把高反当回事,它也不把你当回事。
后话:
HACE发病快,发病率虽然不高,但死亡率极高,而且还会长时间影响神经和精神健康,对付这种病最有效的办法是适应性训练。这个理很多人都懂,但假期告诉我不行。实在没有办法,也可以谨慎的使用药物预防。
不推荐只吃止疼片硬抗。较为安全的乙酰唑胺在我国本主要用于降眼压,因太便宜(几分钱一片),药厂无法盈利而纷纷停产,其替代药物是醋甲唑胺,虽然价格翻了几十倍,但因血红蛋白结合率低,不适合作为高山病预防所用。
希望有人能够重视这种廉价药品,能重新恢复生产,并正式作为高山病预防药品,这点我国香港地区做的就很好,乙酰唑胺冠其商品名海拔适在各大药铺都可以买到,价格也提高至约5元/片,药厂实现了盈利,山友也有了保障。
*本文内容不能作为药物使用说明,仅作参考。
附件下载请移步公众号(微信ID:山野纪)对话界面,回复关键词“高反”或“高山病”获得高清图片。
本文贡献者
小羽
探险顾问/领队,WMAI高级急救员
李德
审稿人,常州市第二人民医院副主任医师
毕业于苏州大学医学院
潇潇
审稿人,常州市第二人民医院主治医师
户外运动爱好者,毕业于南京大学医学院
部分参考资料:
生物化学,王镜岩等,高等教育出版社
High-AltitudeIllness,New EnglandJournal of Medicine ·2001
AltitudeIllness: Risk Factors, Prevention, Presentation, and Treatment, Am FamPhysician. 2010
Volumetric quantification of brainswelling after hypobaric hypoxia exposure. ExpNeurol