肽度TIMEDOO獲悉，2025年1月1日，由華大生命科學(xué)研究院主導(dǎo)的一項(xiàng)研究于國際知名學(xué)術(shù)期刊Cell Reports在線發(fā)表。該研究利用細(xì)胞組學(xué)和質(zhì)譜檢測技術(shù)，對登山者在攀登過程中的多組學(xué)變化進(jìn)行了深入分析，全面揭示了高海拔攀登過程中人體免疫系統(tǒng)和代謝的動(dòng)態(tài)變化，為理解高海拔環(huán)境對登山者的影響提供了新的視角。

Cell Reports官網(wǎng)截圖

2022年，華大啟動(dòng)“珠峰行動(dòng)計(jì)劃”，即到2024年完成包括珠峰在內(nèi)的系列高海拔山峰攀登。期間收集志愿者登山的生物樣本和數(shù)據(jù)，用單細(xì)胞等多組學(xué)的前沿技術(shù)探索人體適應(yīng)機(jī)制。

高海拔登山是一項(xiàng)極限運(yùn)動(dòng)，登山者常常需要面臨如低壓性缺氧、寒冷、低濕度以及強(qiáng)紫外線輻射等極端條件所帶來的考驗(yàn)。為適應(yīng)氧氣供應(yīng)的減少，人類身體會(huì)啟動(dòng)多種生理反應(yīng)，如增強(qiáng)通氣、增加心輸出量，以及改善組織的氧氣攝取能力。然而，長時(shí)間在高海拔環(huán)境中進(jìn)行體力活動(dòng)，可能導(dǎo)致人體面臨更大的生理和代謝壓力，從而帶來高原病、體重下降、免疫功能障礙和感染風(fēng)險(xiǎn)增加等一系列健康問題。

為深入探討高海拔登山過程中人體免疫和代謝的變化，研究團(tuán)隊(duì)對11名登山者攀登過程中的五個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)性的樣本分析，包含了375722個(gè)免疫細(xì)胞的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序，以及血漿中309種代謝物和717種復(fù)雜脂質(zhì)的質(zhì)譜檢測。團(tuán)隊(duì)成功繪制了登山者外周免疫細(xì)胞的單細(xì)胞圖譜，并發(fā)現(xiàn)其免疫細(xì)胞的組成在登山過程中產(chǎn)生的顯著變化。

研究設(shè)計(jì)

研究者還對主要免疫亞群進(jìn)行了詳細(xì)的亞聚類分析，探索了登山者在高海拔適應(yīng)期與極端攀登期兩個(gè)不同時(shí)期中免疫細(xì)胞比例、基因表達(dá)、功能通路和轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明，關(guān)鍵細(xì)胞亞群的功能特征發(fā)生了顯著變化：在高海拔適應(yīng)期，髓系細(xì)胞亞群中的炎癥反應(yīng)下調(diào)，而CD8+ T細(xì)胞、γδ T細(xì)胞等免疫效應(yīng)增強(qiáng)；在極端高海拔攀登期間，炎癥反應(yīng)被激活，同時(shí)T細(xì)胞的效應(yīng)功能受到抑制，而免疫細(xì)胞對缺氧和氧化應(yīng)激的反應(yīng)則顯著增強(qiáng)。這些發(fā)現(xiàn)表明，人體在高海拔環(huán)境中可能可以通過復(fù)雜的免疫和代謝機(jī)制來適應(yīng)極端條件。

值得關(guān)注的是，在極端高海拔攀登期間，一些免疫亞群中的糖酵解和抗氧化基因的表達(dá)顯著上調(diào)，其中包括關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子HIF1A和NFE2L2。這說明人體免疫細(xì)胞在極端高海拔環(huán)境中會(huì)經(jīng)歷代謝重編程，增強(qiáng)抗氧化能力，這對于維持免疫細(xì)胞的基本功能至關(guān)重要。

此外，研究人員還觀察到谷氨酰胺和脂肪酸等血漿代謝物的增加，這些代謝變化可能是幫助登山者在高海拔環(huán)境中改善能量狀態(tài)的重要機(jī)制。

論文圖形摘要

本研究通過多組學(xué)分析，系統(tǒng)揭示了高海拔登山不同階段的人體免疫和代謝特征。這些發(fā)現(xiàn)不僅加深了我們對高海拔環(huán)境挑戰(zhàn)下人體生理機(jī)能的理解，也將為高海拔醫(yī)學(xué)研究及登山者健康管理提供重要的科學(xué)依據(jù)。研究團(tuán)隊(duì)表示，此次研究是“珠峰行動(dòng)計(jì)劃”的一次重要預(yù)演，未來，團(tuán)隊(duì)還將繼續(xù)深入研究登山者在珠峰攀登中的多組學(xué)變化。

華大集團(tuán)汪建研究員，華大生命科學(xué)院研究院金鑫研究員、劉傳宇研究員、華大運(yùn)動(dòng)曹峻為該論文的共同通訊作者。華大生命科學(xué)研究院副研究員殷建華，聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生呂景芝、楊世晨，聯(lián)合培養(yǎng)博士生汪洋為該論文的共同第一作者。相關(guān)研究嚴(yán)格遵守科研倫理規(guī)范，所涉及的數(shù)據(jù)使用了匿名化處理。

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文章鏈接：

https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(24)01485-2

編輯：李麗