在世界最高实验室，揭开极限健康的秘密

理查德·本森 小菲

十年前一次登山遭遇引起的思索

2007年5月23日，麦克·格罗科特教授及其团队一行8名医学研究人员，外加2名摄影师，一起前往珠峰拍摄登山的纪录片。15名夏尔巴人帮他们搬运设备及担当登山向导。

就在他们离登顶珠峰仅300米的时候，遇到了一个大问题。格罗科特的团队前方，一位来自其他团队的登山者陷入了困境，摇摇晃晃地大口喘着气，他的身体已经缺氧，大脑开始肿胀。患者的队友用无线电设备联络了山下大本营的队医，队医告诉他们病人会没事的。但身为高原反应专家的格罗科特却持有跟队医相反的意见：很明显病人已经濒临死亡。

格罗科特说：“这很常见，如果你是一名医生，在山上很可能会被叫去帮忙。” 随着傍晚来临气温也开始骤降，病人的情况恶化了。格罗科特团队的医学生维杰·阿胡贾主张参与救治。患者的队友也发现有问题，但天色太暗很难把病人安全送下山。在意识到问题的严重性后，格罗科特团队的医生丹·马丁开始为其治疗。马丁医生通宵抢救，试图在黎明到来之前延续他的生命，等天亮就可以把患者送下山了。

天亮以后，格罗科特团队准备最后的登顶，却又见到另一位来自其他队的登山者出现高原反应，这次病人是登顶后回程倒在了结冰的斜坡上。格罗科特团队同样参与了抢救工作。“出现高原反应的病人经常以为自己只是普通的不舒服，不知道那是缺氧引起的。因为患者对疾病的不了解从而采取不理智的应对方法，他们会想‘我再坚持一下就会好的。我的疑惑是，为什么有些人会出现高反，而有些人却不会？”

在山上格罗科特的大部分队友都有种喝醉酒的感觉，空气稀薄让他们觉得筋疲力尽，即便他们戴着氧气面罩吸着氧，每走一步仍要深呼吸15次。而陪同他们一起攀登的夏尔巴人却很轻松地呼吸着。格罗科特说：“他们在高海拔地区的人很神奇，完成攀登不需要额外的氧气， 而我们这些来自低海拔地区的人却感觉很辛苦，尽管我们已经适应过了。如果没有他们的帮助，我们不可能完成那次探险旅程，也完不成后面的工作。”

高反研究与危重病学的关系

现年52岁的格罗科特精干和蔼，他白天有两重身份：一个是南安普顿大学麻醉和危重病医学教授（ICU），另一个是南安普顿大学医院危重病医学顾问。他的办公室就在医院里，跟医院里其他办公室并无不同，除了墙上挂着珠穆朗玛山峰的地图和夏尔巴人的照片。

格罗科特是极限珠穆朗玛组织的负责人，该组织由医生和科学家组成，致力于研究高海拔对人体的影响。他們在全世界最高的山上搭建了临时实验室，测量人体在地球上氧气最稀薄地区的反应。这项研究看起来很另类，但其实跟在重症监护室治疗危重病人是有相关性的。

让氧气进入体细胞促进食物转化为能量，是大多数危重病人面对的根本问题，无论最初患上的是什么疾病。太少的氧进入重要器官，是导致重症监护病区的患者死亡的主要原因。同样的问题也困扰着来自低海拔地区的登山者，有些登山者受空气稀薄的影响小一点，有些则会因缺氧患上脑水肿或肺水肿，可能致命。

健康强壮跟人体的氧气利用效率没有关系，研究团队把70岁的老年人带到高山而没有出现任何状况，但也有很健康强壮的年轻军人却发生了高反。这是由基因决定的，在过去的十年里研究人员试图找出相关的基因，从而找到提高氧气利用效率的药物。

格罗科特从1975年开始尝试登山运动，最早对这项运动的认知是九岁时在曼彻斯特的家中看到儿童节目讲述攀登珠穆朗玛峰。他认为在ICU的工作跟登山有很多相似之处：都需要仔细评估风险，需要作出准确的判断，需要详细制定行动计划并完成它。ICU的工作和登山之所以会吸引他，是因为他并不喜欢风险，他总是试图把风险最小化。

利用登山作为医学探索的工具在他看来再自然不过了，最早源自20几岁时攀登阿根廷的阿空加瓜山的经历。当年他目睹一位实习麻醉师朋友诊断同行的登山者患上高海拔脑水肿，并将患者安全送下山。从那时起，他意识到人体在高海拔地区的运作机制跟危重病区的患者是一样的。极端的环境让你有机会看到生理机能极限是怎样的。在高山上，他看过缺氧如何影响健康人体，这个过程能被清楚观察到。因此他想，有没有可能在高山环境研究低海拔地区的缺氧病理机制。

于是，1999年格罗科特和同事凯文·冯创立了“高原、太空和极端环境医学中心（CASE）”，该中心隶属于伦敦大学学院医院。冯在开始医学研究之前学习的是天体物理学，他对人体在太空的运作很感兴趣。

高原、太空和极端环境医学中心的成员们相信，在高原地区人体的不同反应表明了决定病患能否生存的因素不是氧气量，而是个体的氧气利用效率。多年来人们普遍认为缺氧患者可以通过泵氧来治疗，但很多医生也看过病人对氧气过量有不良反应。显然每个个体对氧气的利用过程并不相同。医学中心的科学家们希望通过收集大量缺氧人群检查样本，比较他们之间的不同反应。但具体要怎么做呢？

在病房里有很多原发性疾病的复杂因素叠加在一起，而且病人大多不希望濒死的时候还被当成研究对象。因此，把健康人群放到高压舱成为了一个选项，但高压舱体积大且租赁费用不菲。

21世纪初，医学中心的非正式会议试探性地提出前往珠峰进行科学研究。这个提议乍一听挺疯狂的，但随着大家讨论的深入，这个提议似乎又蛮靠谱的。珠穆朗玛峰尼泊尔侧的大本营海拔在5000米以上，空气中含氧量骤降，而且南面山麓靠步行就可以上山。因为希望登顶珠峰的人很多，所以招募到大量的样本也相对容易。

世界最高的实验室是怎么建起来的

搭建实验室的正式规划始于2004年。在几个月的时间里，他们租赁了一个屠宰场用的雪柜车，在低温环境测试各种杂七杂八的实验设备。共有60位科学家、医生和研究人员加入团队，招募到的198名被试者将跋涉到珠峰大本营，让自己暴露在缺氧环境接受体检。大部分被试者将要进行60多项检查，其中15项会在海拔8850米的顶峰进行，位于顶峰的实验室将会采集有史以来最高海拔最低氧环境的血液检查样本。采集这些样本的目的，是为了揭开能适应低氧环境的人跟不能适应低氧环境的人的关键差别。

但并不是每个人对这个项目都持肯定态度。很多批评声音是在学术会议上提出的，格罗科特说：“人们会对你提出质疑，有人会问说：‘为什么不干脆使用高压舱？”但他并不担心受到批评，他说团队很年轻又没有名气，所以可以理解人们质疑他们是否采用了一种不经济的方式去做科研。但其实采用高压舱的耗资要大得多。

2007年初，物流团队从英国空运了150000件总重27吨的实验设备到尼泊尔的加德满都。一部分设备被分别放置于加德满都和那木齐巴扎村的实验室，前往珠峰的登山者也会经过这两个地方，因此参加实验的登山者也会在海拔相对较低的地方先接受测试。剩下的设备则由直升机和夏尔巴人搬运工以及牦牛运到海拔5300米的珠峰大本营。

大本营位于那木齐巴扎村上方600米处，是由凹凸不平的岩石组成的平原地带。在营地的中心，极限珠穆朗玛团队搭建了一个由97顶帐篷组成的迷你小镇，动用了38台本田柴油机提供电力。大多数帐篷里是基本的住宿设施，此外还有战地医院、餐厅、厨房、通讯中心和一个工作室。

位于其中的实验室由7顶绿色的美国军用双层帐篷组成，帐篷里摆满手提电脑和医疗箱的桌子放在四周，椅子摆在中间给被试者坐。旁边有健身单车，帮助被试者到达身体极限。各种奇怪的电线和管子从天花板上垂下来，等着被连接到骑车的被试者身上。在体检间隙，医生们和被试者会四处逛逛，有时还会打个雪仗或者踢场足球，稀薄的空气里混合着柴油发电机的烟味和燃烧牦牛粪的味道。

在3月到6月之间，208名志愿者每20人一组走过岩石道路来到大本营实验室接受测试。在那个海拔高度，空气中的含氧量只有海平面的53%，当志愿者们看到装着自己血液样本的注射器时，他们注意到血液带着一点蓝紫色，那是因为体内生成了更多的红细胞作为补偿。

实验室进行的检查有60余项，但有些侵入性的检查只对部分志愿者进行，比如需要把直径1厘米的塑料管经鼻插入胃里的张力计检查。最后收到的实验样本总计17000个，研究团队对样本进行了史上最详尽的分析。

科研人员在开始珠峰测试前假设某些人在低氧地区表现比另一些人好，是因为他们的微循环和线粒体有差异。而测试的结果证实了这一假设。在分析样本的过程中，研究小组成员开始发表论文和在会议上报告，之前的那些批评声音消失了。然而，研究结果并没能解释为什么人们的线粒体和微循环会出现这些差异。

珠峰科研项目于2008年结束，之后的几个月研究小组成员不断地讨论数据，他们感到尽管对人体利用氧的效率有了更深的了解，但还有很多谜底仍未解开，而问题最终落在了线粒体上，是什么让线粒体的表现有差异？研究人员认为，如果能对这些高效的线粒体进行更多研究就好了。但是拿谁的线粒体来做研究呢？

适应高原环境的夏爾巴人有什么不一样？

格罗科特轻描淡写地说把夏尔巴人当作研究对象的决定是突然想到的，夏尔巴人的高效氧气利用效率让他们能轻松攀登珠峰。

在2007年的科考行程里，夏尔巴人搬运了总重量达数吨的实验设备，格罗科特注意到了相比其他登山者的挣扎，夏尔巴人丝毫不受氧气稀薄所影响。他回忆道：“在高海拔地区看到他们真是太神奇了，他们完成所有的事情都不需要额外吸氧，而来自低海拔地区的我们却连生存都成问题。如果没有夏尔巴人我们无法完成那次探险。”

转眼到了2010年，格罗科特联系了曾经一起工作过的夏尔巴人，向他们解释了这个实验项目。又过了三年，在2013年3月，他们把设备空运过去再次开始了实验项目。彼时夏尔巴人的总人口在15万左右，他们有自己的语言，他们的基因跟同在尼泊尔的其他民族是不一样的。他们特有的基因包括超强的线粒体功能，让他们无需吸氧就能攀登喜马拉雅的高山，在山坡上放牧牛羊。

2010年《科学》杂志发表了一篇研究，说一个中美研究团队发现夏尔巴人拥有能极高效利用氧的基因。2017年加州大学伯克利分校的人口遗传学家拉斯马斯·尼尔森发表了一篇论文，分析了夏尔巴人基因可能来自的那些族群。

在2013年的研究里，极限珠穆朗玛团队检查了另外150名英国登山者，但那次只在珠峰大本营这一个点进行。当时团队再次把实验设备运送到珠峰大本营，动用了100名搬运工和250头牦牛才搬完。

与2007年那次不同的是，这次夏尔巴人不仅是搬运实验设备，他们还作为被试者参与了实验。科罗科特说最后招募到的被试者是这些搬运工的家人朋友，肌活检是他们做的最具侵入性的检查。团队对登山者和夏尔巴人做了大约50项检查，包括一项使用亚硝酸盐膳食补充剂提高氧气利用效率的实验。大多数检查项目延续了2007年实验的做法。

参与了两次实验的剑桥大学生理学家安德鲁·穆雷是研究线粒体的专家，他说他们实地测量了线粒体的功能，穆雷说：“这非常困难，全世界只有两个实验室能做到。在海平面设备完善的实验室都很难，更何况是在珠峰大本营的帐篷实验室里。”

研究成果已于2017年5月发表，他们发现夏尔巴人不仅在使用氧合成三磷酸腺苷上比低海拔区族群更高效，而且低海拔族群到了高原后肌肉能量水平会因为氧气稀薄而下降，但夏尔巴人的肌肉能量水平随着氧气变得稀薄却反而会上升。

穆雷说这是一个重大发现，说明夏尔巴人和其他人一样需要氧气，但在低氧环境他们产生的能量不仅比其他族群多，相比他们自身在海平面上也要更多。也就是说，当他们攀登到已经适应了数千年的高山时，他们变得更健康。

关于这个新发现还有很多未解的问题，比如更高的能量水平是单纯来自利用氧的效率抑或是更好的能量保存机制。接下来还需要做更多的测试，来比较低海拔族群和夏尔巴人的生理机能。

现在正有制药企业直接跟穆雷合作，希望将有关线粒体的新发现用于开发治疗缺氧的新药。这个新发现意味着他们能更为准确和高效地识别有效的药物。

去年初，格罗科特和极限珠穆朗玛团队的部分成员飞到尼泊尔纪念他们首次登山实验十周年。跟团队的其他成员一样，格罗科特的孩子年纪还很小，他的妻子丹妮也是团队成员，他们一起去了珠峰大本营。此外他们还去加德满都跟尼泊尔的医生和科学家开了个会。但他们此行的主要目的既不是参加会议，也不是攀登喜马拉雅，而是去那木齐巴扎村的一个寺庙作报告。

那间寺庙相当于社区中心，在庙里他们见到了从2007年开始陪同他们登山的很多向导、合作的研究伙伴、村子里的长者和数百位夏尔巴人。格罗科特和团队在寺庙里向他们做报告讲述了2013年那次研究的成果，解释了当年那些检查结果的用途和由此得到的科学发现。格罗科特在报告后说，夏尔巴人很高兴知道他们表现得比我们出色这个事实，当然他们早就知道了，但他们喜欢我们这样把它们测量出来。

来源：《连线》杂志