读特新闻记者从华大集团获悉，1月1日，由华大生命科学研究院主导的一项研究在国际知名学术期刊《细胞》子刊Cell Reports在线发表。这项研究利用细胞组学和质谱检测技术，对登山者在攀登过程中的多组学变化进行了深入分析，全面揭示了高海拔攀登过程中人体免疫系统和代谢的动态变化，为理解高海拔环境对登山者的影响提供了新的视角。
Cell Reports官网截图。
华大生命科学研究院研究团队介绍道：“2022年，华大启动‘珠峰行动计划’，即到2024年完成包括珠峰在内的系列高海拔山峰攀登，收集志愿者登山的生物样本和数据，用单细胞等多组学的前沿技术探索人体适应机制。”
据悉，高海拔登山是一项极限运动，登山者常常需要面临如低压性缺氧、寒冷、低湿度以及强紫外线辐射等极端条件所带来的考验。为适应氧气供应的减少，人类身体会启动多种生理反应，如增强通气、增加心输出量，以及改善组织的氧气摄取能力。然而，长时间在高海拔环境中进行体力活动，可能导致人体面临更大的生理和代谢压力，从而带来高原病、体重下降、免疫功能障碍和感染风险增加等一系列健康问题。
为深入探讨高海拔登山过程中人体免疫和代谢的变化，在这项研究中，团队对11名登山者攀登过程中的五个关键点进行了系统性的样本分析，包含了375722个免疫细胞的单细胞转录组测序，以及血浆中309种代谢物和717种复杂脂质的质谱检测。团队绘制出登山者外周免疫细胞的单细胞图谱，并发现其免疫细胞的组成在登山过程中产生的显著变化。
研究设计，来源Cell Reports官网。
此外，研究者还对主要免疫亚群进行了详细的亚聚类分析，探索了登山者在高海拔适应期与极端攀登期两个不同时期中免疫细胞比例、基因表达、功能通路和转录调控因子的动态变化。结果表明，关键细胞亚群的功能特征发生了显著变化。一系列的发现表明，人体在高海拔环境中可能可以通过复杂的免疫和代谢机制来适应极端条件。
值得关注的是，在极端高海拔攀登期间，一些免疫亚群中的糖酵解和抗氧化基因的表达显著上调，其中包括关键转录因子HIF1A和NFE2L2。这说明人体免疫细胞在极端高海拔环境中会经历代谢重编程，增强抗氧化能力，这对于维持免疫细胞的基本功能至关重要。
此外，研究人员还观察到谷氨酰胺和脂肪酸等血浆代谢物的增加，这些代谢变化可能是帮助登山者在高海拔环境中改善能量状态的重要机制。
论文图形摘要，来源Cell Reports官网。
据介绍，本研究通过多组学分析，系统揭示了高海拔登山不同阶段的人体免疫和代谢特征。这些发现不仅加深了我们对高海拔环境挑战下人体生理机能的理解，也将为高海拔医学研究及登山者健康管理提供重要的科学依据。研究团队表示，此次研究是“珠峰行动计划”的一次重要预演，未来，团队还将继续深入研究登山者在珠峰攀登中的多组学变化。
华大集团汪建研究员，华大生命科学院研究院金鑫研究员、刘传宇研究员，华大运动曹峻为该论文的共同通讯作者。华大生命科学研究院副研究员殷建华，联合培养硕士研究生吕景芝、杨世晨，联合培养博士生汪洋为该论文的共同第一作者。相关研究严格遵守科研伦理规范，所涉及的数据使用了匿名化处理。