藏族人群有氧运动能力与高原低氧环境适应的遗传相关性研究

The Qinghai-Tibetan Plateau is the highest and most populated altitude in the world. Although the majority of the Tibetan population has obtained the superior physiological adaptation to high altitude hypoxia environment, but chronic altitude hypoxia injury or chronic mountain sickness are still serious problems with the part of the population, in particular, with those who living at altitude above 4000 meters. Maximal oxygen uptake is the gold standard of aerobic capacity, it therefore can be used to evaluate the ability to adapt to high altitude hypoxia environment. Based on our previous studies of the Tibetan children's exercise capacity, the objectives of the present project are to further systematically analyze the association of Tibetan adults’ aerobic exercise capacity with oxygen uptake, oxygen transportation and oxygen utilization and other key indicators of cardio-pulmonary system, and EPAS1, EGLN1 and other altitude hypoxia related key genes, in order to find aerobic exercise capacity related key SNP loci and its genetic effects on the long-term adaptation process in high altitude hypoxia among Tibetan population, and further answer the key scientific issue of “How do Tibetan people improve their aerobic capacity to achieve the long-term adaptation to high altitude hypoxia extreme environments”, as well as key genetic mechanism behind evolution of aerobic exercise capacity. The findings of the present study will provide valuable basic data for revealing the molecular mechanisms of high altitude adaptation.

青藏高原是世界上海拔最高、居住人口最多的高原，虽然绝大部分藏族居民已对高原低氧环境获得最佳生理适应，但慢性高原低氧损伤或慢性高原病仍严重困扰着部分人群尤其是定居于4000米以上高海拔地区人群的生产生活。最大摄氧量是反映人体有氧运动能力的金指标，因此可用来评价人们对高原低氧环境的适应能力。本项目拟在我们前期对藏族儿童有氧运动能力研究的基础上，进一步系统分析青藏高原藏族成年人的有氧运动能力与氧摄取、氧运输与氧利用等关键心肺生理指标以及EPAS1和EGLN1等高原低氧长期适应关键基因间的遗传相关性，以期发现藏族人群中与有氧运动能力显著相关的关键SNP位点及其在高原低氧长期适应过程中的遗传效应，进而回答 “藏族人群是如何通过提高其有氧运动能力来实现对高原低氧极端环境长期适应”这一关键科学问题，及有氧运动能力进化背后的关键遗传机制，研究成果将对揭示高原适应的分子机制提供有价值的基础数据。

青藏高原是世界上海拔最高、居住人口最多的高原，虽然绝大部分藏族居民已对高原低氧环境获得最佳生理适应，但慢性高原低氧损伤仍严重困扰着部分人群尤其是定居于4000米以上高海拔地区人群。最大摄氧量是反映人体有氧运动能力的金指标，因此可用来评价人们对高原低氧环境的适应能力。本项目通过比较最大摄氧量等生理指标在不同海拔世居藏族人群间的差异来推断有氧运动能力与海拔的相关性；通过比较常居高原地区的藏族与移居高原地区的汉族之间最大摄氧量来推断有氧运动能力在不同遗传背景的人群之间的生理与遗传差异。研究结果发现年龄、职业生活方式、血红蛋白浓度和心输出量与最大摄氧量（VO2max）相关，提示不同海拔世居藏族居民间VO2max的差异与以上指标相关。用体重、年龄、静息状体下的心率、血红蛋白浓度和心输出量校正后，世居藏族居民VO2max虽比移居汉族居民高，但差异不具有统计学意义。通过性别、年龄、身高、体重、血氧饱和度、胸围校正后，肺通气功能随海拔的上升而增加；然而，海拔5018米世居藏族居民的肺功能指标呈现下降趋势。即4500米世居居民的肺通气指标均值显著高于2227米、3660米、5018米世居居民。下一步将进一步系统分析青藏高原藏族成年人的有氧运动能力与氧摄取、氧运输与氧利用等关键心肺生理指标以及EPAS1和EGLN1等高原低氧长期适应关键基因间的遗传相关性，以期发现藏族人群中与有氧运动能力显著相关的关键SNP位点及其在高原低氧长期适应过程中的遗传效应，进而回答 “藏族人群是如何通过提高其有氧运动能力来实现对高原低氧极端环境长期适应”这一关键科学问题，及有氧运动能力进化背后的关键遗传机制，研究成果将对揭示高原适应的分子机制提供有价值的基础数据。本项目的研究结果还提示平原居民在高原居住一年后可以初步获得习服，然而，假期平原生活引起的脱习服使汉族学生再次进入高原后出现部分生理指标的调节性反应。