人工重力、温度与低氧环境对血流动力学及肢体血流量的复合影响机制研究

《European Journal of Applied Physiology》：The combined effects of artificial gravity, temperature, and hypoxia on haemodynamic responses and limb blood flow

编辑推荐：为探索多重环境压力下人体心血管调节机制，研究者通过短臂离心机模拟1-2Gz重力负荷，结合18.4°C/29.1°C温度与92/133 mmHg氧分压条件，发现2Gz负荷下高温与低氧使测试时间缩短16%，腿部皮肤血流量(LegBF)受重力主导而手臂血流量(ArmBF)受温度与重力双重调控，揭示了微循环区域特异性调节规律，为航天医学防护提供新依据。

　　在长期太空任务和极端环境作业中，人体同时面临重力变化、温度波动和氧气浓度降低的多重挑战。这些复合环境压力如何影响心血管系统功能，特别是微循环的精细调控机制，一直是航天医学和环境生理学的核心问题。传统研究多聚焦单一因素作用，而斯洛文尼亚约瑟夫·斯特凡研究所联合法国卡昂大学的研究团队创新性地采用多因素交叉实验设计，通过短臂离心机(SAHC)模拟0-2G_z重力梯度，结合精确控制的温度(18.4°C/29.1°C)和氧分压(92/133 mmHg)条件，系统揭示了复合环境压力下血流动力学与微血管灌注的交互作用规律。相关成果发表于《European Journal of Applied Physiology》。

研究采用重复测量三因素交叉设计，10名健康男性受试者在SAHC上经历六阶段测试：正常站立(NG)、仰卧静止(SUP)及1G_z/2G_z离心。通过激光多普勒血流仪(LDF)连续监测肢体微循环，Finapres系统记录心输出量(CO)、每搏量(SV)等血流动力学参数，结合心率变异性(HRV)和皮肤温度监测，全面评估自主神经与局部血管调控机制。

重力负荷的阶梯效应：2G_z条件下出现显著心血管应激反应，心率(HR)增加29.3%，平均动脉压(MAP)升高12.6%，而SV降低22.2%。与站立状态相比，1G_z离心产生相似血流动力学响应，证实其可模拟直立生理负荷。

温度调控的区域特异性：高温使ArmBF增加38.7%，但对LegBF无影响；重力增加则使ArmBF降低33.3%而LegBF增加38.7%。Wavelet分析显示手臂血管受神经源性(频段4)与内皮依赖性(频段5)双重调控，腿部则以内皮NO依赖机制为主导。

低氧的隐匿影响：虽未改变微循环参数，但低氧使2G_z耐受时间缩短7.4%，可能与脑氧输送竞争机制有关。HRV分析显示低氧与高温均增强交感神经活性(SNS指数升高40%)。

正交耐受性的临界点：2G_z负荷下高温与低氧复合作用使16%受试者出现晕厥前症状，测试持续时间较常温常氧组缩短1.6分钟。微循环监测显示此时腿部血管扩张已达压力反射调控极限。

该研究首次系统阐明不同身体区域微循环对复合环境压力的差异化响应：上肢血流受温度与压力反射竞争调控，而下肢主要响应重力变化。这一发现为优化航天员离心训练方案提供理论依据，建议在18.4°C左右环境温度下进行短臂离心训练以获得最佳心血管适应效果。研究建立的实验范式也为评估极端环境下人体生理极限提供了标准化方法学框架。特别值得注意的是，2G_z作为重力负荷临界值的发现，对设计未来深空探测任务的人工重力系统具有重要指导价值。