夏季低空飞行对飞行人员血浆SOD及红细胞膜总抗氧化能力的影响

航天医学与医学工程 2000年第3期第13卷 学术论著

作者：秦世贞　俞启福　马贵喜　周峥　郝唯蔚　李鸣皋

单位：海军总医院，北京 100037

关键词：高温空气；噪声(声音)；飞行员；超氧化物岐化酶；红细胞膜；总抗氧化能力

　　摘要： 目的 探讨夏季低空飞行中座舱复合因素对飞行人员血浆CuZn-SOD及红细胞膜总抗氧化能力(T-AOC)的影响。方法 24名轰六飞行员为实验组，21名普通地面人员为对照组。作多靶场轰炸飞行，飞行高度800～1200 m，舱内温度45～53℃，噪声97～122 dB(A)，飞行时间3.0 h，于飞行前(6:00)、飞行后即刻(12:00)及8 h(20:00)采血。对照组实行日常室内作业（27℃），同时采血。分别用放免法及比色法测定血浆CuZn-SOD及红细胞膜T-AOC。结果 实验组飞行前血浆CuZn-SOD明显高于同一时间对照组;飞行后即刻明显低于飞行前及飞行后8 h。飞行后即刻红细胞膜T-AOC明显高于同一时间对照组。结论 夏季低空飞行中座舱复合因素使机体血液中超氧阴离子自由基增加，飞行后即刻血浆CuZn-SOD水平下降及红细胞膜T-AOC水平较普通人群增高，这是机体对抗增多的超氧阴离子自由基的表现。

　　中图分类号：R852.51；R852.24　　文献标识码：A

　　文章编号：1002-0837(2000)03-0200-04

Effect of Combined Stress on Plasma CuZn-SOD and Erythrocyte Membrane T-AOC in Pilots during Low Altitude Flight in Summer

QIN Shi-zhen,YU Qi-fu,MA Gui-xi,ZHOU Zheng,HAO Wei-wei,LI Min-gao

　　Abstract：Objective To study the effect of combined stress on plasma CuZn-SOD and erythrocyte membrane total antioxidant capacity (T-AOC) in pilots during low altitude flight in summer.Method Twenty-four pilots performing bombing for 3 h (45～53℃, 122～97 dB in the cabin, 800～1200 m altitude flight) served as the subjects. Twenty-one ground personnel served as control (27℃ in the room). Blood samples were taken from the two groups before flying (6:00),immediately (12:00) and 8 h (20:00) after flying. CuZn-SOD and T-AOC were determined with radioimmunoassay and colorimetry respectively.Result Plasma CuZn-SOD at above times were 424.70±284.10、127.80±56.23 and 248.83±160.40 ng/ml respectively in pilots and 142.90±75.63、174.22±104.97 and 262.95±129.42 ng/ml respectively in the control group. Plasma CuZn-SOD at 6:00 in pilots was higher than that in control group at the same time (P＜0.01),and the level immediately after flying as lower than those before and 8 h after flying (P＜0.01,P＜0.05,respectively). The erythrocyte membrane T-AOC at the above times were 1.837±0.745,1.902±0.613 and 2.185±0.780 U/mg，respectively，in pilots, and 1.834±0.713,1.395±0.544 and 2.017±0.427 U/mg，respectively，in control group.T-AOC at 12:00 in pilots was higher than that in control group at the same time (P＜0.05).Conclusion Exposure of pilots to combined stress during low altitude flight in summer may increase free radicals in blood, and it may be an expression of strengthening antioxidant of the body by decrease of plasma CuZn-SOD and increase of erythrocyte membrane T-AOC immediately after flying.

　　Key words：high temperature air;noise (sound);pilots;superoxide dismutase;erythrocyte membrane;T-AOC

　　海军航空兵部队大多驻守在我国亚热带沿海地区，在夏季低空长时间飞行中，飞行员会受到高温、噪声、振动等座舱复合因素的影响^［1］，使他们的体力负荷及心理负荷都有所增加，我们的前期工作发现大鼠暴露于高温、噪声后可使血浆AⅡ增加、心钠素减少^［2］，心肌线粒体ATP酶活性升高^［3］，肺组织内皮素含量增加^［4］, 有些结果与国内报道一致^［5］。说明高温、噪声等因素可使机体的新陈代谢加速，需氧量增加，从而可能引起氧自由基的增加。有关夏季低空飞行中座舱复合因素对飞行人员SOD及总抗氧化能力（T-AOC）影响的报道甚少，本实验旨在探讨此方面的变化，以利于开展有关的航卫工作。

方　法

　　被试者　夏季（8月）随机抽取南方某团健康男性轰六飞行员24名为实验组，其中驾驶员10名，领航员和通讯员各7名。年龄24～39岁, 平均30.5岁。飞行时间252～2110 h，平均1040　h。健康男性普通地面人员21名为对照组，年龄25～35岁，平均29.5岁。

　　条件步骤　测试日飞行科目为多靶场轰炸，飞行高度800～1200 m，地面温度42℃，舱内温度45～53℃。前舱噪声97　dB(A)，尾舱噪声122　dB(A)。被试者飞行时间3.0　h(9:00～12:00)，分别于飞行前（6:00、空腹）、飞行后即刻（12:00、空腹）、飞行后8　h（20:00），坐位采肘静脉血。对照组采血实行日常室内作业，室内温度27℃，采血时间同实验组。

　　红细胞膜的制备　静脉血2　ml肝素抗凝，分离血浆留测CuZn-SOD，用生理盐水（4℃）稀释下层细胞成份，离心(3000　rpm×10　min), 弃上清液（白细胞，血小板等），得下层红细胞沉淀物，如此重复3次，然后向此红细胞沉淀物中加入10　mmol/l Tris-Hcl液(pH 7.5，4℃预冷)，溶血10　min，离心(3000　rpm×30　min，4℃预冷)，再如此重复三次，即得乳白色的红细胞膜^［6］。

　　酶测试　应用放射免疫法测定血浆CuZn-SOD水平（药盒由北京北方生物技术研究所提供），应用比色法测定红细胞膜T-AOC（药盒由南京建成生物工程研究所提供），结果分别以ng/ml及U/mg表示。按照Lowry法测定每份标本的蛋白量。

　　数据处理　实验数据用均数±标准差表示（±s），用t检验进行组间差异性分析。

结　果

　　夏季低空飞行中座舱复合因素对飞行人员血浆CuZn-SOD水平的影响　对照组日间(6：00.，12：00，20：00)血浆CuZn-SOD水平的变化为晨低，午略高，晚间更高。对照组12：00.的CuZn-SOD水平与对照组6：00.比较，无显著性差异(P＞0.05)，对照组20：00的CuZn-SOD水平显著高于对照组6：00，二者比较有非常显著性差异(P＜0.01)。 实验组日间血浆CuZn-SOD水平的变化与对照组不同，为晨高，午低，晚间较午间升高。实验组6：00，血浆CuZn-SOD水平明显高于实验组12：00、20：00，二者比较均有显著性差异(分别为P＜0.01，P＜0.05)。实验组20：00血浆CuZn-SOD水平亦显著高于实验组12：00. (P＜0.01)。实验组12：00、20：00 CuZn-SOD水平与相应时间对照组比较无显著差异（P＞0.05），而实验组6：00.的CuZn-SOD水平明显高于同一时间对照组，两者比较有非常显著性差异(P＜0.01，表1)。

表1　夏季低空飞行中座舱复合因素对飞行人员血浆CuZn-SOD水平的影响(±s，ng/ml)

　　Table 1　Effect of combined stress on plasma CuZn-SOD in pilots during low altitude flight in the summer(±s，ng/ml)

　　＃P＜0.01，as compared with control group 6：00.；★P＜0.05，as compared with test group 6:00;★★P＜0.01,as compared with test group 6:00;＆P＜0.01,as compared with test group 12:00.夏季低空飞行中座舱复合因素对飞行人员红细胞膜T-AOC的影响　实验组与对照组日间（6：00，12：00，20：00）红细胞膜T-AOC的变化是不同的。对照组为早晚高，中午低。对照组6：00、20：00 T-AOC显著高于对照组12：00，二者比较均有显著性差异(分别为P＜0.01，P＜0.05), 实验组6：00红细胞膜T-AOC与同一时间对照组相同，飞行后即刻及8　h红细胞膜T-AOC水平虽较飞行前略升高，但与飞行前（6：00）比均无显著性差异。实验组飞行后即刻（12：00）红细胞膜T-AOC明显高于同一时间对照组（P＜0.05），而实验组6：00及20：00红细胞膜T-AOC水平与同一时间对照组比无显著性差异（表2)。

表2　夏季低空飞行中座舱复合因素对飞行人员红细胞膜(T-AOC)的影响(±s，ng/ml)

　　Table 2　Effect of combined stress on erythrocyte membrane T-AOC in pilots during low altitude flight in the summer(±s，ng/ml)

　　note:*P＜0.05,as compared with the control group 12:00

讨　论

　　CuZn-SOD为一种抗氧化剂，主要存在于真核细胞浆中，与超氧阴离子自由基(O^-₂)生成酶的分布一致，对清除细胞内的O₂^-起主要作用。在氧参与的酶促反应和非酶促反应中均有生成O^-₂的可能。O^-₂能损伤所有的生物化学复合物，包括类脂化合物，蛋白质，核酸，碳水化合物及结缔组织的大分子化合物等^［7］，从而导致多种临床疾病^［8,9］。SOD的功能在于歧化O^-₂为H₂O₂，H₂O₂在过氧化氢酶的作用下分解为H₂O与O₂。测定体内SOD的含量及活性，可以间接反映体内活性氧的消长和对机体的损伤程度，如果SOD含量减少，说明体内O^-₂增多。本实验飞行后即刻血浆CuZn-SOD含量较飞行前明显减少，提示在夏季低空飞行中座舱复合因素使机体血浆中的O^-₂增多。其原因可能为高温、噪声等因素使机体多种酶活性发生变化^［2］，高热使交感神经兴奋性增加，血浆cAMP增多^［10］，血液循环加速，各种有氧参加的酶促反应和非酶促反应均加快，使O^-₂生成增多，SOD的消耗增加，所以SOD的含量就减少。飞行后8 h血浆CuZn-SOD较飞行后即刻明显升高，间接说明此时血浆中O^-₂已明显减少。实验组飞行前（6:00.）血浆CuZn-SOD水平明显高于同一时间对照组，其原因不明，已知生物体合成SOD常受O^-₂的影响，在O^-₂的诱导下，SOD的生物合成能力增强^［11］，是否由于长期处于高温，噪声、振动等座舱复合环境中的飞行人员其血浆中O^-₂生成较普通人群多，SOD的生物合成能力较普通人群强，所以其血浆CuZn-SOD基础水平较普通人群显著增高，对此尚需进一步观察研究。

　　红细胞膜总抗氧化能力（T-AOC），即红细胞膜的防御功能，与血浆一样，包括酶促反应和非酶促反应两个方面，酶促反应主要为超氧化物歧化酶(SOD)，谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)及过氧化氢酶(CAT)等，非酶促反应主要为维生素(维生素C，α-维生素E, β-葫罗卜素等)，氨基酸等^［12］。其抗氧化能力通过3个途径来实现：（1）消除自由基和活性氧（O^-₂等），以免发生脂质过氧化；（2）分解过氧化物(H₂O₂等)，阻断过氧化链；（3）去除起催化作用的金属离子^［13］。本研究发现，对照组中午 (12:00) 红细胞膜T-AOC明显低于早（6:00）、晚 (20:00)，提示：对照组1 d 3个时间中12:00.红细胞膜总抗氧化能力最低，其原因不清楚，是否为普通人群正常的日变化节律有待观察。实验组日间3次（6:00，12:00，20:00）红细胞膜T-AOC无显著差异。实验组与对照组早、晚红细胞膜T-AOC基本相同，但飞行后即刻明显高于同一时间对照组，提示飞行后即刻实验组红细胞膜的总抗氧化能力显著高于对照组。其原因考虑与夏季低空飞行中座舱高温、噪声、振动等因素影响使飞行员机体超氧阴离子自由基增加有关。SOD是主要的抗氧化酶类，它的消长对T-AOC影响很大，但本文CuZn-SOD与T-AOC二者的变化无明显关系，是否因所测组织不同尚待研究。

　　根据以上结果，本文认为，夏季低空飞行中由于座舱复合因素作用使飞行后即刻血浆CuZn-SOD水平下降及红细胞膜T-AOC水平较普通人群增高，为机体对抗增多的超氧阴离子自由基的表现。夏季低空飞行时，由于座舱高温、噪声、振动等复合因素作用，使飞行人员体力负荷及心理负荷均显著增加，长此对人体是有害的，应采取相应的防卫措施。

　　Address reprint requests to:QIN Shi-zhen.Navy General Hospital,Beijing 100037,China

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收稿日期：1999-09-20