1月1日，由華大生命科學研究院主導的一項研究于國際知名學術期刊Cell Reports線上發表。該研究利用細胞組學和質譜檢測技術，對登山者在攀登過程中的多組學變化進行了深入分析，全面揭示了高海拔攀登過程中人體免疫系統和代謝的動態變化，為理解高海拔環境對登山者的影響提供了新的視角。

Cell Reports官網截圖

2022年，華大啟動“珠峰行動計劃”，即到2024年完成包括珠峰在內的系列高海拔山峰攀登。期間收集志願者登山的生物樣本和數據，用單細胞等多組學的前沿技術探索人體適應機制。

高海拔登山是一項極限運動，登山者常常需要面臨如低壓性缺氧、寒冷、低濕度以及強紫外線輻射等極端條件所帶來的考驗。為適應氧氣供應的減少，人類身體會啟動多種生理反應，如增強通氣、增加心輸出量，以及改善組織的氧氣攝取能力。然而，長時間在高海拔環境中進行體力活動，可能導致人體面臨更大的生理和代謝壓力，從而帶來高原病、體重下降、免疫功能障礙和感染風險增加等一系列健康問題。

為深入探討高海拔登山過程中人體免疫和代謝的變化，研究團隊對11名登山者攀登過程中的五個關鍵點進行了系統性的樣本分析，包含了375722個免疫細胞的單細胞轉錄組測序，以及血漿中309種代謝物和717種複雜脂質的質譜檢測。團隊成功繪製了登山者外周免疫細胞的單細胞圖譜，併發現其免疫細胞的組成在登山過程中産生的顯著變化。

研究設計

研究者還對主要免疫亞群進行了詳細的亞聚類分析，探索了登山者在高海拔適應期與極端攀登期兩個不同時期中免疫細胞比例、基因表達、功能通路和轉錄調控因子的動態變化。結果表明，關鍵細胞亞群的功能特徵發生了顯著變化：在高海拔適應期，髓係細胞亞群中的炎症反應下調，而CD8+ T細胞、γδ T細胞等免疫效應增強；在極端高海拔攀登期間，炎症反應被激活，同時T細胞的效應功能受到抑制，而免疫細胞對缺氧和氧化應激的反應則顯著增強。這些發現表明，人體在高海拔環境中可能可以通過複雜的免疫和代謝機制來適應極端條件。

值得關注的是，在極端高海拔攀登期間，一些免疫亞群中的糖酵解和抗氧化基因的表達顯著上調，其中包括關鍵轉錄因子HIF1A和NFE2L2。這説明人體免疫細胞在極端高海拔環境中會經歷代謝重編程，增強抗氧化能力，這對於維持免疫細胞的基本功能至關重要。

此外，研究人員還觀察到谷氨酰胺和脂肪酸等血漿代謝物的增加，這些代謝變化可能是幫助登山者在高海拔環境中改善能量狀態的重要機制。

論文圖形摘要

本研究通過多組學分析，系統揭示了高海拔登山不同階段的人體免疫和代謝特徵。這些發現不僅加深了我們對高海拔環境挑戰下人體生理機能的理解，也將為高海拔醫學研究及登山者健康管理提供重要的科學依據。研究團隊表示，此次研究是“珠峰行動計劃”的一次重要預演，未來，團隊還將繼續深入研究登山者在珠峰攀登中的多組學變化。

華大集團汪建研究員，華大生命科學院研究院金鑫研究員、劉傳宇研究員、華大運動曹峻為該論文的共同通訊作者。華大生命科學研究院副研究員殷建華，聯合培養碩士研究生呂景芝、楊世晨，聯合培養博士生汪洋為該論文的共同第一作者。相關研究嚴格遵守科研倫理規範，所涉及的數據使用了匿名化處理。