本报讯（记者刁雯蕙）华大生命科学研究院的研究人员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，全面揭示了在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视角。相关论文近日发表于《细胞报告》。
高海拔登山是一项极限运动。登山者常常需要面临低压性缺氧、寒冷、低湿度、强紫外线辐射等极端条件带来的考验，身体会启动多种生理反应。为深入探讨高海拔登山过程中人体免疫和代谢的变化，研究团队对11名登山者在攀登过程中的5个关键节点进行系统性样本分析，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，成功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了显著变化。
研究人员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的免疫细胞比例、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：在高海拔适应期，髓系细胞亚群中的炎症反应下调，而CD8+T细胞、γδ T细胞等免疫效应增强；在极端高海拔攀登期间，炎症反应被激活，同时T细胞的效应功能受到抑制，而免疫细胞对缺氧和氧化应激的反应则显著增强。这些发现表明，人体在高海拔环境中可能通过复杂的免疫和代谢机制适应极端条件。
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。
该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，不仅加深了人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科学依据。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1016/j.celrep.2024.115134