烟草烟雾对飞行员加速度耐力的影响及机制研究

背景：世界卫生组织指出，烟草的使用与全球日益蔓延的死亡和疾病流行高度相关。中国吸烟人口高达3.5亿，每年导致100万人死亡。飞行人员作为一类特殊的群体，由于生活不规律和长期处于高度精神紧张状态,吸烟问题尤为突出。现代战争中，随着新型高性能战斗机的不断出现，持续性高G加速度，高G增长率以及高认知负荷等，对飞行员身体的要求几乎达到机体的生理极限。烟草及其燃烧的烟雾中含有多种物质对人体有慢性损害作用。但是，飞行员操纵飞机在空中高速飞行，对人-机最大影响的就是加速度（G）。加速度（+Gz）耐力是战斗机飞行员选拔工作的重要检查项目，是判断歼敌机飞行员飞行能力的主要标准之一。它受多种因素的影响，其中心血管系统的功能是影响+Gz耐力的重要环节之一。如果机体在+Gz作用下未能进行相应的调节，则会出现头晕、视物模糊，甚至出现G引起的意识丧失(G-induced loss of consciousness, G-LOC)，严重威胁飞行安全。吸烟可以导致心血管结构及功能的改变，提示我们吸烟可能通过心血管系统的改变来影响+Gz作用下的心血管调节机制，但目前国内外关于烟草烟雾对于飞行员+Gz耐力的影响及其机制研究，尚未见报道。本研究首先拟对飞行员中吸烟与非吸烟人员+Gz耐力开展调查，以了解吸烟飞行员+Gz耐力是否有变化；然后，通过慢性吸烟大鼠模型的制备，明确烟草烟雾对心血管系统的作用及其机制。目的：1.探讨吸烟对飞行员+Gz耐力的影响。2.探讨吸烟大鼠动脉舒缩功能的改变，病理学变化及对NOS阻断剂及钾离子通道阻断剂反应的相应变化。方法：第一部分吸烟对飞行员+Gz耐力的影响：1.采用流行病学问卷调查表的形式，对170名飞行员的吸烟情况进行调查，按吸烟量分为吸烟0、1、2、3级；2．对入选飞行员进行+Gz耐力测定，活动平板运动试验及立位耐力试验，对比分析4个等级组间+Gz耐力、平板运动试验及立位耐力试验测定情况。第二部分烟草烟雾对离体大鼠胸主动脉舒缩功能的影响：1．32只SD雄性大鼠（3周龄）随机分为4组（n=8）：对照组（CON）、短期大量吸烟（SS）组、中期大量吸烟（MS）组及长期大量吸烟（LS）组；CON组不吸烟，各吸烟组根据吸烟时间的不同给予相应的香烟熏吸；2．造模完成后，分别取4组大鼠胸主动脉行离体血管环试验；观察各组保留内皮血管环对KCl、苯肾上腺素（PE）、乙酰胆碱（Ach）及NOS阻滞剂（L-NAME）的反应变化，Griess法检测血管NO分泌水平并与KCl及PE最大浓度引起的血管收缩力做相关性分析；观察各组去内皮血管环对KCl、PE、硝普钠（SNP）及钾离子通道阻滞剂四乙铵（TEA）、4-氨基吡啶（4-AP）的反应变化；3.四组大鼠胸主动脉，分别制作石蜡切片并行HE染色，显微镜下观察血管病理变化。结果：1.飞行员吸烟率为61.74%。2.吸烟2级、3级组+Gz耐力显著低于吸烟0级组（P<0.05）。3.吸烟2级、3级组心血管功能下降率较吸烟0级组显著升高（P<0.05）。4. MS、LS组保留内皮胸主动脉对KCl及PE收缩反应较对照组显著增强（P<0.05）；对Ach的舒张反应显著减弱（P<0.05）；L-NAME预孵育血管后，收缩反应的增强效应消失；与CON组相比，MS、LS组组血管环NO含量显著减少（P<0.05）；并且NO含量与KCl及PE最大浓度引起的收缩反应均呈负相关关系（P<0.01）。5. MS、LS组去内皮胸主动脉对KCl及PE收缩反应较CON组显著增强（P<0.05）；对SNP的舒张反应较CON组显著减弱（P<0.05）；对TEA及4-AP的相对收缩反应较CON组显著增强（P<0.05）。6．MS、LS组胸主动脉内皮结构完整性破坏，内膜增生伴有炎性细胞浸润，且中膜平滑肌细胞增生；CON组及SS组胸主动脉内膜光滑且内皮结构完整，中膜平滑肌细胞排列整齐。结论：1.飞行员吸烟率较高。2.吸烟在一定程度上可引起飞行员+Gz耐力不良。3.吸烟在一定程度上可降低飞行员心血管功能。4.烟草烟雾暴露使大鼠离体动脉环收缩功能增强、舒张功能减弱及血管NO含量降低，血管功能改变可能与NO含量改变及钾离子通道功能变化有关。5.烟草烟雾熏吸可使大鼠动脉结构损伤。