血氧饱和度（SpO2）是评估体内可用氧的关键指标。高海拔地区低SpO2与生理性低氧血症引起的发病率和死亡率风险相关。该研究中，研究人员比较了生活在海拔1120~5020米的5929名藏族人和1034名汉族人的SpO2。研究结果发现与以往的普遍认知不同，生活在高海拔地区的平原人群反而表现出比高原世居人群更高的SpO2水平，且该模式与较高的高原慢性病发病率相关。

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He, Y., Cui, C., Guo, Y. et al. High Arterial Oxygen Saturation in the Acclimatized Lowlanders Living at High Altitude. Phenomics 3, 329–332 (2023). https://doi.org/10.1007/s43657-023-00117-x
研究背景
血氧饱和度（SpO2）是指血液中氧气和血红蛋白结合的容量占全部血红蛋白容量的百分比，即血液中氧气的浓度。在高原低氧环境中，SpO2是表征人体内可用氧的关键参数，也是评估个体适应高原环境最重要的生理指标之一。在平原地区，正常人的动脉SpO2为97%~100％。当该水平低于90％，则被认为是低氧血症。高原地区氧分压降低，人体摄入氧减少，SpO2会明显下降。低SpO2会带来一系列的生理性低氧血症，包括疲乏、无力、胸闷、头晕、气短和呼吸困难等不适症状，长时间持续低SpO2还可能引发肺水肿和肺动脉高压等高原疾病，甚至危及生命。以往关于高原人群SpO2的表型模式存在较大争议，多数研究认为世居高原的藏族人群比移居高原的汉族人群具有更高的SpO2。但是，由于缺乏生活在高原的平原人群数据，这一说法一直以来没有得到严格的检验。
研究方法

研究人员对生活在我国青藏高原18个县的7472个个体的SpO2进行了测定，包括5548名藏族和1924名汉族，居住海拔从1120米至5020米。通过严格的数据质控，质控内容包括藏族为世代居住在采样地，且三代以内没有与其他民族通婚的个体；汉族为生活在采样地超过1年的个体；不吸烟、不饮酒、年龄介于18岁和70岁之间的个体；乙型/丙型肝炎阴性，以及无已知遗传病家族史的个体。最终，研究人员对5929个个体（4895名藏族个体和1034名汉族移居个体）的SpO2进行基于协变量（包括性别、年龄和海拔等）校准的跨海拔和跨群体差异分析。

研究结果

01生活在高海拔地区的平原人群有比高原世居人群更高的SpO2水平
结果表明，汉族和藏族的SpO2水平随着海拔的上升而逐渐下降。出乎意料的是，经过海拔、性别和年龄的校准后，生活在相同高海拔地区的汉族移居人群的SpO2显著高于当地的藏族人群（海拔3000~4000米：汉族SpO2为90.30%（N = 633）；而藏族为88.67%（N = 2375）；P = 1.9×10-14）（图1）。当排除在高原地区出生和长大（0~18岁之前进入高原）的第二代汉族个体时，这种差异模式仍然存在。同时，在低海拔地区（1000~2000米）和更高海拔地区（4000~5100米）也观察到相似的差异。

图1. 不同海拔藏族和汉族的SpO2水平比较

02高原移居人群较高的SpO2水平很可能是通过生理代偿来维持的
为了检测移居高原的汉族人群更高的SpO2水平是否与其更好的生理表现相对应，研究人员采用协变量校准的线性回归模型评估了SpO2与两个高原适应关键生理表型（血红蛋白浓度（HGB）和肺动脉压（PAP））之间的相关性。结果发现，不管是移居高原的汉族人群还是世居高原的藏族人群，他们的HGB和PAP皆与SpO2呈显著的负相关（图2）。然而，研究人员还发现在同一高海拔地区（比如海拔3660米的拉萨），汉族的慢性高原病（CMS）患病率明显高于藏族，包括红细胞增多症（汉族8.7%；藏族1.0%）和高原肺动脉高压（汉族20.9%；藏族6.5%），这提示高原汉族较高的SpO2很可能是通过生理代偿来维持的。而藏族人群似乎表现出一种“次优”（sub-optimal）的SpO2水平，这可能与以往报道的藏族人群钝化生理适应模式相关[1]。此外，研究人员发现这种移居高原的汉族人群中观察到的高SpO2和HGB水平与之前报道的生活在相同高海拔地区的安第斯高原土著人群的模式相似[2]（图2）。

图2. 高原人群的SpO2与血红蛋白浓度（HGB）、肺动脉压（PAP），以及慢性高原病（CMS）的关系

研究结论

该研究首次发现在高海拔地区生活的汉族人群通过长期的高原习服后，可以达到比高原藏族人群更高的SpO2水平。这一发现有三个重要的推论：(1) 尽管移居高原的平原人群可以达到较高的SpO2水平（≥90%），但往往伴随着较高的慢性高原病发病率，因此仅用SpO2单个指标不能很好地评价人群在高原的生理状态；(2) 尽管藏族人群被普遍认为是世界上最适应高原的人群，但就SpO2而言，藏族人群的适应可能仍然是“次优”（sub-optimal）的，他们可能仍处于自然选择作用的过程中；(3) 尽管有报道称安第斯高原人群在高原地区生活了很长时间（约1.1万年），但从SpO2和血红蛋白浓度等指标来看，他们的表现与长期习服的高原汉族更相似，而不是高原藏族典型的遗传适应模式。
中国科学院昆明动物所和耀喜副研究员为第一作者，宿兵研究员为论文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、云南省高层次人才培养计划、中国科学院青促会和遗传资源与进化国家重点实验室开放课题的资助。
Abstract
Blood oxygen saturation (SpO2) is a key indicator of oxygen availability in the body. It is known that a low SpO2 at high altitude is associated with morbidity and mortality risks due to physiological hypoxemia. Previously, it was proposed that the lowlander immigrants living at high altitude should have a lower SpO2 level compared to the highlander natives, but this proposal has not been rigorously tested due to the lack of data from the lowlander immigrants living at high altitude. In this study, we compared arterial oxygen saturation of 5929 Tibetan natives and 1034 Han Chinese immigrants living at altitudes ranging from 1120 m to 5020 m. Unexpectedly, the Han immigrants had a higher SpO2 than the Tibetan natives at the same high altitudes. At the same time, there is a higher prevalence of chronic mountain sickness in Han than in Tibetans at the same altitude. This result suggests that the relatively higher SpO2 level of the acclimatized Han is associated with a physiological cost, and the SpO2 level of Tibetans tends to be sub-optimal. Consequently, SpO2 alone is not a robust indicator of physiological performance at high altitude.

Reference：[1] Peng, Y., Cui, C., He, Y., Ouzhuluobu, Zhang, H., Yang, D., Zhang, Q., Bianbazhuoma, Yang, L., He, Y., et al. (2017). Down-Regulation of EPAS1 Transcription and Genetic Adaptation of Tibetans to High-Altitude Hypoxia. Molecular Biology and Evolution 34.[2] Beall, C.M. (2007). Two routes to functional adaptation: Tibetan and Andean high-altitude natives. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104 Suppl 1, 8655-8660

PART.1

通讯作者介绍

宿兵，中国科学院昆明动物所研究员，博士生导师，基金委杰青、云南省科技领军人才。主要研究领域：人类的起源与遗传适应、人类的大脑进化。在Cell、Nature、Science、Nature Reviews Genetics、PNAS等国际知名核心学术刊物上发表各类研究论文150多篇。曾获得国家自然科学奖二等奖1项、教育部科技进步奖一等奖1项、云南省自然科学奖一等奖5项、谈家桢生命科学创新奖1项。

PART.2

第一作者介绍和耀喜，中国科学院昆明动物所副研究员，硕士生导师，中国科学院青年促进会会员，中国科学院特聘研究骨干，云南省“兴滇英才支持计划”青年人才。主要从事人类的适应性进化研究。研究集中在高原人群的低氧适应和灵长类的表型进化。目前以第一或通讯作者在Nature Communications、Current Biology、National Science Review、Molecular Biology and Evolution等SCI收录的国际核心学术期刊上发表论文19篇。