高原环境作业人员的营养.ppt

高原环境作业人员的营养,我国高原地域辽阔，边境线长达3 000多公里； 3000m以上高原约占全国面积的16。,青藏高原是世界上最大的高原，素有“世界屋脊”之称； 珠穆朗玛峰耸立其间，是世界第一高峰(8 848.13m)。,我国高原人口约有1 000万。 因在这一高度；由于大气压和氧分压的降低，人体血氧饱和度急剧下降，常出现低氧症状。,第一节 高原气候的特点,一、大气压和氧分压低,大气为弹性气体，具有质量和可压缩性，所以越接近海平面其密度越大。 在纬度45度的海平面，温度0时，760mmHg的大气压强称为一个标准大气压。 大气压随海拔高度的上升而下降，一般海拔每上升100 m下降7.45mmHg(7.18.3 mmHg)。,一、大气压和氧分压低,海平面至对流层(1012km)大气组成()恒定不变(O2：20.94；C02：0.03；N2：79%；H2：0.01)。 大气中氧分压(P02)可由公式计算； P02=大气压x 20.94100求得； 因此P02随大气压的下降而降低。,一、大气压和氧分压低,高原大气压的降低，对人类生活产生一定影响，可使从平原运送到高原的物体(如罐头、安瓿、轮胎等)内部气体膨胀，压力增大； 人体也会出现腹部胀气等。 氧分压降低对人和动物产生低氧危害。,第一节 高原气候的特点,二、沸点低 高原大气压低，液体分子比较活泼，一旦温度升高，容易沸腾。 所以，沸点随海拔高度而递减。 由于沸点的降低，食物不易煮熟，影响食物的口味和消化吸收。,第一节 高原气候的特点,三、气温低 地球周围大气的热源来自太阳，但不能直接受太阳辐射而升高温度，而是来自太阳辐射后的地面。 太阳辐射穿过大气层时，仅能升高温度0.0150.02，而到达地面的辐射能被地面吸收后变为能量，由气流交换到大气中； 所以气温随高度而递减。,第一节 高原气候的特点,三、气温低 在对流层下部，自由大气的气温，海拔每升高1 000m下降56。 但高原地面较广，接受太阳辐射能较多，并有时受到海洋暖流的影响，所以实际气温略高于计算值。,第一节 高原气候的特点,三、气温低 虽然如此，高原气温仍低于平原，而且昼夜和向阳与背阳处的温差大。 高原的低气温对人体会产生冻伤或冻僵，对植物和某些动物生长不利，蔬菜和水果容易冻伤，但有利于粮食和鱼肉食品的保藏。,第一节 高原气候的特点,四、湿度低 高原由于低温以及河川、植物和降水量等原因，大气中含水量(绝对湿度)低，冬季尤为明显。 大气干燥，有利于食物保藏，但对人体容易产生皮肤皱裂、口唇干燥和体内脱水。,第一节 高原气候的特点,五、太阳辐射和电离辐射强 高原大气稀薄，尘埃和水蒸气较少，所以太阳辐射和宇宙粒子通过大气层到达地面时受到反射和吸收等干扰较小，光辐射和电离辐射都增强。 紫外线比海平面增高34倍，高原积雪能反射70的紫外线，眼视网膜容易吸收光线能量发生雪盲。,第一节 高原气候的特点,六、气流快 高原地区屏蔽少，气流快，多有大风。 由于日光照射温度的影响，高原山区的风向昼夜不同，白天沿山坡吹向山顶，夜晚寒风从山顶吹向山谷； 有的地区位于山口而有定时大风。,第一节 高原气候的特点,六、气流快 高原大风影响植物生长，吹倒帐篷，妨碍车辆驾驶和人行，加重人体冻伤和低氧程度。 此外，高原有的地区有时发生雪崩、泥石流、电击等自然灾害，对交通、建筑物、仓库和人畜等造成危害。,第二节 高原低氧对人体健康及物质代谢的影响,一、高原低氧对人体的危害 大气压和氧分压对人体影响尤为明显，根据人体生理耐受程度可分为： 无反应区、 代偿区、 障碍区、 危险区、 休克致死区。,一、高原低氧对人体的危害,无反应区(3 000m以下地区)： 血氧饱和度9097，基本无低氧症状，工作能力完好。,一、高原低氧对人体的危害,代偿区(30004500m)： 血氧饱和度90，轻度低氧，初到高原的人可出现低氧症状，但机体呼吸和循环系统能发挥代偿功能，工作能力基本完好，属完全代偿范围。,一、高原低氧对人体的危害,障碍区(45006000m)： 血氧饱和度8070，中度低氧，代偿不全，组织低氧，当人体未适应前，可出现不同程度的低氧症状，生理功能障碍，工作能力下降。,一、高原低氧对人体的危害,危险区(60007000m)： 血氧饱和度7060，组织严重低氧，缺少低氧适应锻炼的人，低氧症状迅速发展，工作能力丧失，可发生低氧昏迷。,一、高原低氧对人体的危害,休克致死区(7 000m以上地区)： 血氧饱和度低于60，一般无低氧适应锻炼的人，可因组织严重低氧，意识丧失，休克而死亡。,一、高原低氧对人体的危害,一般4500m以上地区，又往往是经济、军事、科研和登山考察的重要地区，常年有大量人群居住和工作。 因此，在这个高度以上地区，大气中的低氧给人类带来的威胁最大。,一、高原低氧对人体的危害,人进入4000m以上高原地区时，血氧饱和度低于80，可出现低氧症状。,一、高原低氧对人体的危害,在急性低氧期(初人高原前两周内)，主要出现神经(头晕、头痛、失眠、昏迷)、心律(心悸)、气促、胃肠(恶心、呕吐、食欲下降、腹胀、腹泻)症状以及周身无力等； 在慢性低氧时(进人数周年或长期高原居住者)，主要发生血压异常(高血压或低血压)、红细胞增多症、心脏肥大和指甲凹陷等。,低氧危害的原因主要有以下几方面：,一、高原低氧对人体的危害,(一)人进入高原，首先由于大气中氧分压低，导致肺泡氧分压和血氧饱和度降低，组织细胞不能从血液获得所需的氧进行正常生化代谢。 人体生命活动靠食物氧化产生的能量来维持，如果体内的来源不足，氧化代谢受阻，能量耗竭，生命活动就会停止。,一、高原低氧对人体的危害,(二)人体活动强度相同，所需氧量也相同，而不因高原氧分压降低而减少； 所以人在高原活动，容易发生低氧。,一、高原低氧对人体的危害,(三)人在高原受低氧的影响是持续不断的，不因季节、昼夜、性别、年龄等的不同而有明显的差别。 因此，人体进入高原后，每时每刻都受到低氧的影响； 因海拔高度和个人对低氧敏感性等的不同，则会出现不同程度的低氧反应。,二、低氧环境对机体氧的运输、利用以及脑、体功能的影响,低氧对生物体的危害虽然严重，但如果低氧逐渐反复作用于机体，则会引起体内敏感组织和器官的应答反应，对低氧产生适应，这是生物所具有的适应外界环境的本能。,二、低氧环境对机体氧的运输、利用以及脑、体功能的影响,人可长期生活在5 500m高原地区。在无供氧装备的条件下，登山运动员也常可登上8 500m的高峰，充分表现出人体的适应能力。 人体在高原低氧环境中的习服或适应，可概括为自然适应(被动适应)和积极适应(主动适应)。,二、低氧环境对机体氧的运输、利用以及脑、体功能的影响,低氧可使肺血管收缩 这是导致肺动脉高压和肺源性心脏病的重要原因。无论是肺泡氧分压降低还是动脉血氧分压下降，均可引起肺血管收缩。急性低氧引起肺血管收缩的机制尚未完全阐明，有人认为低氧可直接作用于肺血管壁，影响Ca2+的通透性。多数人认为，组胺、前列腺素、血管紧张素等生理活性物质在低氧引起的肺血管收缩中具有重要作用。,二、低氧环境对机体氧的运输、利用以及脑、体功能的影响,急性低氧可使血液重新分配。经流重要生命器官血液量增加， 同时，红细胞生成加速。 另外，低氧还引起红细胞变形性降低，导致红细胞运输氧的能力下降。,二、低氧环境对机体氧的运输、利用以及脑、体功能的影响,人体在高原低氧环境中发生的红细胞增多是一种功能适应性变化，一定数量的红细胞和血红蛋白的增加，能增强血液携带氧的能力，提高血氧含量和血氧容量。,二、低氧环境对机体氧的运输、利用以及脑、体功能的影响,然而，这种红细胞的增多是有限度的，过度的红细胞增多将导致血液粘度的增高，加重循环负荷，引起体循环、肺循环和微循环的障碍，使血氧结合减少，氧运输量下降，反而加重低氧血症。,二、低氧环境对机体氧的运输、利用以及脑、体功能的影响,机体在高原低氧环境时的血氧变化表现为： 血氧分压、血氧含量和血氧饱和度降低。,二、低氧环境对机体氧的运输、利用以及脑、体功能的影响,低氧会导致红细胞内2，3DPG代偿性增加，80mmHg左右时，因处于氧离曲线的平坦部分，氧离曲线右移有利于向组织供氧，而在这种情况下，肺动脉血氧分压更低，处于氧离曲线的陡直部分，有利于肺部血红蛋白与氧的结合。,二、低氧环境对机体氧的运输、利用以及脑、体功能的影响,肌红蛋白(Mb)与氧的亲和力大于血红蛋白，具有储备氧的功能，Mb在心肌丧失氧运输功能中起着重要作用，尤其是在低氧条件下，可通过增加Mb来适应低氧环境，保护心肌细胞。,二、低氧环境对机体氧的运输、利用以及脑、体功能的影响,慢性低氧引起毛细血管密度增加、毛细血管与肌纤维的比值增大，缩短氧的弥散距离，扩大氧的弥散面积，适应线粒体功能，代偿性地增加对组织细胞的供氧量。 慢性低氧动物细胞内线粒体密度增加，有些氧化还原酶的含量与活性上升。,二、低氧环境对机体氧的运输、利用以及脑、体功能的影响,线粒体适应(mitochondrial adaptation) 线粒体是糖、脂肪和氨基酸被分子氧氧化的场所，生物氧化过程中释放的能量转变为ATP分子中的高能键以供生理之需，因此在低氧适应中起着重要作用。 细胞和分子水平的适应具体反映在线粒体，故称之为线粒体适应。,二、低氧环境对机体氧的运输、利用以及脑、体功能的影响,低氧，尤其是急性低氧，由于代谢失调，能量供给障碍，将对脑、体功能产生显著影响，除出现头痛、头晕、嗜睡、神经精神行为异常外，体力活动能力和作业能力明显降低，严重的可出现脑水肿、晕迷、神志恍惚一系列病症。,二、低氧环境对机体氧的运输、利用以及脑、体功能的影响,低氧对机体脑组织能量代谢的影响： 脑组织具有耗氧量大、 代谢率高、 氧和ATP储备少、 对低氧耐受性差的特点， 是机体对低氧最敏感的组织。,二、低氧环境对机体氧的运输、利用以及脑、体功能的影响,有人观察了急性低氧时线粒体腺苷酸池含量、氧化呼吸、磷酸化活性、ATP含量等变化，发现低氧时线粒体能量降低、ATP含量及其总腺苷酸池中比例下降，提示线粒体中ATP合成减少和(或)ATP消耗利用增多。,二、低氧环境对机体氧的运输、利用以及脑、体功能的影响,另外，急性低氧可显著降低各氧化底物系统的离体线粒体ATP合成能力，这种改变除与低氧损伤了线粒体结构有关外，还与功能上线粒体氧化过程和(或)磷酸化过程以及两者的偶联失调有关。 且急性低氧可显著降低磷酸化过程中ATP合成酶FOF，ATPase活性。,二、低氧环境对机体氧的运输、利用以及脑、体功能的影响,由此可见，急性低氧时大脑能量供应与需求之间失衡，表现为供不应求。 而以氧化过程和磷酸化过程功能降低导致的线粒体中ATP合成能力下降为其直接原因， 故急性低氧脑线粒体代谢是以功能受损为特征的。,三、低氧对食物摄入量的影响,初入高原，消化功能受到影响，胃张力降低，饥饿收缩减少，饮食后胃蠕动减弱，幽门括约肌收缩，胃排空时间延长，消化液分泌量减少，不能满足生理需要。,四、低氧对碳水化合物代谢的影响,低氧时食欲下降，食物摄取量减少，葡萄糖吸收减慢，血糖降低。儿茶酚胺分泌增加，糖原分解加快，合成酶活力下降，糖原异生受阻，糖原贮备量减少。 动物实验表明，血糖和肝糖原显著降低。,四、低氧对碳水化合物代谢的影响,有氧代谢下降，无氧酵解加强，血液乳酸含量增高。 葡萄糖的利用与血糖浓度有关，在一定浓度时高原的利用速度快于平原地区。,五、低氧对蛋白质代谢的影响,低氧时蛋白质代谢主要表现为： 氮的摄人量减少； 蛋白质和氨基酸分解代谢加强，氮的排出量增加； 蛋白质合成率下降； 血清必需氨基酸非必需氨基酸比值下降等。,六、低氧对脂类代谢的影响,海拔5486m的家兔实验结果表明，血浆游离脂肪酸、甘油三酯、胆固醇、磷脂等均高。 其代谢途径可能由于脂蛋白脂肪酶活力减弱和激素敏感脂肪酶活动增强，脂肪分解大于合成，脂肪贮量减少而血浆脂肪成分增高。,六、低氧对脂类代谢的影响,进入高原(4 300m)初期，脂肪摄人量虽然减少，但血清中游离脂肪酸和甘油三酯明显增加。 血脂增高的原因可能由于交感神经(儿茶酚胺)和肾上腺皮质激素(糖皮质激素)分泌增多所致。,六、低氧对脂类代谢的影响,游离脂肪酸的增加会促进它的利用； 但在严重低氧时，脂肪氧化不全，尿中可出现酮体。 在高原上，人体血清脂肪的组分也有改变。,七、低氧对水和电解质代谢的影响,急性低氧时，水代谢呈平衡，电解质代谢出现紊乱。体液从细胞外进入细胞内，细胞外液减少，细胞内液增加，细胞水肿。,七、低氧对水和电解质代谢的影响,高原人体对照实验表明，在实验期间，每人每日平均营养供给量为： 能量2 595 kcal(碳水化物51.87、蛋白质15.38、脂肪32.75)、钠4.30mEq(另加100mEq氯化钠)、钾36.73mEq(另加90mEq葡萄糖酸钾、氯7.54mEq)， 这时血清钾和氯含量增加，尿中钾和氯排出量减少，肾小球滤过率下降。,七、低氧对水和电解质代谢的影响,在攀登珠穆朗玛峰的过程中观察到： 血浆中钠、钾、氯都有升高，在登顶峰时，尿中钠、钾、氯排出量明显下降。,七、低氧对水和电解质代谢的影响,未见到钙受低氧的影响，但钙代谢可受高原紫外线的影响。,七、低氧对水和电解质代谢的影响,高原地区的调查资料表明： 多雨地区人体血清钙含量较低， 少雨地区偏高(在高原地区补充维生素D后，血钙含量增高，而血磷和碱性磷酸酶活性未见明显改变)。 所以高原血钙的增高，可能通过维生素D的作用。,八、低氧对维生素代谢的影响,低氧对一些维生素代谢有一定影响。,(一)维生素B1动物实验结果,大鼠以正常量和充裕量的维生素B1饲养1个月，然后每天减压低氧(8000m，90分钟)，在低氧4天和9天时分别测定尿中维生素B1，并处死动物，测组织中维生素B1含量。,(一)维生素B1动物实验结果,低氧4天，正常量组尿中排出量明显高于常压组而低于对照组，组织中含量高于对照组； 充裕组尿中排出量高于常压组和对照组，组织中含量除肝脏高于常压组外，脑、肾含量的改变不明显。,(一)维生素B1动物实验结果,在低氧9天时，正常量组尿中排出量高于常压组而低于对照组，组织中含量明显低于对照组； 充裕量组尿中排出量与常压组和对照组无明显差别，而组织上含量明显低于对照组。,(二)维生素B2,大鼠以不同量的维生素B2饲养1个月，然后每天减压低氧(8000m，90分钟)，低氧第4天和9天测尿，并杀死动物，测定组织中维生素B2含量。,(二)维生素B2,正常量和充裕量组低氧动物尿中排出量比常压组动物显著增加，缺乏组未见改变； 正常量和缺乏组动物肝、肾中维生素B2含量比对照组明显减少，脑组织中含量无明显改变。,(三)维生素C 豚鼠实验结果,每100g体重供给40mg和60mg维生素C时，低氧动物大脑和肾上腺中维生素C含量比常压组和对照组减少，血浆中含量增高； 供给90mg时，均可以提高脑中维生素C含量，但肾上腺和血浆中的含量与40mg100g体重和60mg100g体重相似。,八、低氧对维生素代谢的影响,人体急性低氧时，血浆中维生素C含量减少。,九、低氧对核苷酸代谢的影响,动物实验表明，幼鼠在低氧时，脑组织中核糖核酸（RNA）含量增高，而脱氧核糖核酸(DNA)含量降低，其改变将会对脑组织结构和功能产生影响。,第三节 高原地区作业人员的营养需要量,(一) 能量需要量,1、高原生理反应： 为了从低氧空气中争取到更多的氧而提高机体的呼吸量，因此必然呼出过量的CO2，影响机体正常的酸碱平衡。 严重低氧情况下食欲减退，能量供给不足，线粒体功能受到影响，因而代谢率降低。,2、能量需要增加,在高原的能量需要量高于在海平面者。 一般情况下，从事同等强度的劳动， 在高原适应5天后，比在海平面上的能量需要量高35， 9天后，将增加到1735； 重体力劳动时，增加更多。,(二) 各种营养素需要量,1 碳水化合物,在三种产能营养素中，碳水化合物代谢能最灵敏地适应高原代谢变化。 碳水化合物膳食能使人的动脉含氧量增加，能在低氧分压条件下增加换气作用。,高碳水化合物膳食： 能将动脉氧分压提高6.63.7mmHg， 肺扩张能力可增加13.9。(4300m高度口服葡萄糖110g) 机体摄食量不足，心脏线粒体上三羧酸循环中脱氢酶特异性活力和细胞色素C氧化酶的活力均下降。,可见在高原地区，应保证充足的能量摄入，特别是碳水化合物摄入量，对维持体力非常重要。,碳水化合物占供给量的比例，可提高到 6575。 在6 200m高度膳食中应含有： 80碳水化合物、 10蛋白质 10的脂肪， 以便提高机体耐低氧的能力。,糖和糖原是机体在紧急情况下首先被动用的能源物质，并且维持血糖水平对脑功能；是至关重要的。 研究发现碳水化合物： 能提高对急性低氧的耐力， 有利于肺部气体交换， 使肺泡和动脉氧分压及血氧饱和度增大。,进食高碳水化合物和高脂膳食的动物耐受低氧程度大于高蛋白膳食， 并且高碳水化合物对低氧动物的高级神经活动有良好作用。,高糖膳食可减轻高山反应症状(头痛、恶心、嗜睡等)的严重性， 补糖有助于防止初到高原时头24 小时人体力的下降，而且可防止高原暴露24小时内的负氮平衡。,碳水化合物提高低氧耐力的原因包括： 其分子结构中含氧原子多于脂肪和蛋白质；, 消耗等量氧时，