軍人生物節(jié)律綜合調(diào)整理論的研究及展望

徐 瑩 孫學川 簡坤林

（軍事體育進修學院，廣東廣州510500）

隨著高新技術在軍事領域的全面介入和夜間作戰(zhàn)模式的廣泛采用，未來高技術條件下的局部戰(zhàn)爭對參戰(zhàn)人員的體能提出了新的要求。如遠距離跨多個時區(qū)兵力輸送——要求有較好的時差適應能力;戰(zhàn)爭常發(fā)生在夜間——要求有較好的黑暗適應能力;高自動化、全天候的電子對抗、導彈防御——要求有較高抗視覺、神經(jīng)性疲勞能力;惡劣的戰(zhàn)爭環(huán)境、持續(xù)多晝夜的軍事行動——要求有較好的應激反應能力等?，F(xiàn)代時間生物學的研究發(fā)現(xiàn)，人體生理機能表現(xiàn)出明顯的近似晝夜節(jié)律性 （circadian rhythmicity，CR）。一旦這種內(nèi)源性的節(jié)律受到外部環(huán)境因素的干擾，人體內(nèi)部的節(jié)律周期與外部環(huán)境的周期性出現(xiàn)錯位時，人體的各種機能將發(fā)生一系列的變化，從而產(chǎn)生各種相應的癥狀，在不同程度上影響著軍人的作戰(zhàn)能力。因此，正確揭示軍人生物節(jié)律的內(nèi)在機制進而科學有效地調(diào)整軍人身體機能成為各國軍事醫(yī)學的研究熱點。

1 生物節(jié)律基礎理論概要

生物節(jié)律是生物體生命活動的固有屬性和內(nèi)在規(guī)律。目前對生物節(jié)律基礎理論的研究主要集中在以下幾個方面。

1.1 生物節(jié)律的形成機制

生物機體本身具有產(chǎn)生并調(diào)控生物節(jié)律的系統(tǒng)，其核心是一組能自律產(chǎn)生震蕩信號的腦內(nèi)結(jié)構，稱之為震蕩器。它能感知和測定外界時間，通過產(chǎn)生節(jié)律性震蕩信號，從而調(diào)節(jié)機體各種生理機能的周期性活動，使之按一定時間序列節(jié)律性的運行。對于哺乳類動物，Moore[1]等人提出了多震蕩器系統(tǒng)假說 （multiple oscillator system，MOS），認為哺乳類動物的生物節(jié)律是由多級震蕩器的協(xié)同作用所共同產(chǎn)生和調(diào)制的，并指出視交叉上核（SCN）是此震蕩系統(tǒng)的主震蕩器。

1.2 環(huán)境因素對生物節(jié)律的導引機制

研究發(fā)現(xiàn)，授時因子對生物節(jié)律的導引作用是通過兩種不同的途徑實現(xiàn)的，即視網(wǎng)膜光性傳感模式（retinal phototransduction，RP）和視網(wǎng)膜外光傳感模式 （extraocular phototransduction，EP）[2]。RP:授時因子 （如晝夜明暗交替等時間信息）進入視網(wǎng)膜，然后經(jīng)視網(wǎng)膜—丘腦下部束 （RHT）途徑作用于SCN，從而對內(nèi)源性節(jié)律產(chǎn)生導引作用，這一模式即稱為視網(wǎng)膜光性傳感模式，通過這一途徑發(fā)揮導引作用的授時因子稱為光性授時因子。EP:不通過視網(wǎng)膜的非光性時間信息 （如藥物或工作制等社會因素）對SCN的作用可能是經(jīng)神經(jīng)和體液的光受體傳導 （humoral photoreceports，HP）而實現(xiàn)的，即通過視網(wǎng)膜外的途徑而實現(xiàn)，這種模式被稱為視網(wǎng)膜外光傳感模式 （EP）。

1.3 生物節(jié)律基因與調(diào)控

在生物鐘系統(tǒng)的自律細胞內(nèi)存在著特殊定位的節(jié)律基因及基因表達所需的調(diào)控因子。節(jié)律基因與調(diào)控因子相互作用，構成了生物節(jié)律調(diào)整的分子基礎。在哺乳動物小鼠體內(nèi)已克隆鑒定了八種生物鐘相關基因，分別為 Per1（Period1）、Per2、Per3、cry1、cry2、Clock、Bmai1、Timeless[3]。這些基因和它們的蛋白質(zhì)產(chǎn)物構成的自主調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)錄和翻譯反饋環(huán)，是生物鐘運轉(zhuǎn)的分子機制[4]。

2 軍人生物節(jié)律綜合調(diào)整研究的必要性及研究進展

隨著高新技術的全面介入和夜間作戰(zhàn)模式的普遍運用，愈加殘酷的戰(zhàn)爭條件對軍人的體力、大腦的分析能力以及緊急情況下的綜合應變能力會造成不同程度的影響，削弱軍人的戰(zhàn)斗力。因此，如何快速提高軍人生物鐘的適應性，減輕夜訓夜戰(zhàn) 、跨時區(qū)飛行、連續(xù)多晝夜軍事行動等對軍人生物節(jié)律的影響顯得尤為迫切，已成為當今世界各軍事強國的熱點研究課題。

目前國內(nèi)外已對模擬戰(zhàn)爭條件下的人體生物節(jié)律變化、機體應激反應、疲勞的主觀感覺程度、心肺功能的改變以及利用藥物、針對性訓練等手段來調(diào)節(jié)人體晝夜節(jié)律進行了一定的實驗研究，發(fā)現(xiàn)褪黑激素 （MT）、modafinil等藥物，在模擬向東跨時區(qū)兵力輸送中，能促進時差綜合征 （Jet-lag syndrome）的節(jié)律恢復。如美軍在美-伊戰(zhàn)爭中，應用一種新藥modafinil，對抗夜戰(zhàn)不適與時差綜合癥取得了初步的效果。Comperatore用褪黑素預防飛往中東的士兵因時差綜合征引起的睡眠紊亂、認知能力下降收到了較好的效果。英軍發(fā)現(xiàn)用一種帶有藍光的眼鏡，可明顯提高夜間值班人員的工作效率。但這僅處于實驗觀察階段，在實戰(zhàn)、夜戰(zhàn)條件下，對節(jié)律調(diào)整效果尚未有一致的報道。國際上已嘗試利用強光和非光性藥物Melatonin制劑等來調(diào)節(jié)人體時差和輪班不適、季節(jié)性情感失常 （SAD）及抑郁癥等節(jié)律混亂，但均未達到實用成熟階段。在國內(nèi)，開展藥物對節(jié)律相位調(diào)整的研究，尚處于動物實驗階段。但在擇時運動、光照、針灸以及中藥對節(jié)律調(diào)整的動物實驗中，已顯示出較好的應用前景。孫學川等人發(fā)現(xiàn)，擇時運動對中樞神經(jīng)遞質(zhì)的節(jié)律峰相位有明顯的導引作用，中樞抑制性神經(jīng)遞質(zhì)DA表現(xiàn)出 “過度滯后”現(xiàn)象，這一發(fā)現(xiàn)為應用擇時運動調(diào)整人體生理機能和克服時差綜合征提供了理論依據(jù)。宋開源等人對針刺調(diào)節(jié)生物節(jié)律進行了大量的研究，發(fā)現(xiàn)不同時辰針刺對血漿cAMP、皮質(zhì)酮、消化道的運動功能等有不同的調(diào)節(jié)功能，觀察到針刺對金黃地鼠的轉(zhuǎn)輪活動、體溫節(jié)律有導引作用。蔡定均等人發(fā)現(xiàn)電針的相位反應曲線呈非光性，是一種非光性的授時因子，能協(xié)同非光性授時因子的相位轉(zhuǎn)移效應。我們先期的實驗發(fā)現(xiàn)，針灸對應急反應部隊人員的體溫、血漿melatonin、體力工作能力 （PWC）等節(jié)律調(diào)節(jié)具有明顯的調(diào)節(jié)作用，并表現(xiàn)出明顯的依時相性特點，呈現(xiàn)EP模式，并可提高軍人的警覺和捕獲目標能力，激光針、艾灸委中委陽穴、光照月國肌與軍人體溫、MT、血漿可的松等生理指標的節(jié)律相位作用成顯著性相關。

3 存在的主要問題

3.1 藥物調(diào)節(jié)手段的局限性

近年來人們試圖找出一類具有調(diào)節(jié)生物節(jié)律的藥物，希望按人們的需要將人體節(jié)律相位向前或向后調(diào)節(jié)，以改善人們因時差、輪班工作、軍事行動與部署等原因?qū)е碌墓?jié)律紊亂。但研究都還停留在動物實驗階段，能用于人體的也只處于初期的實驗觀察中。在國外Turek等人發(fā)現(xiàn)三唑苯二氮卓對大鼠體溫、自發(fā)性轉(zhuǎn)輪節(jié)律有相位調(diào)節(jié)作用。在國內(nèi)，宋氏等人發(fā)現(xiàn)西洋參、木防己等中藥對小鼠的自發(fā)性節(jié)律相位有調(diào)整作用。國際上雖已嘗試利用藥物Melatonin制劑來調(diào)節(jié)人體時差和輪班不適、季節(jié)性情感失常 （SAD）及抑郁癥等節(jié)律混亂，但均未達到實用階段，加之所用藥物昂貴，不能滿足我軍作戰(zhàn)人員節(jié)律調(diào)整的需求。不過，最近有關MT在人體節(jié)律相位調(diào)整中的應用顯示出令人鼓舞的勢頭，發(fā)現(xiàn)MT具有加速時差恢復的作用。美軍用MT預防快速飛向中東的士兵因時差綜合征引起的睡眠紊亂、認知能力下降收到了較好的效果。

3.2 非藥物調(diào)節(jié)手段的局限性

在國內(nèi)，孫學川、宋開源、簡坤林等人就擇時運動、電針、中藥等手段調(diào)節(jié)生物節(jié)律進行了大量的研究。研究發(fā)現(xiàn)，針灸、不同時辰運動以及某些中藥可對動物血漿皮質(zhì)醇、神經(jīng)遞質(zhì)及褪黑激素的節(jié)律產(chǎn)生明顯的影響，使上述手段在調(diào)整生物節(jié)律方面展現(xiàn)出良好的應用前景[5]。但未對上述手段調(diào)節(jié)生物節(jié)律的相位反應曲線進行深入研究，對軍人節(jié)律的影響與調(diào)節(jié)也遠未達到成熟應用的階段。

3.3 針對臨戰(zhàn)準備時程與戰(zhàn)爭休整時程調(diào)控的生物節(jié)律研究尚屬空白

自古以來，戰(zhàn)爭的突然性就是確保戰(zhàn)爭勝利的重要因素之一。在高科技信息化的現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，臨戰(zhàn)準備時程 （FWPTC）更成為確保戰(zhàn)爭勝利的核心要素之一。臨戰(zhàn)準備包括政治經(jīng)濟等諸多方面，但戰(zhàn)爭歸根結(jié)底是人的戰(zhàn)爭，即誰能夠在最短的時間內(nèi)使軍人的身體機能進入最佳戰(zhàn)備狀態(tài)，誰就掌握了戰(zhàn)爭的主動權，就贏得了戰(zhàn)爭勝利的一半。由此可見，如何利用人體的生物節(jié)律特性，采用科學、綜合的手段對軍人的生物節(jié)律進行調(diào)整，使軍人的身體機能能夠在最短的時間內(nèi)達到最理想的迎戰(zhàn)狀態(tài)，對于縮短臨戰(zhàn)準備時程，贏得戰(zhàn)爭主動權至關重要。戰(zhàn)爭休整時程 （WRRTC）也面臨同樣的問題。FWPTC與WRRTC已成為當今世界軍事醫(yī)學的研究熱點，但主要是采用飲食與營養(yǎng)的方法，如何從生物節(jié)律調(diào)整的角度去解決這一問題尚未見報道。

3.4 生物節(jié)律基因選材研究滯后于特種兵選材

現(xiàn)代時間生物學研究表明，人類內(nèi)源性節(jié)律振幅的大小與其適應外環(huán)境的能力具一定的相關關系。在同樣的外界環(huán)境下，人體內(nèi)源性節(jié)律與外界授時因子失同步或相位關系紊亂后，內(nèi)源性節(jié)律振幅大的人與外環(huán)境節(jié)律再同步的時間明顯比節(jié)律振幅小的人短，因此內(nèi)源性振幅越大的人越容易適應外部環(huán)境變化，而節(jié)律振幅的大小主要是由節(jié)律基因控制的，其中起主要作用的是per基因[6，7]。在現(xiàn)代信息化條件下的高技術局部戰(zhàn)爭，有些特別任務對人體的節(jié)律的擾亂是非常顯著的，如潛艇人員的多晝夜?jié)撔?，特種兵的多晝夜軍事行動等，這些人群如果沒有很好的節(jié)律重調(diào)能力，將影響圓滿完成所賦予的戰(zhàn)斗任務，甚至會出現(xiàn)災難性事故。而節(jié)律重調(diào)能力除可通過后天訓練獲得外，主要是由遺傳因素決定的。在國外，美軍已開展節(jié)律基因與潛艇人員選材的相關性研究。而我軍尚未開展深入研究工作。

因此，迫切需要探索一套適合我軍軍情、對應急作戰(zhàn)部隊人員切實可行的生物節(jié)律綜合調(diào)整方法，提高軍事訓練大綱對部隊所要求的神經(jīng)反應能力、夜適應能力，使他們的機體對即將面臨的非正常作息制和特殊工作 （活動）模式產(chǎn)生一個預適應（pre-adaptation），以保證人體的工作能力和效率，避免因節(jié)律混亂而降低部隊的戰(zhàn)斗力。

[1]孫學川.運動時間生物學 [M].四川教育出版社，1993:90～8

[2]簡坤林，陳槐卿，宋開源，等.電刺激對軍人血漿褪黑激素晝夜節(jié)律的影響[J].生物醫(yī)學工程學雜志，2003:20（3）:494

[3]何紹雄，宋開源，蘇兆虞.時間藥理學與時間治療學 [M].天津科學技術出版社，1994:335～71

[4]King Dp.Takahashi JS.Molecular geneties of circadine rhythins in mammalian[J].Annu Rev Neurosic，2000，23:713

[5]Nicholas Gekakis.David Staknis，Hubert B，et al.Weitz Role of the CLOCK Protein in the Mammalian Circadian Mechanism[J].Sci，2006，280 （5）:1564～ 9

[6]簡坤林，陳槐卿，宋開源等.電刺激對軍人血漿可的松晝夜節(jié)律的影響 [J].第一軍醫(yī)大學學報，2003，23（9）:769

[7]Roberto Refinetti.CIRCADIAN PHYSIOLOGY[M].科學出版社，2009:227～67