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【编辑推荐】为探究极端环境下内分泌适应机制，研究人员对 9 名南极滑雪穿越参与者的皮质醇、睾酮等激素进行观测。发现昼夜节律保留，晨间皮质醇升高、睾酮降低，伴甲状腺刺激激素升高等变化，揭示下丘脑 - 垂体轴对复合应激的适应性，为极端环境人类适应研究提供新视角。
在极端环境中，人类生理系统面临着多重挑战。南极地区以其极寒、高体力消耗和 24 小时日照的独特环境，成为研究人体适应能力的天然实验室。此前研究虽对极地环境下的激素变化有所涉及，但多局限于前后测对比，缺乏对动态过程的实时监测，且受限于检测技术的精度，尤其在性别差异的研究方面存在空白。例如，以往研究中使用的酶免疫测定法在检测女性低水平睾酮时准确性不足，同时，24 小时日照对昼夜节律的影响与运动应激的相互作用机制尚不明确。因此，深入探究南极极端环境下人体内分泌系统的动态适应过程，尤其是激素昼夜节律的变化及性别差异，对于理解人类在极端条件下的生存机制具有重要科学意义。
英国利兹贝克特大学等机构的研究人员开展了一项名为 INSPIRE 22 的研究，对 9 名参与者（6 男 3 女）在 47 天、1000 公里无支援南极滑雪穿越期间的内分泌适应进行了观察。研究通过唾液、血液和毛发采样，结合质谱分析等技术，测定了皮质醇、睾酮、雄烯二酮等激素水平，旨在揭示下丘脑 - 垂体 - 肾上腺轴（HPA 轴）、下丘脑 - 垂体 - 性腺轴（HPG 轴）及甲状腺轴的适应性变化。研究结果发表在《Scientific Reports》上，为极端环境下的人类生理适应机制提供了新的见解。
研究采用了多种关键技术方法：
- 唾液采样与质谱分析：在多个时间点采集唾液样本，使用靶向液相色谱 - 串联质谱（LC-MS/MS）技术测定皮质醇、睾酮、雄烯二酮浓度，该技术可实现激素的高精度检测。
- 毛发激素检测：采集不同时间段的毛发样本，通过 LC-MS/MS 分析长期激素暴露水平，毛发的稳定生长特性使其能反映数月内的激素平均浓度。
- 血液检测：采集空腹血液样本，利用免疫测定法检测甲状腺激素（如游离 T3、T4，促甲状腺激素 TSH）和性腺激素（如促黄体生成素 LH、卵泡刺激素 FSH）。
- 统计分析：采用非参数统计方法（如对齐秩变换 ART）和 Spearman 秩相关分析，评估激素水平的时间、性别差异及相关性。
研究结果
皮质醇昼夜节律的保留与应激反应
研究发现，尽管处于 24 小时日照环境，皮质醇的昼夜变化模式（晨间峰值、夜间低谷）得以保留。与预期不同的是，晨间皮质醇水平在穿越期间显著升高，觉醒后皮质醇曲线下面积（awAUC）和昼夜斜率均增加，表明 HPA 轴对运动应激的反应超过了光照对昼夜节律的影响。这种变化在女性中更为明显，但毛发皮质醇水平未呈现时间趋势，提示血液和唾液的短期检测与毛发的长期标记存在差异。
睾酮的性别特异性变化
男性晨间唾液睾酮水平在穿越期间显著下降，而女性变化不明显，表现出性别与时间的交互作用。睾酮与皮质醇的比值在男性中显著降低，可能与能量负平衡和分解代谢状态相关。血液游离睾酮水平在男性中呈下降趋势，而女性在预实验阶段略有升高，提示性别差异可能与脂肪代谢和激素储备有关。
甲状腺轴与性腺轴的适应性调整
血清 TSH 水平在穿越后显著升高，但游离 T3、T4 无明显变化，符合 “极地 T3 综合征” 特征，表明甲状腺轴通过中枢激活增强基础代谢和产热，以适应极寒环境。在女性中，预实验阶段的促性腺激素（LH、FSH）水平受抑制，穿越后恢复至基线，提示 HPG 轴对短期应激的适应性恢复能力。
激素检测方法的相关性与个体差异
唾液与血液中的雄烯二酮浓度呈显著正相关（r=0.76），而睾酮的相关性较弱（r=0.09），可能与睾酮的组织特异性分布有关。毛发皮质醇水平在个体间差异显著，部分参与者的异常高值与唾液检测结果不一致，提示毛发激素可能反映长期应激适应的个体差异。
研究结论与意义
本研究首次在南极穿越期间进行实时激素监测，证实了 HPA 轴和性腺轴对复合应激（运动、寒冷、能量 deficit）的动态适应能力。尽管 24 小时日照可能干扰昼夜节律，但规律的运动日程和生理需求主导了激素变化，表明行为模式在极端环境适应中起关键作用。性别差异方面，女性在皮质醇应激反应和代谢储备上表现出独特优势，可能与雌激素介导的脂肪利用有关，但需更大样本验证。
研究结果为极地探险的生理准备提供了科学依据，例如通过监测晨间皮质醇和睾酮水平评估个体应激状态，优化营养和训练方案。此外，“极地 T3 综合征” 的轻度表现提示甲状腺轴在冷适应中的核心作用，为寒冷地区的代谢调控研究提供了新方向。该研究整合多模态检测技术，揭示了极端环境下内分泌系统的复杂性和适应性，拓展了人类在极端环境中的生理耐受机制认知，对航空航天、军事训练等领域具有重要参考价值。
