背景：　　当人体暴露于异常加速度环境，会出现眩晕、头痛、出冷汗、恶心、呕吐、持续性疲劳等症状，统称为晕动症或晕动病(motion sickness)。其主要包括晕船、晕机、晕车以及视觉诱发的晕动症。虽然晕动症的发生机制至今没有完全阐明，但已有证据表明，机体暴露于异常加速度环境所引起的应激反应、植物神经系统功能异常是促使晕动病发生发展的重要原因。不少研究证实，现有的多种抗晕动症药物，如东莨菪碱等，可以缓解恶心、呕吐等晕动症的主要症状，但对植物神经系统功能异常以及持续性疲劳没有缓解作用。已知，疲劳是影响作业能力的主要和直接原因，疲劳引起的作业能力下降往往与安全事故发生有直接的联系。因此，阐明加速度暴露引发疲劳的特点及其机制，研制加速度暴露人员作业能力维护措施是航海医学，尤其是军事航海医学领域研究者关注的重点。　　近年来的研究证实，代谢组学是一种帮助分析各种原因引起的机体代谢产物变化的有效工具。通过检测、分析血液代谢产物的变化可以为人们了解多种疾病发病机制及其防治措施研究提供的线索。综上所述，认为，有必要进行加速度暴露后机体代谢产物变化的检测，分析加速度暴露致脑体功能变化可能的原因，为加速度暴露人员作业能力维护措施研制提供线索。　　目的：　　本实验在调查分析加速度暴露人员疲劳特点的基础上，采用代谢组学方法，了解加速度暴引发疲劳的可能原因，并在此基础上通过动物实验观察血清丙酮酸升高在脑体功能下降中的作用及其可能机制，为加速度暴露人员作业能力维护措施研制提供线索。　　方法：　　一、人群试验　　（一）舰员晕船和疲劳关系调查　　1.舰员疲劳状态调查　　采用日本产业卫生学会疲劳研究会的《疲劳自觉症状调查表》对舰员六级海况暴露4h后的疲劳状况及其特点进行调查、分析。　　2.舰员晕船程度评价　　采用Graybiel《晕船程度评价量表》调查舰员晕船严重程度。　　（二）加速度暴露对受试者血清代谢产物和激素水平影响　　1.加速度暴露前后血清代谢产物检测　　通过GC-TOF/MS分析加速度暴露前后受试者血清代谢产物含量的变化。　　2.加速度暴露前后血清激素含量检测　　通过放免法检测血清胰岛素、胰高血糖素和糖皮质激素含量。ELISA法检测血清肾上腺素含量。　　二、动物实验　　（一）加速度暴露装置与方法　　雄性SD大鼠(250-300g)。据体重随机分为对照组和加速度暴露组。于每日18:00-21:00将实验组大鼠放入按Crampton等报道仿制的加速度暴露装置内，加速度暴露2小时。　　（二）晕反应指数评分标准　　晕反应指数评分标准:计数粪便颗粒数，每粒粪便计1分;有排尿则计为1.2分否则不得分;若有轻度立毛反应计为0.6分，重度计为1.2分，否则不得分;有震颤反应计1.2分否则不得分。晕反应指数为各项得分的总和。　　（三）大鼠脑体功能指标相关指标检测　　1.旷场实验(OPT)　　通过旷场实验检大鼠运动总距离(cm)来评价大鼠脑体功能。　　2.Morris水迷宫实验(MWM)　　通过Morris水迷宫检测大鼠的找平台时间(s)，来评价大鼠的认知功能。　　3.负重游泳实验(LST)　　通过负重游泳实中大鼠游泳至力竭时间(min)，来评价大鼠的体力功能。　　大鼠行为学实验检测时间都在每天的19:00-22:00　　（四）血清激素，血糖，丙酮酸和β-羟基丁酸含量的检测　　大鼠血清胰岛素、胰高血糖素和皮质醇含量的检测使用放射免疫法。通过酶联免疫吸附试验(ELISA)测定大鼠血清肾上腺素、去甲肾上素及血清β-羟基丁酸含量。使用罗氏血糖仪测血糖。通过试剂盒检测血清丙酮酸含量。　　（五）海马、前额皮层、肝脏和肌肉中ATP含量和PDH活性检测　　通过试剂盒检测大鼠组织中ATP含量和PDH活性。　　（六）统计方法　　作图和统计分析均使用GraphPad Prism6.0.2。实验数据用((X)±SEM)表示，统计方法使用两独立样本t-检验和one-way ANVOA(LSD)。相关性分析采用spearman相关分析。检验水准为α=0.05。　　结果：　　一、人群试验　　（一）航海作业人员晕船后疲劳特点分析　　六级海况暴露4小时，60.9％乘员发生晕动症，94.3％乘员发生疲劳。进一步分析不同程度体力疲劳和精神疲劳所占百分比:体力疲劳0分占10.3％，1-13分占58.6％，13-26分占20.7％，26-39分占10.4％，而精神疲劳0分占14.9％，1-13分占52.9％，13-26分占20.7％，26-39分占11.5％。表明，异常加速度暴露后，疲劳的发生率大于晕船的发生率，并具有脑体疲劳并存的特点。　　（二）加速度暴露对受试者血清代谢产物的影响　　加速度暴露后60名受试者血清发生明显变化的代谢产物共有35种，其中变化1-2倍的29种，变化两倍以上的有6种，而丙酮酸浓度变化幅度最大，与暴露前比血清丙酮酸含量升高4倍。　　（三）加速度暴露对受试者血清激素浓度的影响　　加速度暴露后60名受试者血清胰岛素含量平均下降28.8％，肾上腺素、胰高血糖素和糖皮质激素含量分别平均升高50.2％，15.3％和37.8％。　　二、动物实验　　（一）加速度暴露对大鼠脑体功能相关指标影响　　加速度暴露后，大鼠旷场活动总距离缩短38.1％，水迷宫找到平台时间延长88.3％，负重游泳致力竭时间下降21.2％。　　（二）加速度暴露对大鼠血清代谢产物及其相关激素含量的影响　　加速度暴露后大鼠血清有25种代谢产物含量发生变化，与人群检测结果一样，血清丙酮酸浓度升高幅度最大，上升了3.2倍。加速度暴露后大鼠血清胰岛素含量下降33.7％，而胰高血糖素、皮质醇、肾上腺素和去甲肾上腺含量分别升高34.3％、190.6％、113.4％和28.9％。　　（三）丙酮酸升高在加速度暴露脑体功能相关指标变化中的作用探讨　　1.腹腔注射丙酮酸后大鼠脑体功能相关指标明显变化　　注射丙酮酸导致大鼠血清丙酮酸浓度升高3.9倍，其出现明显的脑体功能指标变化。其中，旷场活动总距离缩短79.2％、Morris水迷宫找平台时间延长113.7％和负重游泳时间下降23.0％。　　2.外源性胰岛素抑制加速度暴露血清丙酮酸升高并明显缓解大鼠脑体功能相关指标的变化幅度　　与单纯暴露组相比，暴露前给予胰岛素组大鼠加速度暴露后体内胰岛素浓度升高343％，血清丙酮酸浓度下降29.5％，旷场活动总距离增加49.2％，Morris水迷宫找平台时间缩短46.6％，负重游泳时间延长11.2％。　　3.内源性胰岛素分泌增加抑制加速度暴露大鼠血清丙酮酸升高并明显缓解脑体功能相关指标的变化幅度　　与单纯加速度暴露组，暴露前灌胃CPL（葡萄糖、麦芽糖、酪氨酸、亮氨酸）组大鼠加速度暴露后血清胰岛素水平增加241.3％。CPL组大鼠加速度暴露后血清丙酮酸含量下降87.2％，旷场活动总距离延长69.7％，水迷宫找平台时间下降47.0％，负重游泳时间延长22.0％。暴露前灌胃东莨菪碱组大鼠的上述指标与单纯加速度暴露组相比没有显著差异。　　（四）加速度暴露血清丙酮酸浓度升高影响脑体功能的机制探讨　　1.各种干预措施组与单纯加速度暴露组大鼠加速度暴露后血清丙酮酸及海马、前额皮层、肌肉和肝脏组织ATP浓度和PDH酶活性比较　　与对照组比，单纯加速度暴露后大鼠血清丙酮酸明显升高，同时海马、前额皮层、肌肉和肝脏组织中PDH酶活性和ATP浓度分别下降33.8％和56.0％、25.0％和48.5％、31.6％和41.2％、38.6％和48.3％。而与单纯加速度暴露组比，胰岛素组和灌胃CPL组大鼠血清丙酮酸水平明显降低，同时海马、前额皮层、肌肉和肝脏组织中PDH酶活性分别升高46.3％和63.4％、28.9％和49.7％、25.5％和23.2％、51.8％和46.4％;ATP浓度分别升高81.7％和74.0％、77.2％和105.9％、87.5％和36.5％、63.1％和54.2％。　　2.腹腔注射丙酮酸后大鼠血清丙酮酸升高同时伴有海马、前额皮层、肌肉和肝脏组织中ATP浓度和PDH酶活性下降　　注射丙酮酸后大鼠血清丙酮酸明显升高。与对照组比，海马、前额皮层、肝脏和肌肉组织细胞中ATP浓度和PDH酶活性分别下降45.4％和23.1％、31.3％和42.1％、28.6％和21.2％、46.8％和13.2％。　　结论：　　异常加速度暴露可导致机体发生以脑体疲劳并存为特点的疲劳。人群试验和动物实验均发现，加速度暴露可引起血清丙酮酸大幅升高，动物实验证实血清丙酮酸升高在加速度暴露致脑体功能下降中起重要作用。而抑制相关组织细胞丙酮酸脱氢酶活性和ATP合成，影响能量代谢可能是丙酮酸升高引起脑体功能下降的原因之一。