近50年来随着人类对南北两极探索的进展，在地球两极尤其是南极长期科学考察成为常态。由于南极高纬度和高海拔的极端气候，如强寒冷、多风雪、昼夜周期变化、强紫外线暴露，以及近似原始相对孤立的生存环境，类似于航空航天的探索，引起人体激素水平、代谢、免疫功能和心理精神等方面的应激性变化，由此衍生出极地医学的概念。极地医学主要研究人类在极地的极端环境下心理生理变化，以及原有基础疾病在极端环境下适应和反应变化，包括极地环境与人的关系，极地环境下人际关系等。本文就近年来有关国内外极地医学方面的研究进展作一综述。

地球南北两极没有土著居民，处于原始寒冷冰雪状态。很多人认为极地医学的研究重点应该是寒冷引起的生理学变化，但这只是极地医学的一小部分，因为各个国家南极研究站居住条件和衣服保暖装备已经明显改善。澳大利亚南极站对寒冷适应方面的研究观察了人体对寒冷适应的规律变化，寒颤产热的适应性和细胞因子在热调节反应中的作用以及证实寒冷应激预测模型^[1]。

高原反应及高原病常见，但南极高海拔区高原反应综合征研究极少。科学考察队员赴南极前经过严格筛选和高原适应性训练，在南极工作期间很少发生高原反应综合征和高原病。中国南极昆仑站位于冰穹A，海拔4 087 m，中国考察队员从南极中山站(69°22′24" S，76°22′40" E，海拔14.9 m)出发，一般两周左右到达海拔4 087 m的昆仑站。赵顺云等^[2]作为随队医师参加了2010—2011年中国第27次南极考察队昆仑队的考察，报道了昆仑站考察队员在南极高原不同海拔地区心肺功能相关指标变化，结果显示随着海拔梯度的升高，队员心率、呼吸及血氧饱和度有明显变化，海拔2 500 m以上时心率、呼吸加快，而血氧饱和度显著下降。Anderson等^[3]研究了选拔后队员由美国国内运送到海拔高度为2 835 m，平均温度－42 ℃的南极考察站的高原反应情况，结果发现52%的队员发生高原反应综合征，87%出现劳力性呼吸困难，睡眠困难为74%，头痛为66%，疲劳为65%，头晕/轻度头痛为46%，到站后1～2 d高原反应综合征最严重，超过20%的队员劳力性呼吸困难、疲劳、睡眠障碍持续7 d；而口服乙酰唑胺与没有服用的队员高原反应综合征发生比例相似，因此在相同的海拔下，在南极更容易发生高原反应综合征，可能与极度寒冷、干燥有关，而口服乙酰唑胺没有明显的预防效果。

早在20世纪80年代美国南极研究站发现南极覆盖区缺乏臭氧层。自此开展了很多紫外线暴露研究工作，主要集中于紫外线增强对人类健康的影响，尤其是皮肤癌、感染性疾病的抵抗和白内障的形成^[4]。在最早期南极探索中发生最多的是雪盲症，目前由于完善的设备和防护措施已经很少发生。有证据表明地球两极地区紫外线能量增加主要对眼部产生作用，尽管没有确定性的结论，但是可能增加眼部疾患风险，如光照性角膜炎、白内障、黄斑变性、结膜鳞状细胞癌、翼状胬肉和结膜黄斑^[4]。

在极端环境下，生活在南极人体会发生激素水平的变化。研究发现南极冬季近乎完全缺乏太阳紫外线b(UVB)照射导致维生素D羟基化降低，甲状旁腺素水平升高，但有研究显示在南极居住1年骨量并没有明显降低^[5]。阿根廷学者检测了在南极考察1年的队员骨矿物质代谢变化，发现健康的男性组尽管维生素D水平和25(OH)D₃水平降低，但检测骨量是增加的，可能与在南极日常体能活动增加有关^[6]。鉴于此，澳大利亚学者认为极夜缺乏光照引起维生素D缺乏，建议南极越冬队员每个月补充维生素D₃ 50 000 U，血清25(OH)D的水平可以维持在50 nmol/L以上^[7]。

研究发现南极越冬队员抑郁、易激怒和注意力减退等症状发生率增加。人们发现这些情况几乎都发生在极地越冬的队员，故把这种特异性症候群称为"南极越冬综合征"或"南极综合征" 。通过对越冬人员的生理和血生化指标的检测，发现血清三碘甲状腺原氨酸(T₃)、甲状腺素(T₄)发生变化，与"甲状腺功能低下"的临床症状极为相似，因此，又称其为"南极T₃综合征"或者"极地T₃综合征" ^[8]。Reed等^[9]将12名越冬队员随机分为两组，度夏4个月期间单盲两组均给予安慰剂，然后进行评估，随之进行双盲试验，试验组队员口服左旋甲状腺素片(0.5 mg/d)，对照组队员给予安慰剂，结果发现与基础值相比，度夏4个月后匹配样本认知任务评分(M－t－S)下降，抑郁综合征发生率增加；试验组队员M－t－S评分恢复到基础水平，而安慰剂组M－t－S评分和血清游离T₄明显下降，二者明显相关；血清促甲状腺激素(TSH)升高先于抑郁、紧张、疲劳和情绪的变化。之后同一南极考察站对越冬队员进行了T₄和T₃以及短期光照暴露预防认知能力和情绪下降的随机对照研究，结果显示冬季短期光照暴露与血清TSH下降和减轻易怒相关，血清游离T₃明显上升，抑郁综合征明显减轻；补充T₄/T₃也能降低血清TSH，与对照组比较明显改善认知能力，在南极夏季却没有发现这些相关性，可能与南极光照时间有关^[10]。

20世纪90年代的研究工作显示南极越冬队员的免疫反应是降低的。澳大利亚南极科学考察已经开展越冬队员免疫学研究多年，结果显示南极环境免疫刺激源的减少，以及与南极冬季工作和生活孤立的空间相关的心理社会、体能和其他应激导致免疫功能下降^[11]。研究显示南极越冬队员的T细胞功能发生改变，包括细胞介导的免疫反应受到抑制，T细胞对植物凝集素丝裂原增生反应下降50%^[12]。Mehta等^[13]的研究发现，南极越冬队员的细胞介导的免疫反应减弱以及潜伏病毒容易被激活。监测细胞免疫功能的变化是基于延迟型过敏皮肤试验(DTH)，而该检测标准在2002年已经淘汰。为进一步探索应激免疫反应的机制，Feuerecker等^[14]采用另一种离体检测方法评价T细胞激活的抗原依赖细胞免疫反应，检测血液抗原混合物上清液中前炎症因子浓度变化，以确定细胞免疫反应的程度和适度，随后他们采用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测了南极越冬队员血清前炎症细胞因子的水平，发现血浆干扰素(IFN－γ)时间依赖性升高，而白细胞介素(IL)10和IL－1Ra水平同期下降，提示南极的孤立环境可改变前炎症表达谱血浆细胞因子的平衡^[15]。这些研究受限于小样本人群、南极环境暴露时间短和各种多变因素。因此，需要进一步开展规模性的前瞻性研究。

南极恶劣的极端环境条件，长时间在孤立空间生活工作，考察队员会出现不同程度的冲动、烦躁、抑郁、易激惹以及失眠、疲乏、反应迟钝、认知障碍等症状，这些季节性发生的症状称之为南极越冬综合征，与极地T₃综合征和季节性情感障碍相似。Palinkas等^[16]观察了3个不同站点87名南极越冬队员情绪和行为的阶段性变化，南极站(90°S)队员从3至8月发生明显的焦虑/紧张、抑郁、易怒、困惑和疲劳，而8至10月活力明显增加；而McMurdo站(78°51′S)队员自3至7月和7至8月出现类似南极站队员的表现；与之相反的是，在Palmer站(64°51′S)的队员自5至10月情感方面没有明显变化；结果提示南极孤立和极端环境下越冬情绪改变呈现2～3个阶段。

南极越冬综合征的发生机制尚不清楚，可能与南极恶劣的自然条件导致人类免疫－神经－内分泌系统失调和紊乱有关。我国学者对17名考察南极冰穹A的队员进行了心理生理学表型和全基因组基因表达变化的相关性分析，记录了133个心理生理学表型，采集考察出发前和到达冰穹A的血液样本并进行全基因组表达谱分析，发现情感障碍，包括焦虑、抑郁、生气和疲劳与男性睾酮水平呈明显线性正相关；去除红细胞的血细胞检测显示明显低水平基因表达，与心理生理特征的适应相一致，与情感障碍明显相关的70个基因，其中42个已有报道，其余28个可能是与情感障碍发生相关的新基因^[17]。这些尚属于初步研究，从分子遗传学水平揭示南极越冬综合征还需要进一步深入研究。

如何克服或者减轻越冬综合征，目前尚没有确切方法。因此对南极越冬队员的综合选拔尤为重要。一项对入选南极队员的选择程序研究强调评价个人特点是很困难的，该研究分析了10年间657名南极越冬队员资料，筛选过程中受试者完成个人问卷，以获得其社会和人口特征，深度调查包括5项不同的个人特质评估、基础人际关系取向表以评估6个人际需求层次；行为判断采用同行主管对总体表现、同行提名和自我报告压抑症状的联合评价；结果显示该评估体系存在9%～17%的变异，独立的预测因素包括有军队服役经验、低水平的神经敏感质、外向型和自觉性以及对他人情感的低需求^[18]。目前多个国家正在开展研究以验证心理测试在特殊环境下的有效性。

在地球南北两极高纬度区域，冬季极夜缺乏自然光照，夏季极昼却有持续光照，足够的光照强度和适当的光谱成分是维持人类24 h生物钟节律的主要因素，因此南极越冬队员因为光照的极度不平衡和恶劣环境影响会出现不同程度的睡眠障碍。研究发现极夜暴露与睡眠时间、长睡眠时相、入睡时间和睡眠质量明显相关；南极越冬期间情绪变化在睡眠变化之前，因此，情绪变化影响睡眠，尤其是睡眠质量^[19]。Steinach等^[20]观察了2008—2016年德国NeumayerⅡ和Ⅲ南极考察站54名越冬队员的睡眠变化，发现女性队员睡眠时间和卧床次数明显高于男队员，卧床时间、睡眠时间、觉醒次数和睡眠潜伏期存在性别差异，女性觉醒次数增加；越冬期男性体力活动减少；在越冬极夜期间，日光照射减少导致卧床时间延长48 min/d，睡眠效率下降3.8%，入睡延迟32 min，睡眠结束延迟54 min，每天能量消耗减少11%，结果显示性别是影响睡眠的因素，女性睡眠质量更差，也可能存在其他因素，如南极长期孤立下心理社会应激的易感性和环境生物钟节律的改变。暴露于极端极地光照下，健康受试者皮质激素和褪黑素节律发生改变引起情绪和睡眠改变，进而影响认知能力。对印度Maitri (70°S, 11°E)站20名越冬队员检测血清皮质激素和褪黑素结果显示，一天中皮质激素的变化水平在夏季和冬季没有明显差别，但褪黑素在冬季明显升高，早上8时高水平褪黑素与较好睡眠质量、低抑郁评分、注意力集中和视觉记忆及数字能力相关，定时人工光照和补充褪黑素在改善睡眠质量和认知能力方面值得进一步研究^[21]。

一项研究对15名南极越冬队员88份呼吸道咽拭子样本采用基因组DNA细菌检测，结果显示，72份样本为副流感嗜血杆菌，并呈多样性，有41份相同菌株，其中同一个咽拭子样本中检测出5个菌株，表明在孤立的群体内副流感嗜血杆菌是可以携带和传播的^[22]。韩国和日本学者检测了6名队员3个月人类肠道菌群(HIM)的动态变化，采用末端限制性片段长度多态性(T－RFLP)和实时PCR分析，每个月采集1次粪便标本，有3位测试者完成考察后肠道菌群恢复至以前状态，2/3的样本检测结果是相同菌簇；南极考察期间双歧杆菌减少，而考察回国后恢复正常，多形拟杆菌在情感应激时增加，但有1例明显降低，可能有其他因素影响HIM^[23]。上述研究限于样本数量和检测方法，有待于进一步探索。

南极流行病学的研究受限于很多因素，包括小样本的人群，短时间南极环境的暴露和很多不确定性因素。因此，这些研究通常是回顾性的或者是荟萃分析。由于生活硬件环境和保暖技术的改进，冻伤已经非常罕见。在南极按发病率和死亡率依次发生的医学问题是创伤、皮肤疾病、轻度感染和牙齿疾病，创伤仍然是首要的疾病。创伤常见病因为意外事故，其他原因包括体育锻炼以及一些小损伤。另外也有被鸟类攻击损伤的报道。

越冬期间，各考察站在孤立遥远的南极洲封闭6个月。远程医疗为这些站的医疗保障发挥了重要作用。虽然远程医疗的应用及其发展也有报道，但相邻各个国家考察站医师的密切合作，医疗器械及药物的优势互补在急性疾病诊治中尤为重要。

极地医学不仅是研究寒冷特殊环境下人类健康问题，而且由于南极封闭孤立环境，为研究同一条件下机体变化提供了良好平台，同时也为太空人类机体研究提供了陆地封闭的体系。极地医学研究尚处于初期阶段，涉及极端环境下身体和心理的应激变化，也涉及到社会学、环境控制系统、水处理和再循环技术等。专业医师在极地科学考察中是不可或缺的角色，且极地医学涉及内容广泛，在极端环境和有限医疗资源条件下开展工作，医师的选拔和培训至关重要。