高温是一种强应激源，正以我们看不见的方式影响着人体。极端高温甚至会改变人体的基因表达，可能危害健康、加速衰老。
人类拥有强大的适应能力和精妙的身体机制，即便在极端环境（包括极端高温）中也能存活。人类皮肤的血管会扩张以排出多余热量，汗腺分泌的汗液在蒸发时也会带走热量。人体内还有很多复杂的机制在默默工作，以确保身体平稳运作。
但随着全球气候变暖，夏季高温在更多地区成为常态，科学家和临床医生正面临一个越来越紧迫的问题：当我们体内的细胞温度过高时，会发生什么？长此以往，又会对健康产生怎样的影响呢？
在极端高温下，负责抵御高温负面影响的分子无法正常发挥作用，DNA层面也受到波及，这会改变人体的基因表达，可能影响健康甚至会加速衰老。
亚利桑那州立大学的生物医学研究人员波普 · 莫斯利（Pope Moseley）和其他科学家收集的证据表明，我们才刚刚开始了解高温的破坏性影响。莫斯利表示：“高温是一种极强的应激源，我觉得我们还是低估了高温的影响。”
细胞危机：从蛋白质失活到保护机制异常
当细胞内的温度超过正常水平时，蛋白质——这些以自身复杂结构决定功能的大分子——会开始展开。温度越高，就会有越多的蛋白质结构发生变形。若不加以控制，这一过程不仅会阻碍细胞功能的正常发挥，最终还会导致细胞凋亡。
不过，人体拥有防止细胞过早死亡的机制，其中最重要的是热激蛋白——这组分子的发现源于一次实验失误。
那是在20世纪60年代初，意大利遗传学家费鲁乔 · 里托萨（Ferruccio Ritossa）正在研究果蝇唾液腺中的基因表达。有一天，他在研究染色体膨突（即DNA中积极转录、翻译遗传信息以合成蛋白质的片段）时，观察到了一种不寻常的膨突模式。后来他发现，这是由他的一位同事无意间调高了饲养果蝇幼虫的恒温箱温度所导致的。
深入研究后，里托萨发现，当果蝇幼虫周围的环境温度从常规的77华氏度（约25摄氏度）升至86华氏度（约30摄氏度）时，变化出现了：在曾观察到染色体膨突的DNA区域，作为DNA与蛋白质中介分子的RNA合成速度明显加快。里托萨将其称为“热激应答”。该发现最早印证了高温环境下生物体内部会发生变化的现象。
大约十年后，加州理工学院的一个研究团队发现了热激蛋白，而这正是RNA激增的产物。随后，研究人员发现，从单细胞细菌到多细胞哺乳动物，所有生物体内都有热激蛋白。这类分子通常处于静默状态，不过一旦细胞温度超出正常范围，它们便被激活，会帮助重新折叠已展开的蛋白质。此外，热激蛋白还与细胞自噬过程协同作用，共同维护细胞质量。“自噬”是细胞去除非必要和异常功能成分的一种自然调节机制。
但是，当温度过高时，这些保护系统可能会开始崩溃。
加拿大渥太华大学人类与环境生理学研究中心对不同年龄段的成年人进行了高温实验——受试者需要长时间忍受高温环境下的不适。在其中一项实验中，受试者被要求待在104华氏度（约40摄氏度）的环境模拟舱中长达9小时。博士后研究人员詹姆斯 · 麦科米克（James McCormick）解释说：“这种设定模拟了高温下人们可能遭遇的极端状况。”
为探究高温对细胞层面的影响，麦科米克和同事分析了受试者进入高温环境前后的血样。结果显示，9小时后，61岁及以上老年人的免疫细胞清除受损蛋白质的能力明显下降（即自噬反应失常）。这一结论的佐证是一种名为p62的分子含量有所上升。p62通常在自噬过程中被降解，但在老年受试者的细胞中却出现累积现象，年轻受试者群体中则未观察到该变化。
相比于年轻受试者，老年受试者的细胞中还出现了一些其他变化：部分热激蛋白减少，同时出现细胞凋亡增加、炎症反应增多的现象。麦科米克表示，这些细胞变化可能不会立即产生影响，但当人们连续多日处于酷暑环境中时，往往更易遭受中暑等健康威胁。
麦科米克和他的同事正在研究持续时间更长的酷热对人体的影响。他们正在进行一项要求参与者连续三天都待在高温舱里的实验。麦科米克说：“高温至少会在细胞层面影响身体的多个方面，当然，许多领域还需进一步探索。”
深层危害：加速衰老的隐形推手
高温甚至可能会影响我们细胞的更深层次，即DNA层面。虽然人类的基础遗传密码在整个生命周期中相对稳定，但修饰DNA长链、对基因激活起关键作用的分子却极具可塑性。它们的结构会受环境影响，在人的一生中持续变化。这种表观遗传变化可能产生广泛影响，包括改变疾病风险、影响衰老过程，甚至遗传给后代。
一方面，科学家发现，表观遗传变化至少能增强某些动物对高温的耐受性。在某些情况下（如温度逐渐升高），高温会促使热激蛋白的反应能力提升，让蚂蚁、老鼠乃至人类等生物后续暴露于高温环境时有更高效的应对能力。
但当温度骤升至过高时，问题就会出现。佛罗里达大学应用生理学与运动机能学教授托马斯 · 克兰顿（Thomas Clanton）及其团队观察到，因在高温环境下剧烈运动而中暑的小鼠，表现出甲基化差异。甲基化是指将甲基基团标记到DNA序列上的过程，而这一过程会影响基因表达。2020年，克兰顿及其同事报告称，中暑过的啮齿类动物，其免疫细胞的甲基化模式与未中暑的啮齿类动物明显不同。值得注意的是，在中暑康复30天后，这些动物细胞中热激蛋白的表达仍有异常。这意味着即便温度下降，生物学层面的变化也会持续很久。
此外，在康复一个月后，当这些动物接触内毒素（一种细菌外膜成分）时，其免疫反应比未中暑的同类更弱。这表明高温会导致免疫系统功能异常。人类身上也有类似迹象。已有的一些研究显示，因中暑住院的病人感染风险更高，这表明高温可能引发免疫抑制。但克兰顿说，还需要更多的研究来证实这一点。
鉴于在小鼠和其他动物身上发现了与高温相关的表观遗传变化，南加州大学的博士后研究员崔恩英（Eun Young Choi）和老年学与社会学教授詹妮弗 · 艾尔希尔（Jennifer Ailshire）决定探究极端高温是否也会影响人类的表观基因组。
二人在2025年2月发表的一项研究中提到，他们分析了美国3600多名56岁以上成年人的血样，发现长期处在极端高温环境中的人，其表观遗传变化显示出人体加速衰老的迹象。
衰老会导致DNA甲基化模式发生改变，科学家利用这些模式开发出了所谓的“表观遗传时钟”，可用于预测人们的疾病风险和寿命。研究发现，居住在年均有140天以上气温超过90华氏度（约32摄氏度）地区的居民，其生物学年龄与那些居住在此类高温持续时间较短（年均不到10天）的地区的居民相比，会增加1岁以上。即便考虑社会经济地位、体育锻炼、吸烟和饮酒等其他因素，这种差异依然存在。
目前这种分子层面的衰老迹象与特定健康结果之间的关联仍有待探究，但该发现与此前的一些研究结论一致，即高温会加速分子层面的衰老。
崔恩英说：“我们的研究传达出的重要信息是，高温正以我们看不见的方式影响着健康人群。这种影响发生在我们无法察觉的层面。”
应对之道：从个体适应到直面根源
关于高温对人体分子层面的影响，目前仍有许多未解之谜。但研究人员希望，不断积累的知识、不断精进的技术能催生出新的干预手段，从而在全球气候变暖的大环境下帮助人们提高耐热能力。
例如，研究表明有多种方法可以提高人的耐热性，运动便是其中之一。中暑时，肠道血流量减少会导致肠壁通透性增加，使得内毒素渗入血液，从而引发可能致命的免疫反应。莫斯利及其同事发现，在适宜的温度下安全、有节制地运动，能促进热激蛋白的释放，并增强肠道的屏障功能，从而减轻极端高温的负面影响。但他也提醒，酷暑下剧烈运动很危险。“如果外面温度达到105华氏度（接近41摄氏度），你还要去运动，那就不太合适。”有益的热适应训练和危险的过热训练之间的界限往往十分模糊。
研究人员也在探索是否有药物能刺激细胞启动抗高温的保护机制。但麦科米克表示，该领域仍处于起步阶段，因为科学家还在努力探究极端环境下细胞内部过程的变化。他强调：“我们正在寻求某种突破性的方法，以保护人类，尤其是在夏季变得越来越炎热的大环境下。”
尽管那些旨在提升个体耐热能力的干预措施，以及一些更完善、更安全的基础设施，或许能够在高温来袭时帮人们降温，但这些生物层面和建筑层面的解决方案都有其局限性。莫斯利指出，要规避全球变暖带来的最坏后果，人类最终需要解决的是变暖的根源，而非仅仅应对其后果。他还说：“我们试图通过适应变化来摆脱极端高温的影响，但事实证明，这是行不通的。”
资料来源 Nautilus