高原环境致肠道屏障损伤的研究进展

彭元; 朱敏侠

doi:10.11714/jsysu.med.YX20260047

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高原环境致肠道屏障损伤的研究进展

学术前沿：肠道菌群与屏障功能专题 | 更新时间：2026-05-25

- 高原环境致肠道屏障损伤的研究进展
- Research Progress on Intestinal Barrier Injury in High-altitude Environments
- 中山大学学报（医学科学版） 2026年47卷第3期页码：409-418
- 作者机构：
  
  西藏民族大学医学院高原低氧环境与生命健康实验室，陕西咸阳 712082
- 作者简介：
  
  彭元，第一作者，研究方向：高原病发病机制与干预研究，E-mail： 19861658972@163.com
- 基金信息：
  
  西藏自治区自然科学基金(XZ202501ZR0087);西藏民族大学研究生科研创新与实践项目(Y2026178)
- DOI：10.11714/jsysu.med.YX20260047
  中图分类号： R574
- 收稿：2026-03-20，
  
  修回：2026-04-29，
  
  录用：2026-05-05，
  
  纸质出版：2026-05-20
- 稿件说明：
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彭元,朱敏侠.高原环境致肠道屏障损伤的研究进展[J].中山大学学报（医学科学版）,2026,47(03):409-418.

PENG Yuan,ZHU Minxia.Research Progress on Intestinal Barrier Injury in High-altitude Environments[J].Journal of Sun Yat-sen University(Medical Sciences),2026,47(03):409-418.
彭元,朱敏侠.高原环境致肠道屏障损伤的研究进展[J].中山大学学报（医学科学版）,2026,47(03):409-418. DOI： 10.11714/jsysu.med.YX20260047.

PENG Yuan,ZHU Minxia.Research Progress on Intestinal Barrier Injury in High-altitude Environments[J].Journal of Sun Yat-sen University(Medical Sciences),2026,47(03):409-418. DOI： 10.11714/jsysu.med.YX20260047.

摘要

肠道屏障的完整性是肠道发挥生理功能的基础，对维持机体营养吸收、抗原阻隔和免疫稳态至关重要。高原环境以低压低氧为核心特征，常叠加寒冷、强紫外线、运动负荷增加、脱水及饮食改变等复合应激，可导致肠道机械、化学、免疫及生物这4层屏障协同失衡，从而诱发局部乃至全身炎症反应。现有研究显示，高原相关肠道屏障损伤并非由单一通路驱动，而是缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）、核因子-κB（NF-κB）等低氧—炎症信号异常激活，Notch与Wnt/β-catenin信号通路异常增强协同导致杯状细胞减少与黏蛋白2（MUC2）分泌不足，辅助性T细胞17/调节性T细胞（Th17/Treg）失衡与NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3（NLRP3）炎性小体活化，以及肠道菌群失调与短链脂肪酸（SCFAs）保护作用减弱等多环节共同介导。本文系统梳理了高原环境致肠道屏障损伤的分子机制，并在此基础上提出“适应—失代偿”转化下的多机制协同模型，并结合急进高原场景，总结了改善肠道屏障损伤的相关干预策略的证据进展与局限性，以期为高原相关肠道损伤的预防与干预提供理论依据与实践参考。

Abstract

The integrity of the intestinal barrier is the basis of physiological function of the intestine， which is essential for maintaining nutrient absorption， antigen exclusion， and immune homeostasis. High-altitude environments are characterized by hypobaric hypoxia and are often complicated by combined stresses such as cold， intense ultraviolet radiation， increased physical exertion， dehydration， and dietary changes. These factors may lead to synergistic dysfunction of the mechanical， chemical， immune， and biological barriers of the intestine， thereby inducing local or systemic inflammatory responses. Current evidence indicates that high-altitude-related intestinal barrier injury is not driven by a single pathway but is co-mediated by multiple factors： aberrant activation of hypoxia-inflammation signaling pathways， including hypoxia-inducible factor-1α （HIF-1α） and nuclear factor-κB （NF-κB）； synergistic enhancement of Notch and Wnt/β-catenin signaling pathways leading to goblet cell reduction and insufficient mucin 2 （MUC2） secretion； imbalance of T helper 17/regulatory T cells （Th17/Treg） and activation of the NOD-like receptor family pyrin domain containing 3 （NLRP3） inflammasome； as well as gut microbiota dysbiosis and weakened protective effects of short-chain fatty acids （SCFAs）. This article systematically reviews the molecular mechanisms underlying high-altitude-induced intestinal barrier injury， and proposes a multi-mechanism synergistic model under the “adaptation-decompensation” framework on this basis. Combined with scenarios of acute high-altitude exposure， it summarizes the evidence progress and limitations of intervention strategies of ameliorating intestinal barrier injury， aiming to provide a theoretical basis and practical reference for the prevention and intervention of high-altitude-related intestinal injury.

关键词

Keywords

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Cheng J ， Sun Y ， Zhao Y ， et al . Research progress on the mechanism of intestinal barrier damage and drug therapy in a high altitude environment ［J］. Curr Drug Deliv ， 2024 ， 21 （ 6 ）： 807 - 816 .

Mckenna ZJ ， Gorini Pereira F ， Gillum TL ， et al . High-altitude exposures and intestinal barrier dysfunction ［J］. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol ， 2022 ， 322 （ 3 ）： R192 - R203 .

Mckenna ZJ ， Bellovary BN ， Ducharme JB ， et al . Circulating markers of intestinal barrier injury and inflammation following exertion in hypobaric hypoxia ［J］. Eur J Sport Sci ， 2023 ， 23 （ 10 ）： 2002 - 2010 .

Wang Y ， Shi Y ， Li W ， et al . Gut microbiota imbalance mediates intestinal barrier damage in high‐altitude exposed mice ［J］. FEBS J ， 2022 ， 289 （ 16 ）： 4850 - 4868 .

赵海涛 . 高原缺氧条件对人体肠黏膜屏障与肠道菌群的影响及其干预的研究［D］. 西安：中国人民解放军空军军医大学， 2025 .

Zhao HT . Effects of plateau hypoxia on the human intestinal mucosal barrier and gut microbiota and related interventions ［D］. Xi'an ： Air Force Medical University ， 2025 .

Qi P ， Jiang X ， Wang X ， et al . Unraveling the pathogenesis and prevention strategies of acute high-altitude illness through gut microecology ［J］. NPJ Biofilms Microbiomes ， 2025 ， 11 （ 1 ）： 62 .

Chen Y ， Tang X ， Zeng X ， et al . Gastrointestinal syndrome encountered during a train voyage to high altitudes： a 14-day survey of 69 passengers in China ［J］. Travel Med Infect Dis ， 2024 ， 59 ： 102718 .

Wu TY ， Ding SQ ， Liu JL ， et al . High-altitude gastrointestinal bleeding： an observation in Qinghai-Tibetan railroad construction workers on Mountain Tanggula ［J］. World J Gastroenterol ， 2007 ， 13 （ 5 ）： 774 - 780 .

刘文青，牛江涛，付占磊 . 高原低氧致肠黏膜屏障应激损伤机制的研究进展［J/OL］. 解放军医学杂志， 1 - 18 ［ 2026-03-20 ］. https：//link.cnki.net/urlid/11.1056.R.20251205.1002.002 https://link.cnki.net/urlid/11.1056.R.20251205.1002.002 .

Liu WQ ， Niu JT ， Fu ZL . Research advances in mechanisms of stress injury to intestinal mucosal barrier induced by high-altitude hypoxia ［J/OL］. Med J Chin PLA ， 1 - 18 ［ 2026-03-20 ］. https：//link.cnki.net/urlid/11.1056.R.20251205.1002.002 https://link.cnki.net/urlid/11.1056.R.20251205.1002.002 .

Okumura R ， Takeda K . The role of the mucosal barrier system in maintaining gut symbiosis to prevent intestinal inflammation ［J］. Semin Immunopathol ， 2024 ， 47 （ 1 ）： 2 .

罗芳丽，孙路强，王司琦，等 . 肠道屏障功能评估技术的研究进展［J］. 重庆医科大学学报， 2025 ， 50 （ 1 ）： 23 - 29 .

Luo FL ， Sun LQ ， Wang SQ ， et al . Research progress on intestinal barrier function assessment techniques ［J］. J Chongqing Med Univ ， 2025 ， 50 （ 1 ）： 23 - 29 .

Horowitz A ， Chanez-Paredes SD ， Haest X ， et al . Paracellular permeability and tight junction regulation in gut health and disease ［J］. Nat Rev Gastroenterol Hepatol ， 2023 ， 20 （ 7 ）： 417 - 432 .

Bemark M ， Pitcher MJ ， Dionisi C ， et al . Gut-associated lymphoid tissue： a microbiota-driven hub of B cell immunity ［J］. Trends Immunol ， 2024 ， 45 （ 3 ）： 211 - 223 .

Gong T ， Fu J ， Shi L ， et al . Antimicrobial peptides in gut health： a review ［J］. Front Nutr ， 2021 ， 8 ： 751010 .

Hays KE ， Pfaffinger JM ， Ryznar R . The interplay between gut microbiota， short-chain fatty acids， and implications for host health and disease ［J］. Gut Microbes ， 2024 ， 16 （ 1 ）： 2393270 .

Ma J ， Piao X ， Mahfuz S ， et al . The interaction among gut microbes， the intestinal barrier and short chain fatty acids ［J］. Anim Nutr ， 2021 ， 9 ： 159 - 174 .

Cheng J ， Sun Y ， He J ， et al . The mechanism of colon tissue damage mediated by HIF-1α/NF-κB/STAT1 in high-altitude environment ［J］. Front Physiol ， 2022 ， 13 ： 933659 .

Zhang S ， Jiang X ， Zhang W ， et al . Hypobaric hypoxia exposure impairs colonic goblet cell subpopulation via the HIF-1α signaling pathway ［J］. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol ， 2025 ， 328 （ 5 ）： G465 - G478 .

Vancamelbeke M ， Vermeire S . The intestinal barrier： a fundamental role in health and disease ［J］. Expert Rev Gastroenterol Hepatol ， 2017 ， 11 （ 9 ）： 821 - 834 .

Han Y ， Jia R ， Zhang J ， et al . Hypoxia attenuates colonic innate immune response and inhibits TLR4/NF-κB signaling pathway in lipopolysaccharide-induced colonic epithelial injury mice ［J］. J Interferon Cytokine Res ， 2023 ， 43 （ 1 ）： 43 - 52 .

Liu D ， Chen D ， Xiao J ， et al . High-altitude-induced alterations in intestinal microbiota ［J］. Front Microbiol ， 2024 ， 15 ： 1369627 .

Ma X ， Duan C ， Wang X ， et al . Human gut microbiota adaptation to high-altitude exposure： longitudinal analysis over acute and prolonged periods ［J］. Microbiol Spectr ， 2025 ， 13 （ 6 ）： e0291624 .

Di Mattia M ， Sallese M ， Neri M ， et al . Hypoxic functional regulation pathways in the GI tract： focus on the HIF-1α and microbiota’s crosstalk ［J］. Inflamm Bowel Dis ， 2024 ， 30 （ 8 ）： 1406 - 1418 .

Kaelin W . Von Hippel-Lindau disease： insights into oxygen sensing， protein degradation， and cancer ［J］. J Clin Invest ， 2022 ， 132 （ 18 ）： e162480 .

Kumar T ， Pandey R ， Chauhan NS . Hypoxia inducible factor-1α： the curator of gut homeostasis ［J］. Front Cell Infect Microbiol ， 2020 ， 10 ： 227 .

Yuan Z ， Zhou SS ， Chen LR ， et al . Gut microbiota and metabolite remodeling under hypoxia compromises the intestinal barrier ［J］. Microb Pathog ， 2026 ， 216 ： 108511 .

Xu Y ， Sa Y ， Zhang C ， et al . A preventative role of nitrate for hypoxia-induced intestinal injury ［J］. Free Radic Biol Med ， 2024 ， 213 ： 457 - 469 .

Zheng F ， Sun Y ， Zhao M ， et al . Research progress on the regulatory effects and mechanisms of natural active products on intestinal barrier function ［J］. Front Pharmacol ， 2025 ， 16 ： 1673568 .

Bakshi J ， Mishra KP . Identification of biomarkers for gastrointestinal barrier injury and protective role of sodium butyrate in hypobaric hypoxia exposed rats ［J］. Int Immunopharmacol ， 2025 ， 165 ： 115424 .

Haque M ， Kaminsky L ， Abdulqadir R ， et al . Lactobacillus acidophilus inhibits the TNF-α-induced increase in intestinal epithelial tight junction permeability via a TLR-2 and PI3K-dependent inhibition of NF-κB activation ［J］. Front Immunol ， 2024 ， 15 ： 1348010 .

Utech M ， Ivanov AI ， Samarin SN ， et al . Mechanism of IFN-gamma-induced endocytosis of tight junction proteins： myosin II-dependent vacuolarization of the apical plasma membrane ［J］. Mol Biol Cell ， 2005 ， 16 （ 10 ）： 5040 - 5052 .

Li S ， Wang C ， Zhang L ， et al . Tight junction dysfunction and cytoskeletal remodeling in Hirschsprung‑associated enterocolitis： a decade of mechanistic insights and therapeutic prospects （Review）［J］. Mol Med Rep ， 2026 ， 33 （ 1 ）： 28 .

Al-Sadi R ， Ye D ， Boivin M ， et al . Interleukin-6 modulation of intestinal epithelial tight junction permeability is mediated by JNK pathway activation of claudin-2 gene ［J］. PLoS One ， 2014 ， 9 （ 3 ）： e85345 .

Aebisher D ， Bartusik-Aebisher D ， Przygórzewska A ， et al . Key interleukins in inflammatory bowel disease—a review of recent studies ［J］. Int J Mol Sci ， 2024 ， 26 （ 1 ）： 121 .

Yu Y ， Zhang Y ， Yang Y . From mechanisms to therapeutics： molecular insights into gastrointestinal injury under high-altitude hypoxia ［J］. Front Microbiol ， 2026 ， 17 ： 1707886 .

Cai C ， Ni G ， Chen L ， et al . Altitude hypoxia and hypoxemia： pathogenesis and management ［J］. Signal Transduct Target Ther ， 2026 ， 11 （ 1 ）： 27 .

Zhang F ， Wu W ， Deng Z ， et al . High altitude increases the expression of hypoxia-inducible factor 1α and inducible nitric oxide synthase with intest-inal mucosal barrier failure in rats ［J］. Int J Clin Exp Pathol ， 2015 ， 8 （ 5 ）： 5189 - 5195 .

Lin PY ， Stern A ， Peng HH ， et al . Redox and metabolic regulation of intestinal barrier function and associated disorders ［J］. Int J Mol Sci ， 2022 ， 23 （ 22 ）： 14463 .

Chernyavskij D ， Galkin I ， Pavlyuchenkova A ， et al . Role of mitochondria in intestinal epithelial barrier dysfunction in inflammatory bowel disease ［J］. Mol Biol （Mosk）， 2023 ， 57 （ 6 ）： 1028 - 1042 .

Liu Y ， Li D ， Ma L ， et al . The barrier and protective functions of intestinal mucin in defense against Candida albicans ［J］. Front Microbiol ， 2025 ， 16 ： 1561004 .

Jia R ， Han Y ， Zhu Q ， et al . Activation of notch signaling pathway is a potential mechanism for mucin2 reduction and intestinal mucosal barrier dysfunction in high-altitude hypoxia ［J］. Sci Rep ， 2025 ， 15 （ 1 ）： 12154 .

Wu H ， Mu C ， Xu L ， et al . Host-microbiota interaction in intestinal stem cell homeostasis ［J］. Gut Microbes ， 2024 ， 16 （ 1 ）： 2353399 .

Zhou B ， Lin W ， Long Y ， et al . Notch signaling pathway： architecture， disease， and therapeutics ［J］. Signal Transduct Target Ther ， 2022 ， 7 （ 1 ）： 95 .

Choi J ， Augenlicht LH . Intestinal stem cells： guardians of homeostasis in health and aging amid environmental challenges ［J］. Exp Mol Med ， 2024 ， 56 （ 3 ）： 495 - 500 .

Mu Q ， Ha A ， Santos AJM ， et al . FZD5 controls intestinal crypt homeostasis and colonic Wnt surrogate agonist response ［J］. Dev Cell ， 2025 ， 60 （ 3 ）： 342 - 351 .

Yang YH ， Yan F ， Yuan W ， et al . High-altitude hypoxia promotes BRD4-mediated activation of the Wnt/β-catenin pathway and disruption of intestinal barrier ［J］. Cell Signal ， 2024 ， 120 ： 111187 .

Wang ZQ ， Zhang ZC ， Wu YY ， et al . Bromodomain and extraterminal （BET） proteins： biological functions， diseases and targeted therapy ［J］. Signal Transduct Target Ther ， 2023 ， 8 （ 1 ）： 420 .

Zhou X ， Wu Y ， Zhu Z ， et al . Mucosal immune response in biology， disease prevention and treatment ［J］. Signal Transduct Target Ther ， 2025 ， 10 （ 1 ）： 7 .

Chen Q ， Huang D ， Liu J ， et al . The gut microbiota in high-altitude medicine： intersection of hypoxic adaptation and disease management ［J］. Front Microbiol ， 2025 ， 16 ： 1705487 .

Luo H ， Guo P ， Zhou Q . Role of TLR4/NF-κB in damage to intestinal mucosa barrier function and bacterial translocation in rats exposed to hypoxia ［J］. PLoS One ， 2012 ， 7 （ 10 ）： e46291 .

Ding Y ， Ding X ， Zhang H ， et al . Relevance of NLRP3 inflammasome-related pathways in the pathology of diabetic wound healing and possible therapeutic targets ［J］. Oxid Med Cell Longev ， 2022 ， 2022 ： 9687925 .

Yao J ， Sterling K ， Wang Z ， et al . The role of inflammasomes in human diseases and their potential as therapeutic targets ［J］. Signal Transduct Target Ther ， 2024 ， 9 （ 1 ）： 10 .

Scalavino V ， Piccinno E ， Giannelli G ， et al . Inflammasomes in intestinal disease： mechanisms of activation and therapeutic strategies ［J］. Int J Mol Sci ， 2024 ， 25 （ 23 ）： 13058 .

Hu Y ， Zhao Q ， Dai H ， et al . Metabolic reprogramming as a therapeutic target for modulating the Th17/Treg balance in autoimmune diseases： a comprehensive review ［J］. Front Immunol ， 2025 ， 16 ： 1687755 .

Dang Eric v ， Barbi J ， Yang H-Y ， et al . Control of T（H）17/T（reg） balance by hypoxia-inducible factor 1 ［J］. Cell ， 2011 ， 146 （ 5 ）： 772 - 784 .

Cui H ， Wang N ， Li H ， et al . The dynamic shifts of IL-10-producing Th17 and IL-17-producing Treg in health and disease： a crosstalk between ancient "Yin-Yang" theory and modern immunology ［J］. Cell Commun Signal ， 2024 ， 22 （ 1 ）： 99 .

Khanna K ， Mishra K ， Chanda S ， et al . Effects of acute exposure to hypobaric hypoxia on mucosal barrier injury and the gastrointestinal immune axis in rats ［J］. High Alt Med Biol ， 2019 ， 20 （ 1 ）： 35 - 44 .

Sone R ， Yamamoto K ， Tamai S ， et al . Monitoring of salivary secretory immunoglobulin a quantified two methods during high-altitude volleyball training camp ［J］. Physiologia ， 2025 ， 5 （ 1 ）： 8 .

Chen Y ， Xiao L ， Zhou M ， et al . The microbiota： a crucial mediator in gut homeostasis and colonization resistance ［J］. Front Microbiol ， 2024 ， 15 ： 1417864 .

Peng LL ， Qi FL ， Tan K ， et al . The altitudinal patterns of global human gut microbial diversity ［J］. BMC Microbiol ， 2025 ， 25 （ 1 ）： 267 .

Chao J ， Coleman RA ， Keating DJ ， et al . Gut microbiome regulation of gut hormone secretion ［J］. Endocrinology ， 2025 ， 166 （ 4 ）： bqaf004 .

Fu SC ， Qu JY ， Li LX ， et al . Excessive mitochondrial fission suppresses mucosal repair by impairing butyrate metabolism in colonocytes ［J］. Inflamm Bowel Dis ， 2024 ， 30 （ 1 ）： 114 - 124 .

Peng K ， Xiao S ， Xia S ， et al . Butyrate inhibits the HDAC8/NF-κB pathway to enhance Slc26a3 expression and improve the intestinal epithelial barrier to relieve colitis ［J］. J Agric Food Chem ， 2024 ， 72 （ 44 ）： 24400 - 24416 .

Saadh MJ ， Allela OQB ， Ballal S ， et al . The effects of microbiota-derived short-chain fatty acids on T lymphocytes： from autoimmune diseases to cancer ［J］. Semin Oncol ， 2025 ， 52 （ 5 ）： 152398 .

Xu X ， Huang Z ， Huang Z ， et al . Butyrate attenuates intestinal inflammation in Crohn’s disease by suppressing pyroptosis of intestinal epithelial cells via the cGSA-STING-NLRP3 axis ［J］. Int Immunopharmacol ， 2024 ， 143 （ Pt 2 ）： 113305 .

Li Y ， Wang Y ， Shi F ， et al . Phospholipid metabolites of the gut microbiota promote hypoxia-induced intestinal injury via CD1d-dependent γδ T cells ［J］. Gut Microbes ， 2022 ， 14 （ 1 ）： 2096994 .

Zhao Z ， Liu X ， Zhang R ， et al . Intestinal barrier in inflammatory bowel disease： mechanisms and treatment ［J］. J Transl Gastroenterol ， 2025 ， 3 （ 2 ）： 62 - 73 .

Xie H ， Yu S ， Tang M ， et al . Gut microbiota dysbiosis in inflammatory bowel disease： interaction with intestinal barriers and microbiota-targeted treatment options ［J］. Front Cell Infect Microbiol ， 2025 ， 15 ： 1608025 .

Luks A ， Beidleman B ， Freer L ， et al . Wilderness medical society clinical practice guidelines for the prevention， diagnosis， and treatment of acute altitude illness： 2024 update ［J］. Wilderness Environ Med ， 2024 ， 35 ： 2S - 19S .

Kan H ， Zhang X . Change in sleep， gastrointestinal symptoms， and mood states at high altitude （4500m） for 6 months ［J］. Sleep Breath ， 2025 ， 29 （ 1 ）： 72 .

Karl JP ， Fagnant HS ， Radcliffe PN ， et al . Gut microbiota-targeted dietary supplementation with fermentable fibers and polyphenols prevents hypobaric hypoxia-induced increases in intestinal permeability ［J］. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol ， 2025 ， 329 （ 3 ）： R378 - R399 .

Yu JJ ， Moya EA ， Cheng H ， et al . Improved oxygen saturation and acclimatization with bacteriotherapy at high altitude ［J］. iScience ， 2025 ， 28 （ 4 ）： 112053 .

Zheng J ， Chen J ， Zhang W ， et al . Tryptophan attenuates acute hypoxic stress-induced intestinal injury through the modulation of intestinal barrier integrity and gut microbiota homeostasis ［J］. Genes Dis ， 2025 ， 12 （ 6 ）： 101627 .

Yu Y ， Li R ， Pu L ， et al . Citrus tangerine pith extract alleviates hypoxia-induced ileum damage in mice by modulating intestinal microbiota ［J］. Food Funct ， 2023 ， 14 （ 13 ）： 6062 - 6072 .

Dou X ， Zhang B ， Qiao L ， et al . Biogenic selenium nanoparticles synthesized by lactobacillus casei ATCC 393 alleviate acute hypobaric hypoxia-induced intestinal barrier dysfunction in C57BL/6 mice ［J］. Biol Trace Elem Res ， 2023 ， 201 （ 9 ）： 4484 - 4496 .

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