太空|开眼界!登上太空后,人类的身体居然会出现这么多问题
在听到别人吹牛,特别是不靠谱时,我们往往喜欢补一句:你咋不上天呢?
说实话,这“天”可不能随便上 。
相信有人还记得美国宇航局在2019年进行的双胞胎研究(2019 NASA Twins Study) 。这项研究综合分析了人类在太空中待上近一年对人体的影响 。在这项研究中,美国宇航局宇航员斯科特·凯利(Scott Kelly)在国际空间站生活了340天,而他的同卵双胞胎兄弟生活在地球,研究人员最后对比了两人的身体变化(点此回顾) 。
现在,美国宇航局的科学家等研究人员收集了由世界各地200多名研究人员撰写的30项研究,包括NASA双胞胎研究以及对其他生物(如老鼠和昆虫)的体征分析研究,形成了迄今为止最大的一组太空生物学数据,并确定了6种人类在太空中生活后可能对健康产生重大影响的关键分子变化 。
基于30项研究形成的新研究成果——The Biology of Spaceflight已于11月25日发表在《细胞》等杂志上 。
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氧化应激及其一系列后果
该新研究显示,在太空飞行过程中,生物体发生的6种分子变化包括DNA损伤、氧化应激、端粒长度改变、微生物组变化、线粒体功能障碍和基因调控 。
在太空环境的促进作用下,人体内自由基数量可能会远大于细胞中的抗氧化剂,这时就会产生氧化应激 。研究人员发现,这种压力主要与研究人员观察到的其他分子变化有关 。
这些细胞和分子水平的变化可能对宇航员在任务期间和之后的健康状况产生重大影响,包括已观察到的对心血管、中枢神经、肌肉骨骼、免疫和胃肠系统的影响,以及导致昼夜节律的中断和视力的改变 。
癌症风险的增加也与这些变化有关 。
30项研究中有一项新研究还发现,克隆性造血(携带突变的血细胞比其他细胞复制得更快)是宇航员患心血管疾病、淋巴瘤和白血病的潜在风险 。在与157名癌症患者的对比中,癌症患者平均在70岁左右才会诊断出克隆性造血,然而宇航员提早了整整20年 。
目前为止,宇航员还没有执行过超一年的空间站任务 。不过未来前往火星的太空任务或将持续长达5年 。
研究人员表示,了解这些特征对健康的影响,并制定和建立有效的对策和卫生系统,是使人类进入下一阶段太空探索的关键步骤 。
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DNA损伤和端粒长度改变
端粒就像染色体末端的帽子,对染色体起保护作用 。随着年龄的增长,端粒会变短 。
在美国宇航局的双胞胎的研究中,宇航员斯科特体内白血球中的端粒在太空中变得更长,回到地球后又恢复到正常长度 。
一项新研究对10名宇航员在在太空前后采集的血液样本进行了研究,并与美国宇航局的双胞胎研究结果进行了比较 。
这些宇航员在空间站生活了6个月,虽然由于他们处于近地轨道,太空辐射程度会降低,但研究人员发现了他们DNA受损的证据 。
宇航员的端粒在太空中被拉长,这是由于在太空中持续的慢性氧化应激所致 。当他们返回地球后,端粒长度会比在太空中要短 。
研究DNA和端粒辐射损伤的专家、美国宇航局双胞胎研究调查员、科罗拉多州立大学教授苏珊·贝利(Susan Bailey)说:“我们现在有了这样一个研究基础,未来可以在宇航员身上进一步对端粒长度变化和DNA损伤反应进行探究 。目标是更好地了解潜在机制、人体在长时间太空飞行期间会发生何种变化以及不同人的不同变化 。”
在太空中端粒会更长听起来似乎是“太空之旅”带来的一个优势,但在贝利看来,这种变化可能会导致其他风险,而非使人“青春永驻” 。
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