太空生活影響了宇航員的健康,這可能和線粒體有關(guān)
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科學(xué)家已經(jīng)在長(zhǎng)期生活于太空的宇航員身上觀察到了一些健康問(wèn)題,要想確保太空探索取得成功,理解這些問(wèn)題和找到解決方案至關(guān)重要。這些健康問(wèn)題具體包括骨骼和肌肉質(zhì)量流失、免疫功能障礙以及心臟和肝臟問(wèn)題。一支多學(xué)科團(tuán)隊(duì)使用了收集自不同來(lái)源的數(shù)據(jù),報(bào)告發(fā)現(xiàn)了使健康遭受損害的共同線索:線粒體功能障礙。研究人員使用系統(tǒng)方法檢查了影響生物功能的廣泛變化。該發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《細(xì)胞》(Cell)雜志上。
“一開(kāi)始我們的問(wèn)題是,在太空中生活的時(shí)候人體內(nèi)是否存在一種普遍機(jī)制,能解釋我們所觀察到的現(xiàn)象。”該研究的資深作者 Afshin Beheshti 說(shuō)道,“我們重復(fù)性地發(fā)現(xiàn),線粒體的調(diào)控功能正在發(fā)生變化,讓身體各處遭受打擊。”。Afshin Beheshti 是美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)設(shè)立于加州硅谷的埃姆斯研究中心(Ames Research Center)太空生命科學(xué)部門 KBR 公司的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人(PI)和生物信息學(xué)家,同時(shí)也是博德研究所(Broad Institute)的訪問(wèn)研究員。
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研究人員分析了從NASA基因?qū)嶒?yàn)室(GeneLab)平臺(tái)獲取的數(shù)據(jù),該平臺(tái)的綜合數(shù)據(jù)庫(kù)包括了來(lái)自動(dòng)物研究的數(shù)據(jù)、NASA的雙生子研究以及59名宇航員的樣本數(shù)據(jù),這些宇航員都有幾十年太空旅行史。參加該研究的許多科學(xué)家都參加過(guò)基因?qū)嶒?yàn)室的分析方法科學(xué)工作組(Analysis Working Groups),該工作組由世界各地研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)家組成?;?qū)嶒?yàn)室平臺(tái)包含了一系列在太空輻射和微重力環(huán)境等因素的影響下,組織和細(xì)胞變化相關(guān)的組學(xué)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)內(nèi)容涉及蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、表觀遺傳組學(xué)等。
研究人員使用無(wú)偏倚方法,尋找能夠解釋所觀察到的普遍變化的相互關(guān)系?!拔覀儽容^了來(lái)自小鼠的所有不同組織,這些小鼠在兩個(gè)不同任務(wù)中飛上太空,而我們從中看到線粒體功能障礙反復(fù)出現(xiàn)?!盉eheshti說(shuō),“我們檢查了肝臟內(nèi)的問(wèn)題,發(fā)現(xiàn)它們由線粒體相關(guān)的通路引起。然后,我們檢查了眼睛內(nèi)的問(wèn)題,也看到了同樣的通路。從這時(shí)起,我們產(chǎn)生了深入研究的興趣?!?/p>
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他解釋說(shuō),線粒體抑制以及有時(shí)隨之發(fā)生的過(guò)度代償,能夠?qū)е略S多器官的系統(tǒng)性應(yīng)答。這些應(yīng)答還能解釋在免疫系統(tǒng)中看到的常見(jiàn)變化。
研究人員從來(lái)自小鼠的發(fā)現(xiàn)出發(fā),觀察同樣的機(jī)制是否出發(fā)生在身處太空的人類體內(nèi)。在檢查了NASA雙生子研究的數(shù)據(jù)之后,研究人員看到線粒體活動(dòng)發(fā)生了許多變化。該研究追蹤調(diào)查了Scott Kelly和Mark Kelly這對(duì)雙胞胎,前者生活在國(guó)際空間站,而后者生活在地球。在太空生活期間,Scott體內(nèi)的免疫細(xì)胞分布發(fā)生了變化,而線粒體變化能對(duì)此做出解釋。他們還使用了收集自幾十名其他宇航員的生理數(shù)據(jù)、血液和尿液樣本,以確認(rèn)不同細(xì)胞類型中的線粒體活動(dòng)發(fā)生了變化。
“看到線粒體如此重要,我感到非常意外,因?yàn)樗鼈冎安辉谖覀兊难芯糠秶鷥?nèi)?!盉eheshti說(shuō),“我們一直關(guān)注所有的下游成分,但從沒(méi)有將此聯(lián)系起來(lái)?!彼€補(bǔ)充說(shuō),線粒體功能障礙還能幫助解釋另一與長(zhǎng)期太空旅行相關(guān)的常見(jiàn)問(wèn)題:晝夜節(jié)律混亂。團(tuán)隊(duì)首先在NASA內(nèi)部報(bào)告了自己的發(fā)現(xiàn),因此 NASA 的其他科學(xué)家已經(jīng)開(kāi)始將線粒體變化和常見(jiàn)的太空相關(guān)心血管問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)。
既然現(xiàn)在線粒體問(wèn)題已經(jīng)被認(rèn)定是許多太空旅行相關(guān)健康風(fēng)險(xiǎn)的原因,那么就有望制定出相應(yīng)的對(duì)策?!拔覀円呀?jīng)有很多已經(jīng)獲批的藥物,可治療各種線粒體疾病,因此用到這一領(lǐng)域來(lái)說(shuō)也更容易?!盉eheshti 提出,“如今近在眼前的下一個(gè)目標(biāo),就是使用太空中的動(dòng)物和細(xì)胞模型來(lái)檢驗(yàn)其中一些藥物的效果。
翻譯:阿金
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