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太空飛行會持續(xù)影響腸道中的微生物

來源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2025年07月07日 09:05

西北大學(xué)科學(xué)家的一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，無論是在航天飛機(jī)上還是在國際空間站(ISS)上的太空飛行，都會對腸道微生物群產(chǎn)生持續(xù)的影響研究人員開發(fā)了一種新的分析工具，可以比較早在2011年小鼠體內(nèi)的微生物組數(shù)據(jù)。該工具被稱為“星圖”(對一致和可復(fù)制的微生物群落豐度模式進(jìn)行相似性測試)，分析表明，太空飛行會讓腸道中細(xì)菌的豐度、比例和多樣性發(fā)生特定的、一致的變化。

也許最令人驚訝的是，研究小組還使用星圖將太空飛行數(shù)據(jù)，與地球上收集有關(guān)輻射對腸道影響的研究數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。有效地排除了太空輻射是導(dǎo)致太空飛行中微生物群變化的原因。領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的西北大學(xué)科學(xué)家Martha Vitaterna表示：輻射對腸道微生物群肯定有影響，但這些影響與在太空飛行中看到的不一樣。這項(xiàng)研究現(xiàn)在發(fā)表在《微生物組》(Microbiome)期刊上，Vitaterna是西北大學(xué)溫伯格藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院的神經(jīng)生物學(xué)研究教授

溫伯格大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)研究助理教授彭江（音譯）是這篇研究論文的第一作者。盡管發(fā)現(xiàn)，宇航員斯科特·凱利在太空生活的一年，影響到了他的腸道微生物群，但這還不足以得出有關(guān)太空飛行對人體影響的一般性結(jié)論。如果要把人類送上火星或執(zhí)行到月球的長期任務(wù)，就必須了解長期暴露在太空環(huán)境中對人體的影響，以及對與宇航員一起旅行的數(shù)萬億細(xì)菌影響。雖然已經(jīng)研究了太空生活一年對斯科特·凱利微生物群的影響，但還需要大量的老鼠來證實(shí)太空生活的影響。

高效的工具

多年來，美國宇航局一直在研究微重力對小鼠生物過程的影響。比如2014年秋季，將第一組老鼠送到國際空間站，進(jìn)行為期37天的停留。這個(gè)實(shí)驗(yàn)(稱為“嚙齒動物研究-1”)，NASA隨后又向國際空間站送去了另外7組老鼠，其中包括西北大學(xué)團(tuán)隊(duì)的嚙齒動物研究-7實(shí)驗(yàn)。研究人員從嚙齒動物研究-1的樣本開始，其中包括航天飛行組加上一個(gè)匹配的地面控制組、一個(gè)基線組和一個(gè)實(shí)驗(yàn)組，在相同的旅程中，它們都被安置在一個(gè)傳統(tǒng)的老鼠設(shè)施中。

還研究了美國航天飛機(jī)STS 135的老鼠樣本，由于數(shù)據(jù)量巨大，研究人員一直難以處理所有數(shù)據(jù)，腸道中有數(shù)百種不同的細(xì)菌，在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，不同個(gè)體可能擁有截然不同的腸道細(xì)菌群落，這使得檢測何時(shí)有一致的響應(yīng)變得很困難。沒有統(tǒng)計(jì)方法來做這項(xiàng)工作，這樣工具并不存在，所以研究人員發(fā)明了新的高效處理工具。知道太空飛行會影響微生物群，所以本可以看看這個(gè)軼事，但這有很多限制。需要一個(gè)更全面、更高層次的視角。然后得出研究可以說，在多次太空飛行中，微生物群的變化是相當(dāng)?shù)摹?/p>

映射的微生物

星圖提供了一種新方法，將來自不同實(shí)驗(yàn)的所有數(shù)據(jù)放到同一個(gè)多維空間中。然后用戶可以更容易地看到不同類型的細(xì)菌，在不同條件下變得或多或少豐富的模式。使用這個(gè)工具，西北大學(xué)的研究人員立即注意到，在太空飛行和地面控制小鼠的微生物群落看起來與其他兩組非常不同。地面控制組生活在一個(gè)環(huán)境模擬器中，該模擬器直接匹配航天飛行的棲息地。

氣體成分、溫度和飲食完全相同。發(fā)現(xiàn)棲息地有很大的影響，盡管研究人員沒有使用星圖來分析宇航員斯科特·凱利在太空中那一年收集的樣本。但確實(shí)注意到，數(shù)據(jù)符合由太空飛行引起的相同、一致的模式。一些高層變動是相似的，發(fā)現(xiàn)，同一種主要細(xì)菌的比例變化方向相同，總體多樣性略有增加，這是一致的。

排除輻射

盡管如此，航天和地面控制小鼠的微生物群還是有很大不同。這證明了它與航天飛行有著截然不同的效果，為了找到可能導(dǎo)致這種結(jié)果的原因，研究人員進(jìn)行了更深入的研究。一種可能性是，在太空中暴露于輻射可能會導(dǎo)致微生物群的轉(zhuǎn)移?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)了許多基于地球關(guān)于輻射對小鼠微生物群影響的研究，并用星圖進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)，太空飛行與輻射引起的微生物群遷移并不匹配。

研究人員認(rèn)為微重力可能會導(dǎo)致太空飛行效應(yīng)，但科學(xué)家一致認(rèn)為還需要做更多的研究來證實(shí)。目前正在處理嚙齒動物研究7號的樣本，希望這些數(shù)據(jù)能提供更多線索。在太空飛行期間，腸道細(xì)菌的多樣性和比例看起來與壓力最為相似。了解能夠減少這種微生物群變化因素將是有用的信息，可以抵消地球上壓力的影響。了解是什么遺傳因素導(dǎo)致了不同菌株之間的差異，這將有助于制定應(yīng)對措施，在緊張時(shí)期保護(hù)腸道中的微生物群。

博科園｜研究/來自：西北大學(xué)

參考期刊《微生物組》

DOI: 10.1186/s40168-019-0724-4

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