作者 黃湘紅 段躍初

馬斯克計(jì)劃最早在2029年實(shí)現(xiàn)載人登陸火星，甚至希望在20年內(nèi)建立一個(gè)人類可以自給自足的火星城市。未來，人類在太空中停留的時(shí)間很可能會(huì)越來越長(zhǎng)。但一個(gè)問題也隨之而來：長(zhǎng)期生活在太空中，會(huì)對(duì)我們的身體造成什么影響？

一旦離開地球的引力，宇航員的身體會(huì)經(jīng)歷一連串可能影響健康的變化。太空環(huán)境會(huì)擾亂人體內(nèi)多個(gè)協(xié)同工作的系統(tǒng)，包括骨骼、肌肉、心臟、血液循環(huán)和免疫系統(tǒng)等。而在一篇2025年3月發(fā)表于《公共科學(xué)圖書館·綜合》（PLOS ONE）的論文中，研究人員用直觀的方式揭示了太空旅行的潛在代價(jià)：你的腿骨可能會(huì)出現(xiàn)“大洞”。

太空旅行，骨骼提前衰老

其實(shí)，科學(xué)家早就發(fā)現(xiàn)，在國(guó)際空間站工作的宇航員會(huì)出現(xiàn)骨骼和肌肉流失的情況。例如，兩周的太空任務(wù)可能會(huì)導(dǎo)致約20%的肌肉質(zhì)量流失。此外，宇航員平均每個(gè)月還會(huì)損失約1%的骨密度，這是地球上正常骨質(zhì)流失速度的10倍。換句話說，一次長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的太空飛行，可能會(huì)讓宇航員經(jīng)歷相當(dāng)于地球上數(shù)年的骨質(zhì)流失，這會(huì)顯著增加股骨等長(zhǎng)骨發(fā)生骨折的風(fēng)險(xiǎn)。

那么，究竟是什么原因讓骨質(zhì)流失在太空中變得如此嚴(yán)重？這正是3月的這項(xiàng)新研究想要深入探究的問題。

為了深入了解太空旅行對(duì)哺乳動(dòng)物的影響，美國(guó)航空航天局（NASA）早在2014年就啟動(dòng)了一項(xiàng)名為“嚙齒動(dòng)物研究 - 1”（Rodent Research - 1）的實(shí)驗(yàn)：他們讓一群小鼠乘坐SpaceX的商業(yè)航天器，在經(jīng)歷了4天的太空飛行后，抵達(dá)了國(guó)際空間站，并在那里連續(xù)生活了33天。相比于人類，這些毛茸茸的小動(dòng)物發(fā)育得更快、壽命更短，因此能在更短的時(shí)間內(nèi)顯現(xiàn)出太空環(huán)境帶來的影響。

當(dāng)然，這群小鼠并不會(huì)在空間站里滿艙亂竄或自由飄浮，而是被安置在一種名為“嚙齒動(dòng)物棲息艙”（Rodent Habitat，簡(jiǎn)稱RH）的特殊裝置中。這個(gè)裝置內(nèi)部有金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)，小鼠可以像在地球上一樣攀爬、奔跑，維持日?；顒?dòng)。而研究人員則可以通過視頻和環(huán)境數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)它們的狀態(tài)。令人欣慰的是，這些小鼠在太空的一個(gè)多月里表現(xiàn)得健康且活躍。

為了避免返回地球過程中的重力變化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成干擾，研究人員選擇在它們離開空間站前，直接在太空中為它們實(shí)施安樂死，并就地解剖?？僧?dāng)?shù)孛婵茖W(xué)家拿到這些“從天而降”的骨骼樣本展開分析后，發(fā)現(xiàn)情況遠(yuǎn)沒有想象中的那么樂觀。

通過顯微計(jì)算機(jī)體層成像（micro - CT）和組學(xué)分析，研究人員觀察到了一種奇特的現(xiàn)象：小鼠股骨（對(duì)應(yīng)人的大腿骨）的兩端出現(xiàn)了明顯的骨質(zhì)疏松，骨髓腔也變大了，而股骨中段卻幾乎沒有出現(xiàn)骨質(zhì)流失。

這聽起來可能有點(diǎn)抽象，但你不妨想象一下：股骨的形狀有點(diǎn)像一根啞鈴，兩頭粗，中間細(xì)。整根股骨由堅(jiān)硬的“外殼”（骨皮質(zhì)）以及內(nèi)層疏松多孔、起支撐作用的骨松質(zhì)組成。一般來說，股骨兩端的骨皮質(zhì)更厚，中段的骨皮質(zhì)則相對(duì)較薄。

照常理推斷，如果是太空輻射導(dǎo)致的骨質(zhì)疏松，那么較薄、保護(hù)力較弱的股骨中段應(yīng)該更容易出問題；而骨皮質(zhì)更厚的兩端，理論上應(yīng)該更不容易受到影響才對(duì)。但研究人員觀察到的恰恰相反，骨質(zhì)流失主要出現(xiàn)在股骨的兩頭。

這也讓研究人員推測(cè)，導(dǎo)致小鼠在太空中發(fā)生骨質(zhì)流失的罪魁禍?zhǔn)赘赡苁鞘е乇旧?，而非太空輻射。其中一個(gè)證據(jù)是，在小鼠的脊柱骨骼中，研究人員并沒有觀察到類似的骨質(zhì)變化。人類雙足直立行走，脊柱、骨盆和腿部都會(huì)承重；而小鼠作為四足動(dòng)物，體重更多分布在臀部和后肢，因此脊柱主要承托的是肌肉和關(guān)節(jié)。對(duì)它們來說，股骨而非脊柱才是承重的主力軍，而股骨的兩頭更是明確直接承重的骨骼部位。

或許正因?yàn)檫@些原本用于承重的部位，在太空中沒能像平時(shí)那樣得到鍛煉，才出現(xiàn)了“退化”的跡象。另一個(gè)間接的佐證是，研究人員發(fā)現(xiàn)，相比于使用普通鼠籠，在地球上使用RH鼠籠可以減緩小鼠骨質(zhì)流失的速度。這也再次印證了科學(xué)家以往的發(fā)現(xiàn)：適當(dāng)?shù)腻憻捒梢跃徑庥詈絾T的骨質(zhì)疏松問題（盡管并不能徹底解決這個(gè)問題）。

研究人員觀察到的這些骨質(zhì)疏松的跡象，與自然衰老過程中出現(xiàn)的骨松質(zhì)萎縮、逐漸被吸收的現(xiàn)象極為相似，而且這種吸收是不可逆的。類似地，研究人員還觀察到了更多骨骼“提前老去”的特征。比如，這些只有16 - 21周齡的太空旅行小鼠，其股骨中段出現(xiàn)了骨皮質(zhì)變薄的現(xiàn)象。而在正常情況下，生活在地面的小鼠一般要到8個(gè)月大之后，才會(huì)出現(xiàn)類似的變化。

而且，太空小鼠的骨骼也出現(xiàn)了“早熟”的跡象。研究人員在許多樣本中觀察到了一種名為“繼發(fā)性軟骨內(nèi)骨化”（SEO）的現(xiàn)象，這是哺乳動(dòng)物骨骼成熟的重要標(biāo)志?？蓡栴}在于，按照這些實(shí)驗(yàn)小鼠的年齡，理論上它們的股骨此時(shí)仍處于生長(zhǎng)期，不應(yīng)該出現(xiàn)SEO現(xiàn)象。而太空旅行小鼠軟骨骨化率竟高達(dá)50%，比地面對(duì)照組高出了20%。這意味著，在微重力環(huán)境下，小鼠的骨骼可能被“催熟”了，這可能會(huì)限制它們的骨骼生長(zhǎng)，阻礙發(fā)育。

未來太空旅行，如何守護(hù)骨骼健康？

這些發(fā)現(xiàn)為我們敲響了警鐘：在太空中長(zhǎng)時(shí)間生活，不只是會(huì)讓骨質(zhì)流失，更可能讓它們?cè)缡旌吞崆袄匣?。?duì)于未來可能踏上火星、甚至更遠(yuǎn)星球的人類來說，我們需要的不僅是堅(jiān)固的飛船和精密的導(dǎo)航系統(tǒng)，還需要找到辦法，保護(hù)我們自己的骨架不被悄然掏空。

目前，雖然已經(jīng)知道適當(dāng)鍛煉可以在一定程度上緩解骨質(zhì)疏松問題，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。未來或許需要研發(fā)出更有效的鍛煉設(shè)備和方案，專門針對(duì)太空環(huán)境下的骨骼健康。同時(shí)，也可以從藥物研發(fā)方向入手，探索是否有藥物能夠阻止或減緩太空環(huán)境下的骨質(zhì)流失和骨骼異常變化。

此外，對(duì)太空旅行中骨骼變化的研究，也可能為地球上的骨質(zhì)疏松等骨骼疾病的治療帶來新的思路和方法。畢竟，太空環(huán)境就像是一個(gè)極端的“實(shí)驗(yàn)室”，讓我們能更深入地了解骨骼在特殊條件下的變化機(jī)制 ，從而為地球上的健康問題提供更多解決方案。