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29項研究揭示太空探索對人體的影響

來源:泰然健康網(wǎng) 時間:2024年12月15日 19:50

  據(jù)國外媒體報道,宇航員在太空會承受輻射、失重、孤獨以及其他各種生理和心理壓力。這些危害又會對他們的身體造成怎樣的實際影響呢?

  我們可以從29篇論文中尋找答案。這29篇論文共同促進了我們對太空飛行如何影響人體健康的理解。這項研究工作源于NASA的“雙子研究”。在雙子研究中,NASA宇航員斯科特·凱利在國際空間站執(zhí)行了為期一年的太空任務(wù),而他的孿生兄弟馬克·凱利——一名退役的NASA宇航員,則留在地球作為對照。

  雖然雙子研究具有開創(chuàng)性的意義,但該研究的對象只有凱利兄弟這兩名宇航員。而在新的論文集中,研究人員得以觀察太空飛行對56名宇航員造成的影響。這56名宇航員都曾到過國際空間站。

  一篇概述性論文寫道:“這些手稿涉及來自數(shù)十個學(xué)術(shù)機構(gòu)、政府、航天局和工業(yè)組織的200多名研究人員的工作,代表了迄今為止生成的最大規(guī)模的宇航員數(shù)據(jù)和太空生物數(shù)據(jù)集,包括縱向多組學(xué)分析、單細胞免疫和表位映射,新型輻射對抗措施,以及56名宇航員的詳細生化特征。”

  借助如此龐大的數(shù)據(jù)集以及如此大規(guī)模的國際合作,研究人員現(xiàn)在不僅可以驗證雙子研究中的發(fā)現(xiàn),而且還可以將有關(guān)太空對人體影響的研究提升到新的水平。

  “論文集涵蓋各種各樣的研究。”科羅拉多州立大學(xué)的教授蘇珊·貝利說。她曾是NASA雙子項目的首席研究員,也是論文集中多數(shù)論文的高級研究員。她繼續(xù)說:“這些研究,無疑為某些問題,奠定了堅實的基礎(chǔ),比如‘我們對長時間太空飛行可能帶給人體的影響了解有多少?’以及‘未來我們需要研究和關(guān)注的問題是什么?’等等?!必惱€補充說,隨著人類開始探索月球乃至更深遠的太空,這些問題正變得越來越重要。

  盡管這29篇論文的研究重點各有不同,每一篇都闡述了太空飛行對人體影響的某一個獨特因素,但仍有一些重大的發(fā)現(xiàn),既證實了雙子研究中的發(fā)現(xiàn),也進一步加深了研究人員對這些健康影響的理解。

  六大特征

  在研究太空飛行對人體健康的影響時,研究人員確定了六個關(guān)鍵因素,這六大因素決定了人體在太空中發(fā)生的變化。

  “我們認為,這六種特征,是我們在小鼠、嚙齒動物和人類受試者以及細胞系中一次又一次觀察到的一致特征。這些特征無疑指向同一個問題:調(diào)節(jié)人體如何應(yīng)對太空環(huán)境的核心因素是什么?”威爾康奈爾醫(yī)院的生理學(xué)和生物物理學(xué)副教授克里斯·曼森說。曼森也曾是雙子研究的首席研究員,也是論文集中多數(shù)論文的高級研究員或共同高級研究員。

  這六個特征分別為:線粒體失調(diào),氧化應(yīng)激,自由基,DNA損傷,端粒長度,微生物群系變化和表觀遺傳變化。首先,線粒體失調(diào)是指,線粒體(一種在細胞中產(chǎn)生大部分化學(xué)能的細胞器,即“細胞的發(fā)電機”)功能發(fā)生變化,這可能會導(dǎo)致健康問題。研究人員還檢測到氧化應(yīng)激,即身體內(nèi)自由基和抗氧化劑失衡。貝利說,她認為,氧化應(yīng)激十分可能由宇航員在太空遭受的輻射所致。沿著這些思路,其他論文的作者還研究了自由基(或人體內(nèi)的不穩(wěn)定原子)。自由基可能會在宇航員身處太空時,對他們的細胞造成傷害并誘發(fā)諸如癌癥等疾病。

  此外,研究人員還觀察到DNA損傷的證據(jù)。根據(jù)宇航員承受的輻射類型,研究人員可預(yù)期DNA的損傷。論文集還表明,太空飛行中的宇航員,具有拉長的端粒(染色體末端的保護結(jié)構(gòu))?;氐降孛婧?,拉長的端粒又恢復(fù)如初。這個發(fā)現(xiàn)十分有趣,因為雙子研究中的研究人員在觀察到凱利的端粒在太空時變長、而回到地球后又變短時,感到十分驚訝。但新的研究告訴研究人員,凱利不是一個特例。他們研究的宇航員身上,都有這樣的現(xiàn)象發(fā)生。

  論文集還提到了宇航員的微生物群系變化。微生物群系是人體內(nèi)和身體上所有微生物的遺傳物質(zhì)集合。這個變化也在意料之中,畢竟微生物也都是獨特的地球生物。研究人員不僅研究了宇航員的微生物群系變化,同時還研究了每個人的微生物是如何因太空飛行以及空間站內(nèi)的環(huán)境而改變的。最后,新的研究還提供了表觀遺傳變化(或者說DNA物理結(jié)構(gòu)變化)的證據(jù),即宇航員正在經(jīng)歷“基因調(diào)控變化”,也就是,隨著細胞對不同環(huán)境產(chǎn)生反應(yīng),基因“打開”和“關(guān)閉”的過程。

  就好比研究表明端粒會在太空飛行期間變長一樣,論文集還證實了雙子研究中,研究人員在斯科特·凱利身上觀察到的許多太空飛行對人體的影響。但是,有了宇航員和其他諸如嚙齒動物等模型提供的更多數(shù)據(jù),研究人員可以對人類在太空中受到的影響有更好的了解,并且能夠驗證在凱利身上發(fā)現(xiàn)的變化。

  有趣的是,在部分論文中,研究人員不是通過觀察宇航員,而是通過觀察珠穆朗瑪峰的攀登者,來驗證先前的研究結(jié)果。他們發(fā)現(xiàn),在登山時,攀登者的端粒會變得更長。不過,研究人員尚未完全弄清楚端粒長度變化的原因。

  太空治療

  通過驗證先前的關(guān)于太空飛行對健康影響的研究,并加深我們對人體在極端環(huán)境下所發(fā)生變化的理解,研究人員現(xiàn)在可以開始考慮并開發(fā)潛在的預(yù)防措施、應(yīng)對方法以及治療方案,以便未來在太空中需要度過更長時間的宇航員——不管是生活在月球的定居點還是飛向更遙遠的火星——可以為即將發(fā)生的事情做更加充分的準(zhǔn)備。

  盡管工程師和科學(xué)家正在研究如何降低宇航員暴露的危險輻射量,但曼森解釋說,他們也在考慮哪些現(xiàn)有的藥物可以有效緩解這類影響。研究人員認為,在太空飛行期間,危險輻射是造成眾多負面健康影響的一個重要因素。

  然而,最重要的是,這項工作使人們可以對這些健康影響有更多、更具體的了解。貝利解釋說,例如,端粒伸長會導(dǎo)致染色體激活增加和患癌風(fēng)險的提高。另一方面,貝利說,少數(shù)宇航員的端粒在太空中可能比預(yù)期的要短,他們則有患上心血管疾病的風(fēng)險。

  在地球上,研究如何為國際空間站、月球甚至更遙遠的火星上的宇航員檢測乃至治療這些嚴(yán)重的健康問題,是一項艱巨的任務(wù)。但是,如果宇航員需要在太空度過更長的時間,那么這些將是我們需要考慮和解決的問題。

  未來,為了更全面地去了解諸如“為什么在太空中端粒會變長”這些問題,研究人員將繼續(xù)研究太空飛行對人體造成的影響。事實上,貝利說:“我們希望在未來十年內(nèi),讓多達31名宇航員開展類似的研究?!?/p>

  貝利還說,如今宇航員群體也越來越多樣化,再加上商業(yè)航天的蓬勃發(fā)展,未來數(shù)據(jù)也會進一步多樣化。在研究未來宇航員的健康時,更多樣化的數(shù)據(jù)也有助于研究人員得出盡可能全面和有用的結(jié)果。

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