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微生物如何影響宇航員的健康

來源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2024年12月27日 16:50

隨著太空旅行的不斷發(fā)展，研究人員們對(duì)太空中的微生物（當(dāng)然，這些微生物還是來自地球的）產(chǎn)生了興趣。

一方面，我們現(xiàn)在已經(jīng)知道，在太空中宇航員確實(shí)會(huì)面臨許多健康問題，包括骨密度下降、肌肉萎縮以及心理問題等等。另一方面，在地球上，研究人員們對(duì)（來自人體內(nèi)部和外部的）微生物與人體健康間的聯(lián)系已經(jīng)有建立起一定的理解。

我們都知道，太空是一個(gè)與地球完全不同的環(huán)境，具有高輻射水平以及微重力。盡管目前從科學(xué)層面還未確定，但這些環(huán)境條件的差異可能會(huì)導(dǎo)致宇航員微生物組發(fā)生意想不到的變化。進(jìn)一步考慮，這些變化可能會(huì)產(chǎn)生一系列的健康問題，尤其是在太空長(zhǎng)途旅行中。

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雖然有以上諸多的考慮，但實(shí)際上，即使在地球上，我們對(duì)微生物組被破壞造成的影響也知之甚少，諾森比亞大學(xué)生物科學(xué)研究員大衛(wèi)·皮爾斯（David Pearce）說到。（大衛(wèi)博士是2022年一篇論文的作者，該論文討論了火星之旅如何影響腸道中的微生物）。

直接對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行研究肯定是很困難的，因?yàn)槟壳爸挥写蠹s600人去過太空。那些參加過太空之旅的人們通常都不會(huì)停留太長(zhǎng)的時(shí)間，前往國(guó)際空間站的平均時(shí)間大約為6個(gè)月。事實(shí)上，一些研究人員并不相信有足夠的證據(jù)表明人體微生物組在太空中會(huì)發(fā)生很大的變化。

不管怎樣，皮爾森在內(nèi)的研究團(tuán)隊(duì)還是試圖弄清楚宇航員的微生物組是否會(huì)發(fā)生某些不利的變化（這種變化被稱為生態(tài)失調(diào)）?！耙?yàn)樗鼈儗㈦x開很長(zhǎng)時(shí)間，所以這種生態(tài)失調(diào)可能會(huì)成為一個(gè)嚴(yán)重的問題”，皮爾森說道：“這或許會(huì)導(dǎo)致宇航員的健康出現(xiàn)問題，或者損害他們的正常生理功能”。

研究人員們?cè)噲D在從兩個(gè)地方研究太空對(duì)微生物組可能產(chǎn)生的影響：地面上設(shè)置的具有類似太空環(huán)境的地方或者直接在太空中。關(guān)于前者的一個(gè)例子是，J·Craig Venter研究所傳染病和基因組醫(yī)學(xué)小組宇航員微生物組的首席研究員Norberto González-Juarbe正在研究在南極洲的兩個(gè)科考站（Concordia和Neumayer）中工作的研究人員的微生物組。因?yàn)檫@些地方部分模擬了宇航員在太空中的經(jīng)歷，比如黑暗、幽閉以及有限的人類接觸。

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該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃分析來自這些科考站的研究人員的樣本，以了解他們胃腸道微生物組如何發(fā)生變化，以及他們的免疫系統(tǒng)如何對(duì)這種類似空間站的環(huán)境做出反應(yīng)。

根據(jù)González-Juarbe的說法，他們的早期研究結(jié)果表明，在這些環(huán)境中微生物組確實(shí)會(huì)發(fā)生變化，目前該團(tuán)隊(duì)正在研究免疫學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)，他們預(yù)計(jì)會(huì)在今年年底前公布研究結(jié)果。

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目前也有一些研究聚焦于真實(shí)太空環(huán)境中的微生物組變化。例如，2019年的一項(xiàng)研究對(duì)宇航員斯科特·凱利（Scott Kelly）和他的雙胞胎兄弟馬克（Mark）的微生物組進(jìn)行了比較。兩兄弟中，斯科特從2015年開始在國(guó)際空間站工作了近一年，因此研究人員們假設(shè)太空生活確實(shí)對(duì)他的微生物組產(chǎn)生了影響。

最終，分析結(jié)果表明，在斯科特的微生物組中，擬桿菌（Bacteroidetes）的數(shù)量減少了（這類細(xì)菌的失調(diào)與神經(jīng)、免疫系統(tǒng)以及代謝問題相關(guān)）而厚壁菌（Firmicutes）的數(shù)量卻發(fā)生了增加（這類細(xì)菌能夠幫助分解某些淀粉以及纖維）。

斯科特·凱利（左）和馬克·凱利（右），圖片來源網(wǎng)絡(luò)

2019年，J·Craig Venter研究所的另一項(xiàng)研究對(duì)九名在國(guó)際空間站上待過6到12個(gè)月的宇航員進(jìn)行了研究。研究人員對(duì)宇航員皮膚、鼻子、舌頭等部位進(jìn)行采樣。另外，研究人員也收集了糞便、血液和唾液等樣本，以及來自空間站及蓄水裝置表面的樣本。

通過DNA測(cè)序，該研究發(fā)現(xiàn)，多種皮膚微生物，包括屬于變形菌綱（Gammaproteobacteria）的細(xì)菌數(shù)量都減少了，研究人員推測(cè)，這種變化可能導(dǎo)致太空宇航員經(jīng)常出現(xiàn)皮疹和皮膚敏感反應(yīng)。

研究結(jié)果還表明，宇航員的胃腸道微生物組發(fā)生了變化，其中，阿克曼菌（Akkermansia）和瘤胃球菌（Ruminococcus）數(shù)量甚至減少了五倍（這兩類細(xì)菌在維持消化道黏膜完整以及分解碳水化合物等方面都發(fā)揮著重要作用）。

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“腸道微生物組的變化會(huì)直接影響食物的新陳代謝、骨骼健康，甚至認(rèn)知能力”，González-Juarbe說到。在太空中停留的時(shí)間更長(zhǎng)（比如往返火星需要18個(gè)月），可能會(huì)使這些問題變得更復(fù)雜?！八自捳f，‘人如其食’，這話是有道理的”González-Juarbe說道：“整體微生物組的變化將對(duì)你的整體大腦健康和認(rèn)知健康產(chǎn)生影響”。

然而，也不是所有人都相信太空會(huì)改變?nèi)梭w微生物組的組成。主要的原因還是現(xiàn)在的研究太少了，很難得到一些確切的結(jié)論。加州大學(xué)圣地亞哥分校兒科教授兼斯克利普斯海洋學(xué)研究所生物學(xué)系主任杰克吉爾伯特說：“去過那里的人太少了，做任何具有統(tǒng)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)性的研究都很難”。

吉爾伯特對(duì)于凱利雙胞胎研究也持懷疑態(tài)度：“我們有很多雙胞胎研究，隨著時(shí)間的推移，哪怕在地球上進(jìn)行比較，他們之間也會(huì)顯示出顯著的偏差”。

吉爾伯特認(rèn)為，在太空中更關(guān)心人體健康的可能是微生物，脫離身體會(huì)讓它們的處境變得更加危險(xiǎn)。吉爾伯特和他的同事在2019年進(jìn)行的一項(xiàng)研究提供了一些證據(jù)。2016年3月，國(guó)際空間站的宇航員從空間站的餐桌上收集了樣本。六天后，樣本被帶回地球。吉爾伯特和他的團(tuán)隊(duì)分離了樣本中的微生物，選擇了兩個(gè)金黃尖鐮孢菌（Fusarium oxysporum）株系進(jìn)行了測(cè)序研究。

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之后，研究人員將分離的真菌樣本與其它62個(gè)陸地菌株樣本進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，來自國(guó)際空間站樣本中的菌株與陸地菌株存在遺傳差異。另外，該團(tuán)隊(duì)還利用線蟲進(jìn)行了感染實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，來自空間站樣本的菌株能殺死更多的線蟲。

吉爾伯特表示，太空的嚴(yán)酷環(huán)境可能會(huì)導(dǎo)致真菌變得更加致命，目前他的團(tuán)隊(duì)正在開展進(jìn)一步的研究以闡明兩者的關(guān)聯(lián)。微生物喜歡溫暖潮濕的環(huán)境，比如人體內(nèi)部。因此，為了避免從舒適的棲息地中游離出來，飄到寒冷干燥的環(huán)境中，微生物必須獲得新的生存技能，不幸的是，這些新的生存策略可能與抗生素耐藥或?qū)θ梭w的毒性增強(qiáng)相關(guān)。

吉爾伯特指出，能被選擇進(jìn)入太空的宇航員通常都非常健康，因此他們因這些微生物而生病的機(jī)會(huì)很小，但是，如果有人在火星長(zhǎng)途旅行中因食物中毒或疲憊導(dǎo)致免疫系統(tǒng)減弱，這些幸存下來的瘋狂微生物們就會(huì)帶來嚴(yán)重的健康問題。

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對(duì)于太空中人類微生物組的研究目前還存在著諸多未知。歐洲航天局SciSpacE（Science of space environment）項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人妮可·巴克利（Nicole Buckley）指出，很難說太空中的任何疾病，比如睡眠不足等等，是否是由微生物失調(diào)引起的。

皮爾斯指出，到目前為止，我們還不知道如何在太空中重新穩(wěn)定一個(gè)人的微生物組（如果這個(gè)人發(fā)生了嚴(yán)重的微生組失調(diào)且已經(jīng)到了生病的地步）。現(xiàn)有的一些手段，比如糞便移植——將有益細(xì)菌從健康供體的糞便中移植到生病的人身上，雖然可以幫助患有某些疾病的人恢復(fù)免疫功能。但微生物組是非常復(fù)雜的，“這和去使用一種有確切作用的藥物完全不同，你正在管理的是一個(gè)有機(jī)體”。

另一方面，一些研究人員指出，即使是簡(jiǎn)單的變化也可能會(huì)對(duì)宇航員的健康產(chǎn)生影響。González-Juarbe表示，提供新鮮水果和蔬菜以及高纖維食物可以幫助胃中產(chǎn)生短鏈脂肪酸的微生物生長(zhǎng)，這有助于維護(hù)免疫系統(tǒng)正常運(yùn)作。巴克利指出，益生菌和益生菌食品等等在這方面也有所幫助。

根據(jù)美國(guó)宇航局先進(jìn)食品技術(shù)項(xiàng)目格蕾絲·道格拉斯（Grace Douglas）的一封電子郵件指出，他們會(huì)為太空中的宇航員提供凍干食品，這些食品具有“正常水平的食物相關(guān)微生物”，且各種病原體都通過加工被除掉了。另外，通過一些補(bǔ)給任務(wù)，宇航員還能獲得少量的新鮮水果和蔬菜。

盡管這樣，根據(jù)巴克利的說法，如果要維持宇航員微生物組的健康，就必須限制加工食品的食用，而應(yīng)該提供更多的新鮮水果、蔬菜以及高纖維食品。

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歐空局目前正在進(jìn)行一項(xiàng)研究，他們將在人類母乳中發(fā)現(xiàn)的被稱為低聚糖的化合物，添加到于南極Concordia科考站停留一年多的研究人員的飲食中。這些化合物被認(rèn)為與嬰兒健康微生物組的構(gòu)建密切相關(guān)，該研究將測(cè)試低聚糖對(duì)研究人員微生物組、免疫系統(tǒng)以及情緒的影響。

參考文獻(xiàn)：

https://undark.org/2022/11/02/the-mysteries-of-the-astronaut-microbiome/#

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作者/捉蝴蝶的貓

復(fù)審/莫十二

編輯/果粒珍珍

網(wǎng)址: 微生物如何影響宇航員的健康 http://m.u1s5d6.cn/newsview853789.html