“神舟”系列飛船的發(fā)射成功，意味著中國(guó)人很快將實(shí)現(xiàn)載人航天的夢(mèng)想。除了飛船技術(shù)的突破，如何保障航天員的健康也早已成為我國(guó)科學(xué)家關(guān)注的課題。日前，記者從航天醫(yī)學(xué)工程研究所細(xì)胞與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室了解到，該實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們?cè)诒Ｕ虾教靻T在軌飛行期間的安全和醫(yī)學(xué)防護(hù)方面獲得了一批重要成果。

　　微重力效應(yīng)影響航天員身體健康

　　生物在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中，形成了與地球重力環(huán)境相適應(yīng)的生理結(jié)構(gòu)與功能特征，但進(jìn)入太空后，由于地球重力作用幾乎完全消失，生物有機(jī)體處于一種失重狀態(tài)。人類４０多年的航天實(shí)踐表明，微重力環(huán)境對(duì)航天員的健康、安全和工作能力會(huì)產(chǎn)生重要影響，中長(zhǎng)期航天飛行可導(dǎo)致航天員出現(xiàn)多種生理、病理現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為心血管功能障礙、骨丟失、免疫功能下降、肌肉萎縮、內(nèi)分泌機(jī)能紊亂、工作能力下降等。

　　航天員心血管方面的保護(hù)是該實(shí)驗(yàn)室的重要研究?jī)?nèi)容。研究負(fù)責(zé)人李瑩輝博士告訴記者，盡管航天員都經(jīng)過(guò)一系列嚴(yán)格的心血管功能檢查，不存在任何心臟疾病，但在航天飛行中仍有很多人在靜息或出艙活動(dòng)時(shí)出現(xiàn)室性、房性、結(jié)性期前收縮、房室分離或ＳＴ－Ｔ變化等心臟功能障礙；心肌細(xì)胞出現(xiàn)線粒體腫脹、嵴斷裂、ＡＴＰ酶活性下降等心肌的退行性變化，嚴(yán)重影響人體健康和工作效率，因而成為中長(zhǎng)期載人航天飛行的一大障礙，也是迫切需要解決的航天醫(yī)學(xué)問(wèn)題。

　　從細(xì)胞分子水平找辦法

　　近年來(lái)，科學(xué)家們已經(jīng)從空間飛行效應(yīng)的現(xiàn)象觀察深入到這些變化的機(jī)理研究，從宏觀的整體組織水平深入到微觀的細(xì)胞分子水平，以期通過(guò)研究空間環(huán)境因素導(dǎo)致人體生理、病理變化的內(nèi)在發(fā)生機(jī)理，提出和制定針對(duì)性強(qiáng)的有效對(duì)抗防護(hù)措施。李瑩輝博士領(lǐng)導(dǎo)的課題組利用空間實(shí)時(shí)飛行、地面模擬等研究模型，在細(xì)胞分子學(xué)水平探索微重力因素對(duì)細(xì)胞的影響及其藥物防護(hù)作用。

　　李瑩輝博士介紹說(shuō)，由于空間實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)難得，樣品數(shù)量有限，實(shí)驗(yàn)費(fèi)用高昂，開(kāi)展地面模擬研究就成為航天醫(yī)學(xué)研究的必備手段。回轉(zhuǎn)器是目前國(guó)際公認(rèn)的進(jìn)行微重力細(xì)胞學(xué)效應(yīng)研究的重要手段，大量空間實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明了其有效性。因此他們建立了回轉(zhuǎn)器模擬失重動(dòng)態(tài)心肌細(xì)胞培養(yǎng)模型，使具有正常搏動(dòng)功能的心肌細(xì)胞在體外條件下連續(xù)培養(yǎng)１２６天；在建立該實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷幕A(chǔ)上，針對(duì)微重力條件下的心肌收縮功能下降，重點(diǎn)研究了模擬微重力效應(yīng)對(duì)心肌細(xì)胞一氧化氮途徑和細(xì)胞骨架系統(tǒng)的影響。

　　探索心肌功能受損的機(jī)理

　　據(jù)介紹，一氧化氮是有機(jī)體內(nèi)一種重要的“信使”分子，廣泛參與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程，一氧化氮的濃度是心肌收縮和舒張的重要調(diào)控因子。實(shí)驗(yàn)室研究人員通過(guò)檢測(cè)心肌細(xì)胞培養(yǎng)體系中的一氧化氮濃度，發(fā)現(xiàn)模擬微重力條件下心肌細(xì)胞一氧化氮的合成顯著加強(qiáng)。而心肌細(xì)胞中有兩種酶可以合成一氧化氮，一種是組成型一氧化氮合酶，另外一種是誘導(dǎo)型一氧化氮合酶。前者合成基礎(chǔ)水平的一氧化氮，為維持正常的心肌收縮所必需；而后者可合成高水平的一氧化氮，抑制心肌收縮，且對(duì)心肌細(xì)胞有一定的毒副作用。李瑩輝博士說(shuō)，由于發(fā)現(xiàn)模擬微重力條件下后者表達(dá)上調(diào)，他們推測(cè)，通過(guò)這種途徑，心肌細(xì)胞合成了大量的一氧化氮，過(guò)高濃度的一氧化氮可能是導(dǎo)致失重條件下心肌細(xì)胞收縮功能下降的重要原因。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，模擬微重力條件通過(guò)一種通用的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子——蛋白激酶Ｃ使心肌細(xì)胞一氧化氮途徑上調(diào)。這一成果發(fā)表在《中國(guó)科學(xué)》上，為解釋模擬微重力影響心肌細(xì)胞收縮功能的機(jī)制提供了一個(gè)新的角度。另外，也為闡明心衰、高血壓等心臟疾病的發(fā)生機(jī)制提供了重要線索。

　　近期的《動(dòng)物學(xué)報(bào)》則刊登了實(shí)驗(yàn)室關(guān)于細(xì)胞骨架分布變化的研究結(jié)果。研究人員分別利用抗微管蛋白的單克隆抗體和微絲蛋白的熒光探針，對(duì)心肌細(xì)胞內(nèi)的微管和微絲骨架進(jìn)行了免疫雙熒光染色。這組在激光共聚焦顯微鏡下拍攝的照片用綠色和紅色的線條顯示細(xì)胞內(nèi)微管和微絲形成的網(wǎng)絡(luò)。實(shí)驗(yàn)室研究人員熊江輝碩士告訴記者：“染成紅色平行分布的微絲，以及染成綠色形成緊密網(wǎng)絡(luò)的微管，特別是在微管網(wǎng)絡(luò)中心的一個(gè)細(xì)胞核‘空洞’，讓人體會(huì)到一種生命與自然的美感?！睂?shí)驗(yàn)結(jié)果表明，模擬微重力條件下心肌細(xì)胞的微管微絲分布發(fā)生了顯著的變化：微絲和微管集中分布于近細(xì)胞核的區(qū)域，而靠近細(xì)胞膜處的分布很少；同時(shí)微管和微絲排列的有序性下降，有一定的彌散性趨勢(shì)。

　　他們還發(fā)現(xiàn)一種中藥單體槲皮素能改善心肌細(xì)胞功能、增強(qiáng)心肌收縮力，較有效地對(duì)抗模擬失重對(duì)心肌細(xì)胞收縮功能的影響。熊江輝介紹說(shuō)，槲皮素是一種天然的黃酮類化合物，存在于銀杏等許多植物體內(nèi)，具有明確的抗腫瘤、抗血小板聚集、抗氧化作用，并影響多種酶的活性。研究表明，槲皮素可顯著抑制模擬微重力效應(yīng)引起的一氧化氮合成增加和微絲、微管重排，更加證實(shí)了一氧化氮和細(xì)胞骨架系統(tǒng)的變化是模擬微重力下心肌收縮功能下降的原因之一。

　　專家認(rèn)為，如果這些結(jié)果通過(guò)空間實(shí)驗(yàn)得到證實(shí)，將為制定針對(duì)中長(zhǎng)期空間飛行條件下心臟功能下降的防護(hù)措施提供科學(xué)依據(jù)。據(jù)透露，早在１９９９年，李瑩輝博士領(lǐng)導(dǎo)的課題組就通過(guò)與歐空局的合作，在ＰＨＯＴＯＮ－１２返回式衛(wèi)星上成功進(jìn)行了空間成骨細(xì)胞搭載飛行實(shí)驗(yàn)，研究了空間飛行對(duì)成骨細(xì)胞的影響，并初步篩選出能有效提高成骨細(xì)胞功能、對(duì)抗空間骨丟失的藥物，對(duì)其防護(hù)機(jī)理的深入研究仍在進(jìn)行中。目前他們正在建立具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一系列可用于航天飛行器的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)與檢測(cè)平臺(tái)，為進(jìn)一步探索微重力條件對(duì)多種細(xì)胞如心肌細(xì)胞、成骨細(xì)胞、免疫細(xì)胞的影響奠定基礎(chǔ)。他們最新研制的一種小型細(xì)胞自動(dòng)培養(yǎng)與記錄實(shí)驗(yàn)裝置引起了歐空局航天專家的興趣，正在通過(guò)國(guó)際合作，利用失重飛機(jī)拋物線飛行提供的短期失重、超重條件，研究重力變化對(duì)多種細(xì)胞的影響。 (記者 肖潔)

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