“神舟”系列飛船的發(fā)射成功，意味著中國人很快將實現(xiàn)載人航天的夢想。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科學家關(guān)注的課題。日前，記者從航天醫(yī)學工程研究所細胞與分子生物學實驗室了解到，該實驗室的科學家們在保障航天員在軌飛行期間的安全和醫(yī)學防護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

　　生物在長期的進化過程中，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，但進入太空后，由于地球重力作用幾乎完全消失，生物有機體處于一種失重狀態(tài)。人類４０多年的航天實踐表明，微重力環(huán)境對航天員的健康、安全和工作能力會產(chǎn)生重要影響，中長期航天飛行可導(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)分泌機能紊亂、工作能力下降等。

　　航天員心血管方面的保護是該實驗室的重要研究內(nèi)容。研究負責人李瑩輝博士告訴記者，盡管航天員都經(jīng)過一系列嚴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時出現(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，嚴重影響人體健康和工作效率，因而成為中長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)學問題。

　　從細胞分子水平找辦法

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

　　李瑩輝博士介紹說，由于空間實驗機會難得，樣品數(shù)量有限，實驗費用高昂，開展地面模擬研究就成為航天醫(yī)學研究的必備手段?；剞D(zhuǎn)器是目前國際公認的進行微重力細胞學效應(yīng)研究的重要手段，大量空間實驗結(jié)果也證明了其有效性。因此他們建立了回轉(zhuǎn)器模擬失重動態(tài)心肌細胞培養(yǎng)模型，使具有正常搏動功能的心肌細胞在體外條件下連續(xù)培養(yǎng)１２６天；在建立該實驗?zāi)Ｐ偷幕A(chǔ)上，針對微重力條件下的心肌收縮功能下降，重點研究了模擬微重力效應(yīng)對心肌細胞一氧化氮途徑和細胞骨架系統(tǒng)的影響。

　　探索心肌功能受損的機理

　　據(jù)介紹，一氧化氮是有機體內(nèi)一種重要的“信使”分子，廣泛參與細胞內(nèi)信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，一氧化氮的濃度是心肌收縮和舒張的重要調(diào)控因子。實驗室研究人員通過檢測心肌細胞培養(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胞一氧化氮的合成顯著加強。而心肌細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，且對心肌細胞有一定的毒副作用。李瑩輝博士說，由于發(fā)現(xiàn)模擬微重力條件下后者表達上調(diào)，他們推測，通過這種途徑，心肌細胞合成了大量的一氧化氮，過高濃度的一氧化氮可能是導(dǎo)致失重條件下心肌細胞收縮功能下降的重要原因。進一步的實驗表明，模擬微重力條件通過一種通用的細胞內(nèi)信號分子——蛋白激酶Ｃ使心肌細胞一氧化氮途徑上調(diào)。這一成果發(fā)表在《中國科學》上，為解釋模擬微重力影響心肌細胞收縮功能的機制提供了一個新的角度。另外，也為闡明心衰、高血壓等心臟疾病的發(fā)生機制提供了重要線索。

　　近期的《動物學報》則刊登了實驗室關(guān)于細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，對心肌細胞內(nèi)的微管和微絲骨架進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胞內(nèi)微管和微絲形成的網(wǎng)絡(luò)。實驗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)中心的一個細胞核‘空洞’，讓人體會到一種生命與自然的美感?！睂嶒灲Y(jié)果表明，模擬微重力條件下心肌細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胞核的區(qū)域，而靠近細胞膜處的分布很少；同時微管和微絲排列的有序性下降，有一定的彌散性趨勢。

　　他們還發(fā)現(xiàn)一種中藥單體槲皮素能改善心肌細胞功能、增強心肌收縮力，較有效地對抗模擬失重對心肌細胞收縮功能的影響。熊江輝介紹說，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，更加證實了一氧化氮和細胞骨架系統(tǒng)的變化是模擬微重力下心肌收縮功能下降的原因之一。

　　專家認為，如果這些結(jié)果通過空間實驗得到證實，將為制定針對中長期空間飛行條件下心臟功能下降的防護措施提供科學依據(jù)。據(jù)透露，早在１９９９年，李瑩輝博士領(lǐng)導(dǎo)的課題組就通過與歐空局的合作，在ＰＨＯＴＯＮ－１２返回式衛(wèi)星上成功進行了空間成骨細胞搭載飛行實驗，研究了空間飛行對成骨細胞的影響，并初步篩選出能有效提高成骨細胞功能、對抗空間骨丟失的藥物，對其防護機理的深入研究仍在進行中。目前他們正在建立具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的一系列可用于航天飛行器的細胞實驗與檢測平臺，為進一步探索微重力條件對多種細胞如心肌細胞、成骨細胞、免疫細胞的影響奠定基礎(chǔ)。他們最新研制的一種小型細胞自動培養(yǎng)與記錄實驗裝置引起了歐空局航天專家的興趣，正在通過國際合作，利用失重飛機拋物線飛行提供的短期失重、超重條件，研究重力變化對多種細胞的影響。 (記者 肖潔)

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