德州云app官方下载研究揭示太空探索对人体的影响:辐射、失重、孤独 ... 宇航员将需要太空治疗

文章正文
2020-12-18 02:07

北京时间 12 月 16 日消息,德州云app官方下载据国外媒体报道,宇航员在太空会承受辐射、失重、孤独以及其他各种生理和心理压力。这些危害又会对他们的身体造成怎样的实际影响呢?

我们可以从 29 篇论文中寻找答案。这 29 篇论文共同促进了我们对太空飞行如何影响人体健康的理解。这项研究工作源于 NASA 的 “双子研究”。在双子研究中,NASA 宇航员斯科特 · 凯利在国际空间站执行了为期一年的太空任务,而他的孪生兄弟马克 · 凯利——一名退役的 NASA 宇航员,则留在地球作为对照。

虽然双子研究具有开创性的意义,但该研究的对象只有凯利兄弟这两名宇航员。而在新的论文集中,研究人员得以观察太空飞行对 56 名宇航员造成的影响。这 56 名宇航员都曾到过国际空间站。

一篇概述性论文写道:“这些手稿涉及来自数十个学术机构、政府、航天局和工业组织的 200 多名研究人员的工作,代表了迄今为止生成的最大规模的宇航员数据和太空生物数据集,包括纵向多组学分析、单细胞免疫和表位映射,新型辐射对抗措施,以及 56 名宇航员的详细生化特征。”

借助如此庞大的数据集以及如此大规模的国际合作,研究人员现在不仅可以验证双子研究中的发现,而且还可以将有关太空对人体影响的研究提升到新的水平。

“论文集涵盖各种各样的研究。”科罗拉多州立大学的教授苏珊 · 贝利说。她曾是 NASA 双子项目的首席研究员,也是论文集中多数论文的高级研究员。她继续说:“这些研究,无疑为某些问题,奠定了坚实的基础,比如‘我们对长时间太空飞行可能带给人体的影响了解有多少?’以及‘未来我们需要研究和关注的问题是什么?’等等。”贝利还补充说,随着人类开始探索月球乃至更深远的太空,这些问题正变得越来越重要。

尽管这 29 篇论文的研究重点各有不同,每一篇都阐述了太空飞行对人体影响的某一个独特因素,但仍有一些重大的发现,既证实了双子研究中的发现,也进一步加深了研究人员对这些健康影响的理解。

六大特征

在研究太空飞行对人体健康的影响时,研究人员确定了六个关键因素,这六大因素决定了人体在太空中发生的变化。

“我们认为,这六种特征,是我们在小鼠、啮齿动物和人类受试者以及细胞系中一次又一次观察到的一致特征。这些特征无疑指向同一个问题:调节人体如何应对太空环境的核心因素是什么?”威尔康奈尔医院的生理学和生物物理学副教授克里斯 · 曼森说。曼森也曾是双子研究的首席研究员,也是论文集中多数论文的高级研究员或共同高级研究员。

这六个特征分别为:线粒体失调,氧化应激,自由基,DNA 损伤,端粒长度,微生物群系变化和表观遗传变化。首先,线粒体失调是指,线粒体(一种在细胞中产生大部分化学能的细胞器,即 “细胞的发电机”)功能发生变化,这可能会导致健康问题。研究人员还检测到氧化应激,即身体内自由基和抗氧化剂失衡。贝利说,她认为,氧化应激十分可能由宇航员在太空遭受的辐射所致。沿着这些思路,其他论文的作者还研究了自由基(或人体内的不稳定原子)。自由基可能会在宇航员身处太空时,对他们的细胞造成伤害并诱发诸如癌症等疾病。

此外,研究人员还观察到 DNA 损伤的证据。根据宇航员承受的辐射类型,研究人员可预期 DNA 的损伤。论文集还表明,太空飞行中的宇航员,具有拉长的端粒(染色体末端的保护结构)。回到地面后,拉长的端粒又恢复如初。这个发现十分有趣,因为双子研究中的研究人员在观察到凯利的端粒在太空时变长、而回到地球后又变短时,感到十分惊讶。但新的研究告诉研究人员,凯利不是一个特例。他们研究的宇航员身上,都有这样的现象发生。

论文集还提到了宇航员的微生物群系变化。微生物群系是人体内和身体上所有微生物的遗传物质集合。这个变化也在意料之中,毕竟微生物也都是独特的地球生物。研究人员不仅研究了宇航员的微生物群系变化,同时还研究了每个人的微生物是如何因太空飞行以及空间站内的环境而改变的。最后,新的研究还提供了表观遗传变化(或者说 DNA 物理结构变化)的证据,即宇航员正在经历 “基因调控变化”,也就是,随着细胞对不同环境产生反应,基因 “打开”和 “关闭”的过程。

就好比研究表明端粒会在太空飞行期间变长一样,论文集还证实了双子研究中,研究人员在斯科特 · 凯利身上观察到的许多太空飞行对人体的影响。但是,有了宇航员和其他诸如啮齿动物等模型提供的更多数据,研究人员可以对人类在太空中受到的影响有更好的了解,并且能够验证在凯利身上发现的变化。

有趣的是,在部分论文中,研究人员不是通过观察宇航员,而是通过观察珠穆朗玛峰的攀登者,来验证先前的研究结果。他们发现,在登山时,攀登者的端粒会变得更长。不过,研究人员尚未完全弄清楚端粒长度变化的原因。

太空治疗

通过验证先前的关于太空飞行对健康影响的研究,并加深我们对人体在极端环境下所发生变化的理解,研究人员现在可以开始考虑并开发潜在的预防措施、应对方法以及治疗方案,以便未来在太空中需要度过更长时间的宇航员——不管是生活在月球的定居点还是飞向更遥远的火星——可以为即将发生的事情做更加充分的准备。

尽管工程师和科学家正在研究如何降低宇航员暴露的危险辐射量,但曼森解释说,他们也在考虑哪些现有的药物可以有效缓解这类影响。研究人员认为,在太空飞行期间,危险辐射是造成众多负面健康影响的一个重要因素。

然而,最重要的是,这项工作使人们可以对这些健康影响有更多、更具体的了解。贝利解释说,例如,端粒伸长会导致染色体激活增加和患癌风险的提高。另一方面,贝利说,少数宇航员的端粒在太空中可能比预期的要短,他们则有患上心血管疾病的风险。

在地球上,研究如何为国际空间站、月球甚至更遥远的火星上的宇航员检测乃至治疗这些严重的健康问题,是一项艰巨的任务。但是,如果宇航员需要在太空度过更长的时间,那么这些将是我们需要考虑和解决的问题。

未来,为了更全面地去了解诸如 “为什么在太空中端粒会变长”这些问题,研究人员将继续研究太空飞行对人体造成的影响。事实上,贝利说:“我们希望在未来十年内,让多达 31 名宇航员开展类似的研究。”

贝利还说,如今宇航员群体也越来越多样化,再加上商业航天的蓬勃发展,未来数据也会进一步多样化。在研究未来宇航员的健康时,更多样化的数据也有助于研究人员得出尽可能全面和有用的结果。

文章评论