影响太空中宇航员健康的关键因素

多亏了SpaceX公司的出现，对于我们这些普通人来说，到地球之外的地方旅行如今看来很可能成真。

确实，目前一张前往国际空间站的机票售价高达5 500万美元。然而从技术角度来说，SpaceX载人龙飞船在2020年8月带着宇航员成功返回地球，落入墨西哥湾，这表明他们有能力让商业太空旅行获得成功。随随便便就去火星来趟旅行不再像是幻想中的愿景宣言。

然而，让人类安全地去往太空仅仅是第一步。让人类去往太空，再健康地回来是第二步。

莱卡是一条苏联太空犬，具有部分哈士奇血统。它在1957年进入地球轨道，是太空探索的先驱。科学家从那时就已经知道，太空旅行会严重伤害人类身体。在太空中，人类的心脏和血管会变硬，患癌的风险大增，免疫系统出现紊乱，大脑缓慢地衰退，具体过程与衰老相似。人类身体遭受的这些不利影响中有部分是可逆的，一旦太空旅行者返回地球，重新处于地心引力的掌握后，就会逐渐恢复正常；但其他的影响会继续存在。我们仍然不确定哪些健康问题会长期存在。

然而，有一点是清楚的：为了不断推进太空旅行的前线疆域，我们需要卓有成效的对策。假如说早已有一个对策的话，那又如何呢？

2020年12月，美国宇航局（NASA）与多家研究机构之间的一项合作研究确定了一个在太空旅行时控制宇航员健康的“主要生物学枢纽”。这个枢纽就是细胞的能量工厂——线粒体。当人类在太空时，线粒体在运转中出现故障，具体方式古怪地类似于衰老。就像关闭一座城市的供电和供水，线粒体遭受破坏，会对细胞和器官造成大面积不利影响，有可能导致睡眠问题、免疫系统障碍等等。这项研究的结果发表于《细胞》杂志。

“我们开始质问，在太空之中，人体中是否发生某种普遍机制……”论文的第一作者阿富辛•贝赫什提（Afshin Beheshti）博士说道，他工作于加州硅谷的NASA埃姆斯研究中心，隶属太空生物科学部，“我们反复发现的结论是，线粒体调控出了问题，害得身体到处都不正常。”

这是个绝好的消息。因为线粒体对于健康起支配作用，我们早已有各种各样的、获得FDA批准的药物和营养补充剂来支持线粒体的功能。然而，就像对抗衰老一样，抗击一个生物学上的对手也许不足以逆转太空旅行中的所有健康问题。但这肯定是一个很好的起点。

太空人健康的大数据

这项研究属于近期发表的20多篇论文的一部分，这些论文均利用了NASA的基因实验室（GeneLab）平台。

基因实验室平台结合了当代科学的两个潮流（大数据和开源），形成一个规模庞大的数据库，范围涵盖了动物研究到人类自身。作者解释说，通过使用大数据，可以在分子水平上寻找人类身体应对太空飞行而出现的关键变化。“这些知识可以用来设计出有效的对策，这会让宇航员获益，也会促进地球上人类的健康。”论文作者写道。

首先，研究者输入了59名宇航员的健康数据和来自数百份进入过太空的组织样本的数据。这个广泛的数据集包括基因、蛋白质和新陈代谢等种种方面，让人印象深刻。譬如说，团队能够分析太空飞行时基因如何打开或合上（被称为表观遗传学），这让人能一窥细胞的哪个过程在太空中有改变。这类似于试图在眼盲时分析城市的交通形态，但却掌握着关于车辆、移动方式、车辆所走路线、车速有多快的丰富信息，对于交通该如何运行不带任何先入之见。

以这种方式，团队能够对细胞的生物学运输进行一次不带偏见的资料挖掘。此举获得了回报。不管他们是在研究暴露于太空的人类细胞或小鼠细胞，不管是肾细胞、眼细胞还是其他组织，一个因素不断跳脱出来：那便是线粒体。

“我无比惊讶地看到线粒体如此重要，因为它们过去不在我们的雷达上，不是我们的观察对象。”贝赫什提说道，“我们观察了肝脏出现的问题，看到问题是由线粒体相关路径导致的。我们又观察了眼睛里的问题，看到相同的路径。到了这时候，我们才有兴趣去更深入地审视一番。”

线粒体枢纽

线粒体和任何一家工厂一样，在生成能量时，会排放“污染物”到细胞里。这些会造成损害的分子通常很快就被中和——想想碳捕集的过程就能明白。但随着我们的衰老，线粒体的内部运作开始出现故障，导致工厂压力大增，有更多污染物被排放到细胞里。

在太空飞行中似乎发生了相似的过程——某种程度上的加速衰老。团队在太空飞行过后的小鼠肝脏、肌肉和肾脏组织中以及宇航员的尿液样本中，都发现了指向线粒体问题的迹象。论文作者解释，随着能量工厂的崩溃，细胞有时尝试过度补偿，就像向一家受损的核设施施压。这反过来可能触发细胞的“守卫者”，即免疫系统的反应——但这些反应并不总是有益的。

研究团队为了测试理论，又借助了NASA孪生子研究项目的数据，该项目的研究对象是宇航员马克•凯利和斯科特•凯利这对孪生兄弟。这个开拓性研究将待在太空中的斯科特与待在地球上的孪生兄弟马克做比较，进行一系列广泛测试，从遗传学测试到体液样本测试，不一而足。团队查看了这对孪生兄弟的线粒体健康状况和免疫细胞情况，发现太空飞行降低了斯科特身体对那些线粒体释放出的污染物的中和能力——这些污染物对于长期太空飞行的人而言是危险的。相比于待在地球上的马克，斯科特的免疫系统在太空中进入超级活跃的状态，出现了受损线粒体蓄积于血液和尿液的迹象。

但线粒体的角色并不止步于免疫系统。令人诧异的是，它还能影响人体的昼夜节律或人体内部的天然生物钟，生物钟又决定了人何时睡眠、进食和醒来，团队如此说道。更加奇怪的是线粒体与嗅觉的联系，嗅觉在太空中往往会降低。此前的研究表明，在地球上，细胞内的能量工厂（线粒体）与心脏问题、血管问题以及其他多个器官有关，然而我们需要看一下同样的结论在太空中是否站得住脚。

一个枢纽支配一切？

对于太空旅行者的健康而言，线粒体问题是不是最为关键的呢？很可能不是。研究团队的另一篇论文涵盖了太空飞行生物学的六个影响健康的主要因素，而线粒体仅仅是其中的一个因素。

换言之，在长期太空飞行中维持人体健康这个研究主题，我们的研究还仅仅触及问题的表面。

然而，这个研究仍然是技术上的杰作，也是一次大胜利。如果线粒体失能是主要原因之一，那么我们早已经知道如何去对抗。一个减缓或约束线粒体问题的方案是通过饮食。线粒体这个能量工厂需要食物才能制造能量，于是太空旅行者摄入何种食物会影响他的健康。研究团队说，“营养线粒体治疗学”是一种依然处在早期、还在不断发展的科学研究，但早已有一些治疗有效的迹象。

其他选择是依赖一些早已能获得的、能支持线粒体功能的混合药物。一个最有说服力的候选者是一种名叫辅酶Q10（CoQ10）的药品，这种抗氧化剂被用来对付细胞内的污染物，在抗衰老皮肤护理中备受青睐。

“目前来说，最容易实现的事就是在太空中用动物和细胞模型来测试这些药物。”贝赫什提说道。

资料来源 singularityhub.com