航空航天：宇航員的健康正在遭受哪些威脅？


圖片來源：Pixabay
科學家已經在長期生活於太空的宇航員身上觀察到了一些健康問題，要想確保太空探索取得成功，理解這些問題和找到解決方案至關重要。這些健康問題具體包括骨骼和肌肉質量流失、免疫功能障礙以及心髒和肝髒問題。一支多學科團隊使用了收集自不同來源的數據，報告發現了使健康遭受損害的共同線索：線粒體功能障礙。研究人員使用係統方法檢查了影響生物功能的廣泛變化。該發現發表在《細胞》（Cell）雜誌上。
“一開始我們的問題是，在太空中生活的時候人體內是否存在一種普遍機製，能解釋我們所觀察到的現象。”該研究的資深作者 Afshin Beheshti 說道，“我們重複性地發現，線粒體的調控功能正在發生變化，讓身體各處遭受打擊。”。Afshin Beheshti 是美國國家航空航天局（NASA）設立於加州矽穀的埃姆斯研究中心（Ames Research Center）太空生命科學部門 KBR 公司的項目負責人（PI）和生物信息學家，同時也是博德研究所（Broad Institute）的訪問研究員。


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研究人員分析了從 NASA基因實驗室（GeneLab）平台獲取的數據，該平台的綜合數據庫包括了來自動物研究的數據、NASA 的雙生子研究以及 59 名宇航員的樣本數據，這些宇航員都有幾十年太空旅行史。參加該研究的許多科學家都參加過基因實驗室的分析方法科學工作組（Analysis Working Groups），該工作組由世界各地研究機構的科學家組成。基因實驗室平台包含了一係列在太空輻射和微重力環境等因素的影響下，組織和細胞變化相關的組學數據，數據內容涉及蛋白質組學、代謝組學、轉錄組學、表觀遺傳組學等。
研究人員使用無偏倚方法，尋找能夠解釋所觀察到的普遍變化的相互關係。“我們比較了來自小鼠的所有不同組織，這些小鼠在兩個不同任務中飛上太空，而我們從中看到線粒體功能障礙反複出現。”Beheshti 說，“我們檢查了肝髒內的問題，發現它們由線粒體相關的通路引起。然後，我們檢查了眼睛內的問題，也看到了同樣的通路。從這時起，我們產生了深入研究的興趣。”


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他解釋說，線粒體抑製以及有時隨之發生的過度代償，能夠導致許多器官的係統性應答。這些應答還能解釋在免疫係統中看到的常見變化。
研究人員從來自小鼠的發現出發，觀察同樣的機製是否出發生在身處太空的人類體內。在檢查了 NASA 雙生子研究的數據之後，研究人員看到線粒體活動發生了許多變化。該研究追蹤調查了 Scott Kelly 和 Mark Kelly 這對雙胞胎，前者生活在國際空間站，而後者生活在地球。在太空生活期間，Scott 體內的免疫細胞分布發生了變化，而線粒體變化能對此做出解釋。他們還使用了收集自幾十名其他宇航員的生理數據、血液和尿液樣本，以確認不同細胞類型中的線粒體活動發生了變化。
“看到線粒體如此重要，我感到非常意外，因為它們之前不在我們的研究範圍內。”Beheshti 說，“我們一直關注所有的下遊成分，但從沒有將此聯係起來。”他還補充說，線粒體功能障礙還能幫助解釋另一與長期太空旅行相關的常見問題：晝夜節律混亂。團隊首先在 NASA 內部報告了自己的發現，因此 NASA 的其他科學家已經開始將線粒體變化和常見的太空相關心血管問題聯係起來。
既然現在線粒體問題已經被認定是許多太空旅行相關健康風險的原因，那麽就有望製定出相應的對策。“我們已經有很多已經獲批的藥物，可治療各種線粒體疾病，因此用到這一領域來說也更容易。”Beheshti 提出，“如今近在眼前的下一個目標，就是使用太空中的動物和細胞模型來檢驗其中一些藥物的效果。”
翻譯：阿金
審校：戚譯引
引進來源：CELL PRESS
引進鏈接: https://eurekalert.org/emb_releases/2020-11/cp-dim111920.php


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