文丨cybermed賽博醫(yī)客
神舟十二號的三名航天員“出差”3個月，今天重返地球家園了！離開中國空間站，回到地球后，航天員的身體發(fā)生了哪些變化？要闖過哪些“健康”風險關(guān)？
人類對載人航天的未來有著越來越宏偉的計劃，同時，隨著新技術(shù)的出現(xiàn)，科學家們正在努力解決另一個關(guān)鍵問題：人體能否在太空中維持更長時間？一次火星探索任務可能需要兩三年時間，而迄今為止，大多數(shù)太空探險只持續(xù)了6個月或更短的時間。超出地球軌道的擴展任務可能會對宇航員的身體產(chǎn)生怎樣的潛在風險？
為了研究長時間太空飛行中微重力、輻射等影響，美國宇航局曾選擇雙胞胎兄弟斯科特·凱利和馬克·凱利作為研究對象。這對同卵雙胞胎都擔任過 NASA 試飛員和宇航員，斯科特被選中執(zhí)行為期一年的國際空間站 (ISS) 任務，而將他的兄弟——自己的基因副本——留在地球上。研究人員將地球上的馬克用作對照對象，以比較斯科特在太空一年中的變化，時間是從 2015 年 3 月 27 日到 2016 年 3 月 1 日。
10個科學家小組研究了這對雙胞胎在健康和生物學的不同方面，從基因表達到腸道細菌再到認知。這些數(shù)據(jù)是在為期一年的任務期間以及前后幾個月從雙胞胎身上收集的，研究結(jié)果發(fā)表在《科學》雜志上。具有參考意義。
1、老化問題
由科羅拉多州立大學輻射和癌癥生物學教授蘇珊·貝利 (Susan Bailey) 領導的 10 個團隊中的一個專注于端粒，即保護 DNA 鏈末端的“帽子”。在地球上，每當細胞分裂產(chǎn)生新細胞時，端粒就會變短，直到端粒達到一個臨界長度，這時細胞也失去活性而死亡，所以端粒會隨著細胞個體的衰老而變短。
當貝利的團隊分析斯科特白細胞中的端粒時，他們發(fā)現(xiàn)這些細胞中的平均端粒長度在任務期間出乎意料地增加了——在他到達太空目的地時平均延長了 14.5%。這是地球上的研究人員試圖通過端粒酶實現(xiàn)的效果，端粒酶是一種維持和構(gòu)建端粒的酶。
但是在太空中免費的東西在地球上是要付出代價的。斯科特返回地球后幾乎立即——在著陸后的 48 小時內(nèi)——凱利的端?；謴偷交€長度，更糟糕的是，在飛行后的幾個月里，出現(xiàn)更多的端粒丟失或嚴重縮短，有些端粒實際上比任務前更短。這可能是一個令人擔憂的發(fā)現(xiàn)，因為端?？s短和丟失與衰老和年齡相關(guān)疾病的易感性有關(guān)，包括心血管問題和癌癥。
研究人員還不確定這些端粒變化是如何或為什么發(fā)生的。該團隊希望分析端粒酶的活性，端粒酶是一種延長端粒但在大多數(shù)成年體細胞中被關(guān)閉的酶，看看它是否在斯科特飛行時以某種方式被激活。然而，他們需要的材料“在太空中丟失了”。血液樣本通過聯(lián)盟號航天器運回地球，但端粒酶活性在抵達時就停止了，這可能是通過地球大氣層再入過程中溫度變化的結(jié)果。
2、太空中的基因表達
研究人員還研究了斯科特的基因組，看看基因表達是否在飛行過程中發(fā)生了變化，因為它往往會在壓力情況下發(fā)生變化。
空間對基因組的影響很顯著——而且發(fā)生得很快?！八箍铺匾贿M入太空，一千個基因就開始發(fā)生變化，”威爾康奈爾醫(yī)學中心生物醫(yī)學副教授克里斯托弗·梅森在相關(guān)新聞中說?！八鼈儼ㄓ绊?DNA 維護和修復的東西，以及在需要時增強免疫系統(tǒng)?！?/p>
遺傳變化包括所謂的染色體倒位（其中基因序列實際上端到端顛倒）和轉(zhuǎn)座（其中單個基因改變?nèi)旧w上的位置），已知這兩者都與空間輻射有關(guān)。在斯科特回歸后，并非所有變化都消失了——或者至少不會很快消失。
他們觀察到基因表達方式的一些變化，這些變化在任務的最后六個月加速了。與飛行開始時相比，后半段出現(xiàn)的基因表達差異是其 6 倍多。
約翰霍普金斯大學教授兼醫(yī)學研究員 Andrew Feinberg 和他的團隊專注于甲基——通常表示基因表達變化的化學標記——并發(fā)現(xiàn)兩兄弟的表觀遺傳變化量相似。
任務結(jié)束后，90% 的修改后的基因表達恢復到飛行前的基線——這是一個好兆頭，表明身體可以在長期任務后恢復。其他 10% 的基因包含 800 多個基因，包括與免疫反應和 DNA 修復相關(guān)的基因，在斯科特回歸6個月后仍以不同的方式表達。科學家解釋說，這是因為在某種程度上，似乎身體中有足夠多的細胞對發(fā)生的事情有記憶，因此仍然有一些持續(xù)的適應和重新校準以返回地球。
3、太空飛行對精神認知的影響
在一個可能令人擔憂的結(jié)果中，一個研究認知的團隊發(fā)現(xiàn)，斯科特在一系列認知測試中的表現(xiàn)在飛行后階段有所下降。
盡管斯科特在飛行中的測量是穩(wěn)定的，但他的“認知效率”，或者說他完成測試的速度和準確性，一旦回到地球就會下降。在他回來后的6個月里，這種減少一直存在。
雖然斯科特在長達一年的太空飛行過程中沒有表現(xiàn)出任何令人擔憂的認知影響，但與他之前從 2010 年10月到2011年3月在計劃火星任務時，認知結(jié)果可能是一個“危險信號”，因為宇航員必須在著陸后執(zhí)行復雜的任務。
科學家認為，在未來的任務中應該監(jiān)測這些認知變化——因為人類評估自己的認知狀態(tài)時，往往傾向于接受他們當前的狀態(tài)，即使它們實際上比以前更糟。
4、太空探索者的身體
航天員長期在太空的微重力環(huán)境下生活，肌肉和骨骼不再受到地球上的重力刺激，會導致骨質(zhì)流失、肌肉質(zhì)量和力量減弱、出現(xiàn)心臟和血管以及視力模糊等問題。
在整個飛行過程中，斯科特自己對頸動脈和肱動脈進行超聲檢查，并定期監(jiān)測血壓并收集尿液和血液樣本。馬克接受了相同的測試。動脈監(jiān)測產(chǎn)生了最顯著的結(jié)果，斯科特的頸動脈在進入軌道后不久膨脹和增厚，并一直保持到返回后四天。
炎癥的循環(huán)標志物也出現(xiàn)了激增，尤其是所謂的 c 反應蛋白 (CRP)，它可以預測心血管問題。最大的問題之一，從他離開車站到著陸時，CRP 增加了八倍。他的水平在 36 天內(nèi)沒有恢復到基線水平。
他的免疫系統(tǒng)也受到了打擊。在斯科特升空之前，這對雙胞胎的 T 細胞和其他免疫成分的豐度和功能或多或少是相同的。但在他在太空期間，62 項細胞因子（干擾素、白細胞介素和其他免疫系統(tǒng)蛋白質(zhì)）中的 50 項發(fā)生了顯著變化。
好消息是，凱利回家后的免疫狀況或多或少地恢復到基線水平。更好的消息是，在一項研究中，雙胞胎在任務期間都接種了流感疫苗，他們的身體反應幾乎沒有區(qū)別，這意味著即使斯科特的化學反應變得異常，他的免疫反應仍然保持良好。
在此之外，在斯科特身體的其余部分，研究人員觀察到與太空飛行有關(guān)的其他變化。在對微生物組（人類腸道中的細菌群落）進行的一項研究中，由西北大學的研究人員領導的一個團隊發(fā)現(xiàn)，斯科特在太空的這一年中，不同類型細菌的比例發(fā)生了變化。然而，細菌的整體多樣性并未減少，這是微生物組保持健康的好兆頭。
由加州大學圣地亞哥分校健康科學研究人員Brinda Rana 領導的一個團隊發(fā)現(xiàn)，在太空飛行過程中，幾種蛋白質(zhì)也發(fā)生了變化。斯科特在國際空間站上時的尿液樣本含有高水平的膠原蛋白，一種結(jié)構(gòu)蛋白。Rana 說，將這一測量值與生理變化（如在斯科特的眼球和血管系統(tǒng)中觀察到的變化）一起觀察，可能表明身體正在重組。研究人員還觀察到水通道蛋白 2 水平升高，這種蛋白質(zhì)往往是脫水的標志。
然而，一旦斯科特回到地球，研究團隊和其他人觀察到的絕大多數(shù)變化就消失了。Rana團隊認為，這顯示了身體的彈性，以及人體對不同環(huán)境的適應性?！霸谔罩写荒辍眢w可以應付。”
由于美國宇航局雙胞胎研究的樣本量很小，研究人員強調(diào)這可能不是一個普遍結(jié)果，也不能證明太空飛行與他們的觀察之間存在直接因果關(guān)系。盡管如此，但該項研究為 NASA 提供了一些關(guān)于宇航員在太空飛行期間可能會在哪些方面發(fā)生生物變化的線索——該研究稱，這是一個“有價值的路線圖”，以了解更遠距離進入太陽系的可能風險。
斯考特.凱利在2017年出版的《Endurance: My Year in Space, A Lifetime of Discovery》一書中寫道，“這并沒有特別困擾我，為推進人類知識做出貢獻是值得的?！?/p>
謹以此文，致敬中國航天和航天員！
