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骨質疏松:航天員健康殺手成因之謎
作者:南京科進 瀏覽:140 發布時間:2016/10/27 13:21:18 許多證據表明,在太空生活一個月,航天員所損失的骨質,相當于患骨質疏松的老年婦女在地面一年損失的骨質。這種骨質疏松一旦形成,即使回到地面的重力環境后也難以逆轉。最近中國科學家李英賢從微小RNA入手,揭開了“空間骨丟失”的成因。
2016年7月9日,天宮二號空間實驗室安全運抵酒泉衛星發射中心載人航天發射場,開展發射場區總裝和測試工作,神舟十一號載人航天任務即將實施。
不久,神舟十一號飛船將搭載兩名男航天員在軌駐留30天。從航天醫學的角度來看,30天里,航天員面臨最大的敵人便是“空間骨丟失”,隨著身體中的骨質大量脫鈣并經腎臟排出體外,骨質疏松發生了。
多年來,航天醫學專家一直在尋求“空間骨丟失”的形成機理,以及解決方案。最近,來自中國航天員中心航天醫學基礎與應用國家重點實驗室的李英賢團隊,以微小RNA為視角,找到了“空間骨丟失”的成因。實驗表明,微重力環境對“成骨細胞”特定基因和蛋白表達有抑制作用,使“成骨細胞”的活性受到抑制,最終發展為空間骨丟失。
微重力下的問題
當航天器在太空中飛行時,只受到地球、月球、行星、太陽等天體的引力作用以及微小的空氣阻力作用,外力引起的加速度僅為地面上重力加速度的十萬分之一至萬分之一。因此,太空環境被稱為“微重力”。
“微重力”是一個讓科學家喜憂參半的環境。
許多在地面上因為重力的原因無法進行的實驗,微重力環境帶來了福音。2011年11月,中國“神舟八號”飛船攜帶了中德兩國合作的通用生物培養箱上天。中科院生物物理所研究員倉懷興團隊精心培養了14種大分子蛋白質晶體。培養箱返回時,研究人員看到,經過12天太空運行,這些蛋白質晶體生長規整。倉懷興則把令人滿意的實驗結果歸結為微重力的貢獻。
物理學家也在尋求微重力。今年4月,中國微重力衛星“實踐十號”成功升空,旨在利用太空中的微重力環境進行科學實驗。中科院物理所厚美瑛研究組則在這顆衛星上開展了世界上首次在微重力環境下系統進行的顆粒分倉聚集實驗。厚美瑛表示,4月6日至4月25日“實踐十號”在軌運行期間,研究人員曾6次從科學衛星上獲取科學數據。
對微重力環境感到擔憂的,恐怕只有航天醫學專家。
在人類有能力長時間駐留太空之前,重力都被認為是一種理所當然的存在。1961年4月,前蘇聯宇航員尤里·加加林乘坐“東方號”飛船進入了人造地球衛星軌道,成為人類進入太空第一人,標志著人類宇航時代的開始。因為飛行時間只有108分鐘,除了親身體驗身體變輕、周圍物體都漂浮起來之外,加加林和當時的航天醫學家并沒有特別明顯地察覺到微重力對健康的影響。
不久后發射的“東方號”2號、3號則有機會在太空飛行更長的時間。季托夫、尼古拉耶夫分別在25個小時和94個小時的太空飛行中,幫助研究人員取得了一項重大發現。
“前蘇聯的科學家首次在他們身上,觀察到了尿液中的鈣的流失。”上世紀六十年代,美蘇兩國在航天領域進行著不計成本的競爭,直到差不多二十年后,前蘇聯科學家的記載才被NASA約翰遜太空中心醫學部的科學家蘭博(P.C. Rambaut)獲得,并寫進綜述文章《太空中骨骼的變化》在《柳葉刀》(Lancet)雜志上刊發,從此引發了全球航天醫學研究者的注意。
蘭博于1985年發表的這篇綜述里,還記載了前蘇聯“宇宙號”系列衛星搭載的實驗動物骨骼的變化。例如,1966年,在專門以探索生物科學為目標的“宇宙號110”上,兩只名為Veterok和Ugolyok太空犬在22天的太空飛行中,骨密度減少了10%,尿液和糞便排泄的鈣都翻了一倍。
蘭博同意前蘇聯科學家的觀點,從理論上來講,這些骨骼的變化理應和微重力相關。毫無疑問,這就是“空間骨丟失”。
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