近日,多篇新研究成果表明,长期暴露在外太空存在多种健康风险,包括与老化和辐射诱发的DNA损伤。
通常来说,如果没有重力和大气层,我们就会有多种健康风险,如骨密度和肌肉质量的损失、心血管和神经问题,甚至是眼睛疾病。似乎在太空呆的时间越长,影响就越严重。
此次一共有30篇研究论文发表,所有都与长期太空任务带来的健康问题有关。根据科罗拉多州立大学的新闻稿,这些论文总体上代表了“有史以来最大的一组空间生物学和宇航员健康影响数据”。
这些新研究揭示了长期航天飞行的六个潜在有害方面:
氧化应激(自由基和抗氧化剂的不平衡导致组织损伤);
DNA损伤;
线粒体功能障碍(线粒体是细胞的能量包);
端粒长度改变;
基因组和表观基因组的变化(即受环境影响的基因表达);
微生物群的变化(人体内外的全部微生物)。
其中,端粒长度变化和DNA损伤尤其引人瞩目。新研究中列出的所有六种健康特征在我们的健康方面都起着深远的作用,但是端粒和DNA损伤尤其可能与衰老过程有关。
端粒是位于染色体末端的保护帽。随着年龄的增长,端粒越来越短,端粒长度的显著变化可以被视为加速衰老和/或患癌症、心血管疾病和痴呆症等与年龄相关的疾病的风险增加的迹象。
太空环境对细胞端粒长度的影响早已不是什么秘密。先前NASA对同卵双胞胎宇航员斯科特和马克·凯利的研究(斯科特在太空呆了将近一年,而他的哥哥待在地面上)表明,长期太空生活使端粒变长,但一旦回到正常的重力条件下,长度就恢复了正常。
在科罗拉多州立大学的一项研究中,团队研究了10名在国际空间站上执行过长期(持续大约六个月或更长时间)任务的宇航员。
在这些宇航员前往空间站和返回地面后,研究人员采集了血样。结果发现,长期暴露在太空中会导致端粒延长,而在完成任务后,通常端粒又较短,而且要比升空之前更短。
这种现象在生物学中被称作端粒延长替代机制(Alterative lengthening of telomere, ALT),通常见于癌症病例或发育中的胚胎。令人不安的是,在所有10名被研究的宇航员中都观察到了这一现象。
当然,并不是说端粒长就是好事。研究人员表示,短端粒和长端粒都与疾病风险增加有关,端粒短与加速衰老和相关的退行性病变如心血管疾病和某些癌症有关。
长端粒可能与长寿有关,但也与癌症有关,因为突变细胞寿命更长,细胞可分裂的次数更多,而癌细胞就是在细胞分裂过程中变异产生的。这10名宇航员的端粒长度随着时间的推移发生了戏剧性的变化,但研究人员还不知道相关的健康影响。
造成在太空长期停留的宇航员端粒长度不稳定的原因是慢性氧化应激。
氧化应激是指体内氧化与抗氧化作用失衡的一种状态,倾向于氧化,导致中性粒细胞炎性浸润,蛋白酶分泌增加,产生大量氧化中间产物,被认为是导致衰老和疾病的一个重要因素。
研究人员进一步解释到,在太空中电离辐射环境下的急性暴露已被证明会导致氧化应激,端粒“非常容易受到氧化损伤。
新的研究还表明,暴露在太空中会导致DNA损伤。科学家还记录到了染色体倒位,这是辐射暴露的特征。通常,当同一条染色体上出现两个断裂,并且断裂之间的遗传物质被翻转时,染色体翻转就会发生。
长期暴露在太空中的健康影响将继续是研究人员的关注重点。此类研究非常重要,因为它最终可能会产生新的医疗方案,从而使执行长期任务的宇航员更安全。
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