文丨cybermed賽博醫客
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，航天員的身體發生了哪些變化？要闖過哪些“健康”風險關？
人類對載人航天的未來有著越來越宏偉的計劃，同時，隨著新技術的出現，科學家們正在努力解決另一個關鍵問題：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，大多數太空探險只持續了6個月或更短的時間。超出地球軌道的擴充套件任務可能會對宇航員的身體產生怎樣的潛在風險？
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·凱利作為研究物件。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物件，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。這些資料是在為期一年的任務期間以及前後幾個月從雙胞胎身上收集的，研究結果發表在《科學》雜誌上。具有參考意義。
1、老化問題
由科羅拉多州立大學輻射和癌症生物學教授蘇珊·貝利 (Susan Bailey) 領導的 10 個團隊中的一個專注於端粒，即保護 DNA 鏈末端的“帽子”。在地球上，每當細胞分裂產生新細胞時，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，他們發現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透過端粒酶實現的效果，端粒酶是一種維持和構建端粒的酶。
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——在著陸後的 48 小時內——凱利的端粒恢復到基線長度，更糟糕的是，在飛行後的幾個月裡，出現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現，因為端粒縮短和丟失與衰老和年齡相關疾病的易感性有關，包括心血管問題和癌症。
研究人員還不確定這些端粒變化是如何或為什麼發生的。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成年體細胞中被關閉的酶，看看它是否在斯科特飛行時以某種方式被啟用。然而，他們需要的材料“在太空中丟失了”。血液樣本透過聯盟號航天器運回地球，但端粒酶活性在抵達時就停止了，這可能是透過地球大氣層再入過程中溫度變化的結果。
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生了變化，因為它往往會在壓力情況下發生變化。
空間對基因組的影響很顯著——而且發生得很快。“斯科特一進入太空，一千個基因就開始發生變化，”威爾康奈爾醫學中心生物醫學副教授克里斯托弗·梅森在相關新聞中說。“它們包括影響 DNA 維護和修復的東西，以及在需要時增強免疫系統。”
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）和轉座（其中單個基因改變染色體上的位置），已知這兩者都與空間輻射有關。在斯科特迴歸後，並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後六個月加速了。與飛行開始時相比，後半段出現的基因表達差異是其 6 倍多。
約翰霍普金斯大學教授兼醫學研究員 Andrew Feinberg 和他的團隊專注於甲基——通常表示基因表達變化的化學標記——並發現兩兄弟的表觀遺傳變化量相似。
任務結束後，90% 的修改後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後恢復。其他 10% 的基因包含 800 多個基因，包括與免疫反應和 DNA 修復相關的基因，在斯科特迴歸6個月後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生的事情有記憶，因此仍然有一些持續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果中，一個研究認知的團隊發現，斯科特在一系列認知測試中的表現在飛行後階段有所下降。
儘管斯科特在飛行中的測量是穩定的，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。在他回來後的6個月裡，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，認知結果可能是一個“危險訊號”，因為宇航員必須在著陸後執行復雜的任務。
科學家認為，在未來的任務中應該監測這些認知變化——因為人類評估自己的認知狀態時，往往傾向於接受他們當前的狀態，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，會導致骨質流失、肌肉質量和力量減弱、出現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，並定期監測血壓並收集尿液和血液樣本。馬克接受了相同的測試。動脈監測產生了最顯著的結果，斯科特的頸動脈在進入軌道後不久膨脹和增厚，並一直保持到返回後四天。
炎症的迴圈標誌物也出現了激增，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 天內沒有恢復到基線水平。
他的免疫系統也受到了打擊。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丰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蛋白質）中的 50 項發生了顯著變化。
好訊息是，凱利回家後的免疫狀況或多或少地恢復到基線水平。更好的訊息是，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，在斯科特身體的其餘部分，研究人員觀察到與太空飛行有關的其他變化。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現，斯科特在太空的這一年中，不同型別細菌的比例發生了變化。然而，細菌的整體多樣性並未減少，這是微生物組保持健康的好兆頭。
由加州大學聖地亞哥分校健康科學研究人員Brinda Rana 領導的一個團隊發現，在太空飛行過程中，幾種蛋白質也發生了變化。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，一種結構蛋白。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，這種蛋白質往往是脫水的標誌。
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，以及人體對不同環境的適應性。“在太空中待一年——身體可以應付。”
由於美國宇航局雙胞胎研究的樣本量很小，研究人員強調這可能不是一個普遍結果，也不能證明太空飛行與他們的觀察之間存在直接因果關係。儘管如此，但該項研究為 NASA 提供了一些關於宇航員在太空飛行期間可能會在哪些方面發生生物變化的線索——該研究稱，這是一個“有價值的路線圖”，以瞭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，“這並沒有特別困擾我，為推進人類知識做出貢獻是值得的。”
謹以此文，致敬中國航天和航天員！
