美國宇航局雙胞胎研究揭示了太空年的影響
美國宇航員斯科特和馬克凱利也是同卵雙胞胎,參加了一項提供真正獨特結(jié)果的雙胞胎研究。隨著斯科特在國際空間站上生活了將近一年(340天),而馬克生活在亞利桑那州,這對雙胞胎由十個研究小組進行研究,旨在了解一年中太空對人體的影響。 。他們通過檢查可能受太空時間影響的分子和生理特征來做到這一點。
這是“我們對人體對太空飛行反應(yīng)的最全面的看法,”科羅拉多州立大學(xué)放射癌癥生物學(xué)和腫瘤學(xué)教授Susan Bailey說道,他領(lǐng)導(dǎo)了一個研究小組。
研究結(jié)果于4月11日發(fā)表在“ 科學(xué)”雜志上的一篇題為“美國宇航局雙胞胎研究:一項為期一年的人類太空飛行的多維分析”的論文中發(fā)表。
科學(xué)家團隊在該年之前,期間和之后研究了雙胞胎的生理學(xué),記憶能力,基因表達變化等。他們專注于任何可以顯示斯科特在太空中的時間如何影響他身體的變化。生活在太空環(huán)境中的方式在很多方面都有所不同,包括限制,隔離和暴露于環(huán)境壓力因素,如微重力,輻射和噪音。
該團隊在25個月內(nèi)收集了生理學(xué),端粒,轉(zhuǎn)錄組學(xué),表觀遺傳學(xué),蛋白質(zhì)組學(xué),代謝組學(xué),免疫學(xué),微生物學(xué),心血管學(xué),視覺相關(guān)和其他數(shù)據(jù)。
在斯科特于2015年3月進入太空后,他采集了送回地球的血液樣本。對他的血液成分進行測序表明,在太空飛行期間以及在返回地球后,端粒的長度發(fā)生了變化。盡管該團隊曾預(yù)測他的端粒會縮短,但它們的長度增長了14.5%。然而,在返回地球后的幾天內(nèi),他的端??s小回到飛行前的長度。幾個月后,一些端粒甚至更短。一般來說,縮短的端粒與衰老以及心血管疾病或癌癥等健康風(fēng)險有關(guān)。
在表觀遺傳和轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)中測量基因調(diào)控變化。最常被上調(diào)的基因是那些參與調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的基因。
此外,注意到腸道微生物組組成,體重,頸動脈尺寸,中心凹下脈絡(luò)膜厚度和視乳頭周圍總視網(wǎng)膜厚度以及血清代謝物的變化。
斯科特的染色體也經(jīng)歷了許多結(jié)構(gòu)變化,部分DNA被交換,倒置甚至合并。
一旦他返回地球,斯科特在太空中經(jīng)歷的大多數(shù)變化都會逆轉(zhuǎn)到他的飛行前狀態(tài)。然而,有一些持久的變化。例如,大約9%的在太空中改變活動的基因保持在太空模式。他回來六個月后,他的免疫系統(tǒng)仍然被改變,DNA修復(fù)基因仍然被上調(diào),他的一些染色體仍然被重新排列。對斯科特的短期記憶和邏輯問題的測試表明,他的認(rèn)知能力已經(jīng)從飛行前的水平下降。
“本研究中描述的變化突出了可能容易受到太空飛行影響的路徑和機制,可能需要對更長的太空任務(wù)進行保護; 因此,它們可作為未來任務(wù)期間有針對性的對策或監(jiān)測的指南“作者指出。
此外,一些因素受到返回地球的壓力的顯著影響,包括炎癥細(xì)胞因子和免疫應(yīng)答基因網(wǎng)絡(luò),以及認(rèn)知表現(xiàn)。
作者指出,“雖然我們對4至6個月任務(wù)的生理和功能后果的理解在國際空間站連續(xù)18年的人類存在中大大增加,但幾乎沒有太空飛行長度大于6個月的經(jīng)驗“由于計劃在不久的將來(20世紀(jì)20年代和2030年代)進入火星的任務(wù)可能持續(xù)長達三年,因此需要進行更多的長期研究,以了解更長的太空持續(xù)時間對人體的影響。
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