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太空生活影响了宇航员的健康,这可能和线粒体有关

时间: 2020年12月09日 | 作者: Admin | 来源: CELL PRESS
长期在太空工作、生活的宇航员容易出现多种健康问题,最新研究表明许多变化都和线粒体功能缺陷有关。


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图片来源:Pixabay


来源 CELL PRESS

翻译 阿金

审校 戚译引


科学家已经在长期生活于太空的宇航员身上观察到了一些健康问题,要想确保太空探索取得成功,理解这些问题和找到解决方案至关重要。这些健康问题具体包括骨骼和肌肉质量流失、免疫功能障碍以及心脏和肝脏问题。一支多学科团队使用了收集自不同来源的数据,报告发现了使健康遭受损害的共同线索:线粒体功能障碍。研究人员使用系统方法检查了影响生物功能的广泛变化。该发现于 11 月 25 日发表在《细胞》(Cell)杂志上。


“一开始我们的问题是,在太空中生活的时候人体内是否存在一种普遍机制,能解释我们所观察到的现象。”该研究的资深作者 Afshin Beheshti 说道,“我们重复性地发现,线粒体的调控功能正在发生变化,让身体各处遭受打击。”。Afshin Beheshti 是美国国家航空航天局(NASA)设立于加州硅谷的埃姆斯研究中心(Ames Research Center)太空生命科学部门 KBR 公司的项目负责人(PI)和生物信息学家,同时也是博德研究所(Broad Institute)的访问研究员。


研究人员分析了从 NASA  基因实验室(GeneLab)平台获取的数据,该平台的综合数据库包括了来自动物研究的数据、NASA 的双生子研究以及 59 名宇航员的样本数据,这些宇航员都有几十年太空旅行史。参加该研究的许多科学家都参加过基因实验室的分析方法科学工作组(Analysis Working Groups),该工作组由世界各地研究机构的科学家组成。基因实验室平台包含了一系列在太空辐射和微重力环境等因素的影响下,组织和细胞变化相关的组学数据,数据内容涉及蛋白质组学、代谢组学、转录组学、表观遗传组学等。


研究人员使用无偏倚方法,寻找能够解释所观察到的普遍变化的相互关系。“我们比较了来自小鼠的所有不同组织,这些小鼠在两个不同任务中飞上太空,而我们从中看到线粒体功能障碍反复出现。”Beheshti 说,“我们检查了肝脏内的问题,发现它们由线粒体相关的通路引起。然后,我们检查了眼睛内的问题,也看到了同样的通路。从这时起,我们产生了深入研究的兴趣。”


他解释说,线粒体抑制以及有时随之发生的过度代偿,能够导致许多器官的系统性应答。这些应答还能解释在免疫系统中看到的常见变化。


研究人员从来自小鼠的发现出发,观察同样的机制是否出发生在身处太空的人类体内。在检查了 NASA 双生子研究的数据之后,研究人员看到线粒体活动发生了许多变化。该研究追踪调查了 Scott Kelly 和 Mark Kelly 这对双胞胎,前者生活在国际空间站,而后者生活在地球。在太空生活期间,Scott 体内的免疫细胞分布发生了变化,而线粒体变化能对此做出解释。他们还使用了收集自几十名其他宇航员的生理数据、血液和尿液样本,以确认不同细胞类型中的线粒体活动发生了变化。


“看到线粒体如此重要,我感到非常意外,因为它们之前不在我们的研究范围内。”Beheshti 说,“我们一直关注所有的下游成分,但从没有将此联系起来。”他还补充说,线粒体功能障碍还能帮助解释另一与长期太空旅行相关的常见问题:昼夜节律混乱。团队首先在 NASA 内部报告了自己的发现,因此 NASA 的其他科学家已经开始将线粒体变化和常见的太空相关心血管问题联系起来。


既然现在线粒体问题已经被认定是许多太空旅行相关健康风险的原因,那么就有望制定出相应的对策。“我们已经有很多已经获批的药物,可治疗各种线粒体疾病,因此用到这一领域来说也更容易。”Beheshti 提出,“如今近在眼前的下一个目标,就是使用太空中的动物和细胞模型来检验其中一些药物的效果。”


原文链接: 

https://eurekalert.org/emb_releases/2020-11/cp-dim111920.php