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新證據表明,暴露在外太空可能加速衰老


科技領航人百家榜創作者,科學達人,優質創作者太空,對我們這些微不足道的人來說真是糟糕透頂。如果沒有重力永久地將我們拉下,也沒有保護性的大氣使我們免受太陽的致命射線的傷害,我們將面臨...

- 2020年11月26日14時55分
- 科學文摘 /

科技領航人

百家榜創作者,科學達人,優質創作者

太空, 對我們這些微不足道的人來說真是糟糕透頂。

如果沒有重力永久地將我們拉下,也沒有保護性的大氣使我們免受太陽的致命射線的傷害,我們將面臨大量健康風險,例如骨密度和肌肉質量下降,心血管和神經系統疾病,甚至是眼部疾病。而且似乎我們在太空停留的時間越長,影響就越嚴重。無論是在月球和火星上建立基地,還是前往外部太陽系及更遠的地方,這都可能會給我們征服深空的計劃帶來嚴重的影響。

可悲的是,風險還不止於此。今天,在《Cell Press》的第五期期刊上發布了包含30篇研究論文的龐大軟件包,所有這些論文都與長期太空任務帶來的健康問題有關。根據科羅拉多州立大學的新聞稿,這些論文合起來代表“有史以來最大的一組空間生物學和宇航員健康影響數據”。

對宇航員和模型生物的這些新研究揭示了長期航天的六個潛在有害方面:氧化應激(自由基和抗氧化劑的失衡導致組織損傷); DNA損傷;線粒體功能障礙(線粒體是我們細胞的動力源);端粒長度改變;基因組和表觀基因組的變化(即受環境影響的基因表達);以及微生物組的變化(生活在我們體內外的微生物總數)。

其中,有兩個特別引起我的注意:端粒長度交替和DNA損傷。新研究中列出的所有六種健康特征對我們的健康都起著深遠的作用,但是端粒和DNA損傷尤其可能與衰老過程有關。

端粒是位於染色體末端(攜帶我們基因的細胞核中的螺紋結構)的保護帽。
隨著年齡的增長,端粒逐漸變短,這些帽的長度發生顯著變化可被視為加速衰老和/或增加罹患與年齡有關的疾病(如癌症,心血管疾病和癡呆症)的風險的標志。

暴露於太空會改變端粒的長度,這不足為奇。先前有關同卵雙胞胎宇航員史考特(Scott)和馬克·凱利(Mark Kelly)的研究(史考特在太空中度過了將近一年)表明,對於史考特來說,他的白細胞中的端粒在太空中變長了,但基本上他回到正常重力狀態後恢複正常。

蘇珊·貝利(Susan Bailey)是科羅拉多州立大學的生物學家,也是雙胞胎研究的先驅,他現在與人合著了一篇新文章,發表在《細胞》雜志上,她的團隊研究了另外10位宇航員,他們全部都執行了長期任務國際空間站。在進行長期任務時,我們通常會談論大約六個月或更長時間的任職期。

在留在國際空間站之前和之後,從宇航員那裏采集血樣。就像在雙胞胎研究中一樣,長期暴露在太空中會導致端粒延長。然而,在這種情況下,研究人員還發現,宇航員通常在執行任務後端粒較短。生物學家將其稱為ALT,或端粒的交替變長,這並不是他們所期望的,因為這在癌症病例或發育中的胚胎中很常見。令人不安的是,在所研究的所有10位宇航員中都發現了ALT。

現在,就延長壽命而言,端粒的延長似乎很有希望,但是正如貝利在一封電子郵件中解釋的那樣,這不應被視為好消息。

“端粒的長短都與疾病風險增加有關。”貝利說,“端粒過短與衰老加速以及與之相關的退化性疾病(如心血管疾病和某些癌症)有關。”

她說,端粒長可能與壽命有關,“但它們也與癌症有關”,因為突變細胞的壽命更長,這增加了風險。這10位宇航員的端粒長度隨著時間的推移發生了巨大變化,但研究人員尚未得知相關的健康影響。

“太空飛行時端粒更長,返回地球後會迅速縮短。” 她總結道,“總的來說,它們的端粒比開始時的端粒短。”並補充說,“觀察到的個體差異也很大。”

至於端粒中出現不穩定長度的原因,貝利認為是慢性氧化應激所致。

“已經證明,電離輻射的急性暴露會引起氧化應激。” 貝利解釋說,“在太空輻射環境中,長期暴露將與慢性氧化應激相關”,端粒“非常容易受到氧化損傷。”

正如新研究還顯示的那樣,暴露於太空會導致DNA損傷。特別是,科學家記錄了染色體倒置,這是輻射暴露的特征。根據《ScienceDirect》期刊的說法,當“同一條染色體內發生兩個斷裂,並且斷裂之間的遺傳物質被反轉”時,就會發生染色體倒置。

“與長期暴露於空間輻射環境一致,所有航天員在飛行過程中的倒轉都增加了。” 貝利說,“太空飛行後,反轉的頻率不斷增加,這可能表明基因組不穩定,或克隆性造血功能不穩定。”這增加了患癌症的風險。

太空任務對健康的長期影響將繼續是貝利研究的主要重點,包括對端粒長度動態變化(隨時間變化的方式)和持續性DNA損傷的持續研究,在這種情況下,這種損傷涉及染色體倒置(與癌症和癌症相關的生物標志物)心血管疾病。

為此,該團隊將參加NASA的“一年任務計劃”,根據貝利的說法,該計劃將稱為CIPHER。對於該項目,研究小組將進行類似的研究,其中他們將監測參與長期任務的宇航員的端粒長度動態變化和DNA損傷。

這項工作非常重要,因為它最終可能會導致醫療幹預,從而使執行更安全的長期任務成為可能。例如,不起眼的龜甲蟲可以忍受大劑量的輻射。我們最終可能會找到一種使這種能力適應自己的方法。事實上,為了讓我們在太空中生活和工作,我們必須變得不那麼人性化。


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