宇航员在太空中每秒损失300万个红细胞

一项新研究表明,宇航员可能比之前认为的更长时间地经历太空贫血。
two male astronauts in a space station. one helps the other draw a blood sample from his arm
宇航员 Tim Peake(右)在太空完成抽血。样本是 MARROW 实验的一部分。NASA

科学家们早就知道,太空生活会对宇航员的身体造成生理上的负担。随着人类继续规划更长、更远的地球任务,理解太空如何影响健康对于安全和成功的旅程至关重要。

自早期载人任务以来,宇航员从太空返回时都会患上贫血——这是一种身体缺乏足够的红细胞将氧气输送到身体组织的疾病。贫血是宇航员中观察到的健康问题之一健康专家们对这种情况的发生感到困惑,但《自然》杂志上一项由加拿大航天局 (CSA) 资助的新研究揭示了导致这种潜在有害状况的机制。

在一个健康的成年人体内,超过 35 万亿个红细胞中,每秒至少有 200 万个被产生和裂解——或被破坏。但在太空中,每秒大约有 300 万个红细胞被破坏,导致宇航员损失的血细胞比在地球上多约 54%。

该研究的首席作者、渥太华医院康复医生兼研究员、渥太华大学教授 Guy Trudel 表示,当宇航员返回地球时,他们的待遇就像伤者一样。“我们想知道他们恢复的速度有多快,以及恢复的程度有多完全。”

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以前认为这种贫血只是暂时的,在宇航员进入太空的最初 10 天里,身体会通过体液转移来适应,红细胞计数会下降 10% 到 12%。

但 Trudel 的研究表明,这个过程在太空中并没有停止,贫血实际上会持续六个月。

Trudel 和他的团队首次证明了太空贫血的原因,但他们采用的方法与之前分析血液样本和放射性注射的研究不同。取而代之的是,他的团队分析了呼吸和血液样本。“仅仅采集血液不足以了解破坏情况,这就是为什么这个知识被隐藏了这么久,”他说。

2015 年至 2020 年间,研究人员收集了 14 名宇航员(11 名男性和 3 名女性)在离开地球前、国际空间站 (ISS) 停留期间以及返回后的样本。Trudel 的团队测量了血液退化时留在宇航员呼吸中的一氧化碳分子浓度——如果浓度高,则表明体内红细胞破坏增加。他们发现,这种破坏或红细胞裂解是微重力的“主要影响”,表明贫血是由宇航员的环境引起的。

尽管这些样本是从执行为期六个月任务的宇航员那里收集的,但研究人员推测,更长的太空任务可能会导致更严重的贫血。

a female astronaut holding a medical sample collection bags and tubes, floating in zero gravity in a space station. through the windows you can see earth
机组工程师 Anne McClain 在国际空间站穹顶舱内,手持 MARROW 的生物医学设备。来源:NASA

世界卫生组织称,近 25% 的人口已经患有某种形式的贫血。这项最新发现可以用来对执行更长载人任务的宇航员实施更严格的健康要求,以及对那些有兴趣报名太空旅游的个人。

他们的研究成果是 CSA 主导的 MARROW 调查的初步成果之一,该调查旨在研究微重力对骨髓的影响——骨髓是一种含有干细胞的组织,有助于红细胞的产生。

贝勒医学院空间健康转化研究所主任 Dorit Donoviel 表示,研究太空中的疾病可能具有挑战性,但却是研究我们自身生理机能的迷人方式。

由于地球上的健康研究通常侧重于疾病而非基本状况,因此太空已成为医学研究的主要场所。“因此,宇航员是健康的、正常的人,他们被置于一个极端的环境中,这种环境确实会改变他们身体的某些东西,”未参与该研究的 Donoviel 说。

Donoviel 表示,最近的贫血研究之所以有趣,部分原因在于它有助于太空专家理解“对个体而言什么是健康的和正常的”,尤其是在人类继续向月球和火星等恶劣环境进发之际。

然而,Donoviel 对研究的一个方面持怀疑态度:根据 Trudel 的研究,离开国际空间站后,宇航员即使在一年后仍然贫血,这意味着他们的红细胞计数从未恢复到飞行前的水平。“如果他们对这些人有不止一个基线测量值,我会更确信,”她说。

Donoviel 表示,在完全得出太空对血液有长期影响的结论之前,还需要进行更多研究来验证这一发现。但除了更多的测试之外,许多专家都期待着开发能够帮助未来宇航员整体健康、预防或治疗血液相关疾病的对策。

但 Donoviel 表示,在这一切发生之前,她希望看到国际空间站安装一个能够进行更深入分析的实验室。

她说:“我们已经在那里待了 20 年,甚至拥有国家实验室,但所有样本都必须运回地球。如果我们能在轨道上进行全血计数,并且这很容易做到,我们可能早就发现了这个发现了。”

 

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Tatyana Woodall

科学特约撰稿人

Tatyana Woodall是Popular Science的常驻撰稿人。她居住在俄亥俄州,对科学技术如何在日常生活中交织在一起非常感兴趣。


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