一位登上国际空间站一年的宇航员会怎么样?健康影响与他留在地球上的双胞胎兄弟相比如何?
来自加州大学圣地亚哥分校的圣安东尼奥健康医学中心的医学博士Kumar Sharma博士和Manjula Darshi博士，以及加州大学圣地亚哥分校的Brinda Rana博士领导了其中一个团队。研究人员参与了一项独特的研究来回答这些问题。这项研究正在研究一年航天飞行对美国宇航局宇航员斯科特凯利的影响，与他留在地球上的同卵双胞胎和同伴宇航员马克凯利相比。
NASA双胞胎研究的结果将于4月12日在着名的期刊“科学”上发表。该研究是对长达一年的太空飞行期间发生的变化的综合多组学，分子，生理和行为分析。
在压力下人类的变化可能在范围内
在太空任务之前，期间和之后，在27个月的时间内收集和分析样本。尽管斯科特凯利的DNA未被改变，但研究人员注意到基因表达的变化，即身体对环境的反应。美国国家航空航天局表示，这些变化可能在人类承受压力的范围内，例如剧烈运动。
“鉴于大多数生物和人类健康变量保持稳定或恢复到基线状态，这些数据表明人类健康可以在航天飞行的这段时间内持续存在，”美国宇航局发布的消息称。
据美国宇航局报道，地球上六个月后，大约7%的基因表达变化持续存在。美国国家航空航天局表示，由于预计到20世纪20年代和30年代，到火星及其他地区的太空旅行将增加，因此需要制定有针对性的对策。
代谢物改变并与线粒体有关
研究糖尿病和其他形式的肾脏疾病的Sharma博士和Darshi博士将他们的研究重点放在线粒体上，这些线粒体是为身体提供能量的细胞动力源，以及代谢产物，它们是能量生产过程中的小分子。 。
肾脏精准医学中心此前已发现几种与线粒体相关的代谢物，这些代谢物在糖尿病肾病中发生改变，并导致线粒体功能障碍。“我们惊讶地看到，斯科特凯利进入太空时有类似的代谢物改变模式，”夏尔马博士说。
分析表明，斯科特凯利在他的太空飞行期间增加了一种叫做乳酸的代谢物，当他返回地球时恢复到正常水平。“这对我们来说非常令人兴奋，因为乳酸与线粒体功能直接相关，”Darshi博士说。
转换为替代的，也许不是那么理想的燃料生成过程
当线粒体不能产生正常细胞功能所需的足够能量时，细胞就转向另一种称为糖酵解的燃料生成过程，其中葡萄糖通过一系列酶代谢并产生乳酸。“因此，乳酸升高可能意味着你的线粒体无法正常运作，”夏尔马博士说。“作为这项研究的一部分，其他研究小组已经评估了线粒体功能和线粒体基因表达，这些数据支持了我们的发现。”
夏尔马博士说，研究人员还不知道斯科特凯利乳酸盐增加的原因，因为运动量增加，氧气减少，压力和发炎，水平会发生变化。使用前往太空的鼠标模型的后续研究将为这个激动人心的故事增添更多内容。
NASA双胞胎研究利用了来自多个学科的顶尖大学的团队的专业知识，包括基因组学，蛋白质组学和代谢组学。“我们是目标代谢组学网站，并与我们的合作者协调蛋白质组学研究，”Sharma博士说。
太空飞行与氧气剥夺压力，炎症和营养素的变化有关
结果是宇航员在太空中的健康状况与他的同卵双胞胎 - 地面控制系统相比。据NASA报道，通过测量大量代谢物，细胞因子(由免疫系统的某些细胞分泌的分子)和蛋白质，研究人员了解到太空飞行与氧气剥夺应激，炎症增加和影响基因表达的显着营养变化有关。
“这正是精准医学的意义所在，”夏尔马博士说。“在个人层面，我们可以在特定背景下测量和学习什么?在这种情况下，它碰巧是航天飞行。但可能是有人为糖尿病服用药物或开始运动方案或开始新的饮食计划。”
他说，根据他们的“组学”定制个人处方是他们理想的目标。
获取样品的物流
圣安东尼奥团队首先被要求弄清楚如何从太空获取血液和尿液样本。“这本身就是一次冒险，”夏尔马博士说。“收集的空间不同。冷冻样品很有挑战性。我们最终帮助开发了一种方法，在这种方法中，必须在零重力下收集样品，从太空船发送，在亚洲的一个地方进行采集并带到我们的实验室。 “
从一个海岸到另一个海岸的机构参与了整个研究。“这是进行团队科学研究的好方法，”夏尔马博士说。“这是团队科学能够解决简单和复杂问题的方式，并且可以比单个团队过去能够做得更快得到全面的答案。”
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