太空旅行会让人精疲力尽?粒线体功能会被大幅影响!

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以经历太空旅行的模式动物鼠与人类进行研究对象,乔治城大学医学中心发现了前往太空可能会对生物细胞的粒线体 (mitochondria) 造成影响。不论是过程中改变的重力、辐射曝晒或其他因素都是可能因素。

这项研究与其他研究共同执行,用以评估太空旅行对人体健康的影响,此外也深入调查进入太空后改变的身体新陈代谢是否会成为日后医疗研究的部分参考。

太空航行已知对人体会造成健康上的影响,但一直缺乏系统性的病因学研究,在美国国家癌症研究中心以及美国太空总署 (NASA) 等单位联合研究的大型计画中,首次将高达 59 位太空人与 NASA GeneLab 所采集的各项样本,进行转录转译科学、蛋白体学、系统生物学等的大数据分析。透过这些数据解读,人体中包含能量制造、免疫、发炎反应、细胞周期以及昼夜规律、听觉功能都会受到太空航行任务的环境影响。

作为 2019 年 NASA’s GeneLab 的接续研究,2020 年发表在 cell 的这项研究使用了 4 个人类细胞株、13 种不同组织、两种不同品种的模式老鼠,以及 2006-2017 年 NASA 所收集的任务资料、以及双胞胎太空人实验的转录数据。

这项计画整理出三大重点:1)太空航行的影响在单独细胞中,比起完整器官的恶性影响更明显,2) 肝脏比起其他器官,会有更多的分化基因与蛋白表现量的改变,3) 研究统整出太空航行如何在基因、蛋白、代谢产物等层次影响粒线体,进一步影响个体。实验中发现肝脏与 Extensor digitorum longus (EDL muscle) 会和个体的甲基化下降、转录量上升调控有关。人类细胞株的 micrarray 实验数据指出各类细胞 (fibroblasts, endothelial cells, primary T cells, and hair follicles) 在氧化压力以及 ATP 制造、粒线体电子传递等基因都会受到太空飞行影响。

将这些多面向细分的个别研究统整,并以 2019 年的 NASA 双胞胎实验作为参考平台,就更能够推测太空旅行对人体的健康影响有多巨大,此外也能提供给正在进行放射线治疗的病患同样的参考价值,再依定程度的放射线照射下如何保护正常细胞与组织不受辐射危害。

延伸阅读:解读双胞胎实验新结果!改变的是“太空基因”表现而非序列本身!

参考资料:

  1. https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)31461-6?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867420314616%3Fshowall%3Dtrue
  2. https://lombardi.georgetown.edu/news-release/space-travel-can-adversely-impact-energy-production-in-a-cell/#_ga=2.236450564.447009058.1606331400-1648351922.1606157769

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