科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，宇航員的骨密度在太空中會(huì)下降?，F(xiàn)在，國(guó)際空間站的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，太空旅行者腸道微生物群的變化可能與骨質(zhì)流失有關(guān)。相關(guān)研究近日發(fā)表于《細(xì)胞報(bào)告》。

(相關(guān)資料圖)

美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在國(guó)際空間站呆了一個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間的嚙齒動(dòng)物體內(nèi)微生物群落改變了，且微生物群落更加多樣化，而在太空中繁殖的細(xì)菌物種或有助增加已知影響骨骼重塑過(guò)程的分子的產(chǎn)生。

“這是微生物組和哺乳動(dòng)物宿主之間動(dòng)態(tài)相互作用的又一個(gè)生動(dòng)案例。腸道微生物群在不斷地監(jiān)測(cè)和反應(yīng)，當(dāng)你暴露在微重力環(huán)境中時(shí)也是如此?！闭撐耐ㄓ嵶髡?、美國(guó)福賽斯研究所首席執(zhí)行官史文淵（音譯）說(shuō)。

他表示，盡管目前尚未發(fā)現(xiàn)微生物群的變化和在微重力下觀察到的骨質(zhì)流失之間是否存在因果關(guān)系，以及這只是一種結(jié)果還是一種積極的補(bǔ)償，但這些數(shù)據(jù)令人鼓舞，并為探索開(kāi)辟了新的途徑。

人的骨骼并非靜止的，即使成年人已經(jīng)完全發(fā)育，在被稱為“骨重塑”的過(guò)程中，物質(zhì)也在不斷添加、移除和移動(dòng)。最近的研究表明，腸道微生物可能通過(guò)各種機(jī)制影響骨重塑，包括與免疫和激素系統(tǒng)的相互作用。微生物也會(huì)因?yàn)樽陨淼拇x而產(chǎn)生各種分子，其中一些代謝產(chǎn)物與負(fù)責(zé)骨重塑的細(xì)胞間接發(fā)生相互作用。

論文第一作者、福賽斯研究所和加州大學(xué)洛杉磯分校的Joseph K. Bedree表示，研究認(rèn)為微生物組會(huì)受到太空旅行的影響有多方面的原因。首先，有物理力量在起作用，如微重力和宇宙輻射暴露不僅影響細(xì)菌細(xì)胞，也影響人類細(xì)胞。同時(shí)，微重力暴露會(huì)對(duì)宿主生物系統(tǒng)產(chǎn)生許多影響——免疫系統(tǒng)不規(guī)則、肌肉骨骼變化、晝夜節(jié)律改變、壓力，并且當(dāng)這些系統(tǒng)變得不平衡時(shí)，微生物群落也可能被破壞。

為探索微生物群長(zhǎng)時(shí)間暴露于微重力環(huán)境中將如何變化，并調(diào)查這些變化與骨密度之間的可能聯(lián)系，研究人員將20只嚙齒動(dòng)物送往國(guó)際空間站。其中10只嚙齒動(dòng)物在4周半后活著回到地球，他們追蹤了這些小鼠體內(nèi)微生物群落在返回后的恢復(fù)情況。剩下的10只太空嚙齒動(dòng)物在軌道上總共停留了9周。之后20只“地面控制”的嚙齒動(dòng)物被安置在地球上相同的條件下——盡管沒(méi)有微重力。研究小組對(duì)各組嚙齒動(dòng)物的微生物群落進(jìn)行了特征描述，并在一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行了比較：發(fā)射前、返回地球后和研究結(jié)束時(shí)。他們還評(píng)估了暴露在微重力環(huán)境下整整9周的太空嚙齒動(dòng)物血清代謝物的變化。

“這是NASA歷史上第一次將一只嚙齒動(dòng)物活著送回地球?！笔肺臏Y說(shuō)，“這意味著我們能夠收集有關(guān)太空變化的信息，然后在它們返回時(shí)監(jiān)測(cè)微生物群恢復(fù)情況。好消息是，盡管微生物群在太空中發(fā)生了變化，但這些變化似乎不會(huì)在返回地球后繼續(xù)存在?！?/p>

當(dāng)研究小組對(duì)太空嚙齒動(dòng)物和“地面控制”嚙齒動(dòng)物的腸道微生物群進(jìn)行特征描述和比較時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)太空嚙齒動(dòng)物的腸道微生物群更加多樣化。在暴露于微重力環(huán)境下的嚙齒動(dòng)物中，有兩種細(xì)菌——乳酸菌和多雷亞菌——含量更高，而在太空中呆9周的嚙齒動(dòng)物的含量甚至高于在太空中呆4周半的嚙齒動(dòng)物。這兩種細(xì)菌的代謝也可能導(dǎo)致了檢測(cè)到的代謝產(chǎn)物升高，并與微重力暴露有關(guān)。

“當(dāng)我們繪制乳酸菌和多雷亞菌的遺傳途徑時(shí)，它們似乎與微重力暴露期間升高的代謝物一致。”Bedree說(shuō)，“當(dāng)一個(gè)人處于微重力狀態(tài)并經(jīng)歷骨質(zhì)流失時(shí)，他們的身體會(huì)試圖進(jìn)行補(bǔ)償，而且體內(nèi)的生物系統(tǒng)也會(huì)這樣做，這是有道理的，但我們需要做更多的機(jī)械研究真正驗(yàn)證這些假設(shè)?！?/p>

研究者表示，一個(gè)影響嚙齒動(dòng)物在太空中微生物群變化的潛在非微重力因素是它們無(wú)法食用自己的糞便，這是它們的一種正常行為，會(huì)將微生物重新引入腸道。然而，4周半后從太空返回的嚙齒動(dòng)物能夠在返回時(shí)食糞，這可能有助于它們的微生物群落恢復(fù)。

雖然這項(xiàng)研究揭示了微生物組在太空旅行中是如何變化的，但史文淵說(shuō)，還需要做更多的工作了解微生物組和骨密度之間的可能聯(lián)系。他們計(jì)劃在地球上繼續(xù)研究。如果能弄清哪些微生物能維持骨密度，就能幫助宇航員在太空中保持健康。研究人員表示，這些信息也可以幫助那些在地球上因非重力原因而骨質(zhì)疏松的人。

“這可能會(huì)帶來(lái)治療骨質(zhì)減少或骨質(zhì)疏松等疾病的新工具，所以這不僅僅是太空中的一個(gè)孤立故事?！笔肺臏Y說(shuō)。

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圖片來(lái)自：Pixabay

相關(guān)論文信息：

http://doi.org/10.1016/j.celrep.2023.112299

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