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。”論文通訊作者、美國(guó)福賽斯研究所首席執(zhí)行官史文淵（音譯）說。

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，“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?！盉edree說，“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，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。

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圖片來自：Pixabay

相關(guān)論文信息：

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

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