研究人员发现,太空旅行的严酷环境可能会加速人体内通常与衰老相关的变化。根据对送入近地轨道的人体组织新研究显示,太空环境会减少细胞生成,加剧DNA损伤,并加速染色体末端端粒的衰老迹象。
加利福尼亚大学圣地亚哥医学院的凯瑟琳·贾米森博士表示:"太空是人体的终极压力测试。这些发现至关重要,因为太空中的压力因素——如微重力和宇宙辐射——会加速血液干细胞的分子衰老。理解这些变化不仅有助于保护长期航天任务中的宇航员,也能帮助我们建立地球上的衰老模型和癌症等疾病研究。随着商业航天和近地轨道研究的新时代开启,这项知识尤为重要。"
由圣地亚哥分校生物化学家杰西卡·法姆领导的研究团队开发了微重力环境下培养和监测造血干细胞及祖细胞(HSPCs)的生物反应器系统。研究人员认为,对这类血液生成细胞的深入分析可揭示太空飞行对分子层面衰老的影响。
实验平台搭载SpaceX货运飞船送至国际空间站,在近地轨道停留32至45天。实验结果显示,微重力环境下血液干细胞产生炎症蛋白的速度加快,导致工作负荷增加且恢复时间减少。这种压力使多个衰老标志物显著增加。
随着时间推移,这些细胞生成健康新细胞的能力减弱并出现损耗迹象。特别值得注意的是端粒缩短现象。作为染色体末端的保护帽,端粒通常在每次细胞分裂后逐渐缩短,直到失去分裂能力。短缩的端粒与衰老过程密切相关。
有趣的是,部分细胞压力过大导致无法表达抑制"暗基因组"的蛋白质——即通常处于休眠状态的所谓垃圾DNA。这使得基因组的这些区域开始活跃,进而可能损害免疫功能。
不过研究也发现希望:当细胞返回地球并在年轻健康的骨髓基质环境中培养时,部分损伤出现逆转。这表明太空飞行相关的损伤具有可修复性,未来相关研究或能帮助宇航员恢复健康,并为地球衰老研究提供新见解。
研究人员在论文中写道:"这种短期航天飞行的HSPC加速衰老模型或能为地球人类衰老和年龄相关恶性肿瘤提供重要参考。最终,这些研究可能为快速增长的航天经济中应对太空特异性变化的治疗策略提供指导,同时为衰老及年龄相关疾病(如癌症)建立加速模型。"
相关研究已发表在《细胞干细胞》期刊。
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