一项新研究揭示了太空飞行影响人体健康的又一机制。参与国际空间站四次SpaceX补给任务的血液干细胞样本分析显示,太空旅行会加速造血干细胞的老化过程,这些干细胞对维持血液系统和免疫系统健康至关重要。
这项由美国宇航局资助的研究对来自骨髓捐赠者的干细胞进行了实时监测,追踪了2021年12月至2023年3月间四次30-45天太空任务期间的细胞变化。研究人员将太空样本与相同捐赠者提供的地球对照样本进行比对发现,太空飞行后的细胞呈现出以下特征:新细胞生成能力减弱、DNA损伤风险升高、染色体端粒加速缩短(携带遗传信息的线状结构末端老化标志)。
科学家将这些变化归因于太空中的微重力环境和增强的辐射暴露。研究重点关注的造血干细胞(HSPCs)负责生成骨髓中的所有血细胞类型,包括运输氧气的红细胞、对抗感染的免疫白细胞以及止血的血小板。
研究显示,太空环境导致这些细胞出现过度活化现象,消耗了干细胞储备并破坏其休整恢复能力——这是干细胞维持长期再生功能的关键特性。同时观察到线粒体(细胞能量工厂)的炎症应激反应,以及基因组中"暗基因组"区域的异常激活。
加州大学圣地亚哥分校医学院医学教授、桑福德干细胞研究所主任卡特里娜·贾米森博士指出:"干细胞再生能力确实减弱,但不同捐献者间存在差异。这表明某些个体的干细胞激活了抗衰老保护机制,而其他个体则未启动这种机制。"该研究成果发表在《细胞干细胞》期刊。
与地球大气层和地磁屏蔽不同,太空中的高能辐射会引发DNA损伤、癌症风险增加、神经退行性病变、心血管问题和免疫失调。结合微重力导致的骨密度流失、肌肉萎缩等效应,这项发现将为开发航天员防护技术提供关键依据,同时为地球上的衰老机制和癌症研究提供新模型。
贾米森表示:"我们已发现可增强干细胞抗逆性的关键机制,目前正通过最新的SpaceX补给任务继续研究这些发现的应用潜力。"
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