细胞如何帮助阿尔忒弥斯宇航员锻炼

美国国家航空航天局的猎户座飞船将使用基于欧洲自动转运车（ATV）的模块将宇航员运送到比以往任何时候都更远的太空。资料来源：NASA

（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（作者：Matt Williams, Universe Today）：2033年，美国国家航空航天局和中国计划向火星发射第一批载人任务。这些任务将每两年在地球和火星位于其轨道上最近的点（火星反对派）时发射一次。使用常规技术，这些任务需要六到九个月才能到达这颗红色星球。这意味着宇航员可以在微重力环境中度过长达一年半的时间，然后在火星重力（约为地球重力的40%）下进行数月的表面作业。这可能会对宇航员的健康造成严重后果，包括肌肉萎缩、骨密度下降和心理影响。

在国际空间站（ISS）上，宇航员保持严格的锻炼计划以减轻这些影响。然而，宇航员在前往火星的途中不会有同样的选择，因为他们的运载工具（猎户座飞船）的体积要小得多。为了应对这一挑战，贝克曼高级科学与技术研究所的Marni Boppart教授和她的同事正在开发一种使用再生细胞的方法。这项工作有助于确保宇航员健康、精力充沛地抵达火星，并做好探索准备。

Boppart是贝克曼研究所和伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校应用健康科学学院（CAHS）的运动学和社区健康教授。在加入UIUC之前，Boppart是美国空军的一名军官和航空生理学家，专门研究高空健康危害。她目前的研究集中在分子水平上的肌肉损失和增加，她希望这将导致在行动和锻炼受限的情况下恢复力量的策略。

考虑到微重力对人体的影响，这种情况会带来问题。由于国际空间站上正在进行的研究，如NASA著名的双胞胎研究，这些生理效应得到了充分的证明。正如Boppart在贝克曼研究所最近的新闻稿中所述：

猎户座乘员舱的剖面图。资料来源：NASA

“宇航员在仅仅两周后可以减掉20%的肌肉，每个月可以减掉1-2%的骨密度。太空旅行的时间越长，人体组织和生理系统的退化越严重。但即使是最剧烈的运动在太空执行的协议不足以克服微重力的负面影响。需要传统运动的替代方案，最好是基于运动原则。"

Boppart和她的同事开始研究细胞在太空探索中的再生能力，以响应由美国国家航空航天局人类研究计划资助的太空健康转化研究所（TRISH）发起的太空健康生物医学研究进展（BRASH）征集。该研究所要求研究人员研究通过增强人体自身的维护和细胞修复能力来确保宇航员健康和性能的新方法。他们表示，这些方法将成为长期探索任务的一部分，包括NASA的阿尔忒弥斯计划和未来的载人火星任务。

阿尔忒弥斯号的任务架构是猎户座飞船，它将把四名宇航员运送到月球。该计划将自1972年阿波罗17号任务着陆以来，首次将两名宇航员送上月球表面（阿尔忒弥斯III）。然而，阿尔忒弥斯的长期目标是建立一个“持续的月球探索和开发”计划，其中包括创建阿尔忒弥s大本营和月球门户等基础设施，以促进未来十年的火星任务。

“猎户座”飞船的体积有限，因为它设计用于三种功能，包括宿舍、餐厅和控制室。尽管其总加压体积为20立方米（690.6立方英尺），但可居住空间的体积仅为9立方米（316立方英尺）。这就为类似宇航员在国际空间站上使用的阻力和耐力设备留下了很小的空间。相反，Boppart和她的团队专注于运动期间和运动后人体内发生的细胞活动。

当我们进行无氧（举重）或有氧（跑步等）活动时，我们的身体会产生“应激反应”。这包括释放到血液中的内啡肽等化学物质，以增强身体保持活力的能力。这些化学有效载荷中的一些包裹在一层被称为细胞外囊泡的脂质（脂肪细胞）保护层中，这种保护层因其在细胞间传递恢复性化学物质的能力而得名。Boppart和她的团队认为，即使在没有运动的地方，细胞外小泡及其携带的化学物质也会引发运动的恢复作用。

由于他们的研究，Boppart和她的同事获得了TRISH的100万美元赠款，将在未来两年内分散。他们研究的主要目的是利用自然（志愿者）和实验室人工产生的细胞外囊泡。当给宇航员服用时，这些囊泡将复制宇航员运动的恢复效果，并对抗微重力的影响，而无需占用大量空间的重型设备。正如Boppart总结的：

“当我们运动时，受益的不仅是我们的肌肉，还有包括大脑和皮肤在内的所有组织。我们TRISH赞助的研究将直接测试运动后释放的细胞外囊泡保护太空中人类健康的能力。宇航员是这项资助研究的目标人群，但其结果可能用于预防、维持或治疗各种疾病。”ns与不活动和废用有关，包括衰老、残疾甚至疾病，这将是非常令人满意的。"