航天员返回后站不起来，需坐在椅子上，在太空中待太久对身体有何影响？

太空是一个神秘而充满魅力的世界，许多人都十分羡慕宇航员，能飞上太空，领略宇宙独一无二的美景。宇宙飞船着陆地球后，焦急等待的人们都盼望着航天员们早点出舱，一睹太空英雄的无限风采。然而，细心的小伙伴会发现，航天员返回地球后，出舱时间都十分漫长。不仅如此，国内外许多宇航员返回地面后，一般都是由工作人员把他们从返回舱中抬出来，放到担架或者座椅上，随后再由航天医生搀扶护送到检查车里，甚至连欢迎仪式都是坐在座椅上完成。 

与地球相比，太空环境最大的特点就是失重，环境十分恶劣。人类在航天过程中要经受各种无法想象的艰难。太空环境对宇航员的影响主要有5个方面，包括太空辐射、与外界隔离对身体和心理的影响、远离地球的不便、微重力环境对健康的影响以及长时间封闭环境对人体的影响。

宇航员在太空承受的辐射远高于地球，驻留时间越长辐射量越大，面临的风险包括辐射引起的疾病、中枢神经系统变化等。宇航员执行太空任务期间与外界隔离，长时间处于封闭环境，可能出现睡眠问题、疲劳、情绪低落、免疫系统变化等状况。太空微重或失重环境也会给人体带来影响。据美国航天局介绍，宇航员在太空期间，负重骨骼的矿物质密度平均每月降低1%至15%。肌肉量流失速度也更快。人体体液在微重力环境下会上流至头部，可能给眼睛带来压力并导致视力问题。

此外，长期的太空任务或将影响人类的大脑。研究人员对5名曾在国际空间站上执行过长期任务的（平均169天）宇航员进行了血样分析，结果发现，有几种物质的浓度在他们体内有所提升，其中三种会导致大脑损伤的物质引起了他们的关注，分别是神经丝光（NFL）、胶质纤维酸性蛋白（GFAP）和β-淀粉样蛋白Aβ40。其中，NFL通常是神经细胞受损的产物、GFAP在阿尔兹海默病以及抑郁症等脑部疾病发作时也都有浓度的提升、β-淀粉样蛋白Aβ40的水平也会在阿尔兹海默病中有所提升。

(二)正常视网膜各层结构的OCT影像解读

不同的设备、不同的分辨率所显示的正常视网膜OCT影像存在一定的差异,并且这种差异主要表现在视网膜外层结构上(图4-2~图4-4)。虽然外界膜以外组织学上只有视杆、视锥细胞层和色素上皮两层结构,但OCT上却检测到多条不同性质的光反射信号带,对于这些反射条带的解读目前依然存在一定的争议。

神经纤维层(NFL):由神经节细胞发出的轴突即神经纤维所构成,排列成束、相互联合,与视网膜表面平行,向视盘方向集中。由于神经纤维水平走向(与入射光垂直),且结构致密、液体成分少,所以OCT中衣现为高反射信号带。高反射条带在黄斑颗侧较薄,鼻侧越接近视盘越厚(图4-3)。内界膜在没有明显增厚的情况下较难从神经纤维层的内侧分辨出来。视网膜大血管行走在神经纤维层内,血液中血红蛋白吸收光能使入射光迅速衰减,因此在血管的下方会投下垂直于视网膜表面的光学阴影(optical shadow),使下方组织的反射信号减弱甚至消失。

神经节细胞层(GCL):主要由神经节细胞构成,还含有一些神经胶质细胞、Miller纤维和视网膜血管分支。由于细胞内的液体成分相对较多,所以OCT中表现为中低反射信号。在这层亦可看到视网膜血管及其投下的光学阴影(图4-3)。

内丛状层(IPL):主要由双极细胞的轴突与神经节细胞的树突相互联系而成。由于该层以纤维结构为主而少有细胞核,因此液体含量少,且纤维排列方向纵横交织有序性略差,所以OCT中表现为中反射信号带。

内核层(INL):主要由双极细胞构成,还有水平细胞、无足细胞、Miller细胞等成分。由于该层细胞核的成分较多,纤维成分少,所以OCT中表现为低反射信号。

外丛状层(OPL):主要由视杆、视锥细胞的轴突及双极细胞的树突吻合而形成,此外还有水平细胞和Miller细胞的突起。与内丛状层相似,该层结构以神经纤维为主,所以OCT中表现为中反射信号带。

外核层(ONL):由视杆、视锥细胞的细胞核构成。由于细胞核液体含量较高,所以OCT中表现为低反射信号。

外界膜(ELM):为视细胞之间、视细胞与Muller细胞之间和Miller 细胞之间粘连小带,平行于视网膜表面,而与入射光垂直,因此OCT中表现为一条非常纤细的中反射信号带。解到学上感光细胞层即杆体、锥体层位于外界膜之外,分内、外节两段,显微镜下为一层整齐的棚栏状排列结构,最外侧便是排列整齐的单层色素上皮细胞,但是在高分辨率的OCT上则显示出多条不同性质的光反射条带(图4-2~-图4-4)。

光感受器内节段(IS):内段是感光细胞细胞体的延续,OCT中表现为低反射信号带。

内外节交界处(IS/OS):为光感受器内节段与外节段交界连接的部位。虽然在组织切片并不存在明显增厚的结构,但是OCT中却表现为非常明显的高反射信号带,这是由于在此连接处,光的折射率突然发生变化。

光感受器外节段(OS):为排列整齐的外节盘膜,OCT中表现为低反射信号域接下来视网膜最外层的OCT影像在不同的被检查者、不

同状态、不同视网膜部位以及不同分辨率、不同设备中存在不同的表现。ISOS外侧仪有一条高反射信号带(图4-2)这种现象最常见。普遍认为这条高反射信号带代表色素上皮层(RPE)。

太空中的零重力使宇航员必须应对许多风险，比如高压的环境、噪音、隔离、昼夜节律的打乱、辐射暴露以及漂浮时发生的液体逆流等，这些也是科学家一直致力于解决的主要威胁。

普拉特斯说:“当我们进入太空后，会经历微重力，并以每小时17500英里的速度飞行。我们的身体会逐渐适应，并继续发挥功能。总体来说，人体的功能是非常好的。” 然而，这项研究也存在一些局限性，因为它只研究了斯科特和马克，其研究结果并没有在其他宇航员身上得到验证。而且斯科特在空间站的地磁场保护罩内，并没有受到深空的辐射伤害。但是研究人员依然认为，该项研究结果并非偶然，他们相信这会是“太空人类基因组学的黎明”。 “双胞胎研究计划是人类太空飞行中用于了解表观遗传学和基因表达的重要一步。” NASA首席健康医学官波尔克（JD Polk）说，“它揭示了个体化药物的需求，以及在进行深空探测时保持宇航员健康的重要性。目前NASA正在计划进行月球和火星的太空任务。”

在太空生存的这段时间内，斯科特出现了颈动脉和视网膜增厚、认知能力下降、DNA损伤等问题，基因表达、肠道微生物以及染色体末端端粒的结构也都发生了变化，但研究显示，他的DNA并没有发生变异。 基因表达的变化与DNA修复系统及免疫系统有关。在斯科特到达太空时，就有1000多个基因发生了变化。有些变化是意料之中的，比如与骨骼生成有关的变化或DNA修复。宇航员在太空中会出现骨质疏松，DNA也会受到辐射损害，但是线粒体和免疫系统基因的改变，可以产生能量，保护身体。这也正是机体在太空中的压力适应性，说明斯科特的免疫系统对环境变化时刻保持着高度的警惕。 研究者之一，威尔康奈尔医学院生理学和生物物理学副教授克里斯托弗·梅森（Christopher Mason）说：“斯科特的基因表达发生了巨大的变化，虽然他回到地球后很多变化都已经恢复，但是认知能力的下降、DNA损伤和一些T细胞活化的变化，我们不知道是好是坏。这可能只是身体的应激反应，但是由于基因受到了干扰，我们还是想搞清楚背后的原因以及后续的影响。” 据研究人员观察，斯科特和马克的表观基因组差异不到5%。表观基因组是一种化合物，相当于基因的开关。表观变化是对基因活动的调整，并不会改变遗传密码。对斯科特来说，这些变化与他的免疫反应和炎症相关。 让研究人员意外的是，斯科特的端粒长度在太空中是增加的。端粒长度的变化与衰老或疾病有关，且随着年龄的增长而缩短，它就像健康的生物标记物一样，这也提示了端粒长度的改变可能是航天飞行的长期风险。 回到地球后，斯科特的染色体端粒长度很快就缩短了，甚至比去空间站之前还要短。端粒缩短又与衰老加速、心血管疾病和某些癌症的高风险有关，可能会影响他的健康。

除此之外，因为零重力的头端液体转移，斯科特的眼球也变形了。他的视网膜神经扭曲，脉络膜层出现褶皱，这些都会影响他的视觉清晰度。这种现象也被称为太空相关性视神经综合征，简称SANS。液体转移也导致他的颈静脉扩张、颈动脉壁增厚、心输出量增加、前额皮肤增厚、胶原蛋白水平改变，这些都与心血管危险因素有关。在太空旅行开始和结束的一段时间内，他的乳酸水平也升高了，但是在回到地球6个月后，几乎所有的变化都回到了基线水平。

 让研究人员感兴趣的是斯科特的肠道微生物群虽然数量发生了变化，但其多样性并没有改变。厚壁菌门肠道细菌数量增加了，而拟杆菌门则减少了。 斯科特表示，在回到地球的前几天，他觉得自己像是得了流感，关节肌肉疼痛，小腿肿胀，出现了荨麻疹、皮疹、头晕、恶心和疲劳等症状。他认为这一切都是由于重力的恢复、接触不同的人和免疫系统，以及对这种戏剧性经历的情感反应所引起的。

普拉特斯说，“斯科特身上的变化，绝大多数在返回地球相对较短的时间内都已回到了基线，那些没有很快恢复的也在意料之中，比如压力和炎症标记物。” 这项研究在分子水平上证明，人体拥有适应太空飞行环境的弹性和韧性，它揭示了个人对流感疫苗、基因表达环境因素、颅内压相关疾病、视觉系统损伤以及动脉粥样硬化等心血管疾病的反应。研究人员还将继续对影响端粒动态变化的个体因素进行探索。 这项研究将影响未来的几代人，它是未来生物空间研究的垫脚石，也为其他研究的进步打开了大门。