JAHA：太空飞行导致宇航员的线粒体DNA泄露

2021年10月28日讯/生物谷BIOON/---科学家们已经知道辐射暴露和缺乏重力会给宇航员的身体带来压力。但是，针对是什么驱动这种现象，一项新的研究可能提供了一个更好的想法。这是一条线索，可能帮助宇航员测量太空旅行的物理影响，以便更早发现问题。

这涉及线粒体，即细胞的能量工厂，因为细胞内的这些微小结构产生能量。线粒体有自己的DNA，当它们经历应激或其他损害时，它们的DNA被释放出来，导致细胞损伤和身体其他地方出现问题。

以前的研究已显示，这种循环无细胞线粒体DNA（circulating cell-free mitochondrial DNA）水平的增加可以帮助预测糖尿病、类风湿性关节炎和心血管疾病患者的病情。而线粒体正常活动的崩溃与心力衰竭的产生和进展有关。

在这项新的研究中，来自美国西奈山伊坎医学院等研究机构的研究人员检查了14名美国宇航局（NASA）宇航员的血液样本，这些宇航员在1998年至2001年间在国际空间站执行了5至13天的任务。血液样本被采集了三次：发射前10天，返回当天和着陆后3天。相关研究结果于2021年10月20日在线发表在Journal of the American Heart Association期刊上，论文标题为“Cell-Free Mitochondrial DNA as a Potential Biomarker for Astronauts' Health”。

所有14名宇航员在着陆当天和三天后，血液中自由漂浮的线粒体DNA水平都有所增加，比太空旅行前高出2至355倍。

论文通讯作者、西奈山伊坎医学院心脏病学教授David Goukassian博士说，这一巨大的范围使得他们很难得出任何结论。不过，他说，增加的水平可能是有害的，因为线粒体DNA泄露到身体其他部位时，会促进炎症发生。

这些作者还观察了这些宇航员的白细胞。他们发现炎症、DNA损伤和氧化应激的标志物明显增加，其中氧化应激是指伤害身体健康组织的分子和中和这些分子的抗氧化剂防御系统的平衡被破坏。

Goukassian说，“这是一个恶性循环：辐射可能诱发DNA损伤，DNA损伤可能诱发氧化应激，导致炎症，而炎症又可能导致DNA损伤。”

Goukassian说，由于美国宇航局计划将宇航员送回月球和火星，科学家们需要更好地了解人们如何受到辐射、太空中相对缺乏重力，以及像禁闭和不稳定的睡眠周期等问题的影响。“由于许多原因，深空探索是危险的，但我们需要尽可能多地了解对健康的不利影响，以便我们能够在探索型太空任务之前、期间和之后保护人类免受压力。”

美国宇航局双胞胎研究（Twins Study）的研究员、美国布朗大学分子药理学、生理学与生物技术助理教授Jamila Siamwala说，这项新的研究由于其规模小、时间短和缺乏有关宇航员健康的信息而受到限制。

线粒体，图片来自Wikipedia。

Siamwala说，这些发现仍然是关于人类太空飞行风险的越来越多证据的另一个关键部分。她没有参与这项新的研究。

她说，即使科学家们在寻找让宇航员进入人工休眠状态以深入太空旅行的方法，他们仍然不完全了解太空是如何扰乱一个习惯于重力的物种的血液流动的。

Siamwala说，“我无法告诉你这些研究有多重要。在我们开始考虑商业太空飞行或在太空建立工厂之前，我们需要了解身体在如此恶劣的环境中如何应对这些极端条件。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Malik Bisserier et al. Cell‐Free Mitochondrial DNA as a Potential Biomarker for Astronauts' Health. Journal of the American Heart Association, 2021, doi:10.1161/JAHA.121.022055.