为什么太空飞行会破坏宇航员的红细胞？

20 世纪 60 年代，第一批宇航员从太空返回时，他们的健康评估揭示了一些意想不到的情况。除了肌肉和骨骼质量显著流失外，他们还患有贫血——这意味着他们的血液中的红细胞数量低于正常水平。

这种被称为“太空贫血”的现象似乎是太空旅行不可避免的一部分。它发生在所有 venturing beyond Earth’s atmosphere 的人身上。但几十年过去了，科学家们仍然没有完全理解这一过程。

什么是太空贫血？

多年来，科学家们认为太空贫血是一种暂时的适应，是宇航员在过渡到微重力时经历的体液变化的组成部分，因此算不上大问题。

然而，最近的研究表明并非如此：2022 年发表在《自然·医学》上的一篇论文发现，太空贫血是红细胞破坏急剧且持续增加的结果。虽然在地球上我们的身体每秒会分解 200 万个细胞，但在太空中，这个数字会增加到每秒 300 万个，增加了 50%。

该论文的首席作者、渥太华大学医学教授 Guy Trudel 表示：“在你身处太空的整个过程中，这种情况都在发生。”

值得注意的是，这种情况在飞行后康复期间确实会得到改善。迄今为止，宇航员们也都能很好地应对这种情况，但大多数太空旅行，例如国际空间站的旅行，仅持续六个月。目前尚不清楚人类生理机能将在未来多年的星际航行中如何表现——更不用说在月球或火星上建立永久殖民地了。

Trudel 补充道：“当我们谈论更长的任务时，这会带来额外的风险。”

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太空中的贫血

需要澄清的是，宇航员实际上在太空中*没有*贫血。他们的红细胞数量大约少 10-15%，但他们的血液中的液体也更少，因此相对浓度大致相同。只有当他们回家并将液体补充到地球水平时，红细胞短缺才会显现出来。

然而，即使他们技术上没有贫血，事实仍然是，在太空中，他们的身体正在更加努力地工作以弥补红细胞破坏（或称溶血）的激增。

Trudel 解释说，星际生活在某些方面当然更容易。由于缺乏重力，完成任务所需的努力与在地球上相比微乎其微。“你可以用手指推着搬运重物，”他说。“你不需要建立骨骼，不需要建立肌肉，你的吸氧需求也会大大降低。”

毕竟，红细胞在体内输送氧气；如果我们在太空中不需要那么多氧气，也许我们也可以用更少的红细胞来维持生命。在这种情况下，太空贫血将主要成为返回地球的宇航员的一个问题，因为地球的重力对他们的要求更高。

另一方面，一些数据表明，随着任务时间的延长，贫血确实会变得越来越严重。Trudel 表示，如果身体无法无限期地再生足够的红细胞来弥补溶血的增加，那么“贫血甚至可能达到阻止宇航员执行任务的水平。”

在这种情况下，贫血不仅会影响宇航员的体力劳动能力，还会影响他们的认知能力。如果发生出血，他们可能无法用新的红细胞来平衡失去的血液。

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太空中的红细胞

是什么导致宇航员溶血增加仍然是一个悬而未决的问题。一种可能性是红细胞在微重力下会变形，就像水变成球形一样。它们的特定形状——称为双凹盘，看起来像没有完全打穿的甜甜圈——使它们能够挤过狭窄的毛细血管。即使是最轻微的改变也可能阻止它们通过，此时这些无用的细胞就会被破坏。

另一种可能性是红细胞过滤出了问题，而过滤发生在脾脏。正常情况下，这个系统通过清除衰老和退化的细胞来保持我们的血液健康。但如果脾脏在太空中功能不同，它可能会不加区别地针对所有红细胞。

研究人员下一步是确定额外的溶血发生在哪里（以及哪些亚群的红细胞被不成比例地破坏），这可以阐明根本原因，并可能找到解决方案。Trudel 表示：“找到发生在哪里将是了解机制的关键。这就是我们在寻找的。”

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对太空旅游的潜在影响

无论太空贫血的风险如何，宇航员——地球上最健康的人群——可能是我们最不担心的问题。正如 Trudel 指出的那样，“他们是运动员。他们年轻而活跃，[而且]他们没有任何其他疾病。”事实上，他们的强健体质可能解释了迄今为止缺乏贫血相关并发症的原因。

但随着太空旅游变得更加便捷，人群可能会扩大，包括患有心脏病、肺病和其他可能加剧太空贫血影响的疾病的人。此外，血红蛋白（红细胞中携带氧气的蛋白质）有超过一千种类型，其中一些可能对微重力有不同的反应。

理想情况下，随着科学家们对太空贫血的机制有了更深入的了解，他们将能够确定哪些人群的风险最高，并利用这些信息来筛选未来的太空旅行者。

Trudel 说：“还有很多东西需要学习，但毫无疑问，红细胞是至关重要的。没有它们，你就无法在极端环境中生存，也无法登陆其他星球。”

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文章来源

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• Nature Medicine. Hemolysis contributes to anemia during long-duration space flight

• Tourism Recreation Research. Progress in space tourism studies: a systematic literature review