細胞如何幫助阿爾忒彌斯宇航員鍛煉

2025-12-07 10:54:47 分類：綜合 閱讀(33)

美國國家航空航天局的細胞獵戶座飛船將使用基于歐洲自動轉運車（ATV）的模塊將宇航員運送到比以往任何時候都更遠的太空。資料來源：NASA
（神秘的何幫地球uux.cn）據美國物理學家組織網（作者：Matt Williams, Universe Today）：2033年，美國國家航空航天局和中國計劃向火星發射第一批載人任務。爾忒這些任務將每兩年在地球和火星位于其軌道上最近的宇航員鍛點（火星反對派）時發射一次。使用常規技術，細胞這些任務需要六到九個月才能到達這顆紅色星球。何幫這意味著宇航員可以在微重力環境中度過長達一年半的爾忒時間，然后在火星重力（約為地球重力的宇航員鍛40%）下進行數月的表面作業。這可能會對宇航員的細胞健康造成嚴重后果，包括肌肉萎縮、何幫骨密度下降和心理影響。爾忒
在國際空間站（ISS）上，宇航員鍛宇航員保持嚴格的細胞鍛煉計劃以減輕這些影響。然而，何幫宇航員在前往火星的爾忒途中不會有同樣的選擇，因為他們的運載工具（獵戶座飛船）的體積要小得多。為了應對這一挑戰，貝克曼高級科學與技術研究所的Marni Boppart教授和她的同事正在開發一種使用再生細胞的方法。這項工作有助于確保宇航員健康、精力充沛地抵達火星，并做好探索準備。
Boppart是貝克曼研究所和伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校應用健康科學學院（CAHS）的運動學和社區健康教授。在加入UIUC之前，Boppart是美國空軍的一名軍官和航空生理學家，專門研究高空健康危害。她目前的研究集中在分子水平上的肌肉損失和增加，她希望這將導致在行動和鍛煉受限的情況下恢復力量的策略。
考慮到微重力對人體的影響，這種情況會帶來問題。由于國際空間站上正在進行的研究，如NASA著名的雙胞胎研究，這些生理效應得到了充分的證明。正如Boppart在貝克曼研究所最近的新聞稿中所述：

獵戶座乘員艙的剖面圖。資料來源：NASA
“宇航員在僅僅兩周后可以減掉20%的肌肉，每個月可以減掉1-2%的骨密度。太空旅行的時間越長，人體組織和生理系統的退化越嚴重。但即使是最劇烈的運動在太空執行的協議不足以克服微重力的負面影響。需要傳統運動的替代方案，最好是基于運動原則。"
Boppart和她的同事開始研究細胞在太空探索中的再生能力，以響應由美國國家航空航天局人類研究計劃資助的太空健康轉化研究所（TRISH）發起的太空健康生物醫學研究進展（BRASH）征集。該研究所要求研究人員研究通過增強人體自身的維護和細胞修復能力來確保宇航員健康和性能的新方法。他們表示，這些方法將成為長期探索任務的一部分，包括NASA的阿爾忒彌斯計劃和未來的載人火星任務。
阿爾忒彌斯號的任務架構是獵戶座飛船，它將把四名宇航員運送到月球。該計劃將自1972年阿波羅17號任務著陸以來，首次將兩名宇航員送上月球表面（阿爾忒彌斯III）。然而，阿爾忒彌斯的長期目標是建立一個“持續的月球探索和開發”計劃，其中包括創建阿爾忒彌s大本營和月球門戶等基礎設施，以促進未來十年的火星任務。
“獵戶座”飛船的體積有限，因為它設計用于三種功能，包括宿舍、餐廳和控制室。盡管其總加壓體積為20立方米（690.6立方英尺），但可居住空間的體積僅為9立方米（316立方英尺）。這就為類似宇航員在國際空間站上使用的阻力和耐力設備留下了很小的空間。相反，Boppart和她的團隊專注于運動期間和運動后人體內發生的細胞活動。
當我們進行無氧（舉重）或有氧（跑步等）活動時，我們的身體會產生“應激反應”。這包括釋放到血液中的內啡肽等化學物質，以增強身體保持活力的能力。這些化學有效載荷中的一些包裹在一層被稱為細胞外囊泡的脂質（脂肪細胞）保護層中，這種保護層因其在細胞間傳遞恢復性化學物質的能力而得名。Boppart和她的團隊認為，即使在沒有運動的地方，細胞外小泡及其攜帶的化學物質也會引發運動的恢復作用。
由于他們的研究，Boppart和她的同事獲得了TRISH的100萬美元贈款，將在未來兩年內分散。他們研究的主要目的是利用自然（志愿者）和實驗室人工產生的細胞外囊泡。當給宇航員服用時，這些囊泡將復制宇航員運動的恢復效果，并對抗微重力的影響，而無需占用大量空間的重型設備。正如Boppart總結的：
“當我們運動時，受益的不僅是我們的肌肉，還有包括大腦和皮膚在內的所有組織。我們TRISH贊助的研究將直接測試運動后釋放的細胞外囊泡保護太空中人類健康的能力。宇航員是這項資助研究的目標人群，但其結果可能用于預防、維持或治療各種疾病?！眓s與不活動和廢用有關，包括衰老、殘疾甚至疾病，這將是非常令人滿意的。"