科普丨太空中人体骨丢失是如何发生的?

本文转载自中国载人航天

人类长期生活在地球上,组织器官适应了1g的重力环境,当航天员进入太空环境时,便不受重力作用“漂浮”在太空。在失重环境下,由于作用于人体下肢、骨盆、脊椎等承重骨的压力减小,同时肌肉运动减少,对骨骼的刺激减弱,使贮存在骨骼中的钙脱离骨基质,临床表现为骨骼质量减轻,骨密度下降,导致航天员出现骨质疏松等症状,这就是所谓的空间骨丢失

在失重环境下的航天员

空间骨丢失被列为长期空间飞行面临的各种风险因素之首。在国际空间站工作的航天员,脊柱骨密度平均每月下降0.9%,髋关节骨密度平均每月下降1.4%-1.5%。

空间站上人体身体各部位骨矿物质密度变化

那么,空间骨丢失是如何形成的呢?实际上,人体骨骼就像一个大型工地,始终处于拆迁和盖楼的动态平衡中,其中的拆迁队叫做破骨细胞,分解骨中的无机质并释放出钙离子;建筑队叫成骨细胞,负责合成骨基质。进入失重环境后,成骨细胞和破骨细胞的代谢平衡被打破,成骨细胞功能被抑制,而破骨细胞更加活跃,从而导致骨质疏松和机体钙代谢紊乱。

空间骨丢失原理

因此,航天员在执行繁重任务的同时,还要花费大量时间锻炼,增加肌肉的运动,增强对骨骼的刺激和对骨骼血液的供应,有效减缓骨质疏松的形成,以对抗空间骨丢失。

航天员在太空与地面都要进行身体锻炼

在天宫二号空间实验室中,就为航天员准备了“跑台”及特殊的健身器材。通过特殊的跑步机和动感单车,可以帮助航天员锻炼心肺功能,使用骨丢失对抗仪敲打人体小腿部位相应穴位,可以刺激骨骼、改善血液循环,帮助航天员对抗骨质疏松,保障骨骼健康。

航天员景海鹏、陈冬在天宫二号内健身

2019年,中国航天员科研训练中心和北京大学分子医学研究所科研团队发表了空间骨丢失相关的研究论文,该研究建立了成骨细胞内钙信号的变化与骨形成之间的清晰关系,揭示了骨形成调控的一种全新作用机制。

科研团队发表在国际权威期刊NatureCommunications上的文章

这项研究为空间骨丢失的对抗防护及骨质疏松的治疗提供了新思路,期待后续研究成果能为空间站时期我国航天员的身体健康提供进一步的保障。

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