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  • 太空旅行后,宇航员怎么走路?

    肌肉注射可能会给宇航员和需要打石膏的患者带来改变。

    --一项新的实验解决了太空探索中的一个实际问题

    太空旅行后,宇航员怎么走路?

    在经过197天的太空生活之后,美国宇航局(NASA)的宇航员Andrew Feustel返回了地球。他的身体状况非常良好,但由于地球和太空重力的不同,他迈出的步伐摇摆了起来,整个身子也在颤抖。如同他的前辈和即将出发的所有“太空殖民者”一样,宇航员们都在努力克服微重力对肌肉的损伤。

    太空旅行后,宇航员怎么走路?

    Andrew Feustel也在推特上发布了一段返回地球后进行身体测试的视频,并配文道:欢迎回家!这是我在10月5日做的身体测试实验--在空间站上呆了197天之后,闭上眼睛步履蹒跚的样子--希望以后的宇航员不会像现在这样。

    幸运的是,美国实验生物学会联合会(Federation of American Societies for Experimental Biology,FASEB)发布的一个研究表明可以用合适的注射液来治疗微重力环境宇航员出现的肌肉问题。

    --“我们考虑了在微重力环境下,使用特定细胞参与肌肉的恢复过程。”

    太空旅行后,宇航员怎么走路?

    毫无疑问,失重是太空旅行中最有趣的经历之一,但是,失重也会给宇航员的身体带来伤害。当宇航员在太空长时间停留时,持续的微重力环境会导致骨密度和肌肉质量的损失。针对此问题,美国宇航局已有专门针对返地宇航员的治疗计划,但论文的第一作者--Marni Boppart博士--表示她已经发现了一种新的方法来加速这个治疗过程,也即在太空中对宇航员注射某种特定细胞。

    太空旅行后,宇航员怎么走路?

    Marni Boppart博士在论文中展示了这些由周皮细胞制成的肌肉注射液。她对处于类似微重力环境里面的老鼠进行肌肉注射,发现老鼠的肌肉再生能力增强了。此外,Marni Boppart博士在接受 Inverse杂志采访时表示:“在太空的这段时间里,宇航员可以锻炼自己的肌肉,但是还没有哪种机械性刺激可以维持肌肉质量,因此我们考虑了在微重力环境下,特定细胞参与肌肉恢复过程的可能性。”

    图释:宇航员在国际空间站上锻炼,以减轻肌肉和骨骼的损失。

    但当他们回到地球,他们仍然要进行康复训练。

    太空旅行后,宇航员怎么走路?

    肌肉注射剂中的周皮细胞可以在人和老鼠的肌肉血管周围找到,当肌肉不活跃时,周皮细胞消溶,肌肉质量下降。在Marni Boppart博士的实验中,她观察到在微重力环境下,老鼠的肌肉纤维和周皮细胞接续减少--与那些可以自由活动的样本相比,后肢被固定14天的老鼠以一定的速率失去这些细胞和肌肉纤维。同样的,我们的肌肉长时间不使用时也会发生萎缩,最好的例子就是固定在石膏里的肢体。

    恢复丢失的肌肉力量需要大量时间、精力和物理治疗。但Marni Boppart博士的方法适当地加速了这一过程。当她的团队在实验老鼠身上重新注射了大量的周皮细胞之后,他们观察到了巨大的变化--仅仅过了两周,接受注射的老鼠已经痊愈,而对照组老鼠的肌肉质量仍然在减少。

    太空旅行后,宇航员怎么走路?

    一方面,Marni Boppart博士认为根据这一发现可以推断这些被移植的细胞可以取代原有周皮细胞的丢失。此外,周皮细胞的注射对肌肉恢复是非常有益的。

    另一方面,Marni Boppart博士还认为周皮细胞不仅可以取代那些丢失的肌肉细胞,而且可以产生胞外囊泡,这是一种细胞之间偶尔交流使用的小包,进而促进肌肉的再生,更重要的是可以加速用于向肌肉输送富氧血液的毛细血管的再生。接下来,她所在的团队会根据对细胞现有的认识,进一步提取其中含有再生作用的物质。具体做法是提取某个个体血液中周皮细胞分泌的胞外囊泡,并将其注射回去。

    太空旅行后,宇航员怎么走路?

    对于未来的研究,Marni Boppart博士更倾向于发掘肌肉注射与运动锻炼相结合的方法在肌肉恢复方面的潜力。理想状态下,这些注射液会大幅减少宇航员重回地球之后的再适应时间,也会有效地帮助那些需要石膏固定,或者需要躺在病床上几个月的病人恢复到正常肌肉水平,这个实验将会持续很长一段时间。

    如今,人类不断地探索太空,但我们始终不确定太空是否会让宇航员健康地返回地球家园。

    太空旅行后,宇航员怎么走路?

    本文摘要:

    持续地卧床休息和固定肢体会导致骨骼肌的质量和功能快速且显著的丧失。物理疗法是如今恢复肌肉能力的常规做法,但对于一些特殊人群,肌肉的灵活性会严重的下降,恢复的周期也会大幅的延长甚至变得无法完成。因此,我们急需一种新的方法来恢复肌肉的能力。周皮细胞[神经元-胶质抗原2-(NG2)+CD31-CD45-(Lineage-[Lin-])]对肌肉修复有很好的帮助,但是在不加入肌纤维生长素的情况下,我们还不清楚周皮细胞的修复能力。

    论文中的研究方法是对3-4个月的小老鼠进行单侧固定14天(IM)或者在固定14天后进行了14天的再活化(RE),得到两组小鼠。然后使用流量细胞计数法和靶向基因表达分析法评估周皮细胞的数量和功能。此外,移植学也被用来评估周皮细胞对肌肉恢复的影响。靶向基因表达分析法中得到的结果表明,周皮细胞基因表达在肌肉不使用时达到最小,且在对小鼠进行实验(IM,P<0.05)后,NG2+Lin周皮细胞的数量会减少。值得注意的是,周皮细胞移植恢复了肌纤维截面积和毛细血管纤维比的损失,而在单独载体作用下,这个损失一直存在(RE,P=0.01)。这些在肌肉长时间未使用时得到的结果,直接证明了周皮细胞能够有效地修复肌肉质量。

    参考资料

    1.WJ百科全书

    2.天文学名词

    3. Emma Betuel-沈三雨

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