宇航员的肾脏在往返火星的旅途中能存活下来吗

伦敦大学学院研究人员领导的一项新研究表明，肾脏的结构和功能会因太空飞行而发生改变，银河辐射会造成永久性损伤，从而危及任何火星任务。

这项研究发表在《自然通讯》杂志上，是迄今为止对太空飞行中肾脏健康状况的最大规模分析，其中包括商业宇航员的首个健康数据集。它是《自然》杂志关于太空和健康的特别论文集的一部分。

自20世纪70年代以来，研究人员就已经知道太空飞行会导致某些健康问题，其中最著名的是1969年首次登月。这些问题包括骨质流失、心脏和视力衰弱以及肾结石的形成。

人们认为，这些问题中的许多都源于太空辐射，例如来自太阳的太阳风和来自深空的银河宇宙辐射(GCR)，地球磁场可以保护我们在地球上免受这些辐射。由于大多数载人航天飞行都在低地球轨道(LEO)进行，并受到地球磁场的部分保护，因此只有24名前往月球的宇航员受到了未受缓解的GCR辐射，而且时间很短(6到12天)。

还没有人研究过，在较长时间超出地球磁场范围的太空旅行过程中，肾脏和其他器官可能经历什么样的变化。

在这项研究中，由伦敦大学学院领导的来自五大洲40多个机构的研究团队进行了一系列实验和分析，以调查肾脏对太空飞行的反应。

这包括使用来自20个研究队列的数据和样本进行生物分子、生理和解剖学评估。这包括来自40多个涉及人类和小鼠的低地球轨道太空任务的样本，其中大部分是国际空间站，以及11个涉及小鼠和大鼠的太空模拟。

其中七项模拟涉及让老鼠暴露于模拟GCR剂量，该剂量相当于1.5年和2.5年的火星任务，模拟地球磁场以外的太空飞行。

研究结果表明，人类和动物的肾脏都会因太空环境而“重塑”，负责微调钙和盐平衡的特定肾小管在太空中停留不到一个月后就会出现收缩迹象。研究人员表示，造成这种情况的原因可能是微重力而不是GCR，但还需要进一步研究来确定微重力和GCR的相互作用是否会加速或加剧这些结构变化。

此前，人们认为太空飞行期间肾结石形成的主要原因是微重力引起的骨质流失，导致尿液中钙质沉积。然而，伦敦大学学院团队的研究结果表明，肾脏处理盐的方式因太空飞行而发生了根本性改变，这可能是肾结石形成的主要原因。

最令人震惊的发现或许是，至少对于任何考虑进行为期三年的火星往返旅行的宇航员来说，暴露在模拟GCR的辐射下2.5年的小鼠的肾脏会遭受永久性损伤并丧失功能。

这项研究的第一作者、伦敦大学学院肾脏医学系伦敦管状中心的KeithSiew博士说：“我们知道，迄今为止进行的相对较短的太空任务中，宇航员的健康状况有所改善，例如肾结石等健康问题有所增加。但我们不知道为什么会出现这些问题，也不知道宇航员在执行较长时间的飞行任务(例如拟议的火星任务)时会发生什么情况。”

“如果我们不开发新的方法来保护肾脏，我想说，虽然宇航员可以到达火星，但他们在返回途中可能需要透析。我们知道肾脏显示辐射损伤的迹象很晚;等到这变得明显时，可能已经太晚了，无法防止衰竭，这对任务的成功几率来说将是灾难性的。”

作者表示，尽管研究结果指出了火星任务面临的严重障碍，但在制定解决方案之前，必须先发现问题。

这项研究的资深作者、伦敦大学学院肾脏医学系伦敦管状中心的斯蒂芬·B·沃尔什教授说：“我们的研究强调了一个事实，如果你计划执行太空任务，肾脏真的很重要。你不能用屏蔽来保护它们免受银河辐射，但随着我们对肾脏生物学的了解越来越多，我们可能开发出技术或药物措施来促进长期太空旅行。

“任何为宇航员开发的药物也可能对地球有益，例如可以使癌症患者的肾脏承受更高剂量的放射治疗，而肾脏是这方面的限制因素之一。”

虽然该研究只描述了两年半内肾脏的变化情况，但它是目前最全面的数据。