从维生素 C 到菠菜:研究保护宇航员心血管健康免受太空辐射影响的方法

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研究人员开发了一种新技术,用于保护军事和太空探索技术中的电子设备免受电离辐射的影响。

评论探讨了太空辐射损害心血管健康的方式,并讨论了我们如何保护宇航员,从维生素 C 到菠菜。

空间:最后的边界。是什么阻止我们探索它?嗯,很多事情,但主要问题之一是太空辐射,以及它在长途航行中对宇航员健康的影响。开放获取期刊心血管医学前沿的新评论 探索我们对空间辐射对心血管健康产生负面影响的方式的了解,并讨论保护宇航员的方法。其中包括辐射防护药物和抗氧化治疗,其中一些比您想象的更常见。

太空令人难以置信的荒凉。在低地球轨道之外,宇航员会受到辐射的轰炸,包括银河宇宙射线和太阳释放的“质子风暴”。这种辐射对人体有害,会破坏蛋白质和 DNA,也是我们无法将任何人送往火星或更远的地方的主要原因之一。

这些问题激发了荷兰莱顿大学医学中心的 Jesper Hjortnaes 博士调查我们对空间辐射有害影响的了解。 “如果我们想看到人类长途太空旅行,我们需要了解太空引起的疾病的影响以及如何保护我们的身体免受它的侵害,”Hjortnaes 说。然而,Hjortnaes 对空间辐射的一个特定方面感兴趣:它对心血管的影响。

您可能会惊讶地发现,除了我们通常与辐射相关的疾病(例如癌症)外,它还会对心血管系统产生严重影响。患有心血管疾病对于执行长途太空任务的机组人员来说将是灾难性的,因此确定风险是什么以及如何降低风险非常重要。

Hjortnaes 及其同事审查了证据,以确定我们对空间辐射的心血管风险的了解。我们所知道的大部分来自对接受过癌症放射治疗的人的研究,心血管疾病是一种常见的副作用,或者来自对辐射暴露的小鼠研究。

那么,效果如何呢?辐射会导致心肌重塑,心脏结构开始发生变化,坚硬的纤维组织生长以取代健康的肌肉,可能导致心力衰竭。其他影响包括血管中的动脉粥样硬化,这可能导致中风或心脏病发作。辐射通过引起炎症、氧化应激、细胞死亡和DNA损伤来发挥作用。

研究人员还研究了保护宇航员的潜在方法。这些包括宇航员可以用来保护自己免受太空辐射的药物和抗氧化剂。有趣的是,抗氧化饮食,包括乳制品、菠菜等绿色蔬菜和维生素 C 等抗氧化剂补充剂,有可能保护宇航员免受辐射暴露期间产生的破坏性活性氧分子的伤害。

总体而言,该评论显示,到目前为止,研究只触及了空间辐射的表面以及保护宇航员免受辐射的最佳方法。几乎没有确凿的证据表明宇航员本身会患上辐射诱发的心血管疾病,因为他们中很少有人比近地轨道走得更远,而且小鼠研究与人类并不完全匹配。

这些问题促使在实验室开发人体心脏组织的 Hjortnaes 及其同事得出结论,我们需要对这些问题进行进一步的研究,以及新的研究方法,例如器官芯片测试技术。

“我们需要开发基于人体的组织平台,例如心脏芯片系统,它可以在人体外模拟真实的人类疾病,以揭示太空辐射诱发的心血管疾病的机制,” Hjortnaes 说。

参考:Manon Meerman、Tom C. L. Bracco Gartner、Jan Willem Buikema、Sean M. Wu、Sailay Siddiqi、Carlijn V. C. Bouten、K. Jane Grande-Allen、Willem 的“心肌病和长途太空旅行:解决辐射问题” J. L. Suyker 和 Jesper Hjortnaes,2021 年 2 月 12 日,心血管医学前沿 .
DOI:10.3389/fcvm.2021.631985