航天失重對人體的生理影響及對抗研究進(jìn)展

關(guān)鍵詞：太空飛行,體液,骨密度,1航天失重對人體的生理影響,1航天失重對肌肉骨骼的影響,2航天失重對體液及心血管功能的影響,3航天失重對腦組織的影響,4航天失重對神經(jīng)視覺系統(tǒng)的影響,2空間站常規(guī)失重對抗策略,1基于運(yùn)動(dòng)鍛煉的失重

     呂松澤，李小濤，王惠娟，王顏晴，張劍鋒，劉書娟

    (1西安電子科技大學(xué)特殊環(huán)境生理與體能訓(xùn)練軍民融合創(chuàng)新研究中心，陜西 西安710126； 2中國航天員科研訓(xùn)練中心航天醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100094)

    中國載人航天已進(jìn)入空間站時(shí)代，長期航天飛行將變得更為頻繁，同時(shí)航天員的安全與健康保障也面臨更高挑戰(zhàn)[1-2]。重力環(huán)境可導(dǎo)致人體組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生新的適應(yīng)，但這種去重力性適應(yīng)將使航天員重返重力環(huán)境時(shí)面臨諸多危險(xiǎn)，因此必須采取措施對抗失重所致的不良生理效應(yīng)[3]。雖然運(yùn)動(dòng)鍛煉是當(dāng)前最為有效的失重對抗策略，但其并不能解決所有問題，且耗時(shí)較多，消耗資源過多。因此，采取多種策略聯(lián)合應(yīng)對的系統(tǒng)與整合，或許是未來失重防護(hù)的必經(jīng)之路[4]。本文重點(diǎn)闡述肌肉、骨骼、心血管及神經(jīng)等運(yùn)動(dòng)相關(guān)系統(tǒng)的去重力適應(yīng)性改變，同時(shí)回顧包括運(yùn)動(dòng)鍛煉在內(nèi)的失重對抗措施和防護(hù)效果，并提出失重防護(hù)研究的未來發(fā)展方向。

    1 航天失重對人體的生理影響

    1.1 航天失重對肌肉骨骼的影響

    骨骼的主要功能是支撐各組織器官并完成身體活動(dòng)，失重環(huán)境下的支撐和杠桿作用使骨結(jié)構(gòu)產(chǎn)生廢用性改變的可能性大大減小。進(jìn)入太空失重環(huán)境數(shù)日內(nèi)，尿鈣排泄量可增加60%～70%[5]。隨著飛行時(shí)間的延長，骨礦物質(zhì)流失不斷增加，其中跟骨骨質(zhì)在太空飛行2個(gè)月后丟失4.5%，4個(gè)月后丟失7.9%[6]。人體椎骨骨密度在太空飛行2～4個(gè)月減少0.67%～0.93%，5～7個(gè)月減少0.3%～10.8%[7]。由于個(gè)體差異和測量方法的不同，骨質(zhì)丟失的絕對值可能有一定差異，但太空失重環(huán)境可能比地基模擬失重降幅更大[8]。脊柱、骨盆和股骨等主要承重點(diǎn)的骨密度均有明顯下降，上肢骨密度下降幅度很小，而顱骨骨密度有一定程度增加[9-10]。股骨骨松質(zhì)部位骨小梁區(qū)更易受到失重的影響，其骨密度的損失大于股骨皮質(zhì)[6]。

    在太空失重環(huán)境中，人體不需要克服重力維持身體直立或平衡，因此骨骼肌會(huì)發(fā)生廢用性適應(yīng)。來自太空飛行的報(bào)告顯示，航天員股四頭肌和小腿三頭肌體積在飛行8 d后分別減少6.0%和6.3%，飛行16 d后分別減少高達(dá)15.4%和15.9%[11-12]。在112～196 d的長期飛行中，航天員的腓腸肌和比目魚肌分別減小了24%和20%[10]。CHANG等[13]在對國際空間站(International Space Station，ISS)駐留6個(gè)月以上的航天員的腰椎旁肌進(jìn)行評估時(shí)發(fā)現(xiàn)，在飛行結(jié)束后經(jīng)過46 d的恢復(fù)仍然不能達(dá)到飛行前的水平。BURKHART等[14]通過對17名長期太空飛行航天員的數(shù)據(jù)比對發(fā)現(xiàn) ......

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