【悄然兴起的太空医学】悄然兴起

时间：2019-01-10 03:24:01　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　进入21世纪，一门崭新的医学――太空医学悄然兴起。人类又多了一种与疑难疾病抗争的手段。　　科学家发现，当宇航员执行太空任务时，身体因摆脱地球引力而处于失重状态，此时，宇航员的骨骼无需支撑其全部重量，功能的衰退可能导致骨骼中钙质的大量流失。研究证明，人因长期处于失重状态而导致的骨质流失量平均每月高达总量的1％左右。
　　其实，太空飞行的持续失重对宇航员的骨骼影响，类似于人在衰老后遇到的骨质疏松症。骨质疏松症是一种常见的骨科病，患者的骨骼变得十分脆弱，很容易骨折。
　　在人的一生中，其骨骼系统一直在经历着骨质的持续增长和流失。人体的骨骼因钙和各种矿物质的存在而变得强健且有韧性，担负起支撑全身体重的重任。只要我们长期坚持体育锻炼，不但自身的身体素质会变好，骨骼也会更加健康强壮。
　　但是，当人步入老年阶段时，动作变得迟缓，非但不再坚持体育锻炼，也变得不爱活动了。此时，人的肌肉和心血管系统也开始走向衰老。在失重的太空中，宇航员不再需要站立、行走或举起重物，他们的肌肉特别是下半身的肌肉由于缺乏锻炼而被闲置。由于不再需要克服重力将血液送入大脑，宇航员的心血管系统也不再像在地球上时那么强劲有力。
　　当宇航员进入失重环境时，自身身体机能会进行正常调整，因此，上述情况一般不会引起大问题。但是，当宇航员从太空返回地球时，就很可能因为大脑供血不足而导致昏迷，或因为骨质疏松而无法正常站立，亦或因为全身肌肉的失调而无法正常操控仪器等等，这些都可能威胁到宇航员的生命安全。
　　为了尽可能减少微重力环境可能给宇航员带来的危害，科学家特意为他们设计了一系列专业锻炼器械。目前，太空中的国际空间站共配备了3种运动器械。前两种属于早期产品，其中有一种叫“双轮测力计”。从外观上看，它和健身房里的运动自行车没什么两样，但配有一条特制的肩带，用于将锻炼者绑定，防止飘浮。这个器械的主要功用是强化宇航员腿部肌肉的锻炼和增强其心血管系统功能。优点是操作简易，缺点是不能为骨骼提供足够的负重。另一种叫“踏板跑步器”，是专门用于增强骨骼力量的器械。跑步器底部经过特殊的弹性处理，能使锻炼者感受到类似地球引力般的拉力。这个拉力较强，宇航员不得不每隔5～10分钟就停下来休息。
　　科学家发现，通过体育锻炼，可以有效地增强宇航员的体质，减少骨质的流失，可以延缓骨质疏松症的出现。为了确保飞行任务的顺利完成，宇航员每天至少得锻炼1～2个小时。此外，宇航员还得服用专家为他们准备的药物，预防身体机能的失调。随着研究的进一步完善，运动专家希望设计出更多高效、高能且令人愉悦的运动设备，让宇航员花尽可能少的时间，享受对健康尽可能有益的锻炼。
　　通过对宇航员在失重情况下生理机能改变的研究，科学家认为，在没有找到更多更有效的方法之前，无论是老人还是宇航员都应该坚持体育锻炼。有规律的体育锻炼可以增强体质，也可以预防心脏病、糖尿病或直肠癌等疾病。
　　宇航员身处太空，无时无刻都离不开航天器的保护。航天器为宇航员提供可以自由呼吸的氧气，提供适宜的温度，进行水循环处理，同时还保护他们不受外部真空的伤害。从这一点上看，生活在航天器中的宇航员更像是孕育在子宫中的胎儿，妈妈的子宫为胎儿提供了发育所需的氧气和各种营养物质，同时还充当了保温箱和废弃物处理站，保护胎儿不受外部环境的伤害。
　　如何才能更好地了解宇航员在太空中的健康状况呢？科学家为航天器配置了各种生物传感器，目的是可以随时采集信息，以便对船舱内的各种有机生命体包括宇航员、各种动植物、细胞等的生存状况实施监控。这些生物传感器主要负责测量相关生命体征和各种生理指标，包括心律、血压和体温等。它们有的可以植入被监测对象内部，有的可以穿戴在表面，还有的被安放在飞船的各个地方。通过这些传感器，科学家能够随时收集各种实验参数，判断整个飞船的生命维持系统的运行状况。
　　科学家为了检测宇航员的血液生化情况，如血液中的酸性物质、钾、钙、二氧化碳及氧气的变化，以判断宇航员是否适应太空飞行，正在研制一种可服用的微型生物传感器。这种传感器必须尽可能小，吞服后不至于危及宇航员正常的生理功能。
　　其实，微型生物传感器在人类的日常医疗中也非常有用。比如，科学家希望通过微型生物传感器对身处腹中的胎儿进行全面监控，一旦发现胎儿有异常立即将信息传给医生。科学家还设想在微型生物传感器上安装微型的手术装置，那样就能在人体内进行手术了。
　　许多疾病，比如肿瘤或病原体感染，均是由它们所产生的蛋白质造成的，如果能将这些致病的蛋白质的分子结构搞清楚，科学家也许就能设计出更多的新药，而且在增强药物疗效的同时尽可能地减少其毒副作用。
　　如何才能搞清楚蛋白质分子的结构呢？可以采用X射线对其进行反复轰击。为了获取准确的信息，整个轰击过程必须尽可能地避免外部干扰。然而，在地球的任何地方，重力都是无法避免的，因此，为了摆脱重力的干扰，现在科学家把实验室转移到了太空。在那里，科学家不仅可以准确无误地获得蛋白质结晶体的三维结构，而且还能培育出一些蛋白质结晶体用于疾病治疗。目前，科学家在太空实验中获取到的蛋白质结晶体三维结构比在地球上多出40%以上。
　　在中美和南美地区有一种名为“查格斯”的疾病，这是一种依靠寄生虫传播的由查格斯病毒引起的恶性传染病，它威胁着大约2 000万人的生命。查格斯病毒寄生在一种寄生虫体内，这种寄生虫可以休眠很多年，而一旦变得活跃，它们携带的病毒就会感染人类。查格斯病毒非常容易攻击人的心脏，感染者的心肌最终会变得很虚弱，甚至会突然破裂。过去，人们都误以为查格斯病患者死于心脏病而不是病毒感染。
　　幸运的是，20世纪90年代初，科研人员从哥斯达黎加一种热带植物中成功分离并提取出一种蛋白质物质，这种物质能够对寄生虫体内的查格斯病毒形成有效的阻碍。科学家希望进一步了解这种蛋白质物质的结构。之前，所有试图解析蛋白质分子结构的地面实验都以失败告终。后来，宇航员把实验带入太空，从而获得了这种蛋白质的三维结构。眼下治愈查格斯病的概率已经大大增加。
　　迄今为止，在美国宇航局的帮助下，科学家已经发现了30多种用于治疗的蛋白质结构，其中好几种已作为新药先后进入不同阶段的临床实验。科学家相信，通过了解更多的蛋白质结构，能够制造出更多的新药，用于治愈流感、糖尿病这类在全球范围较为普遍的疾病。
　　编辑/徐柏楠

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