Orbital Spaceflight Remodels miRNA Expression and Suppresses miRNA Biogenesis Machinery in Astronaut PBMCs
这项研究揭示，轨道空间飞行会导致宇航员外周血单核细胞中 miRNA 表达呈现出以抑制性重塑为主的特征，其表现为核心 miRNA 生物合成机制以及与血管发育和免疫调节相关功能通路的正向协同下调。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。 阅读完整免责声明
在每一个活细胞内部，一个庞大的微小分子开关网络正在运作，以维持身体的平稳运行。这些开关并非基因本身，而是被称为微小RNA（microRNAs）的短链遗传物质。可以将它们想象成灯板上的调光开关；它们并不完全将灯打开或关闭，而是通过控制特定蛋白质的生成量，来精细调节灯光的亮度。这一系统对于管理压力、修复损伤以及保持免疫系统平衡至关重要。几十年来，科学家们已知当人体面临极端情况（如严重疾病或剧烈体力消耗）时，这些微小的调节因子会发生变化。然而，人类可以进入的最极端环境之一——太空中的寂静与失重状态——对于这一特定系统而言，仍然是一个巨大的谜团。
当宇航员离开地球时，他们步入了一个引力不再将他们向下拉的世界，他们的身体必须适应一套完全不同的物理规则。这种被称为微重力的环境，已知会导致细胞行为发生广泛变化，影响从骨密度到免疫功能的一切。虽然研究人员长期以来一直在研究太空环境下基因如何开启或关闭，但他们对控制这些基因的“调光开关”关注较少。了解这些微小RNA开关在任务期间是被调高还是调低至关重要。如果身体精细调节自身机制的能力在太空中受到干扰，可能会使宇航员在前往月球或火星的长途旅行中更容易受到感染、愈合缓慢或面临其他健康风险。
一支研究团队最近致力于解决这个谜题，他们直接观察了宇航员在真实太空任务期间的血液。他们专注于一类被称为外周血单核细胞（PBMCs）的特定白细胞，这类细胞是免疫系统的第一道防线。这项研究是名为MESSAGE Science Mission的大型计划的一部分，研究人员检查了三名宇航员在发射前以及在国际空间站停留第四天、第七天和第十天时采集的样本。为了获得完整的图景，团队还观察了一名刚刚结束仅持续几小时的亚轨道飞行后返回的宇航员的样本。通过对比这些不同的时间点，科学家们能够观察到身体的遗传调光开关是如何应对发射带来的即时冲击，以及如何应对在轨道上生活的持续现实的。
结果揭示了一个随时间展开的显著变化模式。当宇航员最初离开地球进入太空环境时，他们的细胞开始重新组织，但最显著的变化发生在他们进入轨道并趋于稳定之后。研究人员发现，身体并不仅仅是一次性将所有开关调高或调低。相反，它正在进行一种复杂的、协调的重塑。大量的微小RNA开关被调低了，这意味着细胞正在减少这些调节分子的产生。这种抑制并非随机的，而是遵循清晰的时间线。变化在进入太空后的第四天最为显著，并在第十天仍保持在低水平。相比之下，那位仅在太空停留了几小时的宇航员表现出的反应要弱得多且缺乏组织，这表明身体需要持续暴露在微重力环境下，才能触发这种深层的遗传重编程。
或许最令人惊讶的发现不仅在于开关被调低了，还在于负责制造这些开关的机器也在被拆解。科学家发现，负责构建、运输和激活这些微小RNA的基因也受到了抑制。这就像是生产调光开关的工厂、运送它们的卡车以及安装它们的工人同时被告知要减速。这包括了将原始遗传物质切割成最终形状的蛋白质、将物质从细胞核移动到身体其他部分的转运蛋白，以及实际将开关连接到其目标的蛋白质。这种协调性的关闭表明，身体不仅仅是在对单一压力源做出反应，而是在根本上改变其整个转录后调节系统，以应对太空环境。
该研究还确定了受这些变化影响最严重的生物过程。受这些微小RNA调节的基因大量参与了血管的发育、细胞的移动以及细胞间隙的组织。这表明身体正在积极重塑其内部结构以及细胞之间相互沟通的方式。研究人员指出，这些变化与免疫系统、血管健康和代谢调节有关，而这些领域都是已知对缺乏重力敏感的领域。身体选择抑制这些特定路径，表明这是一种刻意的、尽管仍带神秘色彩的适应策略，而非简单的功能崩溃。
尽管有了这些明确的发现，研究人员仍谨慎地指出，目前仍处于发现阶段。这项研究涉及的宇航员人数非常少，这在航天研究中很常见，且样本来自条件略有不同的不同任务。数据表明，在太空停留的时间与这些遗传调节因子的抑制之间存在强相关性，但这尚未能确切证明这如何影响宇航员的长期健康，或者在返回地球后身体是否最终会恢复。科学家强调，虽然血液细胞中的遗传指令显然发生了变化，但他们仍需进一步研究以确认实际的蛋白质和功能性开关是否也随之减少。
这项工作为人类如何适应太空提供了一个新的窗口。它超越了仅仅列出哪些基因处于活跃状态，转而展示了基因表达的整个控制系统是如何被重新配置的。在轨道飞行期间，身体会抑制自身的调节机制，这一发现表明，向太空的过渡是一个深刻的生理事件，其深度比此前认为的更为深远。随着人类向着更遥远的行星进行更长期的任务迈进，理解这些微妙且协调的遗传调光开关变化，对于保持宇航员健康并确保他们的身体能够承受在星际间生活的独特挑战至关重要。
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