在尋找人類在漫長的火星任務中可能面臨的潛在危險時，科學家們不遺餘力——包括在宇航員腎臟中以異常高頻率出現的結石。
健康的腎臟過濾血液，平衡身體的水分、鹽分和礦物質，並將廢物以尿液形式排出。當這個過程出錯時，痛苦的腎結石——由鹽類和鈣等物質形成的硬塊——可能會在這個重要器官中形成。研究人員推測，宇航員容易患腎結石，是因為骨骼在微重力環境下退化得更快，導致血液中鈣水平升高。但即使在太空旅行者返回地球多年後，這些結石的驚人發生頻率也表明還有其他因素參與其中。
為了調查，近期發表在《自然·通訊》上的一項研究的作者，探索了微重力和銀河宇宙射線如何影響腎功能——特別是腎臟中稱為腎小管的部分，腎小管有助於維持健康的鹽和礦物質水平。該團隊分析了來自太空宇航員和地面及太空齧齒動物的資料：太空中的齧齒動物經歷了微重力和輻射力的綜合影響，而地面實驗則讓科學家們能夠分離出每種影響的效果。
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腎臟具有非凡的反應性和適應性——但這些特性也可能對它們不利。當微重力改變身體內部液體的分佈時，腎小管往往會萎縮；這種作用會阻礙器官正確過濾鈣和鹽的能力，增加腎結石和其他健康問題的風險。而萎縮的腎小管更容易受到高能宇宙射線的傷害。“微重力和銀河輻射之間存在著一種不祥的聯盟，”研究主要作者，倫敦大學學院的腎臟生理學家基思·西耶夫說。
微重力的影響在回到地球后可能是可逆的。但輻射“就像一個保齡球，你抓住它並扔向”身體細胞，喬治城大學的放射治療研究員埃萬傑利亞·萊亞基斯說。“你將損害DNA、蛋白質和細胞器”，可能造成永久性損傷。在地球保護性大氣層之外，高能粒子流轟擊並破壞產生能量的線粒體，同時擾亂關鍵的蛋白質生產過程。微重力引起的腎小管重塑可能會使重要的血管僵硬，增加它們對輻射引起的炎症和組織損傷的易感性。
西耶夫說，這些令人沮喪的結果可能甚至低估了對宇航員腎臟造成損害的風險。他補充說，迫切需要更多研究來加強旨在散射入射輻射的宇宙飛船遮蔽。
“這是一項門戶研究，”愛丁堡大學的腎臟生理學家馬修·貝利說。研究結果可能有助於闡明地球上的腎臟疾病機制，並且可能為更有效地保護器官免受輻射提供建議——從而擴大對抗癌症的放射治療範圍。
“我們是永不安分的探險家；毫無疑問，我們將前往[火星]，”貝利補充說。“但大多數人沒有想到讓這一切成為可能所需的健康研究。”