太空之旅是破壞體格的好方法——微重力會導致肌肉質量顯著下降。 國際空間站的居民定期鍛鍊以避免肌肉萎縮，但也許還有另一種方法。 科學家們現在發現，如果用一種特定的分子治療在太空飛行的小鼠，這些動物不僅能保持肌肉，甚至還能增強一些。
研究人員在9月7日發表於《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上的報告中指出，這種治療方法還保護並提高了骨密度，這是微重力環境下的另一個問題。
這項工作不僅對著眼於登月或火星之旅的宇航員具有意義，而且對因年齡、受傷或疾病而導致肌肉流失的地球人也具有意義。 該研究的作者，康涅狄格州法明頓市傑克遜基因組醫學實驗室的遺傳學家Se-Jin Lee說，從這項研究中湧現出來的潛在藥物可能使長期臥床不起或坐輪椅的人，以及患有癌症、慢性阻塞性肺病或其他導致肌肉萎縮的疾病的人受益。 “有非常多的潛在適應症。”
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幾十年來，Lee一直渴望將他的小鼠送入太空。 早在 20 世紀 90 年代，他就從小鼠身上去除了一個名為肌肉生長抑制素的基因。 肌肉生長抑制素蛋白通常會阻止肌肉生長，因此沒有它，小鼠長得非常健壯，肌肉質量是普通小鼠的兩倍。
2019 年 12 月 5 日，當 40 只小鼠搭乘 SpaceX 飛船從佛羅里達州卡納維拉爾角肯尼迪航天中心發射升空時，Lee 得到了機會。 這使得Lee能夠測試“強壯小鼠”的肌肉對 33 天太空環境的反應。 他和他的同事發現，雖然正常小鼠失去了肌肉質量，但強壯的齧齒動物仍然保持健碩。
比利時藍牛品種具有被稱為“雙肌”的特徵。 科學家現在知道，這是由動物肌肉生長抑制素基因的突變引起的。 儘管名稱如此，但該特徵並沒有完全使肌肉增加一倍，而是增加了 20% 到 25%。 圖片來源：Yann Arthus-Bertrand，《Getty Images》
當然，去除患有肌肉流失的人的肌肉生長抑制素基因是不切實際的。 因此，Lee 和同事還測試了一種在正常小鼠中保持肌肉的方法。 通常，肌肉生長抑制素透過附著在肌肉細胞表面上的受體上來關閉生長。 Lee 和同事向上傳送了該受體的一個片段，國際空間站上的宇航員將其注射到動物的血液中。 這種“誘餌”受體捕獲了動物的肌肉生長抑制素分子，並使其遠離肌肉組織。
該誘餌還有另一個作用：它捕獲了第二種蛋白質，稱為啟用素 A，它也阻止肌肉和骨骼的生長。 果不其然，注射了誘餌受體的太空小鼠獲得了雙重益處：它們保持了肌肉健碩和高骨密度。 骨骼和肌肉甚至生長了，因此，與留在地面上的未治療小鼠相比，經過治療的小鼠著陸時具有更多的這些組織。
該團隊還測試了這些治療方法是否可以逆轉已經發生的肌肉萎縮和骨質流失。 為了做到這一點，他們給在國際空間站上失去肌肉和骨質質量的普通小鼠注射了誘餌受體，這些小鼠於 2020 年 1 月 7 日在太平洋濺落後被帶到聖地亞哥的陸地上。 這些動物迅速恢復了骨骼和肌肉； 它們的肌肉甚至比起飛前還要大。
紐約州塔裡敦再生元製藥公司衰老和年齡相關疾病研究副總裁David Glass表示，結果表明，可能有一種藥物可以保護宇航員免受肌肉和骨質流失的影響。 然而，他告誡說，太空萎縮與地球上的萎縮形式不同。
儘管如此，Lee的希望是，肌肉生長抑制素和啟用素A的阻斷劑可以在地面上儲存或恢復肌肉。 瑞士巴塞爾大學的生理學家Christoph Handschin對此表示贊同，但他補充了一個警告：“這看起來非常有前景——如果這可以轉化為人類應用的話。” Handschin在《生理學年度綜述》(Annual Review of Physiology)中概述了肌肉萎縮的治療方法，他指出，幾家製藥公司曾嘗試用干擾肌肉生長抑制素的化合物治療人類，但沒有取得太大成功。
但Lee對此持樂觀態度。 他懷疑，僅阻斷人體內的肌肉生長抑制素是不夠的，因此他希望像誘餌受體這樣能與啟用素A結合的化合物可能比早期的化合物更有效。 Glass說，為了避免副作用，重要的是設計一種藥物，使其不太可能與肌肉生長抑制素和啟用素A以外的分子相互作用，就像誘餌可能發生的那樣。
雖然支援人類太空旅行不是Lee的主要目標，但這樣一種分子或許可以引起美國宇航局的興趣，因為該機構計劃進行更長時間的太空任務，這些任務可能沒有空間容納大量的健身器材。
本文最初發表於《Knowable Magazine》，這是《年度綜述》旗下的一項獨立新聞事業。 註冊訂閱新聞通訊。