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标  题: 太空中的骨头(转自上海网上天文台)
发信站: 听涛站 (2001年10月08日13:12:49 星期一), 站内信件

发信人: cassandra (特洛伊公主), 信区: Astronomy
标  题: 太空中的骨头(转自上海网上天文台)
发信站: BBS 水木清华站 (Sun Oct  7 11:06:56 2001)

  太空中的骨头

失重似乎很有趣，但长时间处于零重力状态却会有很多危害，例如人体骨头在失重状态
下会变轻。
          编译：LinQ  （编译版权所有，未经许可请勿转载。）（原文来自：http:/
/science.nasa.gov)

2001年10月1日: 人人都知道太空很危险的。有些危险是显而易见的，例如高度真空、极
端寒冷，以及来自太阳的有害辐射。然而有些危险则不那么明显，例如长期失重对人体
的影响，就是缓慢而不易察觉的，但如果宇航员对此缺乏足够的重视，其危险丝毫不亚
于前。

右图: 很多宇航员在太空中都会经历骨头质量损失,这会使得骨头弱化，当他们返回到有
重力的环境中时，就会产生许多问题。右图中左边为正常的棺骨，右边则是患有骨质
疏松症的脊椎骨。

积累起来的骨头质量缺失(骨损失)导致的骨头弱化是长期太空飞行带来的不良影响之一
。对在空间站(Mir)上工作了几个月的宇航员的研究表明这些太空旅行者每个月会丢失1
％－2％的骨头质量－－医生们现在还没有找到有效防止的办法。美国太空生物医学研究
院的骨科研究专家杰－夏皮若（Jay Shapiro）说：“这一效应使得NASA不得不把骨损失
做为长期太空飞行一个内在的威胁。”

太空飞行员并不是唯一抱怨骨损失的人。在美国，至少有一千万人有骨损失的问题，医
学上称为骨质疏松症。绝经后的妇女特别容易净此症，而当我们年龄渐长时，� 使男
人，也都会染上此症。研究人员希望借破解太空中骨损失之谜而有助于揭示地球上关于
骨质疏松症成因的重要线索。

宇航员通常容易在下半身出现骨损失，特别是  椎和腿骨。骨� 质量的消失还会引起血
液中钙水平的升高，容易导致肾结石。

研究人员认为导致骨损失的主要原因是失重。

事实上，在空间站最常出现的轨道，即距离地表350公里处的引力大约是地面上的90％。
好象根本谈不上失去重量！但宇航员却实实在在感受到了失重，这是因为轨道上的飞行
器是完全自由的落向地球,（它们之所以没有掉到地面上来，是由于飞行器以大约每小时
28000公里的高速度向前运动，使得它的下落轨迹正好沿着地球的曲率方向，所以能够保
持环绕地球运行），就好象在一个自由下落的电梯里，重力将暂时消失一样。自由下落
的空间站中的乘员所感受的正是这样一种零重力状态。

左图: 太空中的生活是十分有趣的，但其中一些失重的效应却十分有害。其中有些是可
以感受到的，例如背疼，或是眩晕。而有一些效应，例如骨损失，不用医学器具却是难
以察觉的。左图显示的是美国NASA的天空实验室（Skylab）中的生活。

在这个自由下落过程中，骨头不再象地面上那样为身体的运动甚至保持身体姿势而提供
支撑。其结果是骨骼系统上几乎不再有任何压力。科学家们认为骨头上缺少压力可能正
是长期太空生活中骨损失的原因。地球上有些不得不长期卧床的疾病患者，其骨头也将
缺少压力，这些人也十分容易  患骨质疏松症。

人们通常认为骨头是刚性的、不变的钙质柱体，但实际上骨头是动态的生命组织，它会
不断地因应外界压力而改变形状。这就是考古学家为什么可以告诉你一个骨骼是属于劳
动者还是属于贵族的原因（因为劳动者的肌肉长期处于拉伸状态，使得与这些肌肉相连
的骨头的形状发生了微小的改变。）

这一变形过程是由两类骨细胞完成的，它们不断地从骨基质中存储或除去  酸钙(CaPO4
)。这两类细胞类型的作用－－一个起“成骨”作用，用于存储磷酸钙，另一个起“破骨
”作用，用以移走磷酸钙－－通常彼此处于平衡状态。当机体缺钙或处于病态的骨质疏
松症状态时，移走  酸钙的过程占了主导地位，从而使骨弱化。

右图: 人体的骨骼示意图，其中浅紫色的为主要的承重骨骼，同时也是太空骨损失最为
严重的部分。

在长期失重状态下，由于骨头缺少压力而减慢成骨细胞的形成，造成了骨头质量的减少
。
为什么失重会阻止成骨细胞的形成已称为Vanderbilt大学的重要研究课题。在形成成骨
细胞中起关键作用的是一种称为“肌激酶B”（creatine kinase-B）的酶。研究工作正
在试图查明身体中哪些分子负责调节这种酶的活性，以及弱引力如何影响这些化学物质
，其成果将为在太空中增强成骨过程指出一些方法。

在乔志亚医学院进行的另一项工作正在研究咽食与骨头破坏之间的关系。对食物的咀嚼
会产生某种激素－－称为依赖于葡萄糖的胰岛缩氨酸（insulinotropic peptide）－－
以增加血压。这一激素的主要作用是在咽食后增加胰岛素的分泌，从而激发细胞从血液
中吸   咸烟恰

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！肮兰破骄吭碌墓撬鹗�1－2％，”夏皮若说，“但有些人在6个月的飞行时间里损失
了高达20％的骨质量，而有些人在相同的时间里却几乎没有什么骨损失。”

左图: NASA的研究人员已经发展了一种通过分析骨头硬度来快速而便宜地测量骨质疏松
症程度的方法。测量过程无需暴露在辐射之下 [more information]

“这种程度的骨损失导致骨折发生率的明显增加，大约会比正常骨骼下骨折的发生率增
加50％左右。”夏皮若补充说，“实际上，骨损失问题必须在置于恶劣环境之前予以解
决。例如，未来的宇航员要去访问火星，在他们踏出太空航行第一步之前首先需要确保
有强壮的骨头。”

人类也许很快就要迈向火星，但骨损失似乎还是一个难以解决的难题，我们地球上也同
样有成百上千万的人正遭受骨质疏松症的折磨，希望有一天，我们会在太空航行中解决
这个问题，同时也将给地球家园的患者带来福音。

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