Science公布太空双胞胎实验结果之三：肠道微生物的变化

　　美国航空航天局（NASA）标志性的双胞胎研究（Twins Study）今日在Science封面上公布了最新的结果，其中一项研究表明长期的太空飞行会影响人体肠道微生物。

　　研究指出，在国际空间站（ISS）长达一年的时间里，宇航员Scott Kelly肠道微生物组经历了两种主要细菌比例的转变。但是他微生物组中的细菌多样性在太空飞行期间没有改变。

　　肠道健康会影响消化，新陈代谢和免疫力，而且近年来的越来越研究表明肠道微生物组的变化与骨骼，肌肉和大脑的变化有关。

　　“我们不能在不清楚太空飞行如何影响身体的情况下将人类送到火星，”西北大学领导微生物组研究的Fred W. Turek说，“我们需要尽早深入研究，因为计划是在2035年将人们送到火星。”

　　西北大学的肠道微生物组研究是十项调查中的一项，这十个项目分别探讨了太空飞行对人体影响的各个方面，包括基因表达，骨密度，免疫系统反应和端粒动力学的变化。

　　双胞胎研究

　　从2015年到2016年，Scott成为第一位在太空中度过近一整年时间（340天）的美国宇航员。与此同时，他的弟弟Mark则待在地球上，不过他在2001-2011年期间在太空度过了54天。为了明白在太空一年时间里身体发生了什么，当Scott还在太空时，NASA研究员就开始研究这对双胞胎。

　　Turek等人主要分析了他们肠道中细菌的组成随时间和空间的变化。

　　“我们将Scott与Mark进行了比较，这很有意思，”Turek说，“但真正的比较是看着Scott在飞行前，飞行中和飞行后的样本。这可能是我们所拥有的最有价值的信息。”

　　肠道健康的重要性

　　肠道微生物组被称为“新器官系统”，这个复杂的微生物群落，包括细菌，病毒和真菌生活在消化道中。在过去的10年里，科学家们开始意识到微生物组的健康和多样性对人体的影响。改变微生物组可导致骨骼，肌肉和大脑的改变。

　　“细菌对身体其他系统的影响非常显著，”西北大学神经生物学研究教授Martha Vitaterna说，“有研究表明，肠道微生物组的变化与神经和生理有关，如阿茨海默病，帕金森病，自闭症和精神分裂症。通过保护肠道，我们可以保护所有这些系统。”

　　超过90％的肠道细菌分属于两大类：厚壁菌（Firmicutes）或拟杆菌（Bacteroidetes）。两个类别都包含好细菌和坏细菌的混合物。Scott微生物组中的厚壁菌门和拟杆菌之间的比例在太空飞行中经历了明显的变化——厚壁菌数量增加，而拟杆菌减少。这种转变是研究人员在Scott微生物组中发现的更大组成变化之一，但这种微生物组变化在回到地球后恢复正常。

　　“这种微生物群落的结构发生了大规模的转变，”Vitaterna说，“我们不能说这是好事还是坏事。”

　　是什么导致了转变？

　　许多变量都可能影响Scott在太空中的肠道微生物组，包括微重力，辐射增加，昼夜节律变化，睡眠时间减少，空气循环不足，生活在封闭空间的压力和饮食改变。

　　最初Turek和Vitaterna担心Scott在太空中的饮食，主要包括冷冻干燥，辐照，预包装的食品，会降低他肠道微生物组的多样性。但是西北大学之前进行的小鼠实验证明了并不是，虽然Scott和Mark在为期一年的研究中没有吃同样的食物，但之前研究中，小鼠吃了完全相同的饮食。与地球上的对照小鼠相比，太空小鼠的肠道微生物组也发生了变化。

　　Turek认为微重力最有可能导致变化。“我们认为微重力会对细菌产生影响，”他说，“未来我们将会确定这一点。”