继征服月球后，人类正期盼着能开启更长时间的空间旅行，飞往火星探索。可以预见，人类的火星之旅将充满危及性命的风险，这其中就包括频繁在宇航员中出现的肾脏疾病。这也引发了科学家对太空环境如何影响人体肾脏健康的好奇。
健康的肾脏会过滤血液以平衡人体内的水、盐分以及矿物质，并将滤出的废物随尿液排出。然而，一旦这一过程受阻，对人体至关重要的肾脏中就会形成令人痛苦的肾结石——由尿液中盐分和钙等矿物质过饱和而形成的坚硬沉积物。
研究人员推测，宇航员更容易患肾结石很可能源于太空的微重力环境。在这种特殊的环境下，宇航员的骨质流失得更快，导致血液中的钙浓度增加，提升肾结石风险。不过肾结石在宇航员中出现的频率极高，并且即便在他们返回地球后数年依然能观察到这一现象，这表明其中还有未知的影响因素。
为解决这一问题，在一项最近发表于《自然·通讯》（Nature Communications）上的研究中，作者探究了微重力和银河宇宙辐射如何影响肾功能，尤其是其中负责维持盐分和矿物质健康水平的肾小管。研究团队分析了从位于太空的宇航员以及位于太空和地球上的啮齿动物身上采集的数据：来自太空的数据受到微重力和宇宙辐射的共同影响，而地面采集的数据则让科学家得以剥离这两种因素的影响。
肾脏的响应和适应能力极强，但这些因素也可能会产生不利影响。当微重力改变人体内的液体分布时，肾小管会因此收缩，削弱肾脏过滤钙和盐分的能力，提升患肾结石和其他健康问题的风险。与此同时，收缩的肾小管也更容易受到高能宇宙射线的伤害。英国伦敦大学学院的肾脏生理学家基思·萧（Keith Siew，这项研究的第一作者）表示：“微重力和银河辐射仿佛是针对肾脏的一套‘组合拳’。”
微重力的影响可能会在宇航员返回地球后慢慢消失。然而，美国乔治敦大学放射治疗方向的研究员埃瓦杰利亚·莱阿基斯（Evagelia Laiakis）认为，辐射“就像一个保龄球，你（在太空中）将它抓住并扔向”体内的细胞。“辐射会损害DNA、蛋白质和细胞器，”并可能导致永久性伤害。在地球大气层外，宇宙中的高能粒子流会轰击并损害人体内产生能量的线粒体，并扰乱关键的蛋白质生产过程。同时微重力引起的肾小管重塑也可能导致血管硬化，从而加剧辐射引起的炎症和组织损伤。
基思认为，这些可怕的结果仍可能低估了宇航员肾脏受损的风险。他补充道，目前迫切需要开展更多研究，探索加强航天器屏蔽辐射能力的手段。
英国爱丁堡大学的肾脏生理学家马修·贝利（Matthew Bailey）表示：“这是一项入门研究。”研究结果可能帮助梳理地球上肾脏病变的机制，进而开发能更有效地保护器官免受辐射伤害的方法——这也能帮助改善针对癌症的放射性治疗带来的健康风险。
贝利补充道：“我们（人类）是勇敢的探险家，毫无疑问将要奔赴火星。但大多数人并没有考虑到，要想实现这一目标需要先进行健康研究。”
本文选自《环球科学》10月刊“前沿”栏目。
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