長時間的太空飛行對健康有什么影響?最新答案是——宇航員在太空飛行時,很容易得腎結(jié)石。這個和牛奶沒關(guān)系,是因為存在于腎結(jié)石中心部位的納米細(xì)菌能自我復(fù)制和礦化,在失重條件下,納米細(xì)菌自我復(fù)制的速度比在地球上快5倍。因此,如何避免宇航員患腎結(jié)石是個大問題。
美國宇航局公開征尿
在太空中,宇航員喝不到充足的水,加上失去了地球重力的刺激,尿越來越少,尿里的鈣鹽卻越來越濃,使他們的腎臟遭受風(fēng)險。
宇航員在太空待的時間越長,如何處理他們排出的尿就越發(fā)重要。7月底,美國宇航局(NASA)向社會公開征集提供新鮮尿液的志愿者,事先特別聲明,這次征集的是全程尿,不像在醫(yī)院做尿檢時的中段尿。收集的尿液將用來研究尿中的固體顆粒堵塞人體排泄管道的問題。至于如何清除這些顆粒,NASA及其合作者漢密爾頓標(biāo)準(zhǔn)公司都沒有明確說明,只是說在實驗一種化學(xué)藥劑,以清除宇航員尿中的顆粒。
這次集尿活動引發(fā)了人們的好奇心,為什么宇航員的尿里有那么多顆粒?
水通常占正常人尿液的97%,剩下的3%是固體物質(zhì),主要是一些無機(jī)鹽,以及尿素一類的有機(jī)物。尿本身無色透明,當(dāng)有碳酸鹽和磷酸鹽的沉積物時,尿會顯得混濁。與其他人相比,宇航員的身體并沒有特殊之處,尿中也不會有什么特殊成分,基本上都是含鈉、氯離子的無機(jī)鹽、尿素等。然而,成分相當(dāng)并不代表濃度也相同。因為太空生活中有個無法規(guī)避的因素——失重(太空中沒有地球引力),它在無形中會影響宇航員尿液的濃度。
失重狀態(tài)易引發(fā)結(jié)石
美國約翰遜航天中心的生物學(xué)家佩吉·維特森,曾帶領(lǐng)研究小組進(jìn)行一項調(diào)查,以確定宇航員患腎結(jié)石的危險有多大。他們選取1995~1999年在“和平”號空間站連續(xù)工作超過100天的宇航員為研究對象,分析了他們進(jìn)入“和平”號空間站之前、其中和過后的尿液。結(jié)果顯示,這些宇航員在進(jìn)入空間站后,排尿量比在地球上少了很多,尿液中磷酸鈣的含量卻比他們在地面時高出很多。磷酸鈣很容易在腎臟部位結(jié)晶形成結(jié)石。在這個過程中,宇航員一開始不會感覺到疼痛,返回地球后,結(jié)石早已形成。
在失重的太空中,人骨骼中鈣質(zhì)的流失是宇航員腎結(jié)石的主要原因。在我們的骨骼中,既有破骨細(xì)胞,也有成骨細(xì)胞。成骨細(xì)胞不斷將磷酸鈣儲存在骨基質(zhì)中,起成骨作用;而破骨細(xì)胞則不斷去除骨基質(zhì)中的磷酸鈣。通常情況下,這兩種活動是平衡的。然而一旦進(jìn)入太空,由于重力幾乎為零,骨頭缺少壓力,促使成骨細(xì)胞活動所需的刺激幾乎不存在,但破骨細(xì)胞的活動仍在繼續(xù),導(dǎo)致鈣以及其他組成骨骼的物質(zhì)流失,繼而引起血液中的鈣增加,容易引發(fā)腎結(jié)石。
宇航員在太空飛行時,腎結(jié)石形成非常快。2005年,美國《國際腎臟病》雜志發(fā)表了一份研究報告,認(rèn)為一種納米細(xì)菌或許是“幕后黑手”。納米細(xì)菌能自我復(fù)制和礦化,存在于腎結(jié)石的磷酸鈣中心部位。在太空失重條件下,納米細(xì)菌自我復(fù)制的速度比在地球上快5倍。
雖然大量喝水可以幫助排出結(jié)石,但在太空中,每一滴水都是很寶貴的。維特森的小組需要另辟蹊徑,找出一種有效的制劑來幫助宇航員。
檸檬酸鉀有效嗎
檸檬酸鉀是目前最常用的預(yù)防結(jié)石藥物。它的基本原理就是讓鉀離子替代鈣離子與磷酸結(jié)合。鉀很活躍,在人體內(nèi)代謝很快,不會再形成磷酸鈣的結(jié)石。但檸檬酸鉀在太空中是否還能發(fā)揮作用,只能通過實驗來證明。
維特森的小組目前正在做這項實驗。他們把將要在太空中工作的人員分成兩組:一組從發(fā)射前3天到返回地面14天后,每人每天服用兩粒檸檬酸鉀;另一組則每天服用兩片沒有任何作用的對照劑。研究人員收集被測試者從任務(wù)開始、進(jìn)行中到結(jié)束這三時段的尿液樣本,并讓這些人每天記錄飲食、喝水、服藥和鍛煉情況。
整理好的尿液樣本和記錄最終集中到維特森這里。他和同事們仔細(xì)研究這些尿液的成分,判斷每位宇航員患腎結(jié)石的風(fēng)險,分析檸檬酸鉀以及宇航員的日常生活習(xí)慣,對腎結(jié)石的形成有哪些影響。
這是一個短期內(nèi)難以完成的實驗。NASA不可能專門為了研究腎結(jié)石而派一隊人去太空,而維特森需要對所有被測試的人進(jìn)行長時間跟蹤,再花大把的時間去分析。因此,直到今天,對于檸檬酸鉀在太空中的效力究竟如何,維特森的小組仍不能給出明確答案。
NASA想讓宇航員喝尿
即使實驗結(jié)果令人滿意,對宇航員來說,靠吃藥來避免腎結(jié)石也不是最好的辦法。在太空中,每升水的成本高達(dá)1萬美元,而且全部要靠飛船送上去。像國際空間站,每年至少要消耗2200升淡水,實際成本接近3000萬美元,根本不可能讓宇航員敞開肚皮喝。所以,NASA就想出了一個讓宇航員喝尿的主意。
早在幾年前就有消息說,美國準(zhǔn)備在今年把一個尿液循環(huán)機(jī)送上國際空間站。過去,宇航員排出的尿曾直接被丟到太空里。美國《僑報》的一篇報道說,NASA曾向太空中丟棄許多來自空間站的垃圾,比如牙膏、剃須乳液,甚至包括被固化的尿。結(jié)果,這些固化尿不幸擊中了印度尼西亞的一顆人造衛(wèi)星,所以后來NASA就不敢這樣做了,全部打包帶回地球處理。但這很占地方,成本也高。所以,循環(huán)機(jī)如果真能投入使用,那真是解決了空間站的大問題。據(jù)說它可以將宇航員的尿液、汗水,甚至太空實驗室的老鼠尿轉(zhuǎn)化成純凈水。宇航員小便后,循環(huán)機(jī)會像尿液中添加化學(xué)物質(zhì),防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng),阻礙微生物生長,接著通過一個迅速旋轉(zhuǎn)的蒸餾圓筒,使尿液中85%的水分都能被回收,經(jīng)過濾殺菌之后,就能成為可以飲用的純凈水。
一切聽起來很炫,關(guān)鍵看能否實現(xiàn),是否就此讓宇航員擺脫腎結(jié)石這個職業(yè)病還不好說,但至少能讓他們在關(guān)鍵時刻多一口水喝。