司少艳，战略支援部队特色医学中心（原306医院），特种医学实验研究中心

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人类航天计划已实施50多年的时间，随着航天事业的蓬勃发展，航天医学问题备受关注。航天飞行对机体造成不利的影响，其影响因素可分为三类：辐射、力学的改变（失重或超重）和社会环境（如限制自由、隔离、昼夜节律的紊乱）的改变。

以往的研究显示航天飞行对机体多个生理系统造成不利的影响，包括肌肉萎缩、骨丢失、心血管和代谢紊乱、认知功能受损和免疫功能降低等。由于免疫系统是机体对抗病原微生物的入侵以及清除肿瘤细胞的第一道防线，因此，深入研究航天飞行对免疫系统的影响及对抗措施，对维护航天员的健康，以及人类对太空的深度探索意义重大。

一、航天飞行对免疫功能的影响

1. 免疫系统的组成及功能

免疫系统由免疫器官（脾脏、淋巴结、胸腺等）、免疫细胞（淋巴细胞、单核吞噬细胞、自然杀伤细胞（NK）等）和免疫分子（抗体、补体、细胞因子等）组成，免疫系统的功能包括：（1）识别和清除外来入侵的抗原，如病原微生物等。这种防止外界病原体入侵和清除已入侵病原体及其他有害物质的功能被称之为免疫防御。使人体免于病毒、细菌、污染物质及疾病的攻击。（2）识别和清除体内发生突变的肿瘤细胞、衰老细胞、死亡细胞或其他有害的成分。这种随时发现和清除体内出现的“非己”成分的功能被称之为免疫监视。（3）通过自身免疫耐受和免疫调节使免疫系统内环境保持稳定。免疫系统与机体其他系统相互协调．共同维持机体内环境稳定和生理平衡的功能。免疫系统分为固有免疫（非特异性免疫）和获得性免疫（特异性免疫），其中获得性免疫又分为体液免疫和细胞免疫。

图1. 免疫系统的构成

图2. 不同免疫细胞行使不同免疫功能

2. 航天飞行对免疫功能的影响

众多航天飞行医学资料显示，航天环境对机体的固有免疫和获得性免疫均造成不利的影响，使机体的免疫功能降低。固有免疫功能的降低包括单核巨噬细胞吞噬大肠杆菌及诱导氧化爆发和脱颗粒能力下降，单核细胞表型发生改变以及细胞因子产生异常，以及NK细胞的细胞毒活性降低等。航天飞行对获得性免疫的影响研究较多，研究发现重力的改变影响T细胞的发育、T细胞受体的表达以及T细胞活化。失重条件下T细胞活化受到抑制，几乎所有与T细胞活化的参数都受到影响，包括（1）基因表达：白细胞介素（IL）-2和IL-2受体α链的表达降低；（2）细胞之间的相互作用和细胞骨架：失重条件下T细胞活动虽然增强，但单核巨噬细胞的活动显著降低，这影响了单核巨噬细胞对抗原物质的吞噬、处理，以及提呈给T细胞；（3）信号转导：重力改变条件下PKA和NF-κB信号通路与T细胞功能紊乱有关；（4）细胞因子：研究人员对国际空间站长期飞行的航天员的研究显示，其外周血单个核细胞经anti-CD3、anti-CD28或 PMA、离子霉素（均为T细胞激活剂）激活时，培养上清中的这些细胞因子，与发射前相比平均低1.5倍；（5）细胞周期蛋白表达异常。相比而言，航天飞行对体液免疫的影响研究得没有那么广泛，并且获得的研究结果不尽相同，Konstantinova等报道血清IgA和IgG水平升高，而Rykova等报道血清Ig A、Ig G和Ig M的水平没有改变。采用两栖动物欧非肋突螈（P. waltl）作为研究对象，发现对某种抗原刺激后产生的抗体受到影响，还发现航天飞行过程中体细胞发生突变，使抗体亲和力的升高，但在宇宙中发生的频率比在地球上低2倍。另一项在国际空间站进行的研究，同时进行地面模拟实验，显示IgM重链和一个早期B细胞转录因子的转录仅在P. waltl胚胎遇到重力变化时发生，提示B淋巴细胞在失重条件下发育受到影响。

二、 长期在轨飞行航天员出现免疫相关临床症状的情况

研究人员对46名在国际空间站进行长期航天飞行的航天员的医疗资料进行了分析，每名航天员在空间站的停留时间大约是6个月的时间，总的飞行时间达20.57年。研究人员航天员免疫相关的不良医疗事件发生率进行了汇总，不良医疗事件分类包括：感染性疾病、过敏性疾病、皮疹/超敏反应。对持续时间延长或对治疗没有反应的不良事件，称之为“值得关注的事件（notable event）”。结果显示：国际空间站不良事件的发生率是每一飞行年度3.4起，报道最多的是皮疹，每年1.12起，其次是上呼吸道感染症状，每年0.97起，和其它非呼吸道感染。航天飞行过程中46%的航天员被报道发生过一次“值得关注的事件”。这些“值得关注的事件”中，40%的是皮疹/超敏反应，航天飞行中发生的这种皮疹表现为红肿和刺激，身体很多部位都会发生。表明在长期航天飞行过程中，航天员发生了严重程度不同的不良医疗事件。

图3. 46名国际空间站飞行6个月的航天员发生不良医疗事件分布图

图4. 国际空间站1名美国航天员在长期航天飞行过程中发生持续不退的皮疹

三、 展望

随着人类对宇宙空间的深度探索，登月计划、火星计划的实施，航天员在宇宙空间停留时间的延长，航天飞行造成的免疫学问题将是长期航天飞行亟待解决的突出问题之一。航天免疫学的研究对于航天员选拔、训练的标准制定提供了重要的参考价值，全面的免疫学评估对于航天员的选拔、训练，维持良好的健康和工作状态非常重要，如何改善航天飞行过程中免疫功能降低对航天员健康的不利影响，是现在及将来重点关注的医学课题。