司少豔，戰略支援部隊特色醫學中心（原306醫院），特種醫學實驗研究中心

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人類航天計劃已實施50多年的時間，隨着航天事業的蓬勃發展，航天醫學問題備受關注。航天飛行對機體造成不利的影響，其影響因素可分爲三類：輻射、力學的改變（失重或超重）和社會環境（如限制自由、隔離、晝夜節律的紊亂）的改變。

以往的研究顯示航天飛行對機體多個生理系統造成不利的影響，包括肌肉萎縮、骨丟失、心血管和代謝紊亂、認知功能受損和免疫功能降低等。由於免疫系統是機體對抗病原微生物的入侵以及清除腫瘤細胞的第一道防線，因此，深入研究航天飛行對免疫系統的影響及對抗措施，對維護航天員的健康，以及人類對太空的深度探索意義重大。

一、航天飛行對免疫功能的影響

1. 免疫系統的組成及功能

免疫系統由免疫器官（脾臟、淋巴結、胸腺等）、免疫細胞（淋巴細胞、單核吞噬細胞、自然殺傷細胞（NK）等）和免疫分子（抗體、補體、細胞因子等）組成，免疫系統的功能包括：（1）識別和清除外來入侵的抗原，如病原微生物等。這種防止外界病原體入侵和清除已入侵病原體及其他有害物質的功能被稱之爲免疫防禦。使人體免於病毒、細菌、污染物質及疾病的攻擊。（2）識別和清除體內發生突變的腫瘤細胞、衰老細胞、死亡細胞或其他有害的成分。這種隨時發現和清除體內出現的“非己”成分的功能被稱之爲免疫監視。（3）通過自身免疫耐受和免疫調節使免疫系統內環境保持穩定。免疫系統與機體其他系統相互協調．共同維持機體內環境穩定和生理平衡的功能。免疫系統分爲固有免疫（非特異性免疫）和獲得性免疫（特異性免疫），其中獲得性免疫又分爲體液免疫和細胞免疫。

圖1. 免疫系統的構成

圖2. 不同免疫細胞行使不同免疫功能

2. 航天飛行對免疫功能的影響

衆多航天飛行醫學資料顯示，航天環境對機體的固有免疫和獲得性免疫均造成不利的影響，使機體的免疫功能降低。固有免疫功能的降低包括單核巨噬細胞吞噬大腸桿菌及誘導氧化爆發和脫顆粒能力下降，單核細胞表型發生改變以及細胞因子產生異常，以及NK細胞的細胞毒活性降低等。航天飛行對獲得性免疫的影響研究較多，研究發現重力的改變影響T細胞的發育、T細胞受體的表達以及T細胞活化。失重條件下T細胞活化受到抑制，幾乎所有與T細胞活化的參數都受到影響，包括（1）基因表達：白細胞介素（IL）-2和IL-2受體α鏈的表達降低；（2）細胞之間的相互作用和細胞骨架：失重條件下T細胞活動雖然增強，但單核巨噬細胞的活動顯著降低，這影響了單核巨噬細胞對抗原物質的吞噬、處理，以及提呈給T細胞；（3）信號轉導：重力改變條件下PKA和NF-κB信號通路與T細胞功能紊亂有關；（4）細胞因子：研究人員對國際空間站長期飛行的航天員的研究顯示，其外周血單個核細胞經anti-CD3、anti-CD28或 PMA、離子黴素（均爲T細胞激活劑）激活時，培養上清中的這些細胞因子，與發射前相比平均低1.5倍；（5）細胞週期蛋白表達異常。相比而言，航天飛行對體液免疫的影響研究得沒有那麼廣泛，並且獲得的研究結果不盡相同，Konstantinova等報道血清IgA和IgG水平升高，而Rykova等報道血清Ig A、Ig G和Ig M的水平沒有改變。採用兩棲動物歐非肋突螈（P. waltl）作爲研究對象，發現對某種抗原刺激後產生的抗體受到影響，還發現航天飛行過程中體細胞發生突變，使抗體親和力的升高，但在宇宙中發生的頻率比在地球上低2倍。另一項在國際空間站進行的研究，同時進行地面模擬實驗，顯示IgM重鏈和一個早期B細胞轉錄因子的轉錄僅在P. waltl胚胎遇到重力變化時發生，提示B淋巴細胞在失重條件下發育受到影響。

二、 長期在軌飛行航天員出現免疫相關臨牀症狀的情況

研究人員對46名在國際空間站進行長期航天飛行的航天員的醫療資料進行了分析，每名航天員在空間站的停留時間大約是6個月的時間，總的飛行時間達20.57年。研究人員航天員免疫相關的不良醫療事件發生率進行了彙總，不良醫療事件分類包括：感染性疾病、過敏性疾病、皮疹/超敏反應。對持續時間延長或對治療沒有反應的不良事件，稱之爲“值得關注的事件（notable event）”。結果顯示：國際空間站不良事件的發生率是每一飛行年度3.4起，報道最多的是皮疹，每年1.12起，其次是上呼吸道感染症狀，每年0.97起，和其它非呼吸道感染。航天飛行過程中46%的航天員被報道發生過一次“值得關注的事件”。這些“值得關注的事件”中，40%的是皮疹/超敏反應，航天飛行中發生的這種皮疹表現爲紅腫和刺激，身體很多部位都會發生。表明在長期航天飛行過程中，航天員發生了嚴重程度不同的不良醫療事件。

圖3. 46名國際空間站飛行6個月的航天員發生不良醫療事件分佈圖

圖4. 國際空間站1名美國航天員在長期航天飛行過程中發生持續不退的皮疹

三、 展望

隨着人類對宇宙空間的深度探索，登月計劃、火星計劃的實施，航天員在宇宙空間停留時間的延長，航天飛行造成的免疫學問題將是長期航天飛行亟待解決的突出問題之一。航天免疫學的研究對於航天員選拔、訓練的標準制定提供了重要的參考價值，全面的免疫學評估對於航天員的選拔、訓練，維持良好的健康和工作狀態非常重要，如何改善航天飛行過程中免疫功能降低對航天員健康的不利影響，是現在及將來重點關注的醫學課題。