深空辐射会对大脑造成损伤吗？对雄性老鼠有影响雌性却没有，你知道这是为什么吗？ 第1页

太空环境有比地球上更强的电离辐射，其中一部分是高能量的银河宇宙线。题目里谈到的研究是“相当于银河宇宙线的电离辐射会引起雄性小鼠大脑里的免疫细胞错误地杀死一些神经细胞，雌性小鼠免疫细胞无此行为”^[1]。这现象是存在的，但在“太空环境给宇航员造成的危险”里实在是排不上号。

这个“发现”不新鲜，过去已经有多个彼此独立的研究拿它水过论文了^[2]。

人脑的结构和组织远比啮齿类大脑复杂得多，对空间辐射的反应很可能存在明显的差异。用小鼠做的实验也并不都得出一样的结论。

实验显示，相当于银河宇宙线中高能重粒子的铁-56 离子照射可以损害哺乳类的神经可塑性，至少在照射后两个月内有效抑制成年小鼠海马体中的神经发生，降低海马依赖性学习和记忆任务的表现，并改变海马突触可塑性表达。这抑制是短暂的、可代偿的，而且最低剂量的照射会明显损害雌性的神经发生、在雄性中较轻微，与这类研究的常态“雄性受损而雌性没受损”显著不同。在照射后 12 个月时，雌性和雄性小鼠的新生神经元数量，无论辐射剂量如何，都反弹至明显高于对照组的水平^[3]。

在目前采取的防护措施下，太空中的电离辐射能给宇航员造成比在地球上生活略多的DNA损伤，微重力条件还会影响DNA修复。不过，绝大部分突变是中性的，既不有益也不有害。宇航员在正常的航天任务里受到的辐射量不会明显提升癌症发病率。

2019 年，NASA 进行了相关的试验^[4]：

对宇航员斯科特·凯利及其同卵双胞胎兄弟马克·凯利进行外周血细胞采样、RNA 测序、大小便样本检测，在斯科特执行为期 340 天的航天任务之后再次采样进行比对，以分析太空任务对基因表达造成的影响。

比对结果显示，最引人注意的变化是斯科特的端粒在太空略有延长、回到地球后明显缩短；斯科特和马克的基因表达水平和 DNA 甲基化各自发生了一些改变，改变的内容不同，且 8.7% 的基因表达水平变化在斯科特返回地球六个月后仍然存在；太空辐射给斯科特的 DNA 造成的损伤主要是一部分染色体倒装和易位，倒装比易位更多。

一个人无论生活在地球上还是在太空，都会不断经历大量的 DNA 损伤：

• 太阳辐射、空气·土壤·水里的放射性物质、你体内的放射性物质都在提供电离辐射。
• 细胞内线粒体的呼吸作用产生的活性氧可以造成 DNA 损伤。每天，你的每个有核细胞至少要修复一万处由活性氧造成的 DNA 损伤。一个成年人约有数十万亿个细胞，这意味着每天数十亿亿次修复，出点差错在所难免。

太空环境对人细胞的直接影响要比上述问题更严重。在过去五十年里，我们已经看到失重或微重力导致的骨质流失、肌肉萎缩、心肺问题、嗅觉减退、味觉减退、视觉模糊、大脑异常、免疫系统紊乱（白细胞减少与炎症因子释放）、代谢紊乱、平衡感破坏、感知障碍、智力下降。“脸部肿胀”等轻微影响是无所谓的，而其他影响在细胞功能层面上是如此基础，以至于在没有人造重力的情况下人在空间站生存 2 年都是难以维持的。宇航员在太空的许多基因表达变化是在适应这些问题和炎症反应。

在国际空间站上工作的宇航员遭遇严重的肌肉萎缩和骨质流失，他们尝试在空间站上进行体育锻炼和力量训练来缓解，但这会引起身体温度危险地升高。研究显示，在登上空间站后，宇航员身体的核心温度于 75 天内升高到 38 摄氏度，进行体育锻炼期间核心温度更会升高至 40 摄氏度。这样的异常温度会抬高基础代谢率，随机引起头痛、肌肉痉挛、眩晕甚至昏厥、心率加快、呼吸急促、消化系统不适和感官障碍。血液循环问题与高血压可引起心脏病发作，大脑过热会伤害神经细胞。

参考

1. ^ https://doi.org/10.1126/sciadv.abg6702
2. ^ https://www.ucsf.edu/news/2018/08/411461/female-mice-are-immune-cognitive-damage-space-radiation
3. ^ Miry, O., Zhang, Xl., Vose, L.R. et al. Life-long brain compensatory responses to galactic cosmic radiation exposure. Sci Rep 11, 4292 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-83447-y
4. ^ DOI: 10.1126/science.aau8650