长期航天飞行心血管保护:问题与挑战

我国即将运行的空间站要求航天员长期驻留太空,航天飞行引发的心血管功能及循环系统调控改变直接影响航天员的健康和工作效能,其中失重是最重要的环境因素.目前人们对短期航天飞行机体的生理变化及适应规律已有一定的经验,但对长期失重所致的心血管变化规律、特征以及相关生理效应发生机制的认识还不够全面和深入,相应的心血管保护措施仍有待完善.阐明及解决上述问题是我国载人航天发展战略的迫切需求.本文综述了失重/模拟失重条件下机体心血管系统的变化、适应特征及相关机制的国内外研究进展,尤其是针对空间站长期微重力环境的心血管效应、现有心血管保护措施以及存在的问题与挑战进行了分析和讨论,希望为我国面向空间站任务长期航天飞行的心血管保护提供借鉴和新思路.     

地面模拟失重实验方法概况

虽然载人航天事业已得到突破性的进展,但航天员对失重的适应和返回地球后的再适应,无论在理论上还是实践中都是尚未攻克的技术难题。航天失重环境下航天飞行综合征的发生机理及对抗措施,仍是航天医学的重要课题。在地面上无法创造长期的失重环境,但根据失重对机体产生的生理效应可实现地面模拟失重实验。本文概述了地面模拟失重的人体实验、动物实验概况,为更好开展地面模拟失重条件下相关研究提供参考。     

我国古代关于人体解剖生理学的成就

我们祖国医学是在我国广大群众与疾病斗争的长期实践过程中发展和成长起来的,对于我们民族的延续和发展,起了重大的保证作用,对全世界的医学科学也有很大的贡献。医学的研究及治病对象是人的身体,因此对人体的形态构造和生理机能现象的观察是非常重要的;与我国医学发展的同时,相应地,我们祖先在人体解剖和生理方面也有一定的研究及发现。在中学人体解剖生理课程的讲课中,适当地介绍一些有关祖国科学遗产的材料,对培养学生热爱祖国、热爱科学、热爱文化遗产及先人劳动是有一定帮助的.     

低压舱模拟飞行对于脑力负荷影响的初步探讨

目的:通过低压舱模拟飞行环境下被试人员生理指标的变化,探讨飞行员脑力负荷的变化规律。方法:21名男性志愿者参加低压舱模拟飞行的实验过程,座舱内的压力高度模拟2400米高空压力,持续时间1.5h,重复两次,中间出舱休息0.5h,检测指标为心率变异性(HRV),心理运动测验以及NASA-TLX主观评定量表。结果:研究表明,NASA-TLX量表从主观感受上很好的反映了低压舱模拟飞行后脑力负荷的变化,HRV、心理运动测验也发生了相应的变化。结论:本研究结果提示低压舱模拟飞行所导致的脑力负荷变化是具有一定规律的,生理心理测验可能是测定变化规律的一种间接方法。     

低压舱模拟飞行对于脑力负荷影响的初步探讨

目的：通过低压舱模拟飞行环境下被试人员生理指标的变化,探讨飞行员脑力负荷的变化规律。方法：21名男性志愿者参加低压舱模拟飞行的实验过程,座舱内的压力高度模拟2400米高空压力,持续时间1．5h,重复两次,中间出舱休息0．5h,检测指标为心率变异性（HRV）,心理运动测验以及NASA—TLX主观评定量表。结果：研究表明,NASA－TLX量表从主观感受上很好的反映了低压舱模拟飞行后脑力负荷的变化,HRV、心理运动测验也发生了相应的变化。结论：本研究结果提示低压舱模拟飞行所导致的脑力负荷变化是具有一定规律的,生理心理测验可能是测定变化规律的一种间接方法。     

模拟失重大鼠对间断性人工重力反应的系统特异性（英文）

业已证实,生理系统最低重力暴露的需求存在较大差异。例如,在血管与骨这两个截然不同系统之间的初步比较研究得知,两者不仅在组织水平的力学调控机制差异较大,且失重性骨质丢失还与钙沉积-吸收的变化有关。间断性人工重力对血管的有效防护作用可能与血管拥有在1 G重力环境下恢复其原有预应力和张力整合状态的"记忆"功能有关。除长期的钙沉积-吸收过程,骨组织还涉及成骨细胞和破骨细胞更为复杂的张力整合模型机制。细胞水平的钙动力学模型(Cell ML)业已提出,我们希望生理组学能够利用这类模型框架进一步解释骨组织对间断性人工重力反应性低下的机制;并评估"间断性"或"连续性"人工重力方案何者更适用于未来探索级航天飞行任务。     

失重效应模拟实验方法及对机体功能影响的研究进展

我国载人航天已经进入中长期飞行阶段,失重是航天员在长期的航天飞行和空间驻留时面临的一种极端的航天特因环境,除了会对航天员的身体健康产生严重的影响,还极易诱发神经精神功能紊乱,包括反应、判断、决策等认知功能减退。由于航天飞行的特殊性,在地面采用实验模拟航天失重,探究失重对机体的影响,并找到防护措施是至关重要的。因此,本文从失重效应模拟实验方法出发,综述模拟失重对机体功能的影响。     

航天飞行后心血管失调的外周效应器机制假说

作者及其同事曾用尾部悬吊大鼠模型模拟失重时的血液头向转移和重新分布变化,较系统地研究了模拟失重下心肌与动脉血管结构和功能的适应性改变。联系２０世纪９０年代空间研究与地面模拟研究最新进展,多们认为,除血量减少因素外,心血管系统的两个主要效应器－心肌和动脉血管平滑肌,在失重时发生的适应性结构和功能改变可能是导致航天飞行后心血管失调的重要原因之一。     

失重或模拟失重对大脑功能的影响研究进展

在失重或模拟失重环境中,机体会经历一系列的生理和心理变化。大脑作为"中央控制器",其基本功能是控制运动、感觉、认知、情感和记忆等。大脑功能受损将直接影响航天任务的完成,影响航天事业的发展。因此,失重或模拟失重对大脑的影响是航天医学亟待解决的重要问题。综述了失重或模拟失重对大脑功能影响的研究现状,并且从其对神经系统、血管的影响说明其作用机制,以期为解决失重对大脑功能造成的影响相关研究提供参考。     

临床生物化学与检验教育史话

临床生物化学与检验是在对人体正常、病理状况的生理生化变化过程认识的基础上,通过分析人体标本为疾病的诊断和治疗提供有用的信息。其课程主要内容包括糖类、脂类、核酸、蛋白质、酶、激素、有机小分子、血液气体、电解质、治疗性药物、临床毒物等的检测及其临床应用。临床生物化学与检验课程对临床医学和医学检验专业学生非常重要。本文对临床生物化学与检验课程建设的历史和现状进行了总结。     

模拟失重实验动物模型的建立与评价

随着航天技术不断发展，航天员太空飞行的时长不断增加。研究发现，航天失重环境可能会使航天员的生理和心理发生一定变化，对航天员的身体健康产生一些影响。为探究这些影响的机制并找出合理的对抗措施，使用实验动物建立模拟失重模型进行深入的研究至关重要，选择与人体组织器官、生理机能和习性相似的实验动物建立模拟失重模型，能更好地帮助相关研究。失重模型应参照能否模拟出由于失重引起心血管骨骼、肌肉等主要系统的变化，来评估模拟失重模型是否成功建立。本文对现有的地面模拟失重动物模型建立和相关研究情况进行了概述，以期为开展相关研究工作提供参考借鉴。     

封面故事

<正>空间飞行微重力环境导致人体一系列化理适应性反应,称之为空叫适应综合征。包括持续性骨丢失在内的航人医学问题是目前深空探测、火星计划等长朋载人飞行任务的重要障碍,虽然采取了运动锻炼、营养补充和药物防护等对抗措施,依然     

低温水域人体生理极限探索的体会

目的：探讨人体低温水域的生理极限及其拓展。方法：通过在极地等低温海域冰泳,测试人体低温水域的生理耐受能力,观察其生理和心理的变化过程以及大脑高度缺氧后对人精神的影响。结果：系统训练,常人可以突破生命“禁区”,寒冷中生存时间可提升数倍;信0加毅力产生精神力量,是提升人体抗寒极限的重要因素;抢救低温症人员,切忌其昏睡,要唤醒他,要不断地周身按摩,持续时间应等于或大于水中浸泡的时间;对大脑高度缺氧后出现的精神、心理障碍,要及时积极治疗。结论：人体低温水域的生理极限是可以拓展的。     

神舟十号飞船搭载对小麦品种济麦22的生物效应研究

探索空间环境对农作物生长的影响是充分发掘和利用航天育种技术优势的重要前提和基础。利用神舟十号飞船搭载小麦主推品种济麦22,对幼苗的生长势、苗高、鲜重和根长等主要指标进行对比分析,利用植物特异的叶绿素荧光技术研究上述指标变化的生理原因,并检测遗传物质的表观修饰状态。结果表明,飞船搭载小麦种子萌发的幼苗与地面对照相比鲜重降低,根长变短,根系数变少。叶绿素荧光参数测定发现,经过空间搭载的种子产生幼苗各种生长指标的差异是空间环境对植物产生的生理胁迫原因所致。经过空间飞行的种子萌发产生的幼苗,其基因组的甲基化修饰程度与对照相比发生了明显改变。     

人体中的水

水是人体不可缺少的组成成分,是维持人体正常生理活动的重要营养物质。文中介绍了人体中水的含量,分布及生理功能,阐述了人体对水的需求与平衡以及人体内水平衡紊乱时所出现的脱水或水中毒的原因和特征。     

生物行为变化研究的新模式——工蜂

蜜蜂群体由1只蜂王、几百只雄蜂和数千只工蜂组成,工蜂数量巨大,除蜂王和雄蜂共同完成生殖任务,巢内外活动均由工蜂完成,其行为呈现多样性。工蜂发育经过卵、幼虫、蛹、成虫4个阶段,其活动范围由温度、湿度相对稳定的巢内环境发展到复杂的巢外自然环境。随发育阶段和生活环境的变化,工蜂的生理、行为等方面也发生相应变化,这种变化为综合研究生物行为的分子机理提供了可能。又因工蜂数量多、体积较大易于观察、标记、饲养管理简单,而且目前对其形态、发育、生理、分子生物学、神经、社会生态等各方面的研究比较充分,所以工蜂成为研究生物体行为变化、发育机理和个体与群体关系的理想模式生物。该文介绍工蜂活动由巢内发展到巢外时出现的一系列变化以及部分变化的机制,主要包括行为的变化、激素的分泌、代谢活动、飞行能力、神经系统等。     

婚飞行为影响中华蜜蜂性成熟处女蜂王的基因表达

婚飞是性成熟处女蜂王与雄蜂交配过程中的一个重要前奏, 在该过程中蜂王体内伴随着一系列重要的生理变化。为了探究中华蜜蜂Apis cerana cerana处女蜂王婚飞过程中基因表达变化, 本研究利用数字基因表达谱(digital gene expression, DGE) 技术分析了中华蜜蜂性成熟处女蜂王飞行与未飞行之间的基因表达差异。经DGE测序, 分别从两个样品中获得5.98和6.01 百万条Clean标签。通过分析检测到250个基因有差异表达, 其中133个基因在飞行蜂王中上调表达, 117个基因在飞行蜂王中下调表达。这些差异基因可以归类到348个功能性类别和142个生化途径。结果表明中华蜜蜂性成熟处女蜂王在婚飞过程中大量基因的表达发生了变化。这些结果为进一步研究中华蜜蜂蜂王婚飞过程中生理变化的分子机制提供了重要的基因表达信息。     

失重对人体生理功能的影响及其对抗措施

1995年 3月 2 2日 ,当健壮的 Polyakov走出“联盟”号宇宙飞船时 ,他创下了在“和平”号空间站上停留 4 38天的世界纪录 ,证明了人可以连续数月在太空中生活、工作。此前 ,人们对于太空航行可能出现的危害曾展开过丰富的想象。目前航天失重 (微重力 )的研究已取得令人瞩目的成就 :一方面 ,关于不同作用时间、不同幅度、不同作用方向重力 ,直到重力完全消失 (失重 )生理影响的统一理论体系业已形成 ;另一方面 ,所提出的一系列防护措施 ,对于实现载人航天目标已发挥关键作用。本文拟重点介绍人类探索失重生理影响所取得的成就 ,并简要阐述对…     

微生态制剂在老年人肠道菌群失衡中的应用

人类从青年到老年这个过程,随着年龄的增长,退行性和感染性疾病的易感性也增加,其可能与人体肠道菌群失衡有着密切的关系。人体肠道内生理菌群对机体健康具有重要的作用,其变化与宿主的免疫功能、食物、疾病和年龄等有关。了解老年人肠道菌群特点,且在老年人肠道菌群失调相关疾病中合理介入微生态制剂,将大大有利于老年人身体健康。本文就老年人肠道菌群失衡相关疾病以及微生态制剂在这些疾病中的应用进行综述。     

桔小实蝇体重和糖原的积累及其飞行消耗

明确桔小实蝇Bactrocera dorsalis(Hendel)远距离飞行过程中的体重和糖原的消耗情况。通过吊飞试验及改进的蒽酮法,测定了桔小实蝇成虫干重和糖原积累的时间动态及不同时间飞行后虫体重和糖原含量的变化。结果表明随着日龄的增加桔小实蝇成虫干重和糖原含量先增加后降低,体重和糖原含量的变化与飞行能力及生殖等生理状况存在明显的相关性;飞行后,其体重和糖原含量显著下降,体重消耗率与吊测时间、实际飞翔时间及距离呈正相关,糖原在飞行中一直处于动用状态;分析表明,糖原是桔小实蝇远距离飞行的能源物质之一。结果为阐明桔小实蝇迁飞的能量利用与物质代谢提供了科学依据。