重力梯度与昼夜节律对脑眼血流动力学的影响：揭示太空飞行相关神经眼综合征的机制

《European Journal of Applied Physiology》：Influence of hydrostatic gradients and diurnal rhythm on cerebral and ocular blood flow

本研究针对太空飞行相关神经眼综合征（SANS）的病理机制，通过系统分析不同体位（坐位、仰卧、侧卧、俯卧）及昼夜节律对脑血流（CBF）和眼后睫状动脉流速（PCAv）的影响，发现体位变化是调控血流的关键因素，而低强度下体负压（LBNP）未能有效降低PCAv。该研究为理解微重力环境下血管适应性提供了重要实验依据，对制定SANS防护策略具有指导意义。

　　

在太空探索的宏大叙事中，人类生理系统面临着一系列独特挑战。其中，太空飞行相关神经眼综合征（Spaceflight-Associated Neuro-Ocular Syndrome, SANS）作为一种新兴疾病，逐渐引起科学家的高度关注。宇航员在长期微重力环境下常出现视盘水肿、眼球扁平化、脉络膜充血及视力下降等症状，但其病理机制至今未明。地球重力环境的缺失导致体液头向转移，可能改变颅内压（ICP）、眼内压（IOP）及脑眼血流动力学，进而引发SANS。然而，由于缺乏对日常重力变化和生理节律如何影响脑眼循环的系统研究，人们难以区分太空环境中的适应性变化与病理性改变。

为填补这一空白，奥地利因斯布鲁克大学的Carmen Possnig团队在《European Journal of Applied Physiology》发表研究，通过模拟地球常见体位（坐位、仰卧、侧卧、俯卧）和睡眠周期，探究重力梯度与昼夜节律对脑血流（CBF）和后睫状动脉流速（PCAv）的调控作用。研究假设眼球缺乏自我调节能力，血流增加可能驱动SANS中的脉络膜充血，而昼夜节律和睡眠会进一步影响这一过程。

关键技术方法

研究招募16名健康参与者，采用超声多普勒技术定量测量颈内动脉（ICA）、椎动脉（VA）血流及大脑中动脉流速（MCAv）、PCAv；通过心电图、毛细血管血红蛋白监测及二氧化碳分压（EtCO₂）分析心血管参数；利用修正的液压柱公式计算脑眼灌注压和血管传导性；并评估低强度LBNP（-20 mmHg）对PCAv的干预效果。

研究结果

1. 体位变化对脑血流和眼血流的影响

脑血流和PCAv在水平体位（仰卧、侧卧、俯卧）间无显著差异，但坐位时均显著降低（CBF：坐位889±177 ml·min^-1vs. 仰卧1036±231 ml·min^-1；PCAv：坐位5.46±1.3 cm·s^-1vs. 仰卧7.24±1.8 cm·s^-1）。坐位时脑血管传导性降低，但校正IOP和液压柱影响后，PCA传导性无变化。氧输送在仰卧位最高（212±54 ml·min^-1），坐位时降低（182±41 ml·min^-1）。

2. 昼夜节律与睡眠的影响

9:00与17:00的CBF、PCAv、心率等参数无显著差异，但睡眠期间MCAv持续下降（夜晚均值45.9±8.2 cm·s^-1vs. 下午53.9±8.3 cm·s^-1），平均动脉压（MAP）和心率同步降低，而EtCO₂稳定。睡眠中脑血管传导性指数下降，提示脑血流减少主要源于血管收缩而非代谢需求变化。

3. 下体负压的干预效果

LBNP意外升高PCAv（7.33±2.2 cm·s^-1→ 7.98±2.4 cm·s^-1）和眼灌注压，但PCA传导性未变；MCAv无响应，而脑血管传导性指数下降，反映脑血管自主调节能力。

结论与意义

本研究首次系统揭示地球重力梯度（尤其是坐位与仰卧转换）对脑眼血流的显著影响，而昼夜节律作用有限。睡眠通过降低代谢需求和血管张力减少脑血流，但眼球血流调控更依赖灌注压而非血管舒缩。LBNP虽能缓解床休模型中的脉络膜充血，但其机制并非通过减少动脉灌注，可能涉及静脉回流或脑脊液压力调节。该工作为理解SANS发病机制提供了地面模拟基准，并为开发针对性防护措施（如优化太空任务中的体位管理）奠定了理论基础。