综述:太空飞行中的脑-眼-肝轴:肝功能障碍在太空飞行相关神经-眼综合征中的作用

【字体: 时间:2025年07月07日 来源:Life Sciences in Space Research 2.9

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  这篇综述深入探讨了太空环境(微重力、宇宙辐射、心理应激)对肝脏代谢(碳水化合物/脂质紊乱、生物转化受损)及脑-眼系统的多重影响,提出"脑-眼-肝轴"可能是太空飞行相关神经-眼综合征(SANS)的关键病理机制,为长期太空任务(LDSF)的健康防护提供了新视角。

  

太空飞行中的脑-眼-肝轴:肝功能障碍在太空飞行相关神经-眼综合征中的作用

摘要
太空环境通过微重力、宇宙辐射和心理应激三重机制挑战人体生理极限。最新研究发现,肝脏作为代谢中枢,其功能障碍可能通过"脑-眼-肝轴"参与太空飞行相关神经-眼综合征(SANS)的发病过程——这是阻碍长期太空任务(LDSF)的主要医学难题。

引言
未来火星任务面临三大健康威胁:引力变化(从发射时的超重力到太空中的微重力)、银河宇宙辐射(GCR)和太阳粒子事件(SPE)构成的电离辐射、以及密闭环境导致的心理应激。这些因素共同导致骨质流失、免疫抑制和独特的视觉障碍——SANS,其特征包括视神经纤维层增厚、视盘水肿等。值得注意的是,动物实验显示太空环境会引发肝脏糖脂代谢紊乱、氧化应激和线粒体功能障碍,这些变化与SANS的病理特征高度吻合。

空间飞行对肝脏的影响
啮齿类动物实验揭示,微重力环境下肝脏出现"糖尿病前期状态":糖原合成酶活性降低30%,而糖异生关键酶PEPCK表达增加2倍。更惊人的是,太空辐射会诱导肝细胞凋亡,使丙二醛(MDA)水平升高150%,同时细胞色素P450酶活性下降40%,严重影响药物代谢能力。这些变化与代谢功能障碍相关脂肪性肝病(MASLD)的早期表现惊人相似。

SANS的发病机制
微重力引起的头向液体转移导致颅内压升高,使视神经鞘直径扩张15%。同时,太空环境使视网膜血管密度降低8%,这与肝脏产生的促炎因子(TNF-α、IL-6)水平升高密切相关。动物模型显示,肝源性血管内皮生长因子(VEGF)在太空环境中表达异常,可能解释宇航员出现的脉络膜皱褶现象。

分子层面的器官对话
肝脏通过分泌肝因子(hepatokines)实现远程调控:

  • FGF21:太空环境中表达增加3倍,可能加剧视网膜氧化应激
  • 硒蛋白P:在微重力下减少40%,导致视网膜抗氧化能力下降
  • 血管生成素样蛋白4(ANGPTL4):调节血视网膜屏障通透性

肝-脑轴的特殊联系
太空辐射(>1Gy)会破坏血脑屏障,使肝源性炎症因子更容易进入中枢神经系统。临床数据显示,MASLD患者出现脑白质病变的风险增加2.3倍,这为理解太空环境下的认知功能障碍提供了新思路。

展望未来
建立"太空肝脏类器官"模型和开发靶向肝因子药物,可能成为对抗SANS的新策略。目前国际空间站正在进行的肝脏器官芯片实验,将为揭示这一复杂轴系提供更直接证据。随着阿尔忒弥斯计划的推进,理解多器官互作机制将成为保障深空探索成功的关键。

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