《Acta Astronautica》：Multidimensional Spaceflight Stressors Disrupt Blood-Brain Barrier: A Comprehensive Review of Molecular Mechanisms
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•微重力、辐射、高碳酸血症和社会隔离通过不同但汇聚的分子机制破坏血脑屏障。•器官芯片平台和在轨生物标志物监测是开发保护神经血管单元对策的有前景策略。引言航天飞行使宇航员暴露于多种环境应激源——微重力、宇宙辐射、环境二氧化碳浓度升高以及社会隔离——这些应激源共同威胁人体健康与表
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微重力、辐射、高碳酸血症和社会隔离通过不同但汇聚的分子机制破坏血脑屏障。
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器官芯片平台和在轨生物标志物监测是开发保护神经血管单元对策的有前景策略。
引言
航天飞行使宇航员暴露于多种环境应激源——微重力、宇宙辐射、环境二氧化碳浓度升高以及社会隔离——这些应激源共同威胁人体健康与表现[1]。目前已知这些应激源会影响多个生理系统：它们导致肌肉骨骼系统丢失2, 3、心血管功能退化[3]、免疫异常[4]、前庭功能受损[5]，以及导致视力下降的结构性眼部变化6, 7。此外，它们还与神经肿瘤和神经退行性疾病风险升高相关8, 9, 10。至关重要的是，禁闭和有限的社会互动对中枢神经系统（CNS）施加额外的心理-生理压力[11]，由此产生的症状遵循独特的时间依赖性发生与恢复轨迹1, 11。在这些健康风险中，中枢神经功能障碍尤其具有严重后果，因为它可能直接损害任务表现。
中枢神经功能严重依赖血脑屏障（BBB），它是神经血管单元（NVU）的一个动态界面，维持微环境稳态和代谢平衡[12]。BBB由微血管内皮细胞、周细胞、星形胶质细胞以及细胞外基质（ECM）成分（如基底膜）组成——共同形成保护性网络[13]。已知这些成分会通过不同的分子机制对航天应激源（包括微重力和辐射）作出反应。本综述系统考察了BBB各成分的超微结构特征，并特别探讨了二氧化碳浓度升高、社会隔离及相关航天环境因素如何损害屏障完整性。
节选片段
空间环境改变BBB通透性
越来越多的实验证明，空间环境会引起BBB通透性的显著改变。来自空间生物学研究的直接证据已获取得。对参加国际空间站（ISS）任务（2016–2020）宇航员的飞行后血液分析显示，胶质纤维酸性蛋白（GFAP）水平持续升高，在着陆后第一周观察到显著升高，此后维持升高状态[14]。除了系统性生物标志物
微重力对BBB微血管内皮细胞的影响
微血管内皮细胞构成BBB的核心，依赖紧密连接——尤其是Claudin-5——来维持屏障完整性26, 27, 28, 29。它们还通过黏附分子锚定于周细胞，从而稳定微血管结构[30]，并调节跨细胞/旁细胞转运以及毛细血管直径以控制脑血流动力学26, 27。
在模拟微重力（SMG）条件下，人脑微血管内皮细胞（HBMECs）表现出Rac1/Wave2/Arp3
对策与实验平台
鉴于航天应激源对BBB影响的汇聚性，对策策略应针对共同的信号枢纽而非单一应激源。临床前研究已涌现出几种有前景的方法。
结论与展望
航天应激源——微重力、辐射、高碳酸血症和社会隔离——通过不同但汇聚的途径破坏血脑屏障（BBB）完整性，靶向内皮细胞、周细胞、星形胶质细胞和细胞外基质。微重力通过抑制Rac1/Wave2/Arp3损害紧密连接；辐射导致氧化性DNA损伤、PI3K/Akt介导的炎症以及MMP-9活化；高碳酸血症紊乱水通道蛋白4极性和紧密连接蛋白；而社会
利益冲突声明
作者声明在本文的研究、撰写和/或发表方面不存在潜在利益冲突。临床试验编号：不适用。
CRediT作者贡献声明
杨佳佳：形式分析。明东：项目管理。郭一彤：撰写——初稿。梁蓉：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，资金获取
资助
本研究由国家自然科学基金（82371886，82502266）、天津市自然科学基金（24JCQNJC01080）、中国博士后科学基金（2025M782942，2026T190777）资助。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有任何已知的竞争经济利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。
郭一彤|梁蓉|杨佳佳|明东
