随着深空探索的推进，空间环境对健康的影响已成为关键关注点。斑马鱼（Danio rerio）凭借其遗传可操作性、光学透明性及保守的器官系统，已成为空间生物学中有价值的脊椎动物模型。本文综述了利用斑马鱼研究航天相关健康风险的最新进展，重点关注电离辐射与重力改变。研究人员考察了其对心血管、神经、骨骼肌肉、感觉、生殖及其他系统的影响。辐射可诱导心脏功能障碍、神经行为缺陷、骨骼畸形、眼部损伤及生殖毒性，通常通过氧化应激、凋亡及信号通路失调介导。微重力与超重力主要影响骨骼肌肉系统及前庭系统，微重力可降低骨化并损害耳石发育。本文亦讨论了当前局限性，包括地面模拟与实际空间条件之间的差距以及联合应激研究的缺乏。最后，研究人员展望了未来方向，如轨上活体成像、基于CRISPR/Cas9的验证及高通量防护措施筛选。本综述旨在为利用斑马鱼评估空间环境相关健康风险提供理论框架，并为与长期航天相关的健康风险研究提供参考。
1. 引言
1961年，苏联宇航员尤里·加加林乘坐东方一号完成首次人类轨道飞行，标志着人类空间探索的开端。随着深空探索的扩展，对累积性健康风险的关注日益增强。美国国家航空航天局（NASA）开展的双胞胎研究系统性地证明，长期暴露于空间环境可引起多系统改变，包括表观遗传重编程、心血管功能失调及认知障碍。因此，保障长期航天中宇航员健康并阐明航天诱导生理损伤的机制，已成为空间生命科学研究的重点方向。
空间环境在电离辐射、微重力、封闭环境及昼夜节律紊乱等多个方面与地球存在显著差异。其中，空间辐射与微重力被公认为两大主要风险因素。最常见的空间辐射类型包括太阳粒子事件（SPE）与银河宇宙射线（GCR），以及初级粒子（SPE/GCR）与屏蔽材料相互作用产生的次级粒子。这些辐射按传能线密度（LET）分为高LET与低LET，对生物分子及细胞结构诱导不同的损伤模式。在轨道飞行及行星际任务巡航阶段，航天器及其乘员处于近连续自由落体状态，因而经历微重力。微重力定义为地球重力约10
?4至10
?6量级的重力水平，可改变流体动力学与机械信号传导，从而影响细胞行为与组织稳态。相比之下，超重力指有效加速度超过地球表面正常重力的条件，在航天中主要发生于发射与再入大气的短暂阶段。
由于直接航天实验难以实施，空间环境的地面模拟至关重要。地面辐射研究通常使用加速器产生的高能质子或重离子束，而低LET辐射如γ射线或X射线常作为简化的参考暴露用于机制研究。与模拟超重力相比，模拟微重力（SMG）已被更广泛地研究。对于细胞、组织、胚胎及小型生物，SMG常采用旋转培养系统、随机定位仪及磁悬浮或声悬浮进行模拟。值得注意的是，抛物线飞行可提供短暂的真实微重力。在研究重力增加时，可采用离心法在细胞培养与动物模型中产生超重力。然而，部分地面辐射研究常涉及短期、高剂量或高剂量率暴露，而航天涉及复杂混合辐射场的长期、低剂量率暴露。此外，辐射、重力改变及其他航天因素之间的相互作用可能无法被单独捕获。因此，地面模拟的生物学响应不能完全代表实际航天中预期的响应。
早在1947至1952年，美国V-2与Aerobee火箭系列已成功研究了亚轨道飞行中多种动物模型的关键生理参数及神经前庭功能变化。随后，史普尼克2号将首个动物送入地球轨道，史普尼克5号实现动物从轨道的首次安全返回。近几十年来，在轨生物实验持续发展。中国空间站密闭水生生态系统（CSS-CAES）于2024年支持了斑马鱼实验，随后于2025年实施了小鼠研究。在可用模式生物中，斑马鱼凭借与人类高度的遗传与生理保守性、透明胚胎及短繁殖周期，已成为兼容器机制研究与轨道验证的关键系统。利用斑马鱼进行微重力与辐射的地面模拟已产生大量关于骨骼代谢、肌肉萎缩、神经发育及心血管功能的数据，为其在空间健康风险评估中的结构化应用奠定了坚实基础。
本叙述性综述考察了模拟空间条件下斑马鱼研究的最新进展，旨在阐明潜在的生理与分子机制，评估深空探索中的潜在健康风险，并为未来空间生命科学研究及宇航员健康防护策略提供见解。
2. 斑马鱼作为多功能模式生物
自20世纪80年代George Streisinger将斑马鱼胚胎引入发育研究以来，该模式生物已成为生命科学研究的重要系统。与人类参考基因组比较显示，约70%的人类基因至少有一个明显的斑马鱼直系同源基因。其主要器官系统，包括心血管、神经、骨骼肌肉及其他系统，与人类高度保守，使其成为研究生理功能的理想模型。与哺乳动物模型相比，斑马鱼具有体型小、繁殖力高及胚胎体外发育等明显优势，便于实验操作。
斑马鱼早期发育迅速，胚胎在受精后3天（dpf）即可作为幼鱼用于实验，至90 dpf达到性成熟。斑马鱼卵相对其他鱼类较大（受精时直径约0.7 mm），胚胎与幼鱼的光学透明性使实时、非侵入性活体成像成为可能。发育与功能异常，包括心包水肿、静脉血栓、脊柱弯曲及尾部畸形，均可通过显微镜直接观察。结合荧光标记技术，斑马鱼还可实现细胞发育与凋亡的实时追踪。此外，斑马鱼维护成本较低、所需空间较小且寿命较长（3–5年），使其成为经济高效的模式生物。在疾病研究中，2601/3176（82%）的人类疾病相关基因至少有一个斑马鱼直系同源基因。根据大规模正向遗传筛选，斑马鱼突变体覆盖了几乎所有已识别的器官系统与细胞类型，其中大多数与哺乳动物高度保守。目前，斑马鱼已在癌症生物学及体内药物筛选等多个领域展现出显著潜力，凸显其在阐明疾病机制中的既定价值。
在空间生物学研究中，利用斑马鱼及其他鱼类的长期轨道研究已奠定坚实基础。1973年天空实验室3号任务首次将底鳉（Fundulus heteroclitus）置于聚乙烯袋水族箱送入太空。1998年，密闭平衡生物水生系统（CEBAS）被开发并成功维持剑尾鱼16天，进一步证明了空间长期水生实验的广泛可行性。近期，CSS-CAES在实验时长、培养容量及生物数量方面代表了重大进步。在43天任务中，斑马鱼在该密闭水生生态系统中完成生长、发育与繁殖，证明了空间长期脊椎动物水生实验的可行性。该系统通过金鱼藻光合作用与斑马鱼呼吸维持气体循环，同时智能LED照明与液体泵优化溶解氧浓度并增强物质交换。这一突破为空间脊椎动物生物学研究提供了重要平台与技术基础。
3. 对主要生理系统的影响
为便于比较现有证据，本节讨论的主要研究汇总于表1。该表包括斑马鱼模型与发育阶段、暴露条件及主要生理结局。以下各小节按主要生理系统讨论这些发现。
3.1. 心血管系统
航天可诱导宇航员急性心血管改变，包括飞行后直立不耐受伴心率变异性与压力反射功能受损，以及飞行中心律失常如室性早搏。此外，航天中宇宙辐射暴露可能诱导晚期心血管疾病并加速动脉粥样硬化。鉴于其独特的生理优势，斑马鱼为研究心血管疾病及航天诱导心脏毒性提供了理想模型。
心率在早期斑马鱼胚胎中易于测量，可作为辐射诱导心脏毒性的常用指标。例如，研究报道暴露于高LET辐射如
56Fe离子与
12C离子的胚胎心率下降。低LET辐射亦可影响斑马鱼胚胎心率。低剂量（1与2 Gy）及极低剂量（0.01、0.05与0.1 Gy）γ辐照轻度增加心率，而高剂量（10 Gy）γ辐照导致斑马鱼胚胎心率显著下降。除功能损伤外，辐射还诱导明显的结构损伤，其中心包水肿被认为是严重毒性的经典形态学标志，尤其在高剂量高LET与低LET辐射下。心包水肿通常伴随高剂量辐射处理斑马鱼胚胎的心率下降。Xu等的进一步解剖观察揭示，γ辐照诱导心脏增大与房室结构异常，可被UA312（熊果酸优化衍生物）改善。尽管氧化应激与凋亡被认为是辐射诱导心脏毒性的主要促成因素，但当前见解主要源自全胚胎而非心脏特异性研究。因此，心脏易感性的精确机制仍有待充分阐明。
辐射还影响血管形成与功能。Jang等利用flk-1-GFP转基因斑马鱼（血管中含有荧光内皮细胞）作为模块，探究质子束对斑马鱼胚胎血管形成的影响。研究发现质子束抑制血管发育，而抗氧化剂NAC可逆转此效应。Vala等报道0.5 Gy X射线辐照加速3 dpf暴露斑马鱼的肠下血管萌发，并增加成体尾鳍再生中的射线间血管密度。这些发现共同提出了辐射双相血管响应的可能性。然而，实验条件与测量终点的差异意味着不能排除阈值效应，需要对照剂量–响应研究来检验此假说。此外，Xu等报道γ辐照显著增加斑马鱼幼鱼尾部静脉血栓形成，以红细胞聚集为特征。综上，这些研究表明辐射可导致血管系统异常发育。过度血管生成可能增强微血管形成，从而增加肿瘤生长与转移风险。在成体斑马鱼中，Marques等进一步表明低剂量电离辐射增强尾鳍再生中的血管生成响应，以射线间血管密度增加为指标。然而，辐射并未加速整体鳍再生或改变早期再生标志物表达，提示其对血管响应的影响未必转化为增强的组织再生。
微重力是影响心血管系统的另一重要因素，心血管系统对重力变化高度敏感。微重力诱导头向流体转移并解除心血管系统的重力负荷，从而启动类似衰老的功能失调表型。2003年，Gillette-Ferguson等首次利用GFP转基因斑马鱼作为模型，研究NASA开发生物反应器介导的SMG对斑马鱼胚胎发育的影响。研究发现心脏中GFP荧光强度在全胚胎中增加最显著，表明心脏可能比斑马鱼胚胎其他器官对SMG更敏感。此结果被Shimada等进一步验证。作为反映心脏功能的重要指标之一，心率对微重力亦敏感。Li等报道声悬浮模拟的微重力环境诱导斑马鱼胚胎心率增加。此现象亦在水平旋转培养后的斑马鱼胚胎中观察到。此外，Sun等发现水平旋转培养导致斑马鱼胚胎血管相关基因如flk1、flt4与ephrinB2下调。这些结果表明SMG亦可能影响斑马鱼血管发育。在近期研究中，发现SMG通过增强斑马鱼胚胎血管生成诱导尾静脉丛网络重塑。机制研究表明SMG通过PI3K-nos2b信号通路诱导心血管系统异常发育。
总体而言，这些研究表明辐射与SMG可改变斑马鱼心脏活动与血管发育（图2）。然而，大多数现有证据来自短期地面模拟暴露的胚胎或幼鱼，主要反映发育或血管变化。特别是，斑马鱼研究尚未直接评估人类相关结局如直立不耐受、心脏性能下降或暴露后心血管恢复。因此，斑马鱼为研究航天相关应激如何影响心血管发育与血管重塑提供了有价值的模型，而这些发现与宇航员心血管功能失调的相关性尚需进一步验证。
3.2. 神经系统
中枢神经系统（CNS）因其在生理与行为调节中的重要作用而成为空间生物学的主要研究焦点。为研究这些效应，斑马鱼已被广泛用作辐射诱导神经毒性的模型，其中CNS损伤是研究最广泛的终点。0.1与1 Gy γ辐照导致端脑发育异常及该脑区神经元凋亡。Zhao等报道即使极低剂量15 mGy γ辐照亦诱导斑马鱼胚胎脑细胞凋亡与细胞器损伤，可能通过Wnt信号通路失调介导。神经系统的结构异常通常反映潜在的功能损伤，可通过行为变化表征。例如，Houdigui等发现长期低剂量率γ辐照（0.5、5与50 mGy/h）改变斑马鱼幼鱼明暗测试中的行为响应。类似地，He等报道低剂量率γ辐照（0.1、0.2与0.4 mGy/h）诱导斑马鱼胚胎剂量依赖性行为响应：在0.2与0.4 mGy/h观察到游泳速度增加与形态改变，而在0.1 mGy/h则观察到相反响应。除影响运动模式外，低剂量γ辐照同时通过改变褪黑素分泌扰乱昼夜节律，表现为核心时钟基因CLOCK1A与BMAL1B失调。辐射诱导的神经行为缺陷不限于早期发育；成体斑马鱼在暴露后亦表现出明显功能损伤。Liao等报道辐射暴露增加ROS生成并促成斑马鱼DNA损伤与认知行为异常。在成体斑马鱼头颅照射模型中，辐射诱导脑损伤与氧化应激及炎症反应增加相关，而厚朴酚发挥保护作用。
这些行为表型指向特定的潜在分子调控机制。Xu等研究发现多种神经递质显著下调，同时关键神经发育基因表达降低。miRNA已被报道在斑马鱼神经系统发育中发挥重要作用。此外，较高剂量率（0.2与0.4 mGy/h）γ辐照上调发育相关miRNA（dre-miR-196a-5p、dre-miR-210-3p与dre-miR-338），而最低剂量率（0.1 mGy/h）抑制其表达。除CNS外，辐射还可影响斑马鱼外周神经系统。据报道辐射通过扰乱Wnt信号抑制斑马鱼侧线神经丘（检测水流运动与压力梯度的感觉系统）中的细胞再生。
微重力对神经系统发育的影响已在小鼠甚至人类中研究。然而，仅有少数研究考察微重力对斑马鱼神经发育的影响。例如，Li等考察了声悬浮模拟微重力环境下斑马鱼胚胎脑的发育与神经系统功能。研究发现胚胎在微重力下呈现模糊的脑束轮廓与异常脑形态。此外，作为神经系统功能的指标，胚胎的自发运动依赖性在微重力刺激下增加。除脑外，其他器官中的神经元亦可受微重力影响。Shimada等证明微重力改变斑马鱼胚胎Rohon-Beard神经元的基因表达。超重力是航天任务中影响宇航员健康的另一因素。在近期研究中，Salazar等报道超重力显著降低幼鱼运动频率并损害正常游泳行为，可能与全基因组高甲基化相关。图3总结了已报道的斑马鱼神经系统结构、细胞与功能变化。因此，斑马鱼研究为连接分子变化与功能结局并识别可能与航天相关神经响应有关的通路提供了有价值的补充模型。由于许多研究在模拟条件下的胚胎或幼鱼中进行，它们可提供机制证据以指导哺乳动物模型与人类航天研究中的进一步验证。
3.3. 骨骼肌肉系统
多种空间环境因素，特别是电离辐射、微重力与超重力，可诱导骨骼肌肉系统的结构改变。常见表现包括脊柱弯曲、尾部畸形与整体身体变形，这些均可被苯乙双胍或二甲双胍治疗减轻。在这些因素中，微重力条件对骨骼发育的影响尤为显著。使用旋转壁容器模拟微重力导致尾椎数目变异增加，范围为13至17，而正常范围为15至16。Carvajal-Agudelo等报道使用随机定位仪产生的24 h 3D-SMG降低多个发育骨骼元件的骨化，可能由于骨吸收增强。成体斑马鱼离体培养的鳞片已被用作SMG诱导骨重塑的模型。使用该模型，同一研究组将SMG相关成骨受损归因于破骨细胞活性增加与成骨细胞活性降低。在暴露于SMG的再生斑马鱼鳞片离体模型中，Kabir等报道载抗氧化剂玉米醇溶蛋白纳米笼制剂增加成骨基因表达、钙化及钙磷比，与增强的鳞片再生一致。此外，2D-SMG对骨骼发育表现出类似的结构效应。Edsall等使用旋转壁容器将斑马鱼胚胎暴露于2D-SMG。在10 dpf，脊索、第5角鳃骨、鳃盖骨与翼内骨骨化延迟，咽弓形态改变。在35 dpf未见相应形态差异，而成鱼（120 dpf）显示部分颅骨异常，提示胚胎期SMG暴露的骨骼效应兼具暂时性与迟发性。SMG对斑马鱼的短期与长期效应及其分子机制仍需进一步阐明。作为补充，相关硬骨鱼模型的实际航天实验亦证明了骨骼肌肉响应。在国际空间站饲养的青鳉在暴露于微重力后显示咽骨与牙齿区域矿物密度降低、破骨细胞活性增加及成骨细胞与破骨细胞相关基因表达的早期变化。尽管这些研究在青鳉中进行，但这些发现为解释地面斑马鱼SMG研究提供了在轨参考，并凸显在实际航天条件下验证模拟微重力发现的必要性。
超重力对骨骼肌肉系统的直接效应已在有限数量的斑马鱼研究中考察。Aceto等报道在5至9 dpf暴露于3 G后头部尺寸增加及特定颅骨形成，伴随参与骨骼与肌肉系统发育与功能的基因差异表达。在另一项研究中，3至5 dpf暴露于3或6 G 48 h未引起软骨或肌肉形态的总体改变，但改变软骨材料特性、软骨细胞形态、细胞外基质组织及下颌应变分布。综上，这些表明超重力可影响骨骼发育与软骨生物力学，响应的幅度与性质取决于发育阶段与暴露时长。
骨骼肌萎缩是研究最广泛的微重力不良效应，对宇航员肌肉功能有显著影响。许多研究已在小鼠中考察微重力对肌肉的影响及其保护机制。然而，仅有少数研究使用斑马鱼作为模型。2014年，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）利用斑马鱼作为模型，通过水生栖息地（置于国际空间站（ISS）微重力环境中的水族箱）研究微重力对肌肉的影响。在该任务中，研究人员检测到斑马鱼肌肉退化并研究其返回地球后是否恢复。此外，Houdigui等开展电离辐射暴露的地面模拟，证明γ辐照扰乱关键肌肉发育通路。这些效应表现为肌纤维紊乱、神经肌肉接头结构改变及肌肉祖细胞受损。机制上，这些表型与视黄酸（RA）信号失调相关，尽管精确的因果通路与下游效应物仍有待充分阐明。图4总结了已报道的身体与骨骼形态、骨重塑及肌肉结构变化。总之，航天环境诱导深刻的骨骼肌肉退化，包括结构性骨丢失与肌肉萎缩。理解这些变化对于制定有效防护措施以保护宇航员健康并确保长期深空探索任务成功至关重要。
3.4. 感觉系统
视觉系统实现视觉感知，这一过程极易受复杂空间环境影响。研究报道长期任务（航天>1个月）的宇航员表现视力（远视偏移）与眼部结构变化，包括视盘水肿、脉络膜皱褶与眼球变平。这些表现统称为航天相关神经眼综合征（SANS），仍是载人航天计划中最高优先级的健康风险之一。在斑马鱼胚胎中，Zhou等发现
12C
6+离子束（2与4 Gy）高LET辐射诱导促凋亡基因显著上调，导致眼部凋亡增加。此外，高剂量（8 Gy）辐射亦导致小眼畸形，一种视觉相关发育缺陷。组织学分析结果显示
12C
6+辐射导致胚胎眼神经节细胞层与内核细胞层细胞分布不均。这些眼部发育损伤在机制上与辐射触发的凋亡相关，可能通过ROS非依赖性p53信号通路介导。除高LET辐射外，低LET辐射如γ射线与X射线亦被报道影响斑马鱼胚胎眼发育。Geiger等报道10 Gy剂量γ射线诱导多种病理改变，伴随胚胎眼凋亡增加。类似地，高剂量X射线被报道诱导斑马鱼病理改变及全眼直径减小。综上，这些研究表明高LET与低LET辐射，尤其在高剂量下，均可诱导眼部损伤并扰乱斑马鱼胚胎眼的正常发育。斑马鱼亦被用于研究微重力对眼部发育的影响。Shimada等利用晶状体特异性表达HSP70-GFP的转基因品系，首次证明微重力与超重力均扰乱晶状体形态发生。
前庭系统同样关键，其介导平衡与空间定向。该系统包括半规管与耳石，分别作为角加速度与线性加速度的传感器。航天诱导的微重力导致宇航员短暂前庭功能障碍，表现为平衡、凝视控制与运动感知受损。前庭眼反射（VOR）是前庭功能的关键指标。作为眼的补偿运动，VOR通过补偿重力诱导的头部运动稳定视网膜图像。Moorman等证明SMG损害VOR，其中30–66 hpf时期被确定为前庭发育的关键期且对重力改变高度敏感。作为线性加速度与重力的主要传感器，耳石已被报道参与SMG诱导的斑马鱼异常行为。Moorman等发现暴露于SMG的幼鱼表现出异常游泳模式，包括螺旋运动与垂直环转，伴随球囊耳石尺寸减小或完全缺失。结果表明耳石发育显著延迟，可能促成前庭功能障碍。Mo等证明耳石对VOR至关重要，缺乏前耳石的突变幼鱼对旋转无眼动响应。然而，近期一项研究报道耳石发育延迟并未对前庭回路发育产生负面影响。因此，SMG诱导异常前庭发育的机制仍需进一步研究。
3.5. 生殖系统
航天对生殖功能产生不良影响，导致男性睾酮水平受抑与精子发生受损，以及女性动情周期紊乱。生殖终点对评估生殖系统功能至关重要。鉴于胚胎的特点，青鳉已被用于研究航天对生殖终点的影响。Hurem等证明亚慢性γ辐照导致雌性进行性生殖损伤，胚胎产量在一个月内下降，一年后进展为性腺退化与不育，而等效剂量下睾丸形态未受影响。然而，随后使用急性辐射暴露的研究证实X射线与碳离子辐照均降低睾丸重量并诱导睾丸细胞凋亡，确定线粒体凋亡通路为此效应的关键机制。Zhu等进一步阐明对X射线辐射的性别特异性响应：雄性性腺显示广泛破坏，而雌性表现出协调的保护性响应。与这些直接亲代效应相反，Guirandy等报道受照成体虽无即时生殖性能缺陷，但产生具有发育异常的非受照子代，表明跨代遗传不稳定性。发育异常增加亦被证明与父源辐射暴露特异性相关，后者损害精子形态与活力。此外，γ辐照还可诱导子代雄性化，与卵巢组织中关键雌性性别分化基因DNA甲基化增加相关。综上，这些研究强调辐射对生殖的影响关键取决于剂量、性别与暴露时间窗，涵盖直接器官损伤与跨代后果。
3.6. 其他系统
在阿波罗任务期间，超过半数宇航员表现出免疫抑制与细菌感染。后续研究包括NASA双胞胎研究一致表明航天诱导多个免疫相关通路改变。SMG已知通过损害免疫细胞发育与增殖影响先天与适应性免疫。Zhu等报道SMG通过抑制先天免疫加剧病毒感染对斑马鱼胚胎的毒性。RNA-seq（GSE145967，对应NASA GeneLab登录号GLDS-373）分析揭示SMG下调参与炎症与先天免疫响应的基因，包括NF-κB、RIG-I样受体（RLR）与Toll样受体（TLR）信号通路的组分。进一步研究表明SMG抑制TRIM25（一种E3泛素连接酶），从而损害RLR通路激活并扰乱抗病毒防御所必需的正反馈环路。辐射发挥双重免疫调节效应：高剂量（>1 Gy）抑制免疫并增强炎症，而中等剂量（0.1–1 Gy）减轻炎症响应。Traver等发现致死剂量γ辐照（20与40 Gy）导致成体斑马鱼造血淋巴细胞的特定消融与死亡。其他研究亦报道γ辐照诱导免疫细胞与斑马鱼胚胎的氧化损伤，可被天然抗氧化剂减轻。然而，与地面模型通常研究的急性高剂量辐射不同，空间环境呈现慢性、低剂量辐射暴露的情景。这种持续暴露模式可能诱导促炎状态，潜在地升高慢性退行性疾病的长期风险。
斑马鱼的消化系统与其他脊椎动物一样源自内胚层，包括肝、胆囊、胰及四个肠道域（肠球、中肠、后肠与肛道）。值得注意的是，斑马鱼无胃，而肠球被认为是其功能类似物。除营养消化与吸收的主要作用外，消化道还作为抵御环境毒素的关键屏障。利用两种互补的低剂量γ辐照模型，Cahill等表征了斑马鱼消化系统中辐射相关响应。在低温肝模型中，极低剂量γ辐照（16.34 cGy）改变与脂质代谢、伤口愈合、免疫响应及纤维化相关的转录组通路。在单独的类冬眠模型中，低剂量辐照诱导胃肠道DNA损伤与氧化应激并改变类固醇信号、代谢及细胞周期相关通路；重要的是，类冬眠状态减少辐射相关DNA损伤。在较高剂量下，Wu等证明10 Gy γ辐照诱导成体斑马鱼肝纤维化与肝细胞凋亡，而寡聚岩藻聚糖（OF）对此损伤显示保护作用。辐射亦严重影响肠道形态与功能。Jensen等证明2 Gy剂量触发肠道从初始肥大至后续萎缩的病理进展，最终损害其功能。此外，Park等报道高剂量（45–50 Gy）光子辐照严重变形肠绒毛，而槲寄生提取物显示保护作用。因此，这些斑马鱼中辐射诱导的肝肠损伤可能为空间相关的肝肠风险提供补充证据。
4. 未来展望与局限性
火星等长期航天任务的宣布使空间环境相关的多维与累积健康风险成为科学关注的焦点。斑马鱼凭借进化保守性、光学透明性、高繁殖力与遗传可操作性等独特优势，已成为地面研究的理想脊椎动物模型，为阐明空间环境诱导损伤的分子机制与生理通路提供了不可或缺的平台。本综述综合了空间相关环境因素对斑马鱼影响的现有证据。电离辐射深刻影响心血管、免疫与生殖系统，其中心脏被确定为早期敏感靶点。重力改变主要影响骨骼肌肉系统、前庭器官与鱼鳔，响应因发育阶段与暴露条件而异。值得注意的是，这些响应在发育阶段与性别间存在差异，表明需进一步研究。
尽管取得这些进展，当前斑马鱼空间生物学证据仍受若干局限制约。（1）斑马鱼模型的转化相关性有限。鉴于许多已发表研究在胚胎或幼鱼中进行，其发现可能不完全反映成体宇航员预期的生理响应。未来工作应比较不同发育阶段并在成体斑马鱼及互补脊椎动物模型中验证关键观察，从而阐明斑马鱼对空间健康研究的具体转化贡献。（2）地面空间环境模拟与联合应激的局限。地面模型不能完全再现任务相关的辐射或重力条件。特别是，本文总结的许多研究使用急性、单次X射线或γ射线辐照，而深空任务涉及长期、较低剂量率暴露于主要以质子为主的混合辐射场，以及较少但生物学重要的高能高电荷离子。SMG设备亦可能产生残余加速度与改变的流体动力学。此外，结合辐射与SMG的直接斑马鱼研究仍然有限，因此单应激发现不能证明其联合效应是相加、协同还是拮抗。未来研究应比较联合辐射与SMG暴露与各单一应激的效应。其他航天相关应激，包括噪声、封闭与昼夜节律紊乱，亦可能改变生物学响应并值得考虑。（3）生物过程与多系统响应覆盖有限。斑马鱼凭借其再生能力、光学可及性与实验可操作性，在研究组织再生、伤口愈合、肠道微生物群及宿主–微生物相互作用方面具有既定优势与坚实研究基础。然而，这些生物过程在航天或模拟空间条件下仍未充分研究，尤其在成鱼中。此外，大多数现有研究聚焦单一生理系统，航天相关应激的跨系统效应仍知之甚少。未来工作应在综合空间相关条件下直接研究这些过程及其多系统相互作用。（4）将表型观察转化为分子机制与保护策略。许多空间环境诱导表型的分子机制仍不清楚，已报道保护候选物的证据仍属初步。这些试剂一般在有限给药条件与急性辐照下的胚胎模型中探索，缺乏关于药代动力学、成体效力、剂量依赖性、制剂、稳定性或耐受性的充分信息。未来研究应将斑马鱼遗传工具与系统药理学评估相结合，以确立因果关系与转化潜力。
从CEBAS（德国）到CAES（中国），密闭水生生态系统平台已大幅进步，后者在43天任务中展示了斑马鱼的在轨培养与繁殖。未来在此类系统中使用斑马鱼的研究可沿若干关键方向推进。首先，进一步发展在轨活体成像可实现生理过程的纵向监测，包括心血管功能、神经元活动与细胞更新。此方法可在实际航天条件下提供重复的原位观察。其次，预先建立的CRISPR/Cas9编辑斑马鱼品系连同适当对照，可用于在航天中检验参与DNA损伤响应与重力相关信号的候选基因。最后，地面高通量筛选可识别候选防护措施以供后续靶向在轨评估。此类逐步研究可加强在航天条件下对拟议机制与保护效应的评估。
5. 结论
总之，这些举措将深化对生物体适应空间的基础理解，同时为保障未来长期深空任务中乘员健康提供实用知识与工具。这一进展反映了空间生命科学从观察性研究向主动干预与精准健康维护的重要转变。未来，尽管斑马鱼对空间环境的生理响应仍有待充分表征，斑马鱼有望作为空间生物学研究的首要模型日益凸显其重要性。
