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太空飞行始终影响着肠道

伊利诺伊州埃文斯顿 - 西北大学的一项新研究发现,太空飞行 - 无论是搭乘航天飞机还是国际空间站(ISS) - 对肠道微生物群都有一致的影响。

早在2011年,西北大学的研究人员就开发了一种新的分析工具,用于比较来自小鼠的微生物组数据。该工具称为STARMAPS(对应性和可重复微生物群丰度模式的相似性测试),该工具表明航天飞行导致丰度,比率的特定,一致的变化和肠道细菌的多样性。

也许最令人惊讶的是,该团队还使用STARMAPS将太空飞行数据与从地球上研究辐射对肠道影响的数据进行比较。他们有效地排除了太空辐射作为太空飞行期间微生物组变化的原因。

“辐射肯定会对肠道微生物组产生影响,”负责这项研究的西北大学的Martha Vitaterna说。“但这些影响看起来并不像我们在太空飞行中看到的那样。”

该研究于上周发表在Microbiome杂志上。Vitaterna是西北大学Weinberg艺术与科学学院神经生物学研究教授。Weinberg神经生物学研究助理教授彭江是该论文的第一作者。

Vitaterna和来自西北大学的长期合作者Fred W. Turek领导了美国宇航局双胞胎研究的微生物学部分,该研究将宇航员斯科特凯利的生理变化与他的地球双胞胎马克进行了比较。虽然Turek和Vitaterna发现太空中的一年影响了宇航员斯科特凯利的肠道微生物群,但是没有足够的数据来得出关于太空飞行对人体影响的一般性结论。

“如果我们要将人类送到火星或长期执行月球任务,就必须了解长期暴露于空间环境对我们的影响 - 以及与我们一起旅行的数万亿细菌,” Turek,Weinberg的Charles和Emma Morrison神经生物学教授,共同撰写了该论文。“虽然我们已经研究了太空一年对斯科特凯利的微生物群的影响,但我们需要使用更大数量的老鼠来确定太空的影响。”

必要性产生工具

美国宇航局多年来研究了微重力对小鼠生物过程的影响。2014年秋季,它将第一批老鼠送到国际空间站,为期37天。自那次实验(称为Rodent Research-1)以来,NASA随后又向国际空间站提供了7组鼠标,包括西北大学的Rodent Research-7实验。

Vitaterna和Jiang从Rodent Research-1的样本开始,其中包括航天飞行小组以及一个匹配的地面控制组,一个基线组和一个实验室小组,它们被安置在一个传统的鼠标设施中,持续时间相同。他们还研究了2011年发射的最终美国航天飞机任务STS 135的鼠标样本。

由于数量庞大,研究人员一直在努力压缩所有数据。肠道中有数百种不同的细菌物种,并且在实验开始时不同的个体可能具有截然不同的肠道细菌群落。这使得检测何时存在一致响应变得具有挑战性。

“这项工作没有统计学方法,”Vitaterna说。“这些工具不存在,所以我们发明了它们。这是发明之母必然性的经典案例。”

“我们知道太空飞行会影响微生物群,所以我们可以看看这个传闻,”江说。“但是这有很多局限性。我们需要一个更全面,更高层次的观点。然后我们可以说微生物组的变化在多个太空飞行中是可比的。”

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