微重力和银河宇宙射线（GCR）对人体肾脏有哪些潜在危害？北京基尔比生物模拟微重力培养系统

 

随着商业太空旅行和深空探索任务的兴起，人类将首次长时间暴露于地球磁场之外，面临大量未受屏蔽的太空辐射和失重环境。

太空飞行对肾脏的影响研究相对较少，尽管已知微重力会影响肾脏的血液灌注和尿液生成，但对肾脏的长期影响尚不清楚。

(一)研究方法

- 研究使用了来自11次太空飞行暴露的小鼠、5次人类、1次模拟微重力的大鼠和4次模拟GCR暴露的小鼠任务的样本和数据集。

- 采用了泛组学方法，包括表观基因组学、转录组学、蛋白质组学、磷酸化蛋白质组学、代谢组学和微生物组学分析。

- 对人类和小鼠样本的临床化学（电解质、内分泌学、生物化学）和形态测量（组织学、3D成像、miRNA-ISH、组织重量）进行了分析。

（二）实验结果

1. 肾脏转运蛋白去磷酸化：太空飞行导致肾脏转运蛋白去磷酸化，这可能表明宇航员患肾结石的风险增加，部分是由于肾脏本身的初级现象，而不仅仅是由于骨质流失的次级后果。

2. 肾单位重塑：太空飞行导致肾单位重塑，远曲小管扩张，但整体小管密度降低。

3. GCR暴露下的肾脏损伤和功能障碍：在模拟火星往返剂量的GCR暴露下，肾脏出现损伤和功能障碍。

4. 尿液和血液中的生物标志物变化：研究分析了66名在国际空间站停留长达180天的宇航员的尿液和血液参数，发现尿液中钙、草酸盐、磷酸盐、尿酸等代谢物和电解质的排泄增加，这些是肾结石的风险因素。

5. 肾脏结构和功能的长期变化：通过基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析，发现与肾脏重塑相关的通路在太空飞行中显著富集。此外，尿液中的蛋白质组学分析显示，在太空飞行后，与细胞外基质和脂质周转相关的蛋白表达增加。

（三）关键结论

- 太空飞行对肾脏功能的影响可能不仅仅是由于骨质流失导致的次级后果，还可能涉及肾脏本身的初级变化。

- 肾单位的重塑可能是太空飞行对肾脏功能影响的一个关键机制。

- GCR暴露对肾脏的损伤和功能障碍具有显著影响，这可能对深空探索任务中的宇航员健康构成威胁。

- 研究还发现，太空飞行可能会影响肾脏的血管健康，导致微血管损伤和血栓性微血管病。

（四）研究意义和未来方向

4.1这篇文章的核心内容是研究太空飞行对肾脏功能的影响，特别是微重力和银河宇宙射线（GCR）对人体肾脏的潜在危害。

研究通过综合分析生物分子、临床化学和形态学数据，发现太空飞行会导致肾脏转运蛋白去磷酸化、肾单位重塑以及在模拟火星往返剂量的GCR暴露下出现肾脏损伤和功能障碍。研究结果对于理解太空旅行对健康的长期影响以及开发相应的防护措施具有重要意义。

4.2 这项研究为理解太空飞行对肾脏健康的长期影响提供了重要数据，并为开发针对太空旅行相关肾脏疾病的预防和治疗策略提供了科学依据。

4.3 未来的研究需要进一步探索太空飞行对肾脏的长期影响，特别是在模拟深空探索任务的长期、低剂量辐射和微重力条件下。

（五）地面模拟利器，Kilby Gravity系统的技术突破

太空实验机会稀缺且昂贵，地面模拟微重力平台成为研究的关键支撑。北京基尔比生物科技公司的Kilby Gravity重力模拟控制装置提供了可及性强、精确度高的实验平台。

该系统核心技术在于三维随机旋转重力矢量分散机制。通过双轴独立控制旋转系统，使培养容器内的重力矢量在空间全方位快速随机化，实现持续的10⁻³g微重力环境模拟——接近国际空间站的实际微重力水平。

北京基尔比生物科技公司的Kilby Gravity微重力培养系统系统的独特优势在于多功能集成与实时监控能力。设备内置传感器，可实时监控并可视化重力水平；旋转器主体紧凑设计可放入标准CO2培养箱，维持细胞培养的温湿度和气体环境。

北 京 基 尔 比 生物科技公司主营产品：

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