太空之旅是破坏体格的好方法——微重力会导致肌肉质量显著下降。 国际空间站的居民定期锻炼以避免肌肉萎缩，但也许还有另一种方法。 科学家们现在发现，如果用一种特定的分子治疗在太空飞行的小鼠，这些动物不仅能保持肌肉，甚至还能增强一些。
研究人员在9月7日发表于《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上的报告中指出，这种治疗方法还保护并提高了骨密度，这是微重力环境下的另一个问题。
这项工作不仅对着眼于登月或火星之旅的宇航员具有意义，而且对因年龄、受伤或疾病而导致肌肉流失的地球人也具有意义。 该研究的作者，康涅狄格州法明顿市杰克逊基因组医学实验室的遗传学家Se-Jin Lee说，从这项研究中涌现出来的潜在药物可能使长期卧床不起或坐轮椅的人，以及患有癌症、慢性阻塞性肺病或其他导致肌肉萎缩的疾病的人受益。 “有非常多的潜在适应症。”
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几十年来，Lee一直渴望将他的小鼠送入太空。 早在 20 世纪 90 年代，他就从小鼠身上去除了一个名为肌肉生长抑制素的基因。 肌肉生长抑制素蛋白通常会阻止肌肉生长，因此没有它，小鼠长得非常健壮，肌肉质量是普通小鼠的两倍。
2019 年 12 月 5 日，当 40 只小鼠搭乘 SpaceX 飞船从佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心发射升空时，Lee 得到了机会。 这使得Lee能够测试“强壮小鼠”的肌肉对 33 天太空环境的反应。 他和他的同事发现，虽然正常小鼠失去了肌肉质量，但强壮的啮齿动物仍然保持健硕。
比利时蓝牛品种具有被称为“双肌”的特征。 科学家现在知道，这是由动物肌肉生长抑制素基因的突变引起的。 尽管名称如此，但该特征并没有完全使肌肉增加一倍，而是增加了 20% 到 25%。 图片来源：Yann Arthus-Bertrand，《Getty Images》
当然，去除患有肌肉流失的人的肌肉生长抑制素基因是不切实际的。 因此，Lee 和同事还测试了一种在正常小鼠中保持肌肉的方法。 通常，肌肉生长抑制素通过附着在肌肉细胞表面上的受体上来关闭生长。 Lee 和同事向上发送了该受体的一个片段，国际空间站上的宇航员将其注射到动物的血液中。 这种“诱饵”受体捕获了动物的肌肉生长抑制素分子，并使其远离肌肉组织。
该诱饵还有另一个作用：它捕获了第二种蛋白质，称为激活素 A，它也阻止肌肉和骨骼的生长。 果不其然，注射了诱饵受体的太空小鼠获得了双重益处：它们保持了肌肉健硕和高骨密度。 骨骼和肌肉甚至生长了，因此，与留在地面上的未治疗小鼠相比，经过治疗的小鼠着陆时具有更多的这些组织。
该团队还测试了这些治疗方法是否可以逆转已经发生的肌肉萎缩和骨质流失。 为了做到这一点，他们给在国际空间站上失去肌肉和骨质质量的普通小鼠注射了诱饵受体，这些小鼠于 2020 年 1 月 7 日在太平洋溅落后被带到圣地亚哥的陆地上。 这些动物迅速恢复了骨骼和肌肉； 它们的肌肉甚至比起飞前还要大。
纽约州塔里敦再生元制药公司衰老和年龄相关疾病研究副总裁David Glass表示，结果表明，可能有一种药物可以保护宇航员免受肌肉和骨质流失的影响。 然而，他告诫说，太空萎缩与地球上的萎缩形式不同。
尽管如此，Lee的希望是，肌肉生长抑制素和激活素A的阻断剂可以在地面上保存或恢复肌肉。 瑞士巴塞尔大学的生理学家Christoph Handschin对此表示赞同，但他补充了一个警告：“这看起来非常有前景——如果这可以转化为人类应用的话。” Handschin在《生理学年度综述》(Annual Review of Physiology)中概述了肌肉萎缩的治疗方法，他指出，几家制药公司曾尝试用干扰肌肉生长抑制素的化合物治疗人类，但没有取得太大成功。
但Lee对此持乐观态度。 他怀疑，仅阻断人体内的肌肉生长抑制素是不够的，因此他希望像诱饵受体这样能与激活素A结合的化合物可能比早期的化合物更有效。 Glass说，为了避免副作用，重要的是设计一种药物，使其不太可能与肌肉生长抑制素和激活素A以外的分子相互作用，就像诱饵可能发生的那样。
虽然支持人类太空旅行不是Lee的主要目标，但这样一种分子或许可以引起美国宇航局的兴趣，因为该机构计划进行更长时间的太空任务，这些任务可能没有空间容纳大量的健身器材。
本文最初发表于《Knowable Magazine》，这是《年度综述》旗下的一项独立新闻事业。 注册订阅新闻通讯。