微重力生理学的研究进展

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1、http://www.paper.edu.cn微重力生理学的研究进展朱宝安，周艺，谭信北京理工大学生命科学与技术学院，北京（100081）Email：tanxing@bit.edu.cn摘要：本文回顾微重力生理学的诞生及发展，对地面研究微重力模型进行了综述。从心血管系统、免疫系统、运动系统、神经系统、内分泌系统和生殖系统六个方面重点对微重力对生命体的影响及研究进展进行了总结。最后对微重力生理学的研究的意义进行了阐述并微重力生理学进行了展望。关键词：微重力生理学，模型，研究进展1.引言几千年以来，人

2、类就有摆脱地球引力去太空遨游的梦想，许多先行者在这方面作过勇敢的尝试。然而在人造卫星出现以前，人们只能在地面隔着大气层对太空进行观察，总有一[1]种“鞭长莫及、隔靴搔痒”的无奈。1957年人类的第一颗人造卫星上天，开创了人类真正探索太空的新纪元，同时也标志着现代空间科学的诞生。1961年4月12日莫斯科时间上午9时07分，前苏联宇航员尤里·加加林乘东方－1号载人飞船被发射到距地面301公里的太空，在绕地球飞行一圈后安全返回地面，从而实现了人类千百年来遨游太空的梦想。1969年，阿波罗－II号首次将

3、美国宇航员送到月球表面并安全返回地球。伴随着空间科学向载人航天的发展，一门新兴的学科航天医学（Spacemedicine）诞生了。对人体有影响的空间条件主要是辐射和微重力.辐射可引起细胞损伤和基因突变,只要有足够的防护即可不造成损伤。但是微重力的影响十分广泛且无法排除。伴随空间科学向载人航天的发展和航天医学（Spacemedicine）诞生，作为航天医学的分支微重力生理学也诞生了。它不但是航天医学的基础而且还是生物学的延伸。2.微重力生理学的诞生和发展19世纪法国人Knight(1806)和Dfl

4、uger(1883)发表了由离心机产生的超重力(hypergravity)于植物和卵母细胞的影响的论文。虽然这些实验因条件所限而所得的结果有限，而且也没有造成很大影响，但是它们却从一个侧面反映了人们对探索空间生命科学的极大兴趣(Cogoli,1991,1996).微重力生理学作为航天医学的分支，它的形成是伴随着人类开展载人航天活动而形成和发展的。1948年，美国组织了一次有航天医生和生命科学专家参加的关于“空间旅行的航空医学问题”讨论会，探讨空间飞行可能面临的医学问题及风险。1948年美国探空火箭

5、"Blossom”搭载了一只名“Albert”的猴子，标志着利用航天器进行空间生物学研究的开始；[2]1949年2月9日在德克萨斯的美国空军航空医学院成立了航天医学系。从此便开始了有关空间生物学、医学和技术应用科学的规划和研究时代，微重力生理学学便应载人航天的需要而逐步形成了。前苏联的科学家们在1951-52年先后搭载了9只狗上天飞行，终于在1957年一只名叫“莱卡(Laika)”的小狗在空间存活了一周。在1961年前苏联第一艘载人飞船升空，这标志着人类开始系统研究空间生物。在随后的二三十年里面载

6、人的空间活动进入了一个新的时期，加加林乘东方－1号载人飞船在距地面301公里的太空，绕地球飞行一圈。阿波罗－II号首次将-1-http://www.paper.edu.cn美国宇航员送到月球表面并安全返回地球。都是这一时间的标志性事件。与此同时航天医学的研究也开展的有声有色。美国利用可重复使用的航天飞机携带各种专业性实验舱进行了短时间的多人次的医学观察，并成功的专项空间实验室飞行，包括日欧在内的多国科学家进行了大量实验。1986年苏联发射了和平号空间站除了吸引了19个国家的航天员参与飞行和进行空间

7、实验外，还由医生航天员玻里雅创造了438天的空间飞行记录为未来的太阳系探测活动[3]所需的长期飞行提供了极其宝贵的航天医学知识和方法。苏联还发射了一系列的生物卫星，利用动、植物进行大量的空间生命试验，并提供了一个国际合作进行空间科学研究的重[2]要手段。3.地面研究重力变化对生物体影响的模型航天重力生理学是伴随着航天医学的发展而形成的。宇航员在入轨后，重力几乎完全消失，处于一种失重状态，重力因素从另一方面影响人的生理功能。这样，超重和失重对人体的影响就构成了重力生理学的全部内容。航天医学主要研究这

8、两种因素对人体的影响，探讨其机理及制定有效的防护措施，以保证航天任务的完成。因此,研究重力改变对生物体的影响,尤其是微重力的影响是航天事业发展的需要。同时,通过此项研究,对于了解重力在生物体进化中的作用,也有重要的理论意义。3.1建立地面研究重力变化对生物体影响的模型的原因在太空中进行飞行实验又是不现实的，主要有以下几个原因：（1）在太空中进行生物学研究的费用很高,不可能专门进行生物学和医学的研究。(2)航天过程中除微重力因素外,还有超重、振动、噪声、辐射、舱内气体环境、有害物质等