以目前的科技,从地球到火星约需 9 个月。长期待在无重力或微重力环境,如果没有外因影响,太空人的肌肉会持续萎缩,那麽,要怎麽保证当太空船抵达火星时,太空人还能站着进行日常行程和预定的科学工作呢?哈佛大学学者 Seward Rutkove 等最新研究指出:模拟暴露在火星重力环境下的实验中,发现白藜芦醇(resveratrol)可大致保持实验鼠的肌肉质量和强度。相关论文发表在《Frontiers in Physiology》期刊。
在几乎没有重力的太空环境,肌肉和骨骼都会变弱。负重肌肉会最先开始受损且损耗最严重,例如小腿後侧脚踝到胫骨的比目鱼肌(soleus muscle)。只要在太空 3 个月,人类的比目鱼肌就会萎缩三分之一,此外,还伴随着负责肌耐力的慢速收缩肌纤维(slow-twitch muscle fiber)流失。火星表面重力只有地球 40% 左右,为了太空人能安全执行长期火星任务,势必要提出适当缓解肌肉功能失调的策略,膳食可能就是关键对策,特别当太空人航向火星时,太空船内并没有像国际太空站的运动器材,可供太空人锻炼肌肉和骨骼。
白藜芦醇这种营养成分常见於葡萄皮和蓝莓,现在已广泛探究此成分在抗发炎(anti-inflammatory)丶抗氧化(anti-oxidative)和抗糖尿病(anti-diabetic)等医学领域的应用效果。Rutkove 等研究发现,白藜芦纯在模拟类似太空飞行微重力环境的卸载(unloading)期间,可保持太空鼠的骨骼和肌肉质量。所以,Rutkove 等推测每天服用一些这类成分,或许可帮助太空人在类似火星重力的环境下抵抗肌肉萎缩。
为了模仿火星重力环境,科学家沿用最初由 Mary Bouxsein 发展的老鼠进行实验,他们把老鼠套上类似高空作业防坠用的全身式安全带,然後用炼条将关着老鼠的笼子吊在天花板上。共有 24 只公鼠暴露在正常的负载(地球)或仅 40% 负载(火星),吊了 14 天之久。两种情境中,各有一半公鼠按体重每天每公斤喂食掺了 150 毫克白藜芦醇的水,另一半只喂食一般的水,其他食物都一样。每周测量一次小腿周长和前爪後爪的握力,14 天後则分析小腿肌肉。实验结果如下图,其中 A 为小腿周长,B 为前爪握力,C 为後爪握力,D 为与首日比较的握力变化。
實驗結果非常好。如同預期,火星情境下的老鼠抓握力明顯減弱,小腿周長、肌肉重量和慢速收縮肌纖維等也都縮減了,但讓人覺得不可思議的是:有服用白藜蘆醇的火星老鼠前後爪握力,幾乎全部和地球情境未餵食白藜蘆醇的老鼠差不多。更甚者,火星鼠的比目魚肌和腓腸肌的肌肉質量完全沒變,慢速收縮肌纖維流失也減少了。所以,白藜蘆醇無法完全拯救肌肉流失狀況,但比沒有補充白藜蘆醇的狀況好太多了,且完全不影響一般食物的攝取量。
科學家下一步將繼續探索增加劑量後的母鼠和公鼠反應,確認對太空人在太空航行期間確實沒有影響,才會真的應用至太空飛行。
资料来源: 网络天文馆