忘掉杠铃吧：从细胞中提取的材料可能是宇航员的一种锻炼选择

贝克曼高级科学技术研究所的研究员Marni Boppart教授将领导nasa赞助的研究，以保护未来前往月球和火星的阿尔忒弥斯任务中宇航员的健康。她提出的方法是利用细胞来复制运动对肌肉和组织健康的恢复作用。

　　

   

   

图片:从左起，化学和生物分子工程教授Hyun Joon Kong，运动学和社区卫生教授Nicholas Burd和Marni Boppart，心理学教授Justin Rhodes和化学教授Jonathan Sweedler聚集在伊利诺伊大学香槟分校的Freer Hall物理试验场。图片来源:Fred Zwicky。    

在前往火星的途中，锻炼看起来有点不同，所以Marni Boppart教授想出了一些创意。

Boppart和她在贝克曼先进科学技术研究所的同事从美国宇航局资助的太空健康转化研究所获得了100万美元，用于探索细胞在太空中的再生能力。他们的研究将有助于保护猎户座飞船上的人类健康，猎户座飞船将把宇航员从地球运送到月球和火星。

由于地球的质量，我们每天的运动通常足以使我们的肌肉保持良好的工作状态。宇航员在太空中翱翔是无法享受到引力的。

“宇航员在短短两周后就会失去多达20%的肌肉质量，每月会失去1-2%的骨密度。太空旅行的时间越长，人体组织和生理系统的恶化就越严重，”伊利诺斯大学香槟分校运动机能学和社区卫生学教授Boppart说。

在加入这所大学之前，博帕特是美国空军的一名军官和航空航天生理学家，专门研究高海拔健康危害。她目前在应用健康科学学院的研究重点是肌肉损失和增加的分子基础。她希望开发出细胞激发的策略，在运动和机动性受限的情况下恢复力量，比如在太空飞行中。

当TRISH邀请研究人员探索通过增强人体自身的维护和细胞修复能力来保护宇航员健康和表现的新方法时，Boppart抓住了这个机会。她的项目用细胞的天赋重新想象星际健身。该研究所正在寻找在长期太空探索任务中保护宇航员健康的策略，包括美国宇航局正在进行的阿尔忒弥斯计划，该计划将在月球上建立一个可持续的存在，并为未来的火星任务做准备。

阿尔忒弥斯计划选择的飞船是猎户座飞船，它于11月在肯尼迪航天中心无人驾驶发射。这艘飞船艰巨的任务清单上，最重要的是将第一位女性和第一位有色人种从地球送上月球，紧随其后的是建立人类第一个长期的月球基地，并最终徒步前往红色星球。

猎户座的面积有限，它集宿舍、餐厅和控制室于一身。可以理解的是，宇宙飞船没有宇航员在国际空间站上使用的专门的阻力和耐力设备。

“但即使是在太空中进行的最激烈的[运动]协议也不足以克服微重力的负面影响，”Boppart说。“我们需要传统运动的替代品，最好是基于运动原则。”

通过一种适合太空旅行的方法，Boppart的建议彻底改变了我们对锻炼的传统理解，或者更确切地说，彻底改变了我们对锻炼的传统理解。她没有将运动定义为沉重的脚步或摆动的四肢，而是直接关注了我们肌肉中正在进行的细胞接力。

经过无情进化的磨练，我们的细胞还没有接受锻炼是为了乐趣的概念。当我们举起重物或进行严格的活动时，我们的细胞会做出善意的应激反应，将大量化学物质部署到血液中，以增强我们身体在未来威胁中生存的能力。如果一个曾经看起来太重的体重随着时间和训练变得可以控制，你要感谢你过度保护、压力过大的细胞。

这些化学物质不能自己在血液的恶劣环境中穿行。有些包裹在一种叫做细胞外囊泡的保护脂质层中，得名于它的拾取和传递途径，将修复性化学物质从细胞转移到细胞。

博帕特认为，我们的身体在运动后产生的细胞外囊泡及其所含的化学物质，可以触发运动的恢复性作用——即使在没有运动的情况下。

“当我们锻炼时，受益的不仅是我们的肌肉，还有包括大脑和皮肤在内的所有组织。我们trish赞助的工作将直接测试运动后释放的细胞外囊泡在太空中保护人类健康的能力。”

博帕特研究的主要目标是利用地球上志愿者自然产生的细胞外囊泡，甚至是人工产生的细胞外囊泡，在宇航员身上复制运动的恢复效果，基本上使他们的肌肉在运动后恢复，而无需抬起适合太空的手指。

博帕特说:“宇航员是这项受资助研究的目标人群，但研究结果可能被用于预防、维持或治疗与不活动和废弃有关的各种疾病，包括衰老、残疾甚至疾病，这将是非常令人满意的。”

她在贝克曼研究所的跨学科合作者包括:心理学教授贾斯汀·罗兹(Justin Rhodes);机械科学与工程教授塔希尔·赛义夫(Taher Saif);化学教授乔纳森·斯韦德勒(Jonathan Sweedler);以及化学和生物分子工程学教授孔铉俊(Hyunjoon Kong)。伊利诺伊大学香槟分校运动机能学和社区卫生教授尼古拉斯·伯德也是一名联合研究员。

该项目名为“设计细胞外囊泡方法以保护人类在太空中的健康”，预计将于2023年10月开始研究。100万美元奖金将在两年内分发。这项研究由贝勒医学院空间健康转化研究所资助。TRISH由NASA人类研究项目资助。该奖项是通过TRISH生物医学研究进展促进空间健康的招标管理的。

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