近期，世界卫生大会代表通过关于脂肪性肝病的决议，确认脂肪性肝病是全球非传染性疾病负担中日益增长的重要挑战，全球超过17亿人饱受脂肪肝困扰。在我国，成年人脂肪肝患病率越来越高，达到了30%左右。
面对这一世界性健康难题，深入探索其致病机理与治疗方案刻不容缓。目前，中国空间站上正在进行的“空间生物相分离对脂质代谢的影响”研究，有望为未来长期空间驻留时相关脂肪性肝病的早期干预与防治策略提供潜在靶点。
6月1日，为期7天的在轨实验顺利结束。中国科学院力学研究所副研究员李宁介绍，空间微重力的环境是一种特殊的力学环境，这些力学因素的变化对肝脏细胞的代谢功能有很强的调控作用。“这次实验希望找到在微重力下，它的调控机制是什么，为脂肪肝的治疗找到一个新的思路。”李宁表示。
中国科学院力学研究所长期致力于微重力科学与生物力学的深度交叉研究，在空间细胞力学、微重力环境下的物质输运等方面积累了丰硕成果。长期的科研积淀与完善的实验条件，为这项前沿实验奠定了不可或缺的基础。
“空间生物相分离对脂质代谢的影响”实验装置。中国科学院空间应用工程与技术中心供图微重力下的代谢“元凶”
肝脏是一个力学微环境非常复杂的器官。“在肝纤维化或脂肪肝等疾病的发展过程中，都会伴随着硬度增加、血流改变等力学微环境的变化，这些因素对肝脏细胞的功能有很强的调控作用。”李宁介绍。
20世纪末，科学家就在和平号空间站饲养鹌鹑的肝脏中，首次观察到了大量脂滴堆积的现象，具有类似脂肪肝的病理特征。这表明，在太空中，肝脏的脂代谢可能存在异常。
根据大量实验结论分析，科学家认为，导致肝脏脂代谢异常最直接的力学因素是流体剪切应力。正常情况下，血流穿过肝脏血管壁形成间隙流剪切应力对肝细胞进行“冲刷”，维持着代谢稳态。
而在微重力环境下，由于体液的头向分布，心脏以上的血流增加而心脏以下的血流减少，导致肝脏的门静脉血流显著减少。同时，静水压的消失也让肝脏承受的压力下降。“总体来说，血流对肝脏的力学作用在太空中是减小的。”李宁说。
当这种力学作用减小后，血流的调控作用降低，脂肪的堆积就会变得更加严重。
血流剪切力又是如何调节肝脏的代谢功能？我国神舟十六号任务开展的实验已经锁定了微重力下的这一代谢“元凶”。研究表明，微重力环境会激活名为“SREBP”的蛋白，导致细胞内的脂滴增加；而血流的存在可以抑制SREBP，对代谢起到保护作用，使脂滴减少。
在轨构建“人造血流”微环境
李宁表示，团队希望通过此次实验，发现微重力条件下激活SREBP的“上游开关”。科学家们期待，这项新发现能作为一种潜在的治疗靶点，为地面脂肪肝的治疗开辟新路径。
鉴于前期研究已证实血流环境对细胞具有保护效应，本次实验专门设计了相应的干预组，以强化细胞对血流力学刺激的响应。
因此，本次在轨实验选用肝细胞作为研究对象，共设计了静态培养、模拟血流环境，以及“血流环境+药物刺激”三种实验条件，共计6个细胞样品。
整个实验周期为7天，由地面科研人员远程发送指令启动程序。李宁介绍道：“在轨培养期间，我们每天会对细胞进行显微成像，实时观察其生长状态。到了第7天，系统会自动注入固定液锁定细胞状态，随后将样品取出放入-80℃冰箱进行冻存。”
以“相分离”为视角
本次实验的亮点在于创新性地引入“相分离”这一前沿生物学概念来解释病理机制。据了解，相分离是指蛋白质等生物大分子在拥挤的细胞环境中，会自发聚集形成无膜包裹的类似液滴的凝聚体，凝聚体越大，往往具备越强的生物学功能。
“相分离是近十年生物学界的热门研究方向，在许多疾病的发生发展中都扮演了重要角色。”李宁表示。
科研团队推测，微重力导致的细胞骨架解聚和细胞核变形，会改变细胞内部的拥挤环境，进而促进特定生物大分子发生“相分离”。也就是说，太空的细胞产生的相分离凝聚体更多。
因此，研究将重点关注BHLHE40等蛋白，探索其发生相分离后，如何调控下游SREBP等转录因子的活性，最终导致脂质合成增加。
据科研人员介绍，本次实验的样品预计将于今年下半年返回地球。绝大部分核心数据的收集与深度分析，需待样品返回地面后正式展开。
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