太空飞行压力因子对线粒体功能的影响及眼部病变风险的研究

为什么太空旅行考验我们的眼睛

随着人类为更长时间的月球和火星任务做准备，科学家发现了一个出人意料的脆弱点：我们的眼睛。返回地球的长期任务宇航员有时会出现视力变化、眼后部肿胀或类似白内障的早期晶状体混浊。本文综述汇总了证据，指出这些问题中许多可能源自细胞内微小的“发电厂”——线粒体，并解释了为什么保护线粒体可能是维护太空中视力以及改善地球上眼健康的关键。

太空的强烈辐射

与地球表面不同，宇航员生活在充满来自太阳、远处星系以及地球辐射带的高能粒子的环境中。这些电离辐射可以穿透航天器和人体组织，随任务时长和与地球的距离增加而累积剂量。与接受眼部放射治疗的癌症患者的比较表明，即便是相对适度的剂量也会增加白内障和视网膜损伤的风险。尽管治疗束与太空辐射不同，两者都能损伤脆弱的眼部结构，尤其是在暴露为慢性或涉及高电荷粒子、沿路径产生强能量冲击时。

失重与体液位移

太空飞行不仅改变辐射暴露，还消除了重力。在失重状态下，体液向头部移动，增加大脑和眼周的压力。许多长期任务的宇航员出现了现在称为“太空飞行相关神经-眼病综合征”（SANS）的一组体征：视神经乳头肿胀、眼后部扁平化、感光层出现波纹，以及屈光变向远视。多种理论试图解释SANS，包括脑脊液流动改变和眼后组织压力变化。该综述认为，这些机械性因素可能与更深层的生物学变化相互作用，尤其是影响线粒体的改变。

受压的眼睛能量工厂

视网膜和晶状体的部分区域是体内最需能量的组织之一，富含不断产生能量并处理有害副产物（称为活性氧）的线粒体。中央视网膜（负责锐利视觉）和晶状体边缘周围的线粒体尤为密集。在国际空间站上飞行的小鼠实验、模拟微重力研究以及宇航员本身的研究都显示出一个共同主题：太空飞行会扰乱包括眼睛在内的多器官线粒体功能。线粒体DNA受损、修复能力下降以及活性氧过多可以引发恶性循环——能量产生效率降低、氧化应激增加，进而逐步损伤光感受器、支持细胞和晶状体蛋白。

从细胞损伤到白内障与SANS

通过描绘线粒体在眼内的聚集位置与疾病发生处，作者强调了一个显著的对应关系。宇航员最常发生白内障的位置是晶状体的外层皮质区域，正好与晶状体上皮和新形成纤维中线粒体密集的部位相吻合。同样，SANS影响眼后部，那里视网膜及其支持层富含线粒体和血管。辐射和氧化应激可使线粒体断裂、破坏其膜结构并改变数量，最终促成晶状体混浊以及视网膜组织的变薄或肿胀。营养因素可能会加重问题：任务期间B族维生素状态的变化可能削弱通常维持线粒体稳态的抗氧化防御。

保护宇航员视力并惠及地球患者

该综述得出结论：与太空飞行相关的眼病很可能是多因素作用的结果，但线粒体功能障碍是连接辐射、微重力与营养的核心环节。弄清不同辐射类型、任务模式和个体易感性如何损害晶状体与视网膜中的线粒体，将有助于制定新的对策，从改进屏蔽与航天器设计到针对性的抗氧化“鸡尾酒”和保护线粒体的药物。从宇航员眼睛获得的见解也可能阐明如年龄相关性黄斑变性和白内障等常见地面疾病，使太空成为理解并最终保护人类视力的有力实验室。

引用: LeBlanc, D.P., Butterfield, B., Jimenez-Chavez, L. et al. Spaceflight stressors impact on mitochondrial function and the risk for development of ocular pathology. npj Microgravity 12, 30 (2026). https://doi.org/10.1038/s41526-026-00565-5

关键词: 太空飞行 眼部健康, 线粒体功能障碍, 辐射与视力, 太空飞行相关神经-眼病综合征, 宇航员 白内障