长期太空飞行与长期卧床条件下肌肉骨骼反应及其变异性的比较

为什么无重力生活对身体很重要

将人送入太空数月已不再是科幻，但我们的身体仍然适应地球引力。本研究探讨在轨长时间停留和地面长期严格卧床期间，小腿肌肉与骨骼究竟发生了什么，以及简单的卧床实验能否安全地替代真实的太空环境。答案不仅关系到未来深空任务的宇航员，也关乎因病长期卧床的患者。

两种模拟不负重生活的方法

研究者合并了两项研究的数据。一项跟踪了13名男性航天员，他们每人在国际空间站生活约六个月，几乎每天都使用跑步机和阻力训练器锻炼。另一项跟踪了11名健康年轻男性，他们在地面进行了60天严格的头低卧床，这是模拟身体失去负重的一种常用方法。在卧床期间，志愿者完全没有保护性锻炼。两种情况下，在卸载期前、刚结束时以及返回地球后最多三个月内，对下肢进行了扫描，以观察肌肉和胫骨如何变化与恢复。

肌肉与骨骼发生了什么

研究团队关注小腿肌群和胫骨，这些部位通常承担身体的大部分重量。太空飞行后，小腿肌肉横截面积约缩小了13%，尽管机组人员在轨定期锻炼。肌肉体积在返回地球后约三个月内恢复到飞行前水平。胫骨的情况则不同。测得各部位的总矿物质含量下降，幅度最高约为4%，而这种损失在着陆后三个月仍然存在。扫描显示总体骨骼尺寸保持不变，但骨组织内部矿化密度下降。

太空与地面卧床的比较

对60天卧床后的相同测量进行比较时，出现了清晰的模式。地面上的肌肉萎缩只有轨道上约一半，尽管卧床志愿者完全没有锻炼。相比之下，卧床造成的骨质流失与太空中观察到的相当相似，尤其是在胫骨的中央干骺区。大部分骨质流失发生较早，随后减缓。研究者还检查了人们再次站立后的前两周内骨骼是否继续变薄——这是一些早期卧床研究中观察到的模式，但在太空组并未发现明显或一致的额外丧失。

为何个体反应各不相同

并非所有人都有相同反应。一些机组成员和志愿者失去的肌肉或骨量远多于他人，即使在同一人身上，胫骨不同部位的弱化程度也各异。年龄较大的航天员倾向于在胫骨末端失去更多肌肉和骨骼，且恢复更慢。有三名宇航员在不同任务中被重复研究，他们的肌肉丢失在两次飞行中相似，但第二次飞行后骨骼的恢复较差。通过严谨的统计分析，作者表明人与人之间及部位之间的反应差异不能仅用扫描中的随机噪声来解释。

这对未来机组和患者的意义

对航天机构而言，核心信息是：轨道上的现行锻炼方案虽有帮助，但不能完全保护骨骼和肌肉免受失重影响，而且部分个体天然风险更高。对科学家而言，研究结果支持将长期卧床作为研究肌肉和骨骼萎缩机制时的现实替代模型。简单来说，大约两个月的严格卧床可以复制六个月任务的骨质减弱，而约80天的卧床才能匹配肌肉流失。这使得测试新训练方法更为容易和安全，也便于识别在远离地球的长期旅行中可能需要额外保护的人群。

引用: Böcker, J., Lau, P., Mittag, U. et al. Comparison of musculoskeletal responses and its variability after long-term spaceflight and prolonged bed rest conditions. npj Microgravity 12, 43 (2026). https://doi.org/10.1038/s41526-026-00611-2

关键词: 太空飞行, 微重力, 卧床, 骨质流失, 肌肉萎缩