在欧洲航天局VIVALDI干浸入模拟微重力中呈现的性别差异心代谢反应

为什么在水中漂浮能教会我们有关太空与健康的知识

当重力几乎消失（如在太空中）时人体会发生什么？这个问题不仅与宇航员相关，也关乎地球上长期不活动的人群，比如因疾病或衰老而长期卧床的人。在这项研究中，研究者使用一种巧妙的地面模拟装置——干浸入：受试者在温水槽中躺五天，身上包裹防水布但不直接浸水。该方法能较好地模拟失重的一些效应，让科学家追踪心脏、血液、代谢、肌肉、骨骼和血管在女性与男性中的适应变化。

模拟失重的水槽

干浸入消除了常态的体重压力，导致体液从下肢向胸部和头部移动，这与轨道上发生的情形相似。欧洲航天局进行了两次几乎同样的五天试验：一次招募18名健康女性，另一次招募19名健康男性。在浸入前、浸入中及恢复期，团队测量了心率和血压反应、血容量与体液平衡、睡眠、体力活动、肌力、血脂和血糖、骨代谢标志物以及血管功能信号。志愿者被严格限制不能下床，使实验成为一个受控的极端但可逆的不活动模型。

心脏与循环系统如何承压

进入干浸入数小时内，两性血浆容量都下降了约四分之一，因体液上移后随尿液排出。血液变得更浓，细胞外液尤其减少。心脏在静息及轻度运动时心率加快，而峰值泵血能力下降。当研究团队用一种将血液向下吸引、模拟强烈头向血流位移的装置测试耐受性时，浸入后男女都更难应对。然而女性在更高强度应激下更易接近晕厥，她们肢体血管收缩以维持血压的程度更大，这提示在重力突然恢复时女性的耐受性略低。

肌肉、代谢与血脂承受的压力

下肢肌肉因免于承重且活动很少，迅速出现脱适应迹象。脚踝处的监测显示每日活动计数下降了十到十五倍，力量测试表明仅五天后双侧的膝伸肌力约下降8%。与此同时，身体对糖和脂肪的处理朝不利方向变化。在葡萄糖负荷试验中，男女都需要更多胰岛素来控制血糖，表明胰岛素敏感性下降。女性胰岛素敏感性的下降更明显，且与未来动脉疾病相关的计算指数上升幅度更大。空腹血脂（包括甘油三酯和“坏”胆固醇）在所有人中上升，通常有助于健康脂糖代谢的一种激素下降，尤其在女性中更显著。

骨骼与血管在卸载下的反应

由于骨骼不再承受体重，其内部的更新循环也发生改变。血液中骨形成标志物在五天内持续下降，并在恢复两天内仍然偏低，而骨分解标志物上升，女性尤为明显。血钙升高，符合骨矿物质释放入循环的情况。与此同时，血管内皮显示出被激活或轻度刺激的迹象，与新生血管相关的因子在两性中均上升。然而小腿静脉在机械上似乎得到保护，这可能是因为浸入期间周围水压对下腿的持续压迫，这一点与真实太空飞行存在关键差异。

这对未来的太空任务和地球生活意味着什么

总体来看，五天干浸入在心脏、循环、代谢、肌肉、骨骼和血管内皮方面迅速产生了多系统负担，男女表现大体相似，但存在若干重要差异。女性在重力应激重新施加时更易发生低血压，早期胰岛素敏感性下降更明显、血脂风险指数上升更大，且骨分解信号更强。这些发现证实了干浸入是研究人体对近失重和深度不活动反应的强有力且实用的工具，也强调随着太空旅行的扩展以及临床上应对长期不活动危害的需要，保护策略（如锻炼和营养计划）应针对两性进行定制。

引用: Robin, A., Navasiolava, N., Bergouignan, A. et al. Sex-specific cardiometabolic responses during microgravity simulation in European Space Agency VIVALDI dry immersion. Commun Med 6, 301 (2026). https://doi.org/10.1038/s43856-026-01540-7

关键词: 微重力, 干浸入, 心代谢健康, 性别差异, 航天医学