作者: 李禾

长期置身于失重环境会导致各种健康问题，宇航员难免需要药物辅助；同时，失重环境还会影响药物在体内的动态过程。对此，北京理工大学生命学院邓玉林、李玉娟教授领导团队通过模拟失重环境，观察鼠脑中P-糖蛋白(P-gp)与其他相关蛋白的相互作用，旨在探究脑中P-gp在表达和功能上所受到的影响，相关成果近日发在期刊《Space：Science & Technology （空间科学与技术）》上。

《空间科学与技术》（Space：Science & Technology ）是北京理工大学（BIT）、中国空间技术研究院（CAST）和美国科学促进会（AAAS）/ Science共同打造的综合性高水平国际化英文科技期刊，采用开放获取（OPEN ACCESS，OA）平台出版，该刊是美国科学促进会（AAAS）自1880年创建Science期刊以来的第一本航天领域的伙伴期刊。该刊由工信部主管，美国科学促进会（AAAS）和北京理工大学出版社联合出版发行。

深空是人类科学探索的前沿领域，在未来，空间旅行将变得更普遍。然而空间环境本身就危险重重：困难不止在于抵达深空的技术限制，还在于长期失重对人体产生的负面影响。可见的症状包括骨质流失、肌肉萎缩、肝脏和肾脏问题，以及空间运动病。

为减轻这些症状，宇航员难免需要服用药物。问题在于，失重环境对药物在机体内吸收、分布等动态过程有影响，甚至存在改变药物疗效的可能。对于防御失重导致神经系统紊乱的相关药物，如何保证在失重条件下药量向脑内精准输送，已成为空间生命科学领域的重要研究问题之一。在论文《失重环境下P-糖蛋白的功能及蛋白相互作用（Investigation on P-Glycoprotein Function and Its Interacting Proteins under Simulated Microgravity）》中，北京理工大学研究团队针对上述问题，研究了失重环境对脑中的P-糖蛋白(P-gp)这一外排转运蛋白的影响。

P-糖蛋白是一种ATP-依赖的外排泵，能将P-gp底物类的药物排出细胞。该蛋白在脑、肠道等多部位大量表达，对药物的吸收、分布、排泄均有显著影响。脑微管内皮细胞是构成血脑屏障的一部分，P-gp在脑微管内皮细胞中高表达，对神经系统的稳态以及药物进出脑内具有重要的调节作用。因此，了解失重对脑中P-gp的表达和功能产生的影响，对失重条件下神经系统的稳定具有重要意义。

论文采用国际认可的地面模拟失重模型（Morey-Holton model），即研究人员将大鼠分为以下三组：（1）对照组（CON），（2）SMG维持7天组（7d-SMG），（3）SMG维持21天组 (21d-SMG)，以此考察不同模拟失重周期对大鼠脑中P-gp表达和功能的影响。

本研究发现，与7d-SMG组和CON组相比，21d-SMG组的P-gp表达和功能明显偏高。这表明，暴露在失重环境中时长不同，对P-gp造成的影响也不相同。研究人员还制备了与P-gp潜在相互作用的蛋白复合物。通过非标记定量蛋白组学分析发现，与对照组相比，7d-SMG组与21d-SMG组共鉴定出26个共有差异蛋白，这些差异蛋白大多数负责调控ATP水解偶联跨膜转运等。同时，研究人员发现热休克蛋白、钠/钾ATP酶、ATP合酶、微管相关蛋白和囊泡融合ATP酶等对P-gp功能和表达具有一定影响，但其机制仍有待进一步研究。

航天员药箱中存在部分药物是P-gp底物，因此探究在失重条件下P-gp功能变化，了解其与其他蛋白的相互作用极为重要。领导本研究的邓玉林教授表示，此前少有在模拟失重条件下针对脑中P-gp的表达和功能研究报告。实验发现不仅有助神经系统稳定性的研究，还能帮助人们在空间旅行中更为安全有效地使用P-gp底物类药物。

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