王洪江 栗相如 王漠野 馬安琪，特色醫學中心（原306醫院）研究部
醫學科普中心 劉燕/崔彥 編輯
航天環境（微重力、輻射、晝夜節律改變等）對航天員健康存在嚴重威脅，航天員長期太空飛行中将面臨等諸多風險，包括多器官退化、功能障礙、結構異常、代謝紊亂、早衰等。對于航天員心血管系統而言，航天飛行可導緻心率降低、動脈壓降低、心律失常、心髒萎縮、貧血和其他衰老失調等症狀出現。目前，微重力環境下心髒異常的機制尚不完全清楚，且針對航天環境導緻的心血管系統症狀，目前仍然缺乏有效的治療和預防方法，需要進一步探索對策。
硫胺素，也稱為維生素B1，是一種重要的水溶性維生素，在生物體無法合成，主要參與體内碳水化合物和氨基酸的代謝。硫胺素缺乏可降低三羧酸（TCA）循環效率，損害ATP的産生。補充硫胺素可降低風險，改善心血管系統結局。
本研究通過神舟十三号飛船搭載，将誘導多能幹細胞分化的心肌細胞送入空間站中，在太空中記錄下了随心肌細胞自主搏動同步的鈣熒光探針閃爍信号。進一步，研究團隊通過太空實驗和地面微重力模拟實驗相結合，深入解析了人體心肌細胞的空間微重力效應機制并取得突破性進展，主要結論如下。
空間微重力下，心肌細胞發生适應性變化。
空間環境可導緻心肌細胞的肌節重排和鈣周期相關基因表達異常，進而導緻心肌細胞收縮力改變。研究團隊進一步發現，空間微重力暴露心肌細胞中中硫胺素利用的改變，硫胺素作為TCA循環中關鍵催化酶的輔酶，其在微重力環境下的細胞攝取被顯著抑制。
補充硫胺素可拮抗微重力對心肌細胞的影響。
研究團隊發現，通過補充硫胺素可有效抵抗微重力誘導的心肌細胞搏動速率和Ca2+處理能力衰減效果。此外，補充硫胺素可以保護心肌細胞免受微重力誘導的細胞骨架重塑和解聚。機制上，研究團隊發現，硫胺素通道蛋白SLC19A2異常表達是造成硫胺素攝入異常的重要誘因，通過調控SLC19A2的表達，能夠改善由模拟微重力引起的代謝異常、乳酸增加和氧化磷酸化缺陷，有望作為新的治療靶點。
硫胺素治療減輕模拟失重引起的小鼠心功能不全。
研究團隊采用小鼠30°頭低位懸吊28天的動物模型，通過補充硫胺素評估幹預效果，發現硫胺素補充可明顯逆轉模型小鼠的心肌萎縮表型，改善心髒收縮和舒張功能，同時顯著提高TS小鼠ATP生成量，降低乳酸含量。此部分内容表明，補充硫胺素可以保護小鼠心髒免受模拟微重力引起的結構和功能改變。
綜上所述，研究團隊發現，心肌細胞在太空飛行期間，通過降低TCA循環效率和ATP産量對微重力環境進行适應，維持低能量代謝穩态。通過補充硫胺素可以顯著降低模拟微重力環境下心肌細胞以及心髒結構和功能适應性改變表型。硫胺素可能成為對抗微重力環境誘導心肌細胞結構功能适應性改變的潛在手段，具有潛在的轉化應用價值。
研究論文于2024年4月發表于Signal Transduction and Targeted Therapy（中科院1區，IF=39.3）。蘇州大學醫學院附屬第一醫院、蘇州大學放射醫學與防護國家重點實驗室的胡士軍教授和沈振亞教授，中國航天員科研訓練中心、航天醫學國家重點實驗室李瑩輝教授為該文的共同通訊作者，蘇州大學醫學院附屬第一醫院心的韓興龍和中國航天員科研訓練中心的曲麗娜研究員為該文章的共同第一作者。此工作還得到華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院大力支援。
（部配置設定圖來源于網絡）