哥本哈根大学与美国宇航局（NASA）合作开展的一项新研究，为长期困扰宇航员的太空便秘问题提供了科学解释。科学家通过分析52名曾在国际空间站（ISS）执行数月任务的宇航员的血液样本发现，宇航员在离开地球后不久，其消化系统便开始发生显著变化。
该研究的共同第一作者、营养、运动与体育系副教授 Giorgia La Barbera 表示：“我们在宇航员的血液样本中观察到一些变化，表明在抵达太空后几周内，肠道细菌开始比平时更大程度地发酵蛋白质，这种变化一直持续到他们返回地球。”
肠道菌群向蛋白质发酵转变
蛋白质发酵发生在肠道细菌开始分解蛋白质而非膳食纤维的时候，这通常是因为日常饮食中的纤维已被耗尽。这种生理过程并非宇航员所独有，地球上的人类也可能经历。
研究人员推测，微重力环境可能会减缓食物通过消化道的移动速度。如果食物在肠道内停留时间过长，细菌就会有更多时间转向蛋白质发酵。
该研究的共同作者、同系的副教授 Henrik Roager 指出：“太空中的失重状态可能会导致食物在肠道中移动得更慢，这与我们观察到的蛋白质发酵增加迹象相吻合。这或许也有助于解释宇航员为何会出现便秘。”
肠道变化可能波及其它器官乃至大脑
这一发现源于对宇航员血液中代谢物的研究。代谢物是循环于血液中的小分子，能够为身体的运作状态提供重要线索。通过分析这些分子，研究人员可以深入了解从饮食、新陈代谢到肠道内部发生的各种生理过程。
这些研究结果的意义不仅限于消化系统本身，因为肠道微环境的变化会影响身体的其他部分，包括大脑。
资深作者、营养、运动与体育系教授 Lars Ove Dragsted 指出：“我们知道，蛋白质发酵的产物通常与负面的健康后果相关，例如肾损伤、对情绪的潜在影响或注意力减退等。”
对火星探测任务的重要意义
随着太空机构积极筹备前往月球乃至未来火星的长期载人任务，这些研究发现将显得尤为重要。未来参与这些深空远征的宇航员，将在远离地球重力的环境中度过比目前国际空间站乘组更长的时间。
Giorgia La Barbera 强调：“当我们规划更长时间的太空航行——例如前往火星时，可能需要采取对策来减轻太空旅行对肠道的不利影响。”
研究人员指出，多种干预手段或许能帮助减轻这些消化系统的改变。Henrik Roager 补充道：“我们的发现可以为潜在的干预措施提供依据——无论是直接增加膳食纤维、补充益生元，还是采用其他促进肠道蠕动、缩短肠道通过时间的治疗手段。这将有助于减少蛋白质发酵，从而维持健康的肠道环境并避免负面的健康后果。”肠道蠕动是指推动食物和废物通过消化系统的协调肌肉收缩，增强这种运动可以缩短物质在肠道内停留的时间，从而减少过度蛋白质发酵的机会。
同样造福地球上的患者
这项研究的成果同样具有超越太空飞行的广泛启示。长期卧床休息的人群也常常面临便秘的困扰。研究人员建议，这些患者减缓的肠道运动同样可能引发类似的肠道发酵改变。
Lars Ove Dragsted 总结道：“你可以利用这些知识来帮助长期卧床的患者。他们也会经历便秘，并且很可能同样伴随蛋白质发酵的增加，这会进一步加重他们的健康状况。”
何谓蛋白质发酵？
蛋白质发酵发生在肠道内的细菌在缺乏足够纤维供应的情况下，开始分解蛋白质的生理过程。即使个人没有明显感觉到便秘，只要食物在肠道内停留较长时间，这一过程就更容易发生。当细菌消化蛋白质时，会产生各种代谢物，这些分子随后进入血液并流经全身。其中一些分子甚至可以通过连接消化道和大脑的双向通讯系统——“肠脑轴”来影响大脑。此前的研究已经将蛋白质发酵产生的代谢物与对大脑的影响（包括焦虑和注意力减退）联系起来。
为何研究结果如此清晰？
由于不同个体间的新陈代谢存在显着差异，血液代谢物的研究往往难以解释。而宇航员数据的独特性帮助研究人员克服了部分个体差异，增强了他们对所观察到规律的信心。
共同第一作者、助理教授 Jan Stanstrup 表示：“我们分析的样本来自总共 52 名不同的宇航员，跨越不同的任务和多年时间。这与常规研究的开展方式截然不同。因此，我们的方法能够如此清晰地证明蛋白质发酵持续增加，这是非常令人印象深刻的。”
研究是如何进行的？
研究人员通过测量宇航员血液中的代谢物，检查了人类新陈代谢在太空飞行期间的变化。分析表明，当宇航员离开地球进入微重力环境时，肠道内的蛋白质发酵会增加。血样还揭示了与鱼类和咖啡因摄取相关的较小变化。研究人员没有仅搜寻预先确定的物质，而是采用了非靶向方法，这使他们能够分析血液中的广泛代谢物，并识别在太空飞行期间发生变化的物质。
这些样本来自国际空间站上进行的3项研究。尽管可用的血量微乎其微，但研究人员仍能开展额外分析，并从现有研究中提取出更多的科学信息。哥本哈根大学研究人员与NASA的合作，也彰显了国际空间站所促成的全球科学协作力量。NASA的研究人员 Sara R. Zwart 和 Scott M. Smith 参与了该项研究，哥本哈根大学的 Giorgia La Barbera、Jan Stanstrup、Henrik M. Roager 和 Lars Ove Dragsted 也为该研究做出了重要贡献。