太空孕育：分娩安全性與嬰兒健康新探討

在隨著火星探測計劃的加速推進，關于人體如何應對火星環(huán)境的問題也日益凸顯。重返火星將為人們提供充足的時間，使其能夠懷孕甚至生育。

但在太空中，懷孕和分娩是否安全？

漂浮嬰兒、宇宙輻射和零重力分娩等，遠離地球出生的嬰兒又會如何呢？

我們大多數(shù)人很少考慮出生前所面臨的風險。例如，大約三分之二的人類胚胎無法存活到出生，大多數(shù)損失發(fā)生在受精后的最初幾周內(nèi)；

通常甚至在人們意識到自己懷孕之前。這些早期未被察覺的損失通常發(fā)生在胚胎未能正常發(fā)育或未能成功植入子宮壁時。

懷孕可以理解為一系列生物學里程碑。每個階段都必須按照正確的順序發(fā)生，并且每個階段都有一定的成功幾率。

在地球上，這些幾率可以通過臨床研究和生物模型來估算。我最新的研究探索了這些階段如何受到星際空間極端條件的影響。

微重力

微重力，即在太空飛行過程中經(jīng)歷的近乎失重的狀態(tài)，會使受孕在身體上變得更加困難，但一旦胚胎植入，可能不會對懷孕造成太大影響。

然而，在零重力環(huán)境下分娩和照顧新生兒會困難得多。畢竟，在太空中，沒有什么是靜止的。液體會漂浮，人也是如此。這使得分娩和照顧嬰兒的過程比在地球上更加混亂和復雜，因為在地球上，重力會幫助完成從定位到喂養(yǎng)的所有事情。

與此同時，正在發(fā)育的胎兒已經(jīng)在類似微重力的環(huán)境中生長。它漂浮在子宮內(nèi)中性浮力的羊水中，受到緩沖和懸浮。事實上，宇航員在模擬失重狀態(tài)的水箱中進行太空行走訓練。從這個意義上說，子宮本身就是一個微重力模擬器。

輻射

在地球的保護層之外，存在著更危險的威脅：宇宙射線。這些高能粒子—“剝離”或“裸露”的原子核—以接近光速的速度在太空中穿梭。它們是失去了所有電子的原子，只剩下由質(zhì)子和中子組成的致密核心。當這些裸露的原子核與人體碰撞時，會造成嚴重的細胞損傷。

在地球上，厚厚的大氣層保護著我們免受大部分宇宙輻射的傷害，而且，根據(jù)一天中的時間，地球磁場的覆蓋范圍可達數(shù)萬到數(shù)百萬英里。但在太空中，這種屏蔽消失了。

當宇宙射線穿過人體時，它可能會撞擊原子，剝離電子，并撞擊原子核，釋放出質(zhì)子和中子，留下不同的元素或同位素。這可能會造成極其局部的損傷—這意味著單個細胞或細胞的一部分會被破壞，而身體的其他部分可能不受影響。有時，射線會直接穿過人體，不會擊中任何東西。但如果它擊中DNA，就可能導致突變，從而增加患癌癥的風險。

即使細胞存活，輻射也可能引發(fā)炎癥反應。這意味著免疫系統(tǒng)反應過度，釋放出可能損害健康組織并擾亂器官功能的化學物質(zhì)。

在懷孕的最初幾周，胚胎細胞快速分裂、移動并形成早期組織和結(jié)構(gòu)。為了繼續(xù)發(fā)育，胚胎必須在整個精細過程中保持活力。受精后的第一個月是最脆弱的時期。

在這個階段，高能宇宙射線的一次撞擊就可能對胚胎造成致命傷害。然而，胚胎非常小，而且宇宙射線雖然危險，但相對罕見。因此，直接撞擊的可能性不大。如果真的發(fā)生了，很可能會導致不引人注意的流產(chǎn)。

懷孕風險

隨著妊娠的進展，風險也會發(fā)生變化。一旦胎盤循環(huán)（連接母親和胎兒的血流系統(tǒng)）在妊娠早期末期完全形成，胎兒和子宮就會快速生長。

這種增長意味著更大的目標。宇宙射線現(xiàn)在更有可能擊中子宮肌肉，從而引發(fā)宮縮，并可能導致早產(chǎn)。盡管新生兒重癥監(jiān)護已得到顯著改善，但嬰兒出生越早，并發(fā)癥的風險就越高，尤其是在太空中。

在地球上，懷孕和分娩本身就存在風險。在太空中，這些風險會被放大，但并不一定令人難以承受。

但發(fā)育并非在出生后就停止。在太空中出生的嬰兒會在微重力環(huán)境下繼續(xù)生長，這可能會影響姿勢反射和協(xié)調(diào)能力。這些本能幫助嬰兒學習抬頭、坐起、爬行，最終學會走路：所有這些動作都依賴于重力。

如果沒有“上”和“下”的感覺，這些能力的發(fā)展方式可能會截然不同。

而且輻射風險不會消失。嬰兒的大腦在出生后會繼續(xù)生長，長期暴露在宇宙射線下可能會造成永久性損傷—可能影響認知、記憶、行為和長期健康。

目這些危害包括宇宙輻射暴露、微重力、重力增加、心理和生理壓力以及晝夜節(jié)律紊亂。

太空旅行對女性和男性的生殖危害

長期深空旅行會對女性和男性宇航員的生殖功能造成潛在危害。

宇宙輻射包含質(zhì)子和氦核，以及高電荷和能量 (HZE) 粒子。在地球上進行的嚙齒動物暴露于實驗產(chǎn)生的 HZE 粒子的研究表明，卵巢卵泡和生精細胞對 HZE 粒子高度敏感。

太空飛行期間的微重力暴露以及地球上模擬的微重力暴露會擾亂嚙齒動物的精子發(fā)生和睪丸睪酮合成，而雄性生殖系統(tǒng)似乎能夠適應中度超重力暴露。

一些研究調(diào)查了微重力對女性生殖的影響，其發(fā)情周期和體外卵泡發(fā)育紊亂的發(fā)現(xiàn)令人擔憂。

女性生殖影響

卵巢中的卵泡發(fā)生和性類固醇的合成受促性腺激素黃體生成素 (LH) 和促卵泡激素 (FSH) 的調(diào)節(jié)，這些激素是由垂體在下丘腦釋放促性腺激素釋放激素 (GnRH) 后分泌的。反過來，GnRH、LH 和 FSH 又受到卵巢激素反饋控制。

卵巢生殖細胞 (稱為卵母細胞) 形成，進入減數(shù)分裂，在減數(shù)分裂的第一個前期停止，并被包裹在體細胞中，在雌性哺乳動物的產(chǎn)前 (靈長類動物) 或出生后早期 (嚙齒動物) 發(fā)育過程中形成原始卵泡。因此，雌性哺乳動物出生時就具有有限的卵母細胞，這些卵母細胞構(gòu)成了卵巢儲備。原始卵泡在整個生命周期中以促性腺激素非依賴的方式募集到生長池中，而 LH 和 FSH 則調(diào)節(jié)卵泡發(fā)育的后期階段（次級卵泡、竇卵泡和排卵前卵泡）竇卵泡和排卵前卵泡會合成越來越多的雌二醇，雌二醇通過負反饋作用維持低水平的 LH 和 FSH 分泌。一旦雌二醇濃度超過閾值，就會變成正刺激物，增加 GnRH 釋放，從而觸發(fā)導致排卵的 LH 和 FSH 激增。

排卵卵泡的體細胞顆粒細胞和卵泡膜細胞隨后經(jīng)歷稱為黃體化的過程，成為黃體，黃體合成孕酮，為子宮著床做好準備，以備受孕時發(fā)生。

研究還表明，宇宙輻射與其他輻射源一樣，可能會損害DNA、生殖器官以及精子和卵細胞。

對于女性而言，根據(jù)暴露量，這可能導致不孕、卵巢衰竭和癌癥，進而導致更年期提前或死亡。對于孕婦而言，風險可能包括流產(chǎn)和早產(chǎn)。對于男性而言，過量輻射也可能導致精子數(shù)量減少或不孕，盡管一些科學研究結(jié)果表明，精子可以在太空中安全保存一段時間。而對于胚胎和胎兒來說，情況同樣不容樂觀。

輻射可能導致發(fā)育遲緩、認知障礙、畸形，并增加新生兒死亡的風險。

最明顯的區(qū)別是低重力環(huán)境，沒有地球引力的幫助，母親在分娩時可能會更加困難。此外，如果有一天女性永久生活在太空，懷孕的風險會比在地球上大得多。

首先，沒有地球引力的壓力，她的骨骼密度會降低。例如，研究表明，宇航員在太空中每待一個月，骨密度就會下降1%到2%，這對于分娩來說尤其令人擔憂，因為骨盆可能會在分娩過程中骨折。事實上，醫(yī)生建議骨質(zhì)疏松的女性完全避免自然分娩，這可能意味著在太空中分娩只能采用其他方法。

男性生殖影響

下丘腦-垂體-睪丸軸與下丘腦-垂體-卵巢軸的相似之處在于，睪丸中的精子發(fā)生和性類固醇合成均受垂體促性腺激素（LH和FSH）的調(diào)節(jié)，而這兩種激素是在下丘腦促性腺激素釋放激素（GnRH）刺激下分泌的。然而，兩者也存在一些差異

下丘腦-垂體-睪丸軸與下丘腦-垂體-卵巢軸有一些相似之處。然而，與卵巢不同的是，睪丸含有二倍體生殖系干細胞，這些細胞能夠終生自我更新。

這些細胞被稱為精原干細胞，它們位于睪丸曲細精管基底膜和塞托利細胞之間。這些干細胞可以分裂產(chǎn)生更多的干細胞或分化成精原細胞，精原細胞在進入減數(shù)分裂時變成初級精母細胞，在第一次減數(shù)分裂后形成次級精母細胞，在第二次減數(shù)分裂后形成單倍體精子細胞，單倍體精子細胞分化成精子并釋放到小管腔中。

睪丸 Leydig 細胞位于曲細精管之間的間質(zhì)空間中，受到垂體產(chǎn)生的 LH 的刺激。睪酮信號通過塞托利細胞中的雄激素受體進行，是減數(shù)分裂進程所必需的，睪酮的缺失會導致減數(shù)分裂早期精子發(fā)生停滯FSH信號調(diào)節(jié)著對塞托利細胞最佳結(jié)構(gòu)和功能至關重要的基因。

-國外公司嘗試-

荷蘭企業(yè)家埃德爾布魯克希望通過消除性行為，實現(xiàn)人類在太空繁衍。他的公司SpaceBorn United可能是世界上第一家計劃在太空開展體外受精研究的公司，

今年8月，SpaceBorn United與馬來西亞太空探索公司Independence-X合作，對其載有生物樣本的返回艙進行了亞軌道墜落測試。

到目前為止，SpaceBorn United已經(jīng)利用微流體技術(shù)開發(fā)出一種微型體外受精和胚胎孵化器。該原型硬件外形類似CD，擁有多個容納精子和卵子的微型通道。圓盤旋轉(zhuǎn)模擬不同的重力負荷，同時該設備自動使胚胎受孕。埃德爾布魯克表示，目前，該合資企業(yè)正與德國公司Atmos Space Cargo合作，計劃于明年年底前將小鼠胚胎送入軌道進行試飛。

莫斯科彼得羅夫斯基國家外科研究中心的神經(jīng)科學家亞歷山德拉·普羅什奇娜說，盡管最終目標可能是有一天在太空中實現(xiàn)自然受孕和分娩，但這在短期內(nèi)還無法實現(xiàn)。

兒童的細胞分裂速度比成人更快。當電離輻射穿透人體時，它會破壞細胞鍵，并可能導致癌癥。他說，如果兒童患上癌癥，它在外太空環(huán)境中的擴散速度可能會比在成人體內(nèi)更快。

那么，嬰兒可以在太空中出生嗎？

理論上是的。但除非我們能夠保護胚胎免受輻射，防止早產(chǎn)，并確保嬰兒在微重力環(huán)境下安全成長，否則太空懷孕仍然是一項高風險的實驗—我們尚未準備好嘗試。

你認為是否能夠?qū)崿F(xiàn)太空懷孕并能安全嬰兒出生呢？