王洪江 栗相如 王漠野 马安琪，特色医学中心（原306医院）研究部
医学科普中心 刘燕/崔彦 编辑
航天环境（微重力、辐射、昼夜节律改变等）对航天员健康存在严重威胁，航天员长期太空飞行中将面临等诸多风险，包括多器官退化、功能障碍、结构异常、代谢紊乱、早衰等。对于航天员心血管系统而言，航天飞行可导致心率降低、动脉压降低、心律失常、心脏萎缩、贫血和其他衰老失调等症状出现。当前，微重力环境下心脏异常的机制尚不完全清楚，且针对航天环境导致的心血管系统症状，目前仍然缺乏有效的治疗和预防方法，需要进一步探索对策。
硫胺素，也称为维生素B1，是一种重要的水溶性维生素，在生物体无法合成，主要参与体内碳水化合物和氨基酸的代谢。硫胺素缺乏可降低三羧酸（TCA）循环效率，损害ATP的产生。补充硫胺素可降低风险，改善心血管系统结局。
本研究通过神舟十三号飞船搭载，将诱导多能干细胞分化的心肌细胞送入空间站中，在太空中记录下了随心肌细胞自主搏动同步的钙荧光探针闪烁信号。进一步，研究团队通过太空实验和地面微重力模拟实验相结合，深入解析了人体心肌细胞的空间微重力效应机制并取得突破性进展，主要结论如下。
空间微重力下，心肌细胞发生适应性变化。
空间环境可导致心肌细胞的肌节重排和钙周期相关基因表达异常，从而导致心肌细胞收缩力改变。研究团队进一步发现，空间微重力暴露心肌细胞中中硫胺素利用的改变，硫胺素作为TCA循环中关键催化酶的辅酶，其在微重力环境下的细胞摄取被显著抑制。
补充硫胺素可拮抗微重力对心肌细胞的影响。
研究团队发现，通过补充硫胺素可有效抵抗微重力诱导的心肌细胞搏动速率和Ca2+处理能力衰减效果。此外，补充硫胺素可以保护心肌细胞免受微重力诱导的细胞骨架重塑和解聚。机制上，研究团队发现，硫胺素通道蛋白SLC19A2异常表达是造成硫胺素摄入异常的重要诱因，通过调控SLC19A2的表达，能够改善由模拟微重力引起的代谢异常、乳酸增加和氧化磷酸化缺陷，有望作为新的治疗靶点。
硫胺素治疗减轻模拟失重引起的小鼠心功能不全。
研究团队采用小鼠30°头低位悬吊28天的动物模型，通过补充硫胺素评估干预效果，发现硫胺素补充可明显逆转模型小鼠的心肌萎缩表型，改善心脏收缩和舒张功能，同时显著提高TS小鼠ATP生成量，降低乳酸含量。此部分内容表明，补充硫胺素可以保护小鼠心脏免受模拟微重力引起的结构和功能改变。
综上所述，研究团队发现，心肌细胞在太空飞行期间，通过降低TCA循环效率和ATP产量对微重力环境进行适应，维持低能量代谢稳态。通过补充硫胺素可以显著降低模拟微重力环境下心肌细胞以及心脏结构和功能适应性改变表型。硫胺素可能成为对抗微重力环境诱导心肌细胞结构功能适应性改变的潜在手段，具有潜在的转化应用价值。
研究论文于2024年4月发表于Signal Transduction and Targeted Therapy（中科院1区，IF=39.3）。苏州大学医学院附属第一医院、苏州大学放射医学与防护国家重点实验室的胡士军教授和沈振亚教授，中国航天员科研训练中心、航天医学国家重点实验室李莹辉教授为该文的共同通讯作者，苏州大学医学院附属第一医院心的韩兴龙和中国航天员科研训练中心的曲丽娜研究员为该文章的共同第一作者。此工作还得到华中科技大学同济医学院附属协和医院大力支持。
（部分配图来源于网络）