PHA太神奇了，可防止骨质疏松，药物曾上过太空

前言：

PHA，是聚羟基脂肪酸脂的简称，是很多微生物合成的一种细胞内聚酯，3-羟基丁酸（3HB）就是PHA中的一种，对于预防骨质疏松效果显著。

2017年4月20日发射的天舟一号货运飞船，曾进行“微重力对细胞增殖和分化影响研究”，其中一项研究是骨组织细胞结构功能，由清华大学教授陈国强负责。

这项研究希望能为空间人类活动和地面人群骨骼系统健康提供理论和技术基础，并为开发抗骨质流失药物提供技术依据。

来源：新华社

时间：2017-04-21

记者：喻菲 

抗骨质疏松药物“上天”接受“检验”，未来或能造福大众

中国神话故事《西游记》中描述：天上一日，下界一年。研究发现，航天员在太空失重状态下一天丢失的骨质相当于在地上一年丢失的骨质。

4月20日，“天舟一号”货运飞船成功发射，中国科学家将利用“天舟一号”货运飞船的微重力环境，试验专门为航天员开发的一种骨质疏松干预药物在真实太空中的作用，未来这种药或能让普通人也受益。

3-羟基丁酸

探索太空亦造福百姓

4月20日成功发射的“天舟一号”，不仅要为“天宫二号”在轨补加推进剂，同时还将开展一系列科学实验。试验一种骨质疏松干预药物在真实太空中的作用，就是其中一项。

清华大学生命科学学院合成与系统生物学中心主任陈国强介绍，“天舟一号”带去太空的是中国首次在太空展开试验的对抗骨质疏松治疗药物3-羟基丁酸（3HB）。

专家介绍，骨质疏松被称为“无声杀手”，早期患者无症状，一旦出现症状，骨钙常常丢失达50％以上。骨质疏松症伴有骨脆性增加，易于发生骨折，是目前世界上绝经后妇女、中老年人中发病率、死亡率及保健费用消耗较高的疾病之一。

随着中国人口的日益老龄化，老年性疾病特别是骨质疏松症的发病率也在同步增长。科学家预计，2050年中国骨质疏松症病人将激增至２亿多人，占人口的13.2％。

陈国强教授说，骨质疏松的发病率已经跃居世界各种常见病的第７位，中国现有约9000万骨质疏松症患者。骨质疏松发生率占60岁以上老年人的56％，在绝经后妇女中发生率更高，约为60％至70％。

为探索太空而发展出的科学技术亦能造福普通人。类似的相关事例很多，比如尿不湿最初被发明出来是为了解决宇航员长时间在太空行走中的内急问题；而重症监护病房是应上世纪70年代对选中登月的宇航员进行健康检测的需要而诞生的。而为航天员开发的抗骨质疏松药物未来或许也能造福普通人。

“我们希望研发的这种药物不仅仅是给航天员使用，也能让普通百姓用上，解决骨质疏松这个世界性问题。”陈国强教授说。

骨质丢失：天上一日，地上一年

研究发现，航天员在太空失重状态下一天丢失的骨质相当于在地上一年丢失的骨质。微重力环境中，航天员每月平均有0.5％至２％的骨质丢失，特别是承重骨（跟骨、胫骨、股骨、椎骨）部位，比非承重骨（挠骨、尺骨）更加严重。回到地球后，航天员骨质恢复时间要长于飞行时间２至３倍，甚至不能完全恢复。

陈国强教授说，正常骨组织承受重力和运动两种刺激，两者相结合、相互作用诱导的一系列生理、生化过程维持着骨组织的坚实结构。而太空微重力环境使航天员所受重力消失，相应的骨骼负荷减少，从而导致快速的骨质丢失乃至骨质疏松。

骨质疏松是骨组织结构的退化过程，现今的治疗办法尚无法使这一过程逆转。目前治疗骨质疏松症常使用的药物主要有：钙剂、雌激素、维生素Ｄ、异丙氧黄酮类和二磷酸盐类药物等。“虽然这些药物能够降低骨折的几率，在某种程度上提高骨密度，但是它们作用的确切机理至今尚未清楚，也或多或少存在一定的副作用，如有的药物可诱发肿瘤、心血管疾病等。”陈国强说。

此外，这些药在地面条件下有一定疗效，但对于微重力诱导的骨质疏松疗效并不理想。因此，亟待开发出安全、有效、副作用小的抗骨质疏松药物，以减缓微重力引起的骨质流失。

微重力环境

空间飞行中，惯性加速度与地球引力加速度基本平衡，只产生极微小的表观重力，称为微重力环境。这种微重力环境显著改变骨所受的力学刺激，直接导致骨骼尤其是承重骨产生骨质疏松症状，对航天员健康造成严重损害。

陈国强团队PHA中试生产车间一角

３－羟基丁酸“上天”接受“检验”

陈国强教授介绍，3－羟基丁酸（3HB）是一种天然存在于哺乳动物体内酮体的主要成分之一，以前曾被用于治疗癫痫。“我们发现这种药物对骨形成具有促进作用，能够促进成骨细胞增殖、分化及矿化，抑制破骨细胞的异常活化，在模拟微重力条件下作用明显。”

此外，3HB还能够改善组织损伤、蛋白代谢以及代谢紊乱。同时因为3HB具有很好的穿透性并且能快速地扩散到外周组织，已有文献报道使用外源的3HB（口服或者注射）来治疗一些疾病及损伤，如出血性休克、心肌损伤、大面积烧伤和脑供氧不足、缺氧症以及缺血症等。

陈国强教授说，以前作为治疗癫痫药物的3HB是化学合成的，有两个光学异构体。而他的团队利用微生物，也就是小小的细菌发酵制造出3HB。“利用生物制造出来的药物，与人体内的3HB结构完全相同，因而更加安全。”

“我们在地面模拟微重力的环境，把小鼠的后腿悬吊起来，对比服药和未服药的小鼠，发现未服药的有很严重的骨质疏松，而服用了3HB的小鼠，骨质为正常。”陈国强说。

据了解，地面模拟试验是通过把小鼠后肢悬吊，在后肢产生一个无重力效果，导致后期小鼠后肢骨质疏松。通过灌注3HB的对照，悬吊的后肢骨质疏松显现消失。但是本次天舟一号并不载人，因为没有人照顾动物，也就无法带动物上去，所以这次空间实验的对象是细胞，观察成骨细胞在微重力的条件下是否能在3HB的作用下促进生长。

陈国强教授说，由于此次“天舟一号”不能带动物上天，所以该项实验对比成骨细胞样本在使用和未使用3HB的情况下有何不同。

而且，作为货运飞船，将不再返回地面，所以只能通过遥控显微镜对成骨细胞的生长在有3HB和无3HB 的条件下进行观察，并从发回来的照片中获知实验结果。

那么，为什么一定要去太空研究抗骨质疏松药物？

陈国强教授表示，这是因为在地面上已经通过模拟失重状态的方法进行了一些实验，但是航天员在航天飞行时所处的环境及所受的影响比较复杂，地面模拟实验是无法完全模拟的。利用天舟一号所提供的空间真实微重力环境，可以研究骨质流失干预药物3HB在真实太空微重力环境下的成骨作用；同时，通过对比地面模拟失重和太空真正失重两套系统得到的数据，可以做出更为准确的判断，对微重力模拟实验领域的研究方法提供一些新的看法和建议。

“我们希望在真实的太空微重力环境下开展试验。待获得国家食品药品监督管理总局的批准，就可进入临床试验。”陈国强教授说。

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