太空中的生理醫學

大家都知道史丹福除了醫學之外，對天文學都甚有興趣。今次不如把這兩個範疇結合，談談人上了太空後發生的生理醫學問題。

「脹臉鳥腿」綜合症

大家看看以看看以下的圖片？大家有沒有留意到這幾位太空人有甚麼共同的特徵？

上圖是奧德塞太空任務太空人升空前的模樣，下圖是他們進行太空任務第一日的模樣（來源：歐洲太空總署）

就是他們的臉部都明顯比在地球時脹了很多，為什麼呢？

原來在太空中的微重力環境會令胸腔膨脹，令到胸腔內壓力減低，令到心臟膨脹，身體的血液由下肢重新分配到頭部與軀幹。在太空中，下肢中約10%的水份會重新分配到上身。因此太空人都臉都是脹脹的，腿則會縮小了，這個現象被稱為“puffy face–bird leg” syndrome，即「脹臉鳥腿」綜合症。

心房膨脹會刺激ANP的分泌，也會抑制身體的RAA（renin-aldosterone-angiotensin）系統。這兩個賀爾蒙系統是控制血壓的重要系統，而這些賀爾蒙變化令腎臟排出更多水份與鹽份。研究顯示太空人在太空中的首24小時內已經會減少17%的血漿容量。

更有趣的是，原來太空的微重力狀態會令人貧血。原來當血漿容量減少，紅血球變濃，血比容（haematocrit）上升。腎臟偵測到這變化，就會減少紅血球生成素（erythropoietin），一種刺激紅血球製造的賀爾蒙。紅血球製造因此變少了，太空人回到地球時就可能出現貧血。

不少太空人剛回到地球是都會出現頭暈、心跳加速等症狀，甚至因此而站不穩。原因就是血漿容量下降，令心臟跳動時泵出的血液（學術上稱為心搏排血量stroke volume）減少，泵到腦部的血液不足夠。這時太空人只要多喝水，身體應該就可以慢慢適應地球的重力，控制血壓的賀爾蒙系統及血漿容量也會慢慢回復正常。

「暈太空船浪」

在上到太空的首一至兩天，不少太空人都會出發頭暈、噁心、作嘔作悶等的徵狀，簡單來說就是「暈太空船浪」。幸好這些症狀大多在幾天內就會消退。

「暈太空船浪」與我們平常暈車浪或者暈船浪的原理大同小異，都是因為眼睛與內耳的平衡器收到的訊息有衝突，令大腦的混亂而產生的。例如我們在乘車時看書容易暈車浪，因為眼睛在看書時，收到的信息是靜止的，但內耳的平衡器卻感應到汽車在移動，這個衝突就令大腦混亂而產生暈車浪。

而在太空中，低重力令到上下的概念失去了。對於習慣了地球重力環境的大腦來說，就更加混亂了，所以才會有「暈太空船浪」的問題。有趣的是，當太空人回到地球，腳踏實地時，早已適應了太空微重力環境的大腦可能又會重新混亂起來，於是又會重新「暈浪」一至兩天。

肌肉與骨骼流失

太空環境對我們身體各個系統都有著大大小小的影響，但其中一個影響得最嚴重的系統一定是肌肉與骨骼。

需知道我們下肢及背部有不少肌肉都是用來抵抗重力的，當我們到了一個重力很少的空間，這些肌肉缺少了刺激，很容易就會萎縮。曾有文獻記載，一位太空人在經過6個月太空任務後，小腿肌肉容量流失了20%，而爆炸力則足足減少了一半。因此大家時常見到太空人在太空做運動，其實就是為了鍛練肌肉，減少肌肉萎縮。

同樣地，負責負重的骨骼如果缺少了重力的刺激，也會出現顯著的流失。嚴重的話更可能令太空人提早出現骨質疏鬆，甚至骨折。另外，由於過多的鈣質經腎臟流失，所以太空人患腎石的風險也會增加。

視力模糊

有不少太空人在回到地球後都出現視力模糊及遠視加深的情況，為什麼會這樣呢？

研究人員為了研究這問題，為受影響的太空人檢查眼睛，他們發現太空人眼睛有視盤水腫（optic disc oedema）及棉絮狀斑（cotton wool spot）等的變化，這些變化跟顱內壓（intracranial pressure）上升時發生的變化甚為相似。

於是科學家推斷重力減低令到血液及腦脊液（intracranial pressure）轉移到頭上，令顱內壓上升。另外，太空艙裡的二氧化碳濃度上升都有可能導致顱內壓上升。

總的來說，太空的環境對身體各系統都做成很大的壓力，所以要做成太空人也非常不容易啊！難怪世界各國都只選擇生理機能最好的人去當太空人。

資料來源：

1.       Aubert AE, Larina I, Momken I, et al. Towards human exploration of space: The THESEUS review series on cardiovascular, respiratory, and renal research priorities. Npj Microgravity. 2016: 2

2.       Williams D, Kuipers A, Mukai C, et al. Acclimation during space flight: Effects on human physiology. Canadian Medical Association Journal, 2009: 180; 1317-23.