NASA科學家利用太空的獨特環境研究人體衰老，美國國家老年醫學研究中心等機構的多項研究結果顯示，NMN參與的衰老逆轉機制將為未來保護宇航員和參與太空旅行的人們提供幫助。
1970年，贊比亞修女瑪麗·尤肯達給美國航空航天局《NASA》科學家恩斯特·施圖林格博士寫了一封信，問道：目前地球上還有這麼多小孩子吃不上飯，他怎麼能舍得為遠在火星的項目花費數十億美元。這位博士認真地回復了這封信。他舉了一個例子——顯微鏡。起初顯微鏡的研究者被認為是在做著無用的玻璃片，但隨著顯微鏡的發明，醫學得到了前所未有的進展。在信中，他耐心地解釋了下面這一點：太空項目看似離生活很遠，但太空項目開展的基礎研究，或許可以極大地改善地球上人們的生活，其中也包括提高醫學水平。
圖1: 美國航空航天局《NASA》科學家恩斯特·施圖林格博士：『太空項目看似離生活很遠，但太空項目開展的基礎研究，或許可以極大地改善地球上人們的生活，其中也包括提高醫學水平。』
將宇航員順利送進太空為進行在地球上難以開展的人體科學實驗提供了可能。近年在《細胞》系列期刊上發表的幾篇論文表明，身處太空會改變基因功能、線粒體《細胞能量工廠》功能，以及細胞中的化學平衡。NASA的科學家估計，在太空中心臟、血管、骨骼和肌肉的退化速度比自然衰老快10倍。也就是說，科學家無需等待他們的研究對象在地球上自然變老，而是可以在外太空環境中進行衰老相關的實驗。身處太空，可模擬與年齡有關的疾病隨著年齡的增長，人類的身體機能會逐漸衰退，比如骨骼變脆，肌肉萎縮，免疫系統變弱。諸如關節炎之類的疾病也與年齡增長緊密相關。而隨著生命步入黃昏，還會引發更嚴重、更復雜的疾病，比如認知功能下降和心腦血管疾病。與地球上的自然衰老相比，身處太空會對人體產生巨大影響，其中最主要的差異在於衰老速度——在太空中，人的衰老速度更快。因此，對於諸如前往火星這樣的長期飛行任務，人們需要重視太空飛行與加速衰老的聯系。但外太空的環境同時也為研究人體衰老過程提供了機會，比如可以在國際空間站《ISS》中進行加速模擬衰老的實驗。太空旅行的影響與自然衰老並不完全相同，當人們返回地球時，太空中發生的許多變化都會發生逆轉。然而這些對照實驗仍然具有一定的研究價值。來自NASA的科學家表示，太空旅行為理解慢性衰老過程提供了一個很好的模型。也許外太空生活可能揭示出保護、減緩人類衰老的新方法。太空旅行的影響國際空間站國家實驗室臨時首席科學家邁克爾·羅伯茨《Michael Roberts》在《國家地理》雜志的一份報告中說，身處外太空會在多個層面影響人體的各類細胞，並對人體造成長期的、慢性的和持久的影響。在太空生活，人體為了實現最佳功能，需要重新取得平衡，從而重新啟動了細胞反應的方式。在外層空間的微重力環境中，心臟、骨骼和肌肉不需要像地球上那樣努力地工作，因此它們會因『工作量減少』而變弱。充滿液體的組織可能會改變形狀，因為液體在微重力中的流動方式會與在地球上有所不同，這會改變大腦等器官的形狀。不僅如此，地球大氣層外的較高的背景輻射還會導致DNA損傷，並增加患癌症的風險。宇航員雙胞胎研究關於太空生活對健康影響的新研究，始於對宇航員雙胞胎兄弟斯科特和馬克的研究。十個研究小組在斯科特為期一年的太空旅行期間跟蹤了他身體的變化。然後，科學家將這些變化與他的同卵雙胞胎兄弟馬克《馬克未參與過太空旅行，因此可以作為對照》進行了比較。研究團隊記錄了雙胞胎宇航員的差異，包括基因表達譜、腸道微生物《微生物組》、認知能力和心血管系統的變化。NASA雙胞胎研究的一個驚人發現是斯科特的端粒長度發生了改變。端粒是位於染色體末端的DNA區域，可保護DNA的其餘部分免受磨損。隨著年齡增長，端粒縮短的長度以及速度，是健康和衰老的重要指標。斯科特在太空時，他的端粒變長了，但是當他回到地球時，端粒迅速縮短了。盡管他的端粒在太空飛行中較長，但最終他的端粒比旅行開始時短。端粒變短與心血管疾病有關，而端粒變長與癌症有關。因此，端粒長度的任何變化都可能對健康造成負面影響。身處太空一定時間後，太空飛行對健康的某些影響似乎會達到平衡，例如血容量減少以及肺部和心臟的一些變化。由於宇航員在國際空間站生活的時間還不足以滿足實驗條件，因此還無法確切地說人體中的這些變化是否會達到穩態。NMN有望修復端粒損耗一項由美國國家老年醫學研究中心開展的研究發現，端粒磨損的小鼠，其細胞中NAD+《煙酰胺腺嘌呤二核苷酸》穩態失衡，從而導致線粒體《細胞能量工廠》異常以及細胞的衰老。這與宇航員在太空中遇到的問題相類似。研究同時也表明，通過補充NAD+前體《如NMN等》，可改善端粒磨損導致的細胞缺陷。研究人員使用端粒較短的小鼠進行了實驗。作為結締組織中最常見的細胞，成纖維細胞中的端粒易受到損傷，而在補充了3 mM NAD+前體兩周之後，這種端粒DNA的損傷得到了顯著抑制《圖2》。此外，補充NAD+前體同樣可以提高細胞中健康線粒體的比例，減少線粒體損傷《圖3》。[1]
圖2: 綠色所示為一種DNA損傷中形成的產物γH2AX，同時可作為DNA損傷的一種標記。紅色則是體現了端粒水平《使用了熒光免疫技術標記》。經過NAD+前體處理兩周之後，端粒受損的情況明顯得到了改善。
圖3: 線粒體受損顯示為形態異常，例如膜破裂，液泡形成和十字形紊亂。圖中白色箭頭指向線粒體，黃色箭頭為具有吞噬的線粒體的自噬樣結構。在經過NAD+前體處理兩周之後，可見健康線粒體的比例明顯增加。
根據研究人員的總結，嚴重的端粒長度不足和功能異常會導致NAD+穩態喪失，繼而引發疾病和衰老。基於NAD+機制的幹預策略，如補充NMN，可能為將來預防人類衰老以及治療人類端粒生物學疾病奠定基礎。宇宙給我們的機會得益於太空旅行帶來的獨特環境，研究人員現在可以尋找新的方法來促進人類的健康。許多促進健康的療法，來自於科學家為幫助人類適應太空所做的努力，例如從近乎堅不可摧的微生物水熊蟲身上獲得蛋白質，這對於解決一直困擾著人類的衰老問題，也具有潛在的意義。同時，也可以利用這些條件，驗證NAD+、端粒與衰老的關系。這對於生活在地球上的人們，有著巨大的意義。而在太空中為人類前行探索的勇士們，也面臨著更多的風險，比如NAD+水平的失衡。補充NMN或將成為保護宇航員的有效手段。倘若在19世紀末，問馬夫想要什麼，大部分馬夫或許隻會說：好馬。而由於不斷有人看到未來，推動一次次的革新，因此我們現在的旅行可以坐在汽車裡，飛機裡，甚至有可能遨遊在無垠的太空。在開頭提到的NASA科學家所寫的回信中，也有這麼一段：解決工程問題時，重要的技術突破往往並不是按部就班直接得到的，而是來自能夠激發出強大創新精神、能夠燃起的想象力和堅定的行動力，以及能夠整合好所有資源的充滿挑戰的目標。醫學研究，也需要把視野投向更遠的地方。擁抱新科學，擁抱無限可能的未來。
參考文獻Garrett-Bakelman，F.，Darshi，M.，Green，S.，Gur，R.，Lin，L.，& Macias，B. et al. (2021). The NASA Twins Study: A multidimensional analysis of a year-long human spaceflight. Retrieved 29 March 2021，from https://science.sciencemag.org/content/364/6436/eaau8650Kumar，S.，Suman，S.，Fornace，A.，& Datta，K. (2018). Space radiation triggers persistent stress response，increases senescent signaling，and decreases cell migration in mouse intestine. Proceedings Of The National Academy Of Sciences，115(42)，E9832-E9841. doi: 10.1073/pnas.1807522115Melzer，D.，Pilling，L.，& Ferrucci，L. (2019). The genetics of human ageing. Nature Reviews Genetics，21(2)，88-101. doi: 10.1038/s41576-019-0183-6Sun，C.，Wang，K.，Stock，A.，Gong，Y.，Demarest，T.，& Yang，B. et al. (2020). Re‐equilibration of imbalanced NAD metabolism ameliorates the impact of telomere dysfunction. The EMBO Journal，39(21). doi: 10.15252/embj.2019103420To study aging，scientists are looking to outer space. (2021). Retrieved 29 March 2021，from https://www.nationalgeographic.com/science/article/to-study-aging-scientists-are-looking-to-outer-space-issVernikos，J.，& Schneider，V. (2010). Space，Gravity and the Physiology of Aging: Parallel or Convergent Disciplines? A Mini-Review. Gerontology，56(2)，157-166. doi: 10.1159/000252852