益生剂与航天员保健益生剂与航天员保健 Probiotics & Astronaut HealthcareProbiotics & Astronaut Healthcare中国航天员中心中国航天员中心白树民白树民2014.42014.4 目目 录录一、前言一、前言二、航天肠道菌群变化二、航天肠道菌群变化三、航天肠道微生态失调对机体的不良影响三、航天肠道微生态失调对机体的不良影响四、四、 航天肠道微生态失调的原因及可能的机理航天肠道微生态失调的原因及可能的机理五、防止航天员肠道微生态失调的措施五、防止航天员肠道微生态失调的措施六、结束语六、结束语一、前言一、前言v航天特殊的作业特点和工作环境，会对航天员的健康产生航天特殊的作业特点和工作环境，会对航天员的健康产生一定的不良影响，为了保证航天员的健康，必然要求我们一定的不良影响，为了保证航天员的健康，必然要求我们采用先进的医学成就和技术方法，研究航天飞行人员的健采用先进的医学成就和技术方法，研究航天飞行人员的健康和疾病规律及防护方法。康和疾病规律及防护方法。航天探险对人体和航天探险对人体和陆地生命造成了新陆地生命造成了新的挑战的挑战. .挑战的本质挑战的本质v生命是在重力已经存在了生命是在重力已经存在了4848亿年的地球上进化的。亿年的地球上进化的。因此，生命对重力变化很少或没有基因记忆。因此，生命对重力变化很少或没有基因记忆。 v当我们将陆地生命转移到低重力环境后，细胞开始当我们将陆地生命转移到低重力环境后，细胞开始适应的学习过程。人们对重力在地球生命进化中作适应的学习过程。人们对重力在地球生命进化中作用的认识会增加。用的认识会增加。 v高等生物对这种高等生物对这种“新新”环境的反应可能较之对温度环境的反应可能较之对温度变化的反应更无序。于是，机体会发生一系列不利变化的反应更无序。于是，机体会发生一系列不利于健康（就地球人而言）的变化。于健康（就地球人而言）的变化。人在太空的风险人在太空的风险v暴露于离子辐射暴露于离子辐射v骨密度下降骨密度下降v肌肉萎缩肌肉萎缩v心血管功能失调心血管功能失调v心理学问题心理学问题v体液转移体液转移v前前 庭功能异常庭功能异常( (空间运动病空间运动病) )v血液学变化血液学变化v免疫功能下降免疫功能下降v伤口愈合延迟伤口愈合延迟v胃肠道功能紊乱胃肠道功能紊乱肠道微生态肠道微生态失调失调v立位不耐立位不耐v肾结石肾结石二、航天肠道菌群变化二、航天肠道菌群变化v航天肠道微生态变化及对机体的影响越来越受到航天生航天肠道微生态变化及对机体的影响越来越受到航天生物医学工作者的关注。航天肠道微生态是航天医学新的物医学工作者的关注。航天肠道微生态是航天医学新的研究领域研究领域 ，主要研究内容是在航天飞行期间，航天员，主要研究内容是在航天飞行期间，航天员肠道微生态的变化规律、肠道微生态变化对航天员健康肠道微生态的变化规律、肠道微生态变化对航天员健康的影响以及防治对策。的影响以及防治对策。v人进入太空后会发生许多改变。但人并不是唯一的太空人进入太空后会发生许多改变。但人并不是唯一的太空旅行者旅行者, ,还包括航天员自身携带的和飞行器内存在的微还包括航天员自身携带的和飞行器内存在的微生物。生物。v研究表明微生物在没有重力研究表明微生物在没有重力( (失重失重) )的环境中几天就会发的环境中几天就会发生改变。美国生改变。美国 Nickerson Nickerson 等人将可引起食源性疾病的等人将可引起食源性疾病的Salmonella typhimuriumSalmonella typhimurium送上送上ISS,ISS,他们发现这些细菌他们发现这些细菌比地面对照组生长快比地面对照组生长快3 3倍，航天飞行改变了倍，航天飞行改变了 细菌的基因细菌的基因表达途径，细菌的毒力变得更强。表达途径，细菌的毒力变得更强。v研究发现在细菌门的水平，高和低线性能量转移（研究发现在细菌门的水平，高和低线性能量转移（LETLET） 辐射暴露辐射暴露 、高膳食铁摄入和微重力对菌群的比例具有相、高膳食铁摄入和微重力对菌群的比例具有相同的影响。相反，在细菌目的水平，微重力影响微生物丛同的影响。相反，在细菌目的水平，微重力影响微生物丛的组成，后肢去负荷模拟失重和飞行小鼠均出现梭状芽孢的组成，后肢去负荷模拟失重和飞行小鼠均出现梭状芽孢杆菌增加，乳酸杆菌减少，而与辐射的能量和剂量无关。杆菌增加，乳酸杆菌减少，而与辐射的能量和剂量无关。 肠道是人体最大的细菌库，肠道菌群与人体健康具有密切肠道是人体最大的细菌库，肠道菌群与人体健康具有密切关系。现有资料表明，不论是长期还是短期航天，所有航关系。现有资料表明，不论是长期还是短期航天，所有航天员都发生程度不同的肠道菌群失调，这种失调的特点为天员都发生程度不同的肠道菌群失调，这种失调的特点为以厌氧菌为代表的以厌氧菌为代表的“屏障屏障”微生物种群数量降低，直至完微生物种群数量降低，直至完全消失，在原籍菌的生境中出现过路菌及条件致病菌，即全消失，在原籍菌的生境中出现过路菌及条件致病菌，即发生肠道微生态失调的现象。发生肠道微生态失调的现象。概念：微生态失调概念：微生态失调v是指是指“正常的微生物群之间和正常微生物群与宿主之间的正常的微生物群之间和正常微生物群与宿主之间的微生态平衡，在外环境影响下，由生理性组合转变为病理微生态平衡，在外环境影响下，由生理性组合转变为病理性组合状态。性组合状态。”简单说，人体微生态失调就是体内菌与菌简单说，人体微生态失调就是体内菌与菌的失调，或是菌与机体的失调，或是菌和机体的统一体与的失调，或是菌与机体的失调，或是菌和机体的统一体与外环境失调，使人体从正常状态转为病态。外环境失调，使人体从正常状态转为病态。（一）生物卫星观察到的结果（一）生物卫星观察到的结果v前苏联科学家利用宇宙号系列生物卫星，应用啮齿类动物前苏联科学家利用宇宙号系列生物卫星，应用啮齿类动物小鼠和大鼠、灵长类动物恒河猴，进行了多次航天条件下小鼠和大鼠、灵长类动物恒河猴，进行了多次航天条件下机体肠道菌群变化情况的观察。结果表明所有实验动物均机体肠道菌群变化情况的观察。结果表明所有实验动物均出现肠道微生态失调的情况，并且具有出现肠道微生态失调的情况，并且具有单向性单向性和和单型性单型性的的特点：单向性为厌氧菌受到抑制，单型性为主要是双歧杆特点：单向性为厌氧菌受到抑制，单型性为主要是双歧杆菌数量减少。菌数量减少。（二）地面模拟实验观察到的结果（二）地面模拟实验观察到的结果v双歧杆菌的数量显著减少（三次检测均双歧杆菌的数量显著减少（三次检测均P P0.0010.001），而），而乳杆菌数量变化不太明显；在所有检测的菌种中以双歧杆乳杆菌数量变化不太明显；在所有检测的菌种中以双歧杆菌变化最显著；菌变化最显著；v过路菌群（肠球菌和肠杆菌）的数量与原籍菌（类杆菌、过路菌群（肠球菌和肠杆菌）的数量与原籍菌（类杆菌、双歧杆菌和乳杆菌）数量的比值也比对照组高。双歧杆菌和乳杆菌）数量的比值也比对照组高。（三）地面人体实验的结果（三）地面人体实验的结果v我们对结肠清洗试验志愿受试者进行了肠道菌群检测，结我们对结肠清洗试验志愿受试者进行了肠道菌群检测，结果表明：结肠清洗后，各种细菌数量明显减少，但是每种果表明：结肠清洗后，各种细菌数量明显减少，但是每种细菌数量在检测的总细菌数量中所占比例构成没有明显变细菌数量在检测的总细菌数量中所占比例构成没有明显变化，这也是肠道微生态失调的表现。化，这也是肠道微生态失调的表现。v本实验结果表明，曾经风行一时本实验结果表明，曾经风行一时“洗肠减肥洗肠减肥”法并不可取。法并不可取。（四）航天飞行的观察结果（四）航天飞行的观察结果v据美俄的观察结果，据美俄的观察结果，2020人人1111次共次共9696天的航天飞行，所有天的航天飞行，所有航天员均出现肠道微生态失调的现象，表现为双歧杆菌、航天员均出现肠道微生态失调的现象，表现为双歧杆菌、乳杆菌数量减少，梭状芽孢杆菌含量增加。乳杆菌数量减少，梭状芽孢杆菌含量增加。v在在“阿波罗阿波罗”飞行中，航天员出现胃肠道功能失调的症状，飞行中，航天员出现胃肠道功能失调的症状，当时未对这些航天员的肠道菌群进行分析，推测很有可能当时未对这些航天员的肠道菌群进行分析，推测很有可能是由于肠道微生态失调引起的。是由于肠道微生态失调引起的。v我国首位航天员杨利伟着陆后第一次粪便（从结肠清洗到我国首位航天员杨利伟着陆后第一次粪便（从结肠清洗到第一次排便的时间是第一次排便的时间是98h98h）的微生物检测，几乎检测不到）的微生物检测，几乎检测不到双歧杆菌，证明航天飞行加重了结肠清洗后的肠道微生态双歧杆菌，证明航天飞行加重了结肠清洗后的肠道微生态失调。此后失调。此后SZ6SZ10SZ6SZ10（SZ-8SZ-8为无人）飞行航天员的检为无人）飞行航天员的检测结果也类似，表明无论飞行时间长短，都发生了肠道微测结果也类似，表明无论飞行时间长短，都发生了肠道微生态失调的现象。生态失调的现象。（一）菌群失调症（一）菌群失调症1.1.内源性感染内源性感染: :菌群易位菌群易位, ,过路菌过路菌( (条件致病菌条件致病菌) )过度繁殖。过度繁殖。2. 2. 外源性感染外源性感染: :肠道生理性细菌定植抗力减弱肠道生理性细菌定植抗力减弱, ,致病菌入侵。致病菌入侵。（二）消化功能失调（二）消化功能失调1.1.脂肪吸收不良脂肪吸收不良, ,出现脂肪泻。出现脂肪泻。2.2.消化道对营养素的吸收能力下降消化道对营养素的吸收能力下降, ,出现贫血和血液蛋白含量出现贫血和血液蛋白含量降低。降低。3.3.肠道内异常发酵肠道内异常发酵, ,排气增多排气增多, ,污染座舱环境。污染座舱环境。三、肠道微生态失调对机体的不良影响三、肠道微生态失调对机体的不良影响（三）物质代谢失衡（三）物质代谢失衡 能量摄入不足、营养素消化吸收不良可导致物质代谢负能量摄入不足、营养素消化吸收不良可导致物质代谢负平衡。平衡。（四）机体抵抗力下降（四）机体抵抗力下降 肠道是机体最大的免疫器官，肠道菌群发挥肠道是机体最大的免疫器官，肠道菌群发挥 重要作用，重要作用，肠道菌群失调会削弱机体的免疫功能。肠道菌群失调会削弱机体的免疫功能。（五）座舱环境卫生条件恶化（五）座舱环境卫生条件恶化, ,可导致航天员之间产生心理不可导致航天员之间产生心理不相容。相容。（六）健康水平和工作效率下降（六）健康水平和工作效率下降四、肠道微生态失调的原因及机理四、肠道微生态失调的原因及机理（一）应激反应（一）应激反应 飞行前飞行前, ,飞行中飞行中( (进入失重环境进入失重环境) )航天员精神神经紧张航天员精神神经紧张, ,机体出机体出现应激反应。激活丘脑现应激反应。激活丘脑- -脑下垂体脑下垂体- -肾上腺系统，肾上腺皮肾上腺系统，肾上腺皮质激素分泌增加，机体发生一系列生理生化改变质激素分泌增加，机体发生一系列生理生化改变, ,导致肠导致肠道微生态失调。已被慢性应激动物模拟实验所证实。道微生态失调。已被慢性应激动物模拟实验所证实。（二）消化功能失调（二）消化功能失调 消化道功能失调主要由肠运动减弱、改变分泌活性和粘膜消化道功能失调主要由肠运动减弱、改变分泌活性和粘膜形态功能改变所组成。形态功能改变所组成。（三）失重环境（三）失重环境 在失重条件下在失重条件下, ,体液重新分布体液重新分布, ,血液向上体转移血液向上体转移; ;消化道运动消化道运动性下降性下降, ,肠蠕动减慢。肠蠕动减慢。（四）高体力负荷：（四）高体力负荷： 可导致应激。可导致应激。（五）狭小人工环境：（五）狭小人工环境： 气体参数与地面不同，如氧分压偏高气体参数与地面不同，如氧分压偏高（六）特殊饮食（六）特殊饮食 航天饮食通常具有高能量、高营养、低残渣的特点，膳食航天饮食通常具有高能量、高营养、低残渣的特点，膳食结构多为高蛋白、高脂肪、高铁、低碳水化物、低膳食纤结构多为高蛋白、高脂肪、高铁、低碳水化物、低膳食纤维。这种饮食不利于肠道益生菌的生长。维。这种饮食不利于肠道益生菌的生长。高铁膳对肠道菌群的影响高铁膳对肠道菌群的影响v航天饮食基本由加工食品组成，受加工技术和包装条件的航天饮食基本由加工食品组成，受加工技术和包装条件的制约，食物构成上动物性食品占较大比重，这就造成航天制约，食物构成上动物性食品占较大比重，这就造成航天膳食的营养素供给量中铁的供给量偏高。研究发现，摄入膳食的营养素供给量中铁的供给量偏高。研究发现，摄入高铁膳会降低粪便高铁膳会降低粪便SCFASCFA的浓度。的浓度。SCFASCFA是食物中的是食物中的NDCNDC和一些内源性物质经肠道细菌发酵的产物，其浓度降低，和一些内源性物质经肠道细菌发酵的产物，其浓度降低，这提示肠道菌群发生了改变。这提示肠道菌群发生了改变。（七）饮水杀菌剂，航天饮水通常采取加碘（美）和加银（七）饮水杀菌剂，航天饮水通常采取加碘（美）和加银（俄）的方法消毒。饮用后对肠道正常菌群有抑制作用。（俄）的方法消毒。饮用后对肠道正常菌群有抑制作用。（八）人为干预（八）人为干预 短期航天飞行前的清洁灌肠短期航天飞行前的清洁灌肠, ,目的是减少肠道产气和排便目的是减少肠道产气和排便, ,却使肠道菌群彻底失调。此乃权宜之计却使肠道菌群彻底失调。此乃权宜之计, ,长期航天不宜采长期航天不宜采用。美国现采用飞行前进食低膳食纤维饮食的方法替代清用。美国现采用飞行前进食低膳食纤维饮食的方法替代清洁灌肠。洁灌肠。五、防止肠道微生态失调的措施五、防止肠道微生态失调的措施（一）飞行前地面训练期间（一）飞行前地面训练期间 地面训练高强度、高负荷、精神紧张（应激），易出现肠地面训练高强度、高负荷、精神紧张（应激），易出现肠道微生态失调。膳食精细，膳食纤维摄入量低，不利于肠道微生态失调。膳食精细，膳食纤维摄入量低，不利于肠道益生菌的生长。防护措施为调整膳食结构，增加膳食纤道益生菌的生长。防护措施为调整膳食结构，增加膳食纤维的摄入量，加强饮食指导和调查，进行肠道菌群组成的维的摄入量，加强饮食指导和调查，进行肠道菌群组成的分析，增加含益生原和益生菌食物的摄入，保持航天员肠分析，增加含益生原和益生菌食物的摄入，保持航天员肠道微生态处于佳态。实验表明。低聚糖、松花粉和螺旋藻道微生态处于佳态。实验表明。低聚糖、松花粉和螺旋藻均有调节肠道菌群平衡的作用。均有调节肠道菌群平衡的作用。 （二）航天期间（二）航天期间v如前所述如前所述, ,在航天期间航天员发生肠道微生态失调。其中膳在航天期间航天员发生肠道微生态失调。其中膳食因素是重要影响因素之一，也是有效的干预途径。食因素是重要影响因素之一，也是有效的干预途径。v科学配餐，合理营养，提高膳食纤维的摄入量。科学配餐，合理营养，提高膳食纤维的摄入量。v研制和提供具有调整肠道微生态功能的保健食品。如我们研制和提供具有调整肠道微生态功能的保健食品。如我们从从SZ-5SZ-5首次载人飞行开始，就在航天食谱中就安排了含益首次载人飞行开始，就在航天食谱中就安排了含益生原水苏糖的绿茶。在我们研制的航天复水饮料中，还有生原水苏糖的绿茶。在我们研制的航天复水饮料中，还有冻干酸奶。冻干酸奶。v提供微生态制剂，在飞行前、中、后服用益生原、益生菌提供微生态制剂，在飞行前、中、后服用益生原、益生菌和合生原制剂。美俄从九十年代后期起，就对航天员采用和合生原制剂。美俄从九十年代后期起，就对航天员采用了益生菌和合生原制剂，并取得了明显的效果。了益生菌和合生原制剂，并取得了明显的效果。v我们根据多年地面研究和历次飞行观察的结果，并利用飞我们根据多年地面研究和历次飞行观察的结果，并利用飞船搭载后选育的双歧杆菌优良菌株，从船搭载后选育的双歧杆菌优良菌株，从SZ-9SZ-9号飞行开始，号飞行开始，在为航天员提供益生原食品的同时，为航天员提供自主研在为航天员提供益生原食品的同时，为航天员提供自主研发的益生菌制剂，对纠正航天微生态失调和增进航天员的发的益生菌制剂，对纠正航天微生态失调和增进航天员的消化功能收到良好效果。消化功能收到良好效果。（三）返回后康复期（三）返回后康复期v 文献报道文献报道, ,乳杆菌减少的时间越长乳杆菌减少的时间越长( (大于大于2 2天天), ),肠道微生态恢肠道微生态恢复正常所需时间也越长复正常所需时间也越长(10-14(10-14天天) )。因此，为了尽快使航。因此，为了尽快使航天员肠道微生态恢复正常，应采取积极主动的干预措施。天员肠道微生态恢复正常，应采取积极主动的干预措施。包括为航天员提供科学合理的平衡膳食，在航天食品中添包括为航天员提供科学合理的平衡膳食，在航天食品中添加一些益生原、益生菌或合生原，促进航天员业已失调的加一些益生原、益生菌或合生原，促进航天员业已失调的肠道微生态恢复平衡，加速航天员的康复进程。肠道微生态恢复平衡，加速航天员的康复进程。六、结束语六、结束语v航天期间，应激、失重、饮食（饮水）、环境（氧分压、航天期间，应激、失重、饮食（饮水）、环境（氧分压、辐射等）多种因素造成航天员肠道菌群失调，导致微生态辐射等）多种因素造成航天员肠道菌群失调，导致微生态失调，引起机体消化功能失调、物质代谢失衡、免疫功能失调，引起机体消化功能失调、物质代谢失衡、免疫功能降低、自身感染性疾病发病率增加、健康水平下降。降低、自身感染性疾病发病率增加、健康水平下降。v通过调整航天食品的膳食结构，增加膳食纤维和酸奶等结通过调整航天食品的膳食结构，增加膳食纤维和酸奶等结肠食品的摄入量，对调整肠道菌群失调能起到积极作用。肠食品的摄入量，对调整肠道菌群失调能起到积极作用。在飞行前、中、后服用微生态制剂是纠正航天肠道微生态在飞行前、中、后服用微生态制剂是纠正航天肠道微生态失调的有效方法。失调的有效方法。v微生态制剂具有形式多样、安全可靠、服用方便、功效全微生态制剂具有形式多样、安全可靠、服用方便、功效全面的优点，在航天员和人民大众的保健中得到广泛的应用。面的优点，在航天员和人民大众的保健中得到广泛的应用。 谢谢谢谢! !