《细胞》最新文章称,宇航员训练有益抗癌!NASA 攻略靠谱吗?

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《细胞》最新文章称,宇航员训练有益抗癌!NASA 攻略靠谱吗?
麻省理工科技评论 2019-11-17

2019-11-17

癌症患者可以参考宇航员在执行任务前后或期间的训练安排,以减少化疗、免疫疗法或靶向疗法对身体的长期影响
研究 癌症 NASA
癌症患者可以参考宇航员在执行任务前后或期间的训练安排,以减少化疗、免疫疗法或靶向疗法对身体的长期影响

11 月 14 日,美国纪念斯隆·凯特琳癌症中心 Jessica Scott 博士在《细胞》杂志(Cell)发表评述文章称,为了减少化疗、免疫疗法或靶向疗法对身体的长期影响,癌症患者可以参考宇航员在执行任务前后或期间的训练安排。

文章认为,长远来看,跑步机锻炼可以让癌症患者受益。可以考虑让癌症患者像宇航员一样在治疗前接受心肺功能测试以制定其身体机能基准线,然后在治疗期间和治疗后进行锻炼,以减少诸如心脏方面的负面影响。

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图 | 纪念斯隆·凯特琳癌症中心研究人员在进行心肺功能测试。(来源:纪念斯隆·凯特琳癌症中心)

航天助攻抗癌

航天技术让医学受益良多,已有多达 1700 多项航天技术用到了医学护理中。医院的医学影像检查技术就是建立在航天图像处理系统基础上的。NASA 主持发明了用于航天监测微生物的系统,现已用于临床分析病人体液中可引起疾病的微生物品系及含量。另外,人工心脏就借鉴了火箭的伺服机构由液压泵驱动的原理。

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图 | 宇航员和癌症患者遭受身体毒性的比较,以及治疗、康复方式的比较。(来源:Cell)

Jessica Scott 是纪念斯隆·凯特琳癌症中心运动肿瘤学服务部的运动生理学研究员,她研究的是体育锻炼如何帮助减少癌症治疗的副作用。此前,她曾在 NASA 担任研究人员 7 年。

Jessica Scott 认为,宇航员在太空中出现的一些身体状况与癌症患者在治疗后的遭遇类似,比如肌肉质量下降,骨骼钙质流失以及心脏功能改变。大脑功能受到的影响也有类似之处,宇航员会出现“太空雾”情形,这时候他们很难集中精神甚至出现遗忘,而癌症患者也会有“化疗脑”出现,即化疗后认知异常。

医生会要求宇航员在执行任务前进行锻炼以达到心肺等身体机能的基准水平;在执行任务时也要通过专用设备进行锻炼;当宇航员返回地球,医生还会监督其身体机能恢复到基准水平。

然而,癌症患者在身体护理方面得到的建议与宇航员迥异。癌症患者常常被要求在治疗前和治疗期间充分休息,只有在得到医生准许时才能锻炼。在 Jessica Scott 看来,癌症患者只能休息是个 bug。

过去 60 年,NASA 一直在致力于研究如何应对航天对人体生理的影响,以图保证宇航员的健康,如今他们已经可以让宇航员在太空中居留 11 个月,而癌症患者就没有这么幸运了。在患者与癌症治疗副作用对抗的漫长过程中,并没有这样的医学研究来辅助。Jessica Scott 博士认为,许多癌症患者不一定会死于癌症,但可能有死于治疗副作用的风险。

为了应对太空中微重力对人体主要器官系统的伤害,NASA 开发了太空对策计划(CMP),迄今该系统还没有被医学系统重视。

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图 | Jessica Scott 博士(来源:纪念斯隆·凯特琳癌症中心)

Jessica Scott 说,这是做这个呼吁的出发点。他们正在研究运动锻炼是否能抵消癌症治疗副作用。他们给患者提供家用跑步机和视频通话软件,患者可以参照宇航员的训练方式在家里进行研究。

NASA 的健康攻略

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图 | NASA 的宇航员在国际空间站用跑步机进行训练。(来源:NASA)

NASA 的太空对策计划有 2 个主要目标,其一是认识航天对人体多器官系统的伤害,其二是在航天任务前、期间和之后进行干预。

在 60 年前的首次太空任务前,NASA 就明确认识到,要彻底了解人体系统在太空中受到的影响。NASA 得出结论:其一,连续采集每个宇航员的数据,对于航天任务期间和之后的干预非常重要;其二,心肺耐受力和特定系统的评估对于制定干预计划非常重要。

如今宇航员需要做覆盖视力和骨密度在内的 300 多项检查。对宇航员的评估要在执行任务前 1 年就要开展,这是为了发现潜在的危险因素并建立个人基准水平,且在任务结束后要进行年检以评估任务的长期后果。这些评估包括:行为,认知和情绪问卷,视觉、运动感觉、心血管和肌肉等系统的形态和功能,并对血液、尿液、粪便和唾液做深度检测,例如转录组、表观遗传学、蛋白质组学和代谢组学。

甚至,NASA 还完成了一项 11 个月任务宇航员双胞胎兄弟的研究,即一位宇航员执行任务期间,同时对其地球上的双胞胎兄弟进行研究。他们希望分析其分子、生理和行为的改变情况,这些改变会分为不同的风险水平,如微生物组的变化属于低风险水平,端粒丢失属于中度风险水平,而视觉的变化和基因组不稳定则属于高风险水平。

双胞胎研究在今年发表在了《科学》(Science)上。结论是,从太空返回地球后,宇航员与留在地球的双胞胎兄弟之间无长期和重大表观遗传差异。

NASA 专家认为,吃药会引起嗜睡或心律不齐等不良反应,那么运动就成为维持或改善宇航员身体机能的首选。

60 年前,NASA 在为“水星计划”任务做准备时,要求宇航员在任务前 1 个月每日进行跑步训练,只是这还不能抵消太空伤害。到了 1965 年执行“双子座计划”时,宇航员就采用了弹力绳训练(每天 3 次,每次 10 分钟),令人吃惊的是,这个训练减少了 15% 的运动不耐受。

在 2001 年到 2009 年的国际空间站航天任务期间,训练囊括了有氧运动和力量训练的组合,主要是跑步机,带功量计的自行车,能防止空间站振荡的健身阻力带。高强度训练为每天 80 分钟,或中等强度(宇航员最大强度的 55%–75%)。

尽管如此,宇航员的肌肉力量、骨密度和心肺功能仍然在持续下降。

在目前的任务中,每个宇航员在执行任务前几个月就要配备康复专家,目标是在执行任务前提高其基准水平,任务期间将生理水平维持在基准 75% 以上,任务后要达到任务前水平。

再来看癌症患者的遭遇。近年来,癌症治疗手段日新月异,但药物的毒性认识却远远落后。肿瘤学家采用如心脏超声、肺功能检查、血液检查和骨密度等器官检查,以及患者的体力状态、合并症和年龄等因素来判断治疗与否以及耐受性,而癌症治疗毒性干预主要是多种药物组合,如双膦酸盐类药物用于骨质疏松症,β-受体阻滞剂用于心脏毒性,再结合药物剂量的调整。

当前的模式可以控制单个器官的毒性,但无法提高或维持人体的整体机能。与其他慢性病的治疗过程相比,癌症患者很少得到系统运动康复的建议。

Jessica Scott 文章称,越来越多证据表明,运动可以改善癌症患者的心肺功能。有研究证明,如果每周运动 3 天到 5 天,每次运动 20 分钟到 60 分钟,癌症患者可获得其最大心脏机能的 55% 到 75%。

靠谱吗?

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图 | NASA 宇航员在使用带震动隔离装置的自行车功量计评估心肺功能。(来源:NASA)

这个建议对于中国的很多癌症患者可能会有启发作用,因为他们更倾向患病时卧床休息。

有科学家对此表示乐观。加拿大不列颠哥伦比亚大学与不列颠哥伦比亚癌症研究中心徐红博士认为,宇航员的运动模式不一定完全照搬到癌症患者身上,但其某些观念和某些步骤可以借鉴,比如全方位的检查和指标监测手段等等,至于 Jessica Scott 的建议,还需要更多临床研究来证实。

不过,肿瘤学专家、原北京协和医学院教授王晨光对此研究有不同看法。他认为,癌症患者在治疗期间保持运动是鼓励的,运动对癌症患者的康复也有积极的意义。但运动的意义仍然局限于对健康的积极效应,是否对癌症患者的治疗和康复有特别意义,尚缺乏足够的证据支持。就目前来看,可能还没有健康饮食的建议更重要。Jessica Scott 将宇航员在太空中受到的生理压力与癌症患者在治疗时遭受的痛苦来类比是不充分的。

王晨光说,泛泛地讲“毒性”意义不大,因为癌症治疗是非常具体的,每种治疗方法和药物的正副作用都是明确的,不同的药有不同的副作用,这就很难类比 NASA 的训练方式。

王晨光说,早期癌症患者如果早发现、早手术治疗,是可以实现治愈的,并非都需要卧床和挂着输液瓶子,甚至连药可能都不用吃,所以适当运动是合理的、积极的、也是受鼓励的。如果是晚期危重患者,那就需要控制症状,真到了那一步就不是系统毒性的问题了,就涉及到生命维持的问题,这时候运动也无从谈起。

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