众所周知，航天飞行会在近零重力（微重力）环境下引发肌肉萎缩等生物学变化，但维持肌肉健康所需的最低重力水平仍缺乏明确界定。为厘清这一“重力阈值”，研究人员在国际空间站开展小鼠实验，系统比较不同重力负荷下的肌肉功能与相关生物学指标变化。

研究发表于《Science Advances》。研究团队将24只年轻成年雄性小鼠送往国际空间站，并借助配备离心机的多重人工重力研究系统（Multiple Artificial-gravity Research System，MARS），使其在27至28天内分别暴露于微重力（μG）、地球重力的三分之一（0.33g）、三分之二（0.67g）以及模拟地球重力（1g）的条件下，同时设置地面对照组（GC）。小鼠返回地面数小时后，研究人员对其肌肉质量、握力、组织学特征、基因表达以及血浆代谢组学进行分析。

在肌肉功能方面，研究报告称，前肢握力（按体重归一化）在微重力组和0.33g组较飞行前出现显著下降；而0.67g、1g以及地面对照组未见显著变化。研究作者据此指出，更高的重力负荷有助于防止前肢力量的功能性下降。

与前肢不同，后肢相关指标未观察到显著变化。不过，在对重力变化高度敏感的比目鱼肌上，微重力组与0.33g组出现明显萎缩，而1g与地面对照组未见该现象。研究团队表示，0.67g组与1g及地面对照组之间无显著差异，提示0.67g的重力负荷可能足以防止肌肉退化。

研究同时显示，0.33g在部分指标上具有一定保护作用。比目鱼肌肌纤维的平均横截面积（CSA）在微重力组显著减少，而0.33g与0.67g组仅较1g组略有减少，表明0.33g至少可在一定程度上缓解肌肉萎缩。

除形态与功能指标外，研究团队还通过血浆代谢组学分析识别出11种呈显著重力依赖趋势的代谢物，作为潜在的“重力依赖性”肌肉变化生物标志物。研究作者写道，肌酸、乳酸、甘油和谷氨酸水平升高，而包括甘氨酸和甜菜碱在内的多种氨基酸相关代谢物水平降低；其中乳酸与甘油的升高提示糖酵解活性与脂解增强。研究认为，这些结果反映了与重力相关的能量与氨基酸代谢重塑，并与观察到的骨骼肌变化相一致。

在分子层面，研究人员比较微重力组与1g及地面对照组的RNA测序结果，进一步鉴定出重力响应基因。研究描述称，部分变化提示微重力与0.33g条件下蛋白质合成受到抑制，代谢需求在不同代谢过程间发生转移；另一些变化则指向肌肉萎缩通路的激活以及不同肌纤维类型间代谢特征的转变。总体而言，研究结论认为0.67g具有更明确的保护作用，而0.33g表现为部分保护效应。

研究人员在论文中也讨论了对人类航天任务的潜在意义：若人类对重力效应的反应与小鼠相近，0.67g的保护阈值将对火星任务构成挑战，因为火星重力约为0.38g；月球重力更低，仅约0.17g，长期任务的生物学影响可能更为突出。研究同时指出，人工重力与锻炼等方式或可作为应对方向，但该研究并未对相关方案进行验证。

研究亦存在局限性。作者表示，目前尚不确定这些发现能否直接适用于人类生理；此外，样本量较小且仅纳入年轻成年雄性小鼠，且未评估更长期暴露下效应是否会进一步恶化或趋于稳定。尽管如此，研究提出的生物标志物在经过人体验证后，或可用于以非侵入方式监测宇航员肌肉健康，并可能拓展至肌肉疾病相关监测场景。

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