文/宋锦苹

　　2004年初，美国总统布什提出2030年前后实现载人火星飞行。登陆火星是一个漫长的征途，它意味着航天员乘组要离开地球至少2到3年的时间。我们知道，长期近地轨道飞行的航天员会发生骨矿盐密度下降，并可能因隔离、噪音、工作环境受限以及电离与非电离辐射而引起精神问题。当航天员进行更长时间的地球外轨道飞行时，这些风险无疑会加剧。此外，长期处于空间环境中，人体的抗病能力将会大大减弱，人体所带的细菌微生物群也会发生很大变化。因此，航天员还要面对另一种健康风险，那就是感染。那么如何治疗星际航天中航天员的感染呢？面对星际探险对生物医学支持系统提出的巨大挑战，科学家提出了种种新的理论和设想。

　　溯源：感染来自何方

　　据统计，1995年3月至1998年6月，“和平”号空间站上的航天员发生了相当数量的微生物感染，包括结膜炎、急性呼吸道感染和牙齿感染。此外，长期飞行中航天员也很有可能会发生外伤，如撕裂伤和开放性骨折，在这种情况下，就需要预防性使用抗生素来防止严重的伤口感染。

　　假定飞船结构、空气、食物和供水没有明显微生物污染的话，那么乘员的任何感染均来自随发射带到船上的内源性人体和动物菌群。短期飞行后航天员的肠、口腔、鼻内微生物菌群组成即发生变化，空间飞行对前苏联航天员鼻内微生物菌群影响的研究表明：非致病菌数量下降而条件致病菌数量增加。此外，还有证据表明飞行中存在上呼吸道条件致病菌如金黄色葡萄球菌的交叉感染。因此，由于空间飞行抑制了人体正常的免疫功能，机体清除致病菌的能力下降，细菌形成病灶的机率大大增加。

　　飞船上最大的微生物库是乘员肠内常驻菌群。为了预防和减少细菌感染，飞行前两周通常会对乘员进行空间强制隔离，只吃灭菌的脱水食物。在这两周时间里，从肠道分离的细菌种类明显减少，但双歧杆菌、乳酸杆菌等对健康有益的细菌数目也急剧下降，并且乘员间有肠内细菌的交叉互换。我们知道，食物中存在的细菌有助于保持肠内健康的多样的菌群，而如果去除这种外来的细菌来源的话，则可能会引起免疫活性和营养状态的不良变化，从而使条件致病菌感染、伤口愈合差和转移性疾病的风险增大。

　　透视：空间飞行中的细菌

　　在空间飞行中，细菌会发生什么变化呢？研究表明：在短期飞行中细菌表型发生了变化，导致了细菌抗生素抗性的可逆性增加。

　　1982年7月，从“礼炮”七空间站法国航天员的共生菌丛中分离出金黄色葡萄球菌和大肠杆菌并在船上飞行模块中进行细菌生长和测试。结果，细菌超微结构显示：没有抗生素存在的情况下，飞行中生长的葡萄球菌壁大大增厚，这种细菌形态的变化与万古霉素介导的抗药性金黄色葡萄球菌和在多酚中生长的甲氧西林抗性金黄色葡萄球菌非常相似，而细菌壁的增厚又与抗生素药敏的变化密切相关。此外，与地面对照相比，多粘菌素E和卡那霉素对大肠杆菌的最低抑菌浓度显著增加(从4mg/L到>16mg/L)，新青霉素Ⅱ、利菌沙和氯霉素对金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度也有所增加，这表明细菌对抗生素产生了抵抗，也就是说对抗生素敏感度下降了。1985年11月“挑战者”号航天飞机上进行的实验也发现：在亚抑菌浓度的粘菌素E和亚抑菌浓度的双氢链霉素中，飞行中培养的大肠杆菌ATCC25992生长均较地面更快。

　　在飞船发射前我们需要筛选航天员的菌丛，以减少其携带抗性遗传因子型的细菌，但这种筛选也并非是绝对的和彻底的，因为在空间飞行中发生的突变仍可能促进细菌抗性的发生。经过40天“和平”号飞行后，一株克隆细菌核糖体基因突变率是地面的2到3倍；长期空间飞行能引起酵母携带的指示基因突变率增高；在人工基因构建体测到的突变是缺失突变而非点突变，这就是说空间辐射可能带来更大范围微生物群抗药性发生。因此，在长期空间飞行中即使很谨慎地使用传统抗生素也可能导致抗性遗传因子的快速出现，降低飞船上本就有限的有效药物作用。不只如此，一旦这种抗性遗传因子出现，就很有可能在所有乘员中迅速克隆，成为优势菌群，并成为难治性条件性感染的潜在病原体库。那么，如何抑制或消除抗性菌株发生呢？

　　对抗：反细菌感染

　　针对空间飞行中细菌的这些变化，科学家对未来长期飞行中航天员可能发生的难以对付的感染提出了应对措施：

　　光敏作用

　　传统上，推荐配置两种作用机理不相关的高浓度抗生素作为减少易感人群抗生素抗性发生率的程序，但这种给药方式对微生物群组成可能有更多的副作用。

　　大多数抗生素是通过干扰或破坏生物合成的途径来杀死或抑制细菌的。这些不同的作用模式给细菌提供了机会去绕开敏感代谢步骤，或阻止抗生素到达靶点，或在抗生素抑制细菌进程前降解它。传统抗菌因子是在用药后产生抗性，对细菌产生全面损伤而非分散抑制一或两个生化靶点或代谢步骤的治疗用药程序，从而阻碍抗性基因型的出现。

　　近年来应用光敏因子治疗局部感染重新引起了科学家的关注，四吡咯染料如卟啉、酞菁和菌绿素都能被异常细胞或细菌积聚以及选择性保留。在有氧状态下，这些分子被可见光激活后，就能通过单线态氧介导的过氧化损伤破坏靶组织。单线态氧对细胞极具毒性但其存在时间很短，只能引起局部损伤，经由此过程，很多细菌内的高分子结构成为无能状态。临床前期研究表明这种疗法能有效消除表皮感染部位如伤口和口腔感染的细菌，而没有明显的副作用。这种广谱治疗手段对多重耐药细菌有效，对长期飞行中处理表皮麻烦的感染提供了一条有效的途径，并且只占用船上药箱的少量空间，不失为一种好的方法和手段。