宇航员在太空中经历的生理变化之一是骨密度下降。现在，研究人员报告说，太空中肠道微生物组的变化可能与这种骨质流失有关。研究结果表明，在国际空间站呆了一个月或更长时间的啮齿动物已经改变了微生物组并且更加多样化。此外，当宿主在太空中时细菌种类增加，可能导致已知影响骨重塑过程的分子产量增加。
“这只是另一个生动的例子，展示了微生物组和哺乳动物宿主之间的动态相互作用。肠道微生物群不断地进行监测和反应，当你暴露在微重力环境中时也是如此，”福赛斯研究所首席执行官WenyuanShi博士说。“我们尚未确定微生物组的变化与观察到的微重力骨质流失之间是否存在因果关系，以及这是否仅仅是一种后果或一种积极的缓解补偿，但数据令人鼓舞，并为探索开辟了新途径”
这项工作发表在CellReports的文章中，“特定宿主代谢物和肠道微生物组的改变与太空飞行期间的骨质流失有关。”
最近的研究表明，肠道微生物可能通过各种机制影响骨骼重塑，包括与免疫和激素系统的相互作用。此外，微生物产生的一些代谢物与负责骨重塑的细胞间接相互作用。
为了研究微生物群在长时间暴露于微重力环境下的变化，并研究这些变化与骨密度之间可能存在的联系，研究人员将20只啮齿动物送往国际空间站。这些啮齿动物中有10只在4.5周后活着返回地球，研究人员追踪了它们的微生物组在返回后如何恢复。其余10只太空啮齿动物在轨道上停留了总共九周。二十只“地面控制”啮齿动物被安置在地球上相同的条件下——尽管减去微重力。随着时间的推移，该团队对不同群体的微生物群落进行了表征和比较：发射前、返回地球后和研究结束时。他们还评估了整整九周暴露在微重力环境下的太空啮齿动物血清代谢物的变化。
“这是美国宇航局历史上第一次将啮齿类动物活着送回地球，”施说。“这意味着我们能够收集有关太空变化的信息，然后在他们返回时监测他们微生物组的恢复情况。好消息是，尽管微生物组在太空中发生了变化，但这些变化似乎不会在返回地球后持续存在。”
当团队对太空和地面控制啮齿动物的肠道微生物群进行表征和比较时，他们发现太空啮齿动物的肠道微生物群更加多样化。两种类型的细菌——乳酸杆菌和Dorea菌种——在暴露于微重力的啮齿动物中更为丰富，而在太空中待了9周而不是4.5周的啮齿动物中它们的丰度更高。这两种细菌的新陈代谢也可能导致检测到与微重力暴露相关的代谢物升高。
“当我们绘制乳杆菌和Dorea的遗传途径时，它们似乎与微重力暴露期间升高的代谢物一致，”JosephK.Bedree博士说，他在加州大学洛杉矶分校开始这项工作，并在福赛斯研究所继续开展这项工作.“当某人处于微重力环境并经历骨质流失时，他们的身体会尝试进行补偿并且体内的生物系统也会这样做是有道理的，但我们需要进行更多的机制研究才能真正验证这些假设。”
一个可能影响啮齿动物在太空中不断变化的微生物组的非微重力因素是它们无法进行食粪行为，这是一种正常的啮齿动物行为，它们吃自己的粪便，这会将微生物重新引入肠道。然而，4.5周后从太空返回的啮齿动物能够在返回时进行粪食，这可能有助于它们微生物组的恢复。
虽然这项研究揭示了微生物组在太空旅行期间如何变化，但作者表示，还需要做更多的工作来了解微生物组与骨密度之间的可能联系。他们计划在地球上继续研究。