马斯克计划最早在2029年实现载人登陆火星，甚至希望在20年内建立一个人类可以自给自足的火星城市。未来，人类在太空中停留的时间很可能会越来越长。但一个问题也随之而来：长期生活在太空中，会对我们的身体造成什么影响？

一旦离开地球的引力，宇航员的身体会经历一连串可能影响健康的变化。太空环境会扰乱人体内多个协同工作的系统，包括骨骼、肌肉、心脏、血液循环和免疫系统等。而在一篇2025年3月发表于《公共科学图书馆·综合》（PLOS ONE）的论文中，研究人员用直观的方式揭示了太空旅行的潜在代价：你的腿骨可能会出现“大洞”。

衰老与早熟

其实，科学家早就发现，在国际空间站工作的宇航员会出现骨骼和肌肉流失的情况。例如，两周的太空任务可能会导致约20%的肌肉质量流失。此外，宇航员平均每个月还会损失约1%的骨密度，这是地球上正常骨质流失速度的10倍。换句话说，一次长达数月的太空飞行，可能会让宇航员经历相当于地球上数年的骨质流失，这会显著增加股骨等长骨发生骨折的风险。

那么，究竟是什么原因让骨质流失在太空中变得如此严重？这正是3月的这项新研究想要深入探究的问题。

为了深入了解太空旅行对哺乳动物的影响，美国航空航天局（NASA）早在2014年就启动了一项名为“啮齿动物研究-1”（Rodent Research-1）的实验：他们让一群小鼠乘坐SpaceX的商业航天器，在经历了4天的太空飞行后，抵达了国际空间站，并在那里连续生活了33天。相比于人类，这些毛茸茸的小动物发育得更快、寿命更短，因此能在更短的时间内显现出太空环境带来的影响。

当然，这群小鼠并不会在空间站里满舱乱窜或自由飘浮，而是被安置在一种名为“啮齿动物栖息舱”（Rodent Habitat，简称RH）的特殊装置中。这个装置内部有金属丝网结构，小鼠可以像在地球上一样攀爬、奔跑，维持日常活动。而研究人员则可以通过视频和环境数据，实时监测它们的状态。令人欣慰的是，这些小鼠在太空的一个多月里表现得健康且活跃。

为了避免返回地球过程中的重力变化对实验结果造成干扰，研究人员选择在它们离开空间站前，直接在太空中为它们实施安乐死，并就地解剖。可当地面科学家拿到这些“从天而降”的骨骼样本展开分析后，发现情况远没有想象中的那么乐观。

通过显微计算机体层成像（micro-CT）和组学分析，研究人员观察到了一种奇特的现象：小鼠股骨（对应人的大腿骨）的两端出现了明显的骨质疏松，骨髓腔也变大了，而股骨中段却几乎没有出现骨质流失。

这听起来可能有点抽象，但你不妨想象一下：股骨的形状有点像一根哑铃，两头粗，中间细。整根股骨由坚硬的“外壳”（骨皮质）以及内层疏松多孔、起支撑作用的骨松质组成。一般来说，股骨两端的骨皮质更厚，中段的骨皮质则相对较薄。

照常理推断，如果是太空辐射导致的骨质疏松，那么较薄、保护力较弱的股骨中段应该更容易出问题；而骨皮质更厚的两端，理论上应该更不容易受到影响才对。但研究人员观察到的恰恰相反，骨质流失主要出现在股骨的两头。

这也让研究人员推测，导致小鼠在太空中发生骨质流失的罪魁祸首更可能是失重本身，而非太空辐射。其中一个证据是，在小鼠的脊柱骨骼中，研究人员并没有观察到类似的骨质变化。人类双足直立行走，脊柱、骨盆和腿部都会承重；而小鼠作为四足动物，体重更多分布在臀部和后肢，因此脊柱主要承托的是肌肉和关节。对它们来说，股骨而非脊柱才是承重的主力军，而股骨的两头更是明确直接承重的骨骼部位。

或许正因为这些原本用于承重的部位，在太空中没能像平时那样得到锻炼，才出现了“退化”的迹象。另一个间接的佐证是，研究人员发现，相比于使用普通鼠笼，在地球上使用RH鼠笼可以减缓小鼠骨质流失的速度。这也再次印证了科学家以往的发现：适当的锻炼可以缓解宇航员的骨质疏松问题（尽管并不能彻底解决这个问题）。

研究人员观察到的这些骨质疏松的迹象，与自然衰老过程中出现的骨松质萎缩、逐渐被吸收的现象极为相似，而且这种吸收是不可逆的。类似地，研究人员还观察到了更多骨骼“提前老去”的特征。比如，这些只有16～21周龄的太空旅行小鼠，其股骨中段出现了骨皮质变薄的现象。而在正常情况下，生活在地面的小鼠一般要到8个月大之后，才会出现类似的变化。

而且，太空小鼠的骨骼也出现了“早熟”的迹象。研究人员在许多样本中观察到了一种名为“继发性软骨内骨化”（SEO）的现象，这是哺乳动物骨骼成熟的重要标志。可问题在于，按照这些实验小鼠的年龄，理论上它们的股骨此时仍处于生长期，不应该出现SEO现象。而太空旅行小鼠软骨骨化率竟高达50%，比地面对照组高出了20%。这意味着，在微重力环境下，小鼠的骨骼可能被“催熟”了，这可能会限制它们的骨骼生长，阻碍发育。

这些发现为我们敲响了警钟：在太空中长时间生活，不只是会让骨质流失，更可能让它们早熟和提前老化。对于未来可能踏上火星、甚至更远星球的人类来说，我们需要的不仅是坚固的飞船和精密的导航系统，还需要找到办法，保护我们自己的骨架不被悄然掏空。

克里斯蒂娜·托马斯（Christine Thomas）在39岁时结婚，婚后她非常渴望拥有一个孩子。但不幸经历了三次流产，之后才迎来了自己期盼已久的孩子。这次怀孕风险其实很高，她严格遵照医嘱，不惜一切代价保护好自己的宝宝。那天终于来了——她诞下了一个可爱的女儿查妮尔（Chanel）。

当克里斯蒂娜和她的丈夫格里（Gerry）把查妮尔从医院带回家时，他们几乎无法抑制自己的喜悦，期待着共同开始新的人生阶段。但谁也没想到育儿期里一个稀松平常的时刻却彻底扰乱了他们本该平静而幸福的生活。

一天，克里斯蒂娜站在查妮尔的婴儿床边，看着她睡觉时天使般的模样，而后弯下腰去抱她，但突然间疼痛贯穿了克里斯蒂娜的身体。然而，当时她并没有意识到事情的严重性，直到她起身抱起查妮尔后，才意识到自己的背几乎断了。

接下来的几周里，克里斯蒂娜忍受着痛苦，接受了各种各样的测试和检查，试图找出其中的原因。一个月后，医生带给她一个毁灭性的消息：她全身有5处脊椎骨折，并患有严重的骨质疏松症。这从此改变了克里斯蒂娜的生活。她多么渴望抱起自己的宝宝，但却没有任何办法。她也没法给查妮尔喂奶、洗澡，或是带查妮尔出去散步了。可以说，骨质疏松夺走了她成为母亲后那宝贵的第一年。

“多孔的骨头”

骨质疏松，顾名思义，是指“多孔的骨头”。骨质疏松症表现为骨量逐渐丢失，骨骼变得脆弱、易损，甚至裂开或塌陷——即便是轻微的跌倒、碰撞，甚至是打喷嚏这样的动作也会导致髋部、脊柱或手腕骨折。除了带来疼痛，由此引起的骨折还可能导致长期残疾，甚至危及生命。

重要的是，这种疾病没有什么征兆。因此如果不专门去医院检查自己的骨量和骨密度，你可能都不知道自己的骨头正在变脆，直到真的发生骨折。

全球范围内，骨质疏松症影响了2亿多人，尤其是女性。最新数据显示，这种疾病影响了约21.2%的50岁以上女性，以及6.3%的同年龄段男性。另外，这个年龄段的女性中每3人就有1人经历骨质疏松症引发的骨折，男性中则是每5人有1人经历这样的骨折。

对于国内，2018年公布的全国骨质疏松症流行病学调查数据显示，我国50岁以上人群骨质疏松症的患病率为19.2%，其中女性为32.1%，男性为6.0%；65岁以上人群骨质疏松症的患病率为32%，其中女性为51.6%，男性为10.7%。据此估算，目前我国骨质疏松症患病人数约为9000万，其中女性约为7000万。在全球2亿多骨质疏松症患者，我国独占近一半。 

雌激素

但从克里斯蒂娜的例子可以看出，骨质疏松症并非老年人专属。现在有证据表明，骨质疏松症是由遗传因素与年龄、体力劳动、性别、激素、饮食等其他因素相互作用的结果。其中，雌激素不足是触发骨质疏松的重要因素。

雌激素在骨骼健康中的主要作用是防止骨质流失，并促进骨骼再生。比如，当女性绝经后，雌激素水平急剧降低，导致骨量快速流失。在男性体内，睾酮会以缓慢的速度转化为雌激素以构建骨量，但随着老年男性体内的睾酮水平下降，相应产生的雌激素减少，也会更容易患上骨质疏松症。但雌激素不足似乎通常对这样一群女性——哺乳期女性没有什么影响。

虽然孕期女性的雌激素水平非常高，但生产后，雌激素水平就会迅速下降，产后哺乳还会进一步抑制雌激素的升高，导致产后哺乳阶段的雌激素水平非常低。在这一阶段，妈妈们为了分泌母乳，平均每天会丢失约300毫克的钙，很容易影响到她们的骨骼健康。而且有证据表明，从食物或补充剂中摄入超过推荐剂量的钙（1200毫克左右），即摄入过量的钙，并不能阻止哺乳期女性骨质流失。

事实上，骨密度降低是哺乳期的正常现象。这期间很少有女性患上骨质疏松症，她们通常会在断奶后自发恢复骨密度，除了一些例外情况，比如克里斯蒂娜的经历。虽然雌激素不足通常与骨量流失有关，但对于雌激素缺乏的哺乳期，究竟是什么在扮演促进骨骼健康的角色？

母体脑激素

这吸引了许多科学家的兴趣，包括美国加利福尼亚大学旧金山分校的生理学家霍利·英格拉哈姆（Holly Ingraham），她在过去十几年间致力于提高对女性生理学的理解。因为正如英国作家卡罗琳·克里亚多·佩雷斯（Caroline Criado Perez）《看不见的女性》一书所揭示的，到今天有相当多的科学实验未将女性纳入研究。

一次偶然的机会，英格拉哈姆和同事意外发现了一只具有高骨量的雌性小鼠突变体。

英格拉哈姆的一位博士后研究员发现，敲除位于下丘脑神经元中的雌激素受体α（ERα）的基因，会导致雌性小鼠体重略有增加，活动减少。他们原本以为小鼠的增重是增肥，结果并非如此。他们惊讶地发现，小鼠增重其实源于骨量和骨密度的变化——它的骨量增加了8倍左右。

基于这些结果，英格拉哈姆的另外两名博士后研究员把目光投向了下丘脑弓状核（ARC）区域，他们推测是这里的脑细胞影响了骨骼的增长。2019年，他们确定，脑-骨骼回路中的关键是一种名为Kiss1神经元的脑细胞。他们发现，雌性小鼠经过基因改造，让Kiss1神经元上缺乏雌激素受体，它们的骨骼会变得粗壮而强壮。不过这并不存在于雄性小鼠中。相关研究发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。

为了进一步弄清楚这些现象，英格拉哈姆带领同事首先把一只野生型小鼠和一只高骨量突变型小鼠的腿接在一起，使它们共享一个循环系统和血液供应。结果显示，这两种小鼠结合后，会使野生型小鼠的骨密度增加，表明有助于骨骼构建的因素正在通过血液传播。接着，研究团队利用单细胞RNA测序，确定了促进雌激素缺乏小鼠骨骼健康的激素分子——细胞通讯网络因子3（CCN3）。到这里，图像似乎开始明朗起来：在缺乏雌激素受体的小鼠中，弓状核的Kiss1神经元会将CCN3直接释放到血液中，以便促进骨骼生长。

然后，研究者发现在野生型雌性小鼠中，它们分娩后大脑中的CCN3水平急剧上升，尤其是在哺乳期间，接着该激素水平会在断奶后降低。倘若研究者在雌性小鼠怀孕前通过敲除CCN3基因来抑制该激素产生，这些小鼠分娩后会比野生型小鼠丢失更多的骨量，产生的小鼠幼崽会出现生长延迟，甚至有更高的死亡风险。

另外，为了观察CCN3能否在哺乳期之外促进骨骼生长，研究者连续几周把这种分子定期注射给雄性小鼠和非哺乳期雌性小鼠，结果发现它们的骨量均有增加。研究者还设计了一种可以直接应用于骨折部位的凝胶贴片，该贴片会缓慢释放CCN3长达两周，以测试CCN3激素在促进骨愈合方面的能力。他们发现这种贴片加快了老年小鼠骨折处骨骼修复的速度。

这项发表于《自然》（Nature）的研究在一定程度上解释了在雌激素缺乏的哺乳期，雌性是如何保持骨骼健康的，进而帮助临床医生和研究者应对骨质疏松等以骨量流失为特征的疾病。

不过，在用于治疗之前，研究者还需要进一步研究CCN3激素对骨骼的疗效如何随激素含量变化而变化——实际上，一些实验表明，高剂量的激素可能会抑制骨的形成。