深空环境下宇航员皮肤损伤机制与防护策略

Mechanisms and protective strategies for astronaut skin injury in deep space environments

摘要

深空探测任务的持续推进使宇航员皮肤健康成为影响长期任务安全与效能的关键医学问题。微重力、电离辐射、月尘暴露及微生物群紊乱等深空环境应激因素可协同破坏皮肤屏障结构，诱发免疫稳态失衡及创面愈合障碍。近年来，深空皮肤防护体系逐渐形成以“多维整合防护”为核心的系统化防护模式。工程防护方面，通过优化航天服多层复合结构、富氢与含硼屏蔽材料设计以及舱体温湿调控与抗碎片防护模式，显著增强了环境防御能力；医学生物防护方面，功能性水凝胶、抗菌敷料及中药活性成分在皮肤屏障修复、免疫调控及抗氧化防御中展现出显著潜力；同时，皮肤微生态干预与可穿戴生理监测系统的发展，推动了个体化健康管理模式的形成。未来研究应聚焦航天环境-皮肤-免疫屏障的交互机制，探索智能化监测与纳米防护技术，构建以预测性预防为核心的皮肤健康保障体系，为深空任务提供系统性医学支持。

Abstract

With the continuous advancement of deep space exploration missions, maintaining astronaut skin health has become a critical medical issue affecting the safety and effectiveness of long-duration missions. Deep space environmental stressors, including microgravity, ionizing radiation, lunar dust exposure, and microbiome dysbiosis, can synergistically disrupt the skin barrier structure, leading to immune homeostasis imbalance and impaired wound healing. In recent years, research on skin protection in deep space has gradually evolved into a systematic “multi-dimensional integrated protective” framework. From the engineering protection perspective, optimization of multi-layer composite spacesuit structures, the use of hydrogen-rich and boron-containing shielding materials, as well as cabin temperature-humidity regulation and debris-resistant technologies, have greatly enhanced environmental defense capacity. From the biomedical protection perspective, functional hydrogels, antimicrobial dressings, and active compounds derived from traditional Chinese medicine have demonstrated remarkable potential in repairing the skin barrier, modulating immunity, and providing antioxidant defense. Meanwhile, the development of skin microecological interventions and wearable physiological monitoring systems has fostered a trend toward personalized health management. Future research should focus on elucidating the interactive mechanisms among the space environment, skin, and immune barrier, while exploring intelligent monitoring and nanotechnology-based protection strategies. Establishing a predictive and preventive skin health safeguarding system will provide comprehensive medical support for future deep space missions.

Graphical abstract

关键词

深空环境 / 皮肤防护策略 / 辐射 / 微重力 / 月尘 / 微生物群

Key words

deep space environment / skin protection strategies / radiation / microgravity / lunar dust / microbiome

深空环境主要是指地球轨道以外的空间环境，包括月球、火星及更远的空间环境，其特点为长期微重力暴露，高剂量电离辐射，缺乏地球磁场保护，并可能伴随潜在的月尘或行星尘埃等危害。当前，全球深空探索进入快速发展阶段，载人登月与火星探索任务持续推进，采样返回与载人计划同步展开。伴随着任务周期延长和环境复杂性提升，宇航员将面临更加严峻的生理挑战，包括骨质丢失、肌肉萎缩、免疫功能低下等系统性变化^[1]。在此背景下，皮肤作为人体最大的器官，其屏障功能在维持水分平衡、抵御外界刺激和微生物侵袭中发挥关键作用^[1-2]。然而，深空环境中的微重力、电离辐射、月尘暴露及微生物组失衡等多重因素，易导致皮肤屏障功能紊乱。皮肤稳态的破坏可导致干燥、皲裂、瘙痒等一系列临床表现，并通过激活固有免疫系统，诱导慢性炎症反应与组织重建障碍^[1-2]。

深空皮肤问题，不仅影响宇航员的生活质量，更可能干扰长期任务的顺利执行，亟需系统性的管理与防护。本研究系统综述深空环境下皮肤损伤的机制和临床特征，并进一步探讨从工程防护到医学生物调控的系统化皮肤防护体系，为未来载人深空任务的健康管理提供理论参考与实践方向。

1 深空环境下常见皮肤问题及其临床特征

根据国际空间站长期任务记录，皮肤疾病是宇航员在轨期间最常见的临床问题之一。宇航员在太空任务中普遍出现皮肤敏感性增强的现象，常见症状包括皮疹、瘙痒和干燥等表皮症状，且部分症状在返回地球后仍持续存在^[3]。此外，擦伤、撕裂伤、皮肤感染以及皮肤老化进程加速等问题也被频繁报告^[3]。这些皮肤异常不仅影响宇航员的舒适性与生活质量，还可能影响皮肤屏障完整性、提高感染风险，从而对长期深空任务的安全与持续性构成威胁(表1)。

在深空任务中，皮肤干燥是宇航员最常见且持续存在的问题之一，在中长期任务期间尤为突出^[4]。对在国际空间站进行长期任务的宇航员的回顾性研究^[5]显示：皮肤干燥发生率为13.04%，其中重度干燥占8.70%。进一步的组织学及非侵入成像结果表明：飞行期间宇航员表皮厚度平均下降约20%，同时伴随角质层结构紊乱、弹性减弱和粗糙度增加，呈现典型的“加速老化”表现^[3]。这些变化提示深空环境同时对皮肤屏障和水合作用造成损害^[2]。然而，值得注意的是，皮肤绝大多数结构和功能改变在返回地球后呈可逆性，多数指标在1年内恢复至任务前基线水平^[5]。

炎症性皮肤疾病是载人航天飞行中最常见的皮肤疾病之一。国际空间站多项任务记录显示：宇航员炎症性皮肤疾病的发病率较地面人群高出约25倍^[6]。典型临床表现以红斑、瘙痒、干燥伴鳞屑、丘疹或小结节为主^[1]，常被诊断为接触性皮炎、特应性皮炎、湿疹、痤疮样皮炎、银屑病及荨麻疹等。曾报道1例^[6]在国际空间站进行长期任务的单纯疱疹病毒I型(herpes simplex virus type 1，HSV‑1)病例，其发作伴随病毒再激活、皮肤样品中HSV‑1 DNA检测阳性，同时伴有T细胞功能明显下降，提示免疫抑制与病毒激活可能共同诱导疾病发生^[7]。上述情况的发生与以下多种因素密切相关：1)清洁资源有限。太空舱内缺乏流动水，宇航员日常清洁依赖湿巾擦拭，无法实现皮脂和颗粒物的有效清除，容易造成表皮屏障负荷增加与炎症积累^[3]。2)衣物更换受限。由于衣服重复穿着时间长，汗液与皮屑滞留，促进细菌增生并诱发皮肤敏感化^[3]。3)环境温湿波动。舱内相对低温度和低湿度环境可显著加剧特应性皮炎及湿疹症状，尤其在角质层功能受损人群中更易诱发急性发作^[6]。4)材料刺激作用。美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration，NASA)历史数据^[6]显示：宇航员常接触的飞行手套、传感器、制服内衬等含有潜在刺激性材质，可能通过诱发I型或IV型超敏反应增加接触性皮炎的发生风险。

这些诱因在深空任务中呈现累积性与协同性效应，表明炎症性皮肤疾病并非孤立发生，而是多因素共同导致皮肤屏障受损与免疫应答失调的综合结果。

深空环境对宇航员免疫系统构成持续性干扰，显著增加了皮肤及相关软组织感染的风险^[7]。深空的特殊环境会抑制成纤维细胞迁移和胶原沉积，延缓伤口愈合，增加继发性感染风险^[1]。在飞行过程中，皮肤微生物组成发生紊乱，尤其是痤疮丙酸杆菌、限制性马拉色菌丰度显著上升，部分菌株具备较强的生物膜形成能力与耐药性。更为严峻的是，深空任务中医疗资源极为有限，且失重环境会影响药物的吸收、分布及代谢过程，削弱抗生素的疗效^[8-9]。以上均提示在免疫抑制背景下，深空环境感染风险更高，而且更具持续性和复杂性，这使得宇航员皮肤感染的预防与治疗成为深空医学的重要挑战。

2 深空环境下皮肤损伤机制

深空环境下，微重力、电离辐射、月尘暴露及皮肤微生态失衡等多重应激因素相互叠加，对皮肤稳态造成持续干扰。这些因素可通过多层级途径诱发屏障功能障碍、免疫稳态破坏及修复过程延迟，最终导致皮肤发生一系列生理病理变化(图1)。

2.1 微重力对皮肤屏障与细胞功能的影响

微重力环境通过多重机制干扰皮肤结构与功能，核心表现为屏障蛋白表达下降、细胞迁移能力受限以及胶原合成受抑^[16]。在模拟微重力条件下，皮肤细胞形态和功能呈现明显的适应性变化。体外研究^[1]发现角质形成细胞和成纤维细胞中β1-整合素、纤连蛋白和肌动蛋白丝的基因表达水平降低，提示细胞黏附及细胞骨架稳态受损。在人真皮成纤维细胞模型中，I型与III型胶原表达显著下降，尤其是I型胶原α1链(collagen type I alpha 1 chain，COL1A1)降低近40%，导致真皮基质重建受阻^[17]。与此同时，紧密连接蛋白(如Claudin-1，Occludin)和黏附连接蛋白(E-cadherin)表达下降，皮肤通透性升高，表皮屏障结构呈现“断裂样”损伤^[17]。此外，微重力还可诱导细胞骨架重塑，表现为整合素受体α5β1和α-肌动蛋白上调，而α平滑肌肌动蛋白和上皮钙黏蛋白表达下调，进一步加剧屏障完整性和力学稳态的破坏。

在信号通路层面，微重力可诱导成纤维细胞中转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)信号通路功能失衡，降低Smad2/3磷酸化水平，导致细胞迁移和增殖受限^[16]。细胞迁移速度的降低意味着伤口愈合延迟，增加细菌感染机会。进一步研究^[18]发现：Wnt/β-连环蛋白(β-catenin)信号通路在模拟微重力条件下被抑制，并伴随细胞外调节蛋白激酶1/2(extracellular regulated protein kinases 1/2，ERK1/2)磷酸化水平降低，导致成纤维母细胞分化及胶原产生能力下降，从而削弱真皮基质重建。在模拟微重力条件下，细胞骨架亦受到破坏，F-肌动蛋白(filamentous actin，F-actin)纤维去聚合，并伴随Yes关联蛋白(Yes-associated protein，YAP)信号活性降低，导致力学转导过程紊乱，进一步削弱上皮张力和愈合能力^[19]。此外，微重力诱导氧化应激，活性氧(reactive oxygen species，ROS)和线粒体功能障碍，加速细胞衰老和炎症反应，这些因素协同导致角质形成细胞凋亡增加和皮肤机械完整性下降^[19]。

由此可见，微重力通过抑制基质合成、破坏细胞连接、干扰机械信号和氧化应激平衡，构成屏障失衡和修复障碍的核心病理链条，为细菌入侵和感染提供条件。

2.2 电离辐射对皮肤结构与免疫功能的影响

深空任务中，电离辐射主要来源于高能质子、α粒子和高荷电能离子等，其剂量远高于地球表面辐射水平，对宇航员皮肤结构与功能造成深远影响^[20]。辐射通过水分子电离产生大量ROS与活性氮(reactive nitrogen species，RNS)，引发脂质过氧化、蛋白质断裂及DNA双链断裂，从而触发细胞损伤与信号级联反应^[21]。这些损伤不仅破坏皮肤屏障，还会削弱皮肤的自我修复能力，从而增加宇航员患皮肤癌或其他癌症的风险。此外，电离辐射本身还会引发皮肤红斑、水肿和脱屑等症状，严重时可能导致放射性皮炎。

为了评估高能粒子辐射对皮肤的影响，研究人员^[1]利用加速器中产生的高能离子进行模拟实验，结果显示碳离子和氧离子辐射均可显著影响成纤维细胞的基因表达，并导致染色体畸变增加。在三维人体皮肤当量(human skin equivalent，HSE)模型中，不同类型和剂量的电离辐射可引起皮肤炎症因子的差异性表达，并导致表皮厚度发生改变，提示辐射效应具有剂量率与粒子类型依赖性^[1]。

电离辐射可激活共济失调毛细血管扩张症突变蛋白/共济失调毛细血管扩张症和Rad3相关蛋白(ataxia telangiectasia mutated/ataxia telangiectasia and Rad3 related，ATM/ATR)-p53通路，诱导细胞周期阻滞与凋亡，同时通过核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)信号通路增强促炎因子释放，显著增加角质形成细胞和成纤维细胞的程序性死亡。与此同时，ROS积累还可激活NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NOD-like receptor family, pyrin domain containing 3，NLRP3)炎症小体，促进半胱天冬酶-1(caspase-1)介导的白细胞介素(interleukin，IL)-1β与IL-8分泌，形成局部慢性炎症微环境，进一步削弱屏障功能并延迟愈合^[22]。更值得关注的是，长期辐射可异常激活TGF-β1/Smad与Wnt/β-catenin等通路，驱动基质降解与胶原重塑异常，最终导致放射性皮肤纤维化，形成不可逆结构性损伤^[23]。

长期辐射暴露显著下调胶原蛋白相关基因(COL1A1、COL3A1)及弹性蛋白(elastin，ELN)的表达，同时抑制屏障蛋白[如聚丝蛋白(filaggrin，FLG)、兜甲蛋白(loricrin，LOR)]的合成，造成角质层稳定性下降^[2]。此外，脂肪酸结合蛋白和超氧化物歧化酶2(superoxide dismutase 2，SOD2)表达降低，导致脂质代谢紊乱，皮脂膜功能受损。

总体来看，电离辐射通过多级病理链条损害皮肤屏障，显著增加慢性炎症、接触性皮炎和愈合障碍的风险，为深空任务皮肤健康管理带来严峻挑战。

2.3 月尘对皮肤屏障功能的破坏作用及机制

月尘是覆盖在月球表面粒径小于20 μm的月球风化层成分，具有锐角边缘、高比表面积和显著静电吸附特性^[24]。在月球真空环境和微重力条件下，月尘颗粒一旦附着于皮肤或航天服织物表面，便极难通过自然方式脱落^[25]。研究^[26]表明：月尘不仅可在皮肤及呼吸黏膜表面引起物理性机械损伤，还可能通过化学与免疫机制造成生物学损害。这些颗粒进入皮肤表面微裂痕后，会破坏角质层结构并诱发局部微炎症。

月尘会通过机械刺激引起皮肤结构损伤。在人体皮肤创伤模型中，注入月尘模拟物后发现其颗粒可嵌入伤口并激化局部炎症，应激细胞增多，巨噬细胞浸润显著增加，伴随IL-6、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)以及基质金属蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9，MMP-9)表达上调^[27]。这些炎症介质可降解基质，进一步破坏屏障结构并延缓修复。月尘表面含有纳米金属和氧化物，可催化ROS生成，诱导角质形成细胞DNA损伤并激活 p38/丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信号通路和c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)通路，导致角质形成细胞凋亡和屏障蛋白(如FLG)表达下降，最终影响皮肤保湿和完整性^[28]。除此之外，月尘不仅表现为物理异物，还具有免疫刺激作用。体外研究^[28]发现月尘可以作为免疫刺激剂激活外周血单核细胞(peripheral blood mononuclear cell，PBMC)及嗜碱细胞，但未伴随显著免疫球蛋白E(immunoglobulin E，IgE)升高反应，提示其诱导的炎症可能主要通过固有免疫途径，而非典型过敏性反应。这种非特异性免疫激活可能导致皮肤微环境长期低度炎症和免疫稳态失衡。

综上所述，月尘通过机械嵌入、ROS诱导的化学反应及免疫激活等机制，破坏皮肤屏障结构，诱发炎症反应，显著增加深空任务中皮肤损伤与感染风险。

2.4 皮肤微生物的扰动与致病机制

皮肤定植微生物不仅参与屏障稳态维持，还调控角质形成细胞分化、上皮化及免疫平衡，协调防御外源病原体入侵。太空飞行中皮肤微生物群落的动态变化，也可能对宇航员的皮肤健康构成潜在威胁^[5]。

一项国际空间站宇航员皮肤微生物组的纵向研究^[29]发现长期太空飞行显著改变皮肤菌群结构：革兰氏阴性变形杆菌(包括不动杆菌属、假单胞菌属和莫拉菌属)丰度降低，而厚壁菌门、拟杆菌门和放线菌门丰度上升。这种微生物群落的变化可能会破坏皮肤微生态稳态，诱导免疫失衡，从而增加皮疹和超敏反应的发生风险^[29]。在中国空间站居住区微生物组计划的研究中，研究人员^[30]发现在特定采样点，痤疮丙酸杆菌和限制性马拉色菌为主要定植种群。这些微生物，尤其是限制性马拉色菌与脂溢性皮炎、花斑糠疹等皮肤疾病密切相关^[31]。限制性马拉色菌通过分泌脂肪酶将皮脂转化为游离脂肪酸，激活IL-17/辅助性T细胞17(T helper 17 cells，Th17)通路，促进皮肤炎症反应^[30]。对国际空间站的数据进行分析，发现深空环境中真菌多样性总体下降，但某些特定真菌种群，如青霉菌、曲霉菌、隐球菌和红酵母丰度升高，增加致敏或感染风险^[5]。这些皮肤共生菌的过度增殖或适应性变化可能增加机会性感染的风险，从而对宇航员的健康构成威胁^[30]。

此外，深空环境的特殊性改变了这些微生物的抗生素耐药性。例如，从国际空间站分离出的表皮葡萄球菌对利福平耐药性增加^[31]。在中国空间站中，也观察到微生物群落中抗生素耐药性基因逐渐增加，其中大环内酯类抗生素和氨基糖苷类抗生素最为突出，这无疑增加了治疗难度^[30]。

太空飞行通过改变皮肤微生物组成、增强耐药基因表达及干扰宿主免疫反应，可能增加患机会性感染和炎症性皮肤疾病的风险。这些变化不仅是空间闭合环境和微重力的结果，还与辐射和资源受限条件下的微生态适应性演化密切相关。

3 深空环境下皮肤防护策略

随着深空探索任务的推进，宇航员皮肤防护已成为航天医学的重要组成部分。深空环境中的多重应激因素对宇航员皮肤构成持续而复杂的威胁。这些因素不仅导致皮肤屏障结构受损、含水量下降与炎症反应激活，还可能通过调节免疫和代谢通路影响皮肤的修复与再生。近年来，深空医学防护理念已逐渐从“单一物理防护”向“多维整合防护”转型，多学科融合的综合防护模式正逐步成为国际共识。

3.1 深空任务中工程性防护策略

工程类防护材料是深空防护体系的第一道防线。航天工程防护体系通过航天服设计、飞行器结构防护及舱内环境控制，为宇航员皮肤提供了系统性的物理与环境屏障支持。

首先，航天服的多层复合结构设计是宇航员皮肤最直接的保护屏障。美国NASA的xEMU(Exploration Extravehicular Mobility Unit)航天服及中国“飞天”舱外服均采用多层功能材料体系，包括舒适层、气密层、隔热层及外防护层等^[32-33]。其外层镀铝织物具有高强度和耐磨性能，可有效抵御紫外线、热辐射及微流星体撞击；头盔面窗使用镀金滤光片，可反射太阳短波辐射，减少面部皮肤光热损伤^{[30, 34]}。这些结构不仅能维持航天服内部的温湿稳定，还可显著降低皮肤干燥、擦伤与辐射灼伤的风险。其次，飞行器与空间站的结构防护系统在维持舱内稳定环境方面发挥关键作用。中国空间站核心舱与实验舱的外壁引入了玄武岩纤维布与芳纶纤维组合的多层“Stuffed Whipple”防护结构，该材料能在碎片高速撞击时破碎并熔化弹丸，显著降低冲击能量，其防护指标超过国际空间站水平，为舱内维持恒温恒湿、保护航天员皮肤免受极端温差和舱壁破损间接损伤提供了保障^[35]。

在辐射防护方面，富氢复合材料因其优异的氢含量屏蔽效应，被广泛用于飞行器壁板及未来航天服屏蔽层。基于物理学原理，高氢含量材料对减小次级中子与质子能量沉积非常有效。多项地面模拟实验^[36-37]验证了该类材料对次级中子的优异屏蔽效果，被视为未来登月和深空航天服的候选层，用于减少电离辐射对皮肤DNA的损伤和炎症诱导。此外，在地面加速器模拟实验^[38-40]中，含硼聚合物或氢化树脂等多层屏蔽结构通过捕获中子与反射离子辐射，在降低皮肤电离辐射暴露方面具有潜力。

3.2 深空任务中药物与生物调控策略

在深空任务中，医药防护是保障宇航员皮肤健康的重要环节。由于封闭舱环境湿度低、空气循环受限且无法使用流动水，皮肤屏障易受损并诱发干燥、瘙痒与感染。为此，国际空间站及多国空间机构已研发出多种专用于失重环境的个护产品与医用制剂。例如，国际空间站已配备由商业机构研发的免清洗型洁面配方及半固态乳液，其特殊黏稠体系可防止微重力环境下液体漂浮，兼具皮肤清洁与屏障保湿功能^[38]。针对航天任务中小创伤愈合缓慢的问题，研究者提出了具有代表性的功能性水凝胶与抗菌敷料。此类材料能维持湿性愈合环境，实现抗菌药物缓释并减少组织粘连，对失重环境下的创面修复具有显著优势^[39]，目前已被纳入空间站在轨实验项目中。

目前航天机构与产业界主要提出2类皮肤相关防护措施：1)在舱体及高频接触表面采用抗菌涂层，以降低表面微生物载量^[40]；2)在航天服内衬及贴身织物中引入抗菌纤维或持久性抗菌涂层，以减少贴身微生物积聚。研究^[41-42]表明：这2类措施可通过抑制微生物定植和生物膜形成，间接保护皮肤，降低机会性感染及相关皮肤并发症的发生风险，其中银离子、铜离子及壳聚糖包覆纤维表现出良好的广谱抗菌性能，能够有效抑制生物膜形成并维持皮肤微生态平衡。

近年来，皮肤微生态的稳态调控亦成为航天医学的新研究重点。国际空间站与中国空间站的长期任务数据^{[5, 30]}显示微生物群失衡与皮肤炎症风险呈正相关，结果证明降低皮肤的pH值可以提高皮肤的伤口愈合能力。因此，开发弱酸性清洁剂、含益生元的护肤配方及局部免疫调节剂成为防护新趋势。此外，中国在深空皮肤防护体系中亦开展了特色探索。在神舟系列任务中，中医药复方滋补品“参灵草”等已连续多次进入深空执行任务。中医药活性成分(如人参皂苷、灵芝多糖、黄芩苷等)已被证实可通过上调TGF-β1/Smad3信号通路及调控/核因子E2相关因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2)/血红素加氧酶-1(heme oxygenase-1，HO-1)抗氧化系统，从而抑制过敏反应，减轻过度免疫活化，促进皮肤屏障修复，并缓解辐射诱导的氧化损伤^[43-44]。

4 展 望

深空环境中的多重应激因素(如微重力、电离辐射、月尘暴露及微生态失衡)可协同引发皮肤屏障结构破坏、炎症反应增强及修复延迟，严重威胁宇航员健康及任务执行效能。深空皮肤损伤机制不仅包括直接的物理性破坏，还涉及免疫稳态紊乱、氧化应激反应及微生物群异常等复杂病理过程。针对上述风险，皮肤防护体系正逐步由单一物理防护向多维协同模式演进。工程防护方面，通过优化航天服多层复合结构、采用富氢及含硼辐射屏蔽材料、完善舱体热湿与防碎片系统，可显著提升外部环境防御能力；医学生物防护方面，功能性水凝胶、抗菌敷料及中药活性成分在维持皮肤屏障完整性、调控免疫反应与缓解辐射损伤方面展现出良好的应用前景。

随着载人深空任务周期的延长，宇航员皮肤健康管理正由被动防护向主动监测与精准干预转变。传统防护体系虽能有效隔绝环境损伤，但难以实现对皮肤状态的动态感知与实时反馈。近年来，融合可穿戴传感技术、生理参数分析及人工智能算法的动态监测系统已逐渐成为深空医学研究的前沿方向。例如，美国NASA在其Human Research Program框架下，推进多源数据整合的健康监测策略，开发并验证整合型监测套件，可在在轨或地面模拟舱中实现对汗液分子分析物、体表温度、血压、心率及心率变异性等关键生理指标的实时采集与综合评估，用于支持乘组健康监测与风险预警^[45]。中国也在探索人工智能驱动的个体化皮肤防护新路径。近年来，中国自主研发的空间站双光子显微镜成功实现了对神舟十五号在轨航天员面部与前臂皮肤的高分辨率成像，从细胞层面获取皮肤结构和功能信息，为宇航员在轨期间的健康监测提供了全新的技术手段和诊断视角。这些进展标志着深空皮肤防护理念正由“屏障防御”向“智能监测-精准调控”的闭环管理体系转型。

未来研究应聚焦于航天环境-皮肤-免疫屏障之间的系统交互机制，深入解析多应激条件下细胞信号通路及代谢网络的动态变化，构建基于多组学与人工智能分析的预测性监测体系。同时，应推动纳米制剂、仿生载体及智能可穿戴防护平台的转化应用，实现由“被动防护”向“主动调控”的战略转变，为长期载人深空探测提供持续、系统的医学保障支撑。

参考文献

[1] Radstake WE, Baselet B, Baatout S, et al. Spaceflight stressors and skin health[J]. Biomedicines, 2022, 10(2): 364.

[2] Park J, Overbey EG, Narayanan SA, et al. Spatial multi-omics of human skin reveals KRAS and inflammatory responses to spaceflight[J]. Nat Commun, 2024, 15(1): 4773.

[3] Farkas Á, Farkas G. Effects of spaceflight on human skin[J]. Skin Pharmacol Physiol, 2021, 34(5): 239-245.

[4] Braun N, Thomas S, Tronnier H, et al. Self-reported skin changes by a selected number of astronauts after long-duration mission on ISS as part of the skin B project[J]. Skin Pharmacol Physiol, 2019, 32(1): 52-57.

[5] Nguyen CN, Urquieta E. Contemporary review of dermatologic conditions in space flight and future implications for long-duration exploration missions[J]. Life Sci Space Res, 2023, 36: 147-156.

[6] Godard B. Allergy and hypersensitivity diseases in space: physiological changes, clinical aspects, and mechanisms with countermeasures[J]. J Allergy Hypersensitivity Dis, 2024, 2: 100007.

[7] Krieger SS, Zwart SR, Mehta S, et al. Alterations in saliva and plasma cytokine concentrations during long-duration spaceflight[J]. Front Immunol, 2021, 12: 725748.

[8] Blue RS, Bayuse TM, Daniels VR, et al. Supplying a pharmacy for NASA exploration spaceflight: challenges and current understanding[J]. NPJ Microgravity, 2019, 5: 14.

[9] Fajardo-Cavazos P, Nicholson WL. Cultivation of Staphylococcus epidermidis in the human spaceflight environment leads to alterations in the frequency and spectrum of spontaneous rifampicin-resistance mutations in the rpoB gene[J]. Front Microbiol, 2016, 7: 999.

[10] Law J, Gilmore S, Kelly S. Postflight rash and skin sensitivity following a year-long spaceflight mission[J]. Aerosp Med Hum Perform, 2020, 91(7): 604-607.

[11] König K, Weinigel M, Pietruszka A, et al. Multiphoton tomography of astronauts[J/OL]. Multiphoton Microsc Biomed Sci XV, 2015, 9329: 93290Q(2015-03-05)[2025-04-10].

[12] Tronnier H, Wiebusch M, Heinrich U. Change in skin physiological parameters in space: report on and results of the first study on man[J]. Skin Pharmacol Physiol, 2008, 21(5): 283-292.

[13] Neutelings T, Nusgens BV, Liu Y, et al. Skin physiology in microgravity: a 3-month stay aboard ISS induces dermal atrophy and affects cutaneous muscle and hair follicles cycling in mice[J]. NPJ Microgravity, 2015, 1: 15002.

[14] Davidson JM, Aquino AM, Woodward SC, et al. Sustained microgravity reduces intrinsic wound healing and growth factor responses in the rat[J]. FASEB J, 1999, 13(2): 325-329.

[15] Monici M, Cialdai F, Romano G, et al. An in vitro study on tissue repair: impact of unloading on cells involved in the remodelling phase[J]. Microgravity Sci Technol, 2011, 23(4): 391-401.

[16] Zhou YH, Lv WJ, Peng XF, et al. Simulated microgravity attenuates skin wound healing by inhibiting dermal fibroblast migration via F-actin/YAP signaling pathway[J]. J Cell Physiol, 2023, 238(12): 2751-2764.

[17] Yue Y, Yang JQ, Lu SY, et al. Simulated microgravity altered the proliferation, apoptosis, and extracellular matrix formation of L929 fibroblasts and the transforming growth factor-β1/Smad3 signaling pathway[J/OL]. Skin Res Technol, 2023, 29(5): e13341[2025-04-08].

[18] Cheng Y, Zhou YH, Lv WJ, et al. Simulated microgravity inhibits rodent dermal fibroblastic differentiation of mesenchymal stem cells by suppressing ERK/β-catenin signaling pathway[J]. Int J Mol Sci, 2021, 22(19): 10702.

[19] Radstake WE, Gautam K, Miranda S, et al. Gravitational effects on fibroblasts’ function in relation to wound healing[J]. NPJ Microgravity, 2023, 9: 48.

[20] Restier-Verlet J, Ferlazzo ML, Granzotto A, et al. Accelerated aging effects observed in vitro after an exposure to gamma-rays delivered at very low and continuous dose-rate equivalent to 1-5 weeks in international space station[J]. Cells, 2024, 13(20): 1703.

[21] Foray N, Bourguignon M, Hamada N. Individual response to ionizing radiation[J]. Mutat Res Rev Mutat Res, 2016, 770(Pt B): 369-386.

[22] Huang Y, Xu W, Zhou RB. NLRP3 inflammasome activation and cell death[J]. Cell Mol Immunol, 2021, 18(9): 2114-2127.

[23] Budi EH, Schaub JR, Decaris M, et al. TGF-β as a driver of fibrosis: physiological roles and therapeutic opportunities[J]. J Pathol, 2021, 254(4): 358-373.

[24] Miranda S, Marchal S, Cumps L, et al. A dusty road for astronauts[J]. Biomedicines, 2023, 11(7): 1921.

[25] 何俊, 辛世刚, 焦海洋, 等. 钛合金表面纳米管直径对模拟月尘粘附性能的影响[J/OL]. 航空学报, 2025: 1-11[2025-04-11].

[26] HE Jun, XIN Shigang, JIAO Haiyang, et al. The effect of nanotube diameter on the adhesion of simulated lunar dust on titanium alloy surface[J/OL]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2025: 1-11[2025-04-11].

[27] Pohlen M, Carroll D, Prisk GK, et al. Overview of lunar dust toxicity risk[J]. NPJ Microgravity, 2022, 8: 55.

[28] Wang JT, Lei M, Xue Y, et al. Assessment of toxicity changes induced by exposure of human cells to lunar dust simulant[J]. Sci Rep, 2024, 14(1): 24781.

[29] Colorado AA, Gutierrez CL, Nelman-Gonzalez M, et al. Hazards of lunar surface exploration: determining the immunogenicity/allergenicity of lunar dust[J]. Front Immunol, 2025, 16: 1539163.

[30] Voorhies AA, Mark Ott C, Mehta S, et al. Study of the impact of long-duration space missions at the International Space Station on the astronaut microbiome[J]. Sci Rep, 2019, 9(1): 9911.

[31] Yuan JX, Yang JL, Sun Y, et al. An early microbial landscape: inspiring endeavor from the China Space Station Habitation Area Microbiome Program (CHAMP)[J]. Sci China Life Sci, 2025, 68(6): 1541-1554.

[32] Satoh K, Yamazaki T, Furukawa S, et al. Identification of fungi isolated from astronaut nasal and pharyngeal smears and saliva[J]. Microbiol Immunol, 2021, 65(2): 89-94.

[33] NASA Communications. Spacewalk Spacesuit Basics[EB/OL]. (2019-10-04)[2025-10-13].

[34] “飞天”舱外航天服[EB/OL]. (2009-06-29)[2025-10-13].

[35] “Feitian” extravehicular spacesuit[EB/OL]. (2009-06-29)[2025-10-13].

[36] “软性”航天服太空“硬科技”[EB/OL]. (2018-09-19)[2025-10-13].

[37] Soft space suit, hard-core space technology[EB/OL]. (2018-09-19)[2025-10-13].

[38] Putzar R, Zheng SG, An J, et al. A stuffed Whipple shield for the Chinese space station[J]. Int J Impact Eng, 2019, 132: 103304.

[39] Cha JH, Kumar Sarath Kumar S, Noh JE, et al. Ultra-high-molecular-weight polyethylene/hydrogen-rich benzoxazine composite with improved interlaminar shear strength for cosmic radiation shielding and space environment applications[J]. Compos Struct, 2022, 300: 116157.

[40] Cai MH, Yang T, Li HW, et al. Experimental and simulation study on shielding performance of developed hydrogenous composites[J]. Space Sci Technol, 2022, 2022: 2022/9754387.

[41] Lea R. Japanese brand cosmology to provide skincare for astronauts aboard the ISS[EB/OL]. (2023-09-07)[2025-10-13].

[42] Cowing K. Boeing space station experiment tests antimicrobial coating for long-term space missions[EB/OL]. (2023-11-15)[2025-10-13].

[43] Paton S, Moore G, Campagnolo L, et al. Antimicrobial surfaces for use on inhabited space craft: a review[J]. Life Sci Space Res, 2020, 26: 125-131.

[44] Xiang JY, Zhu YF, Xie YL, et al. A Cu@ZIF-8 encapsulated antibacterial and angiogenic microneedle array for promoting wound healing[J]. Nanoscale Adv, 2023, 5(18): 5102-5114.

[45] Chen WT, Wu WD, Bai Q, et al. Photocatalytic Ag/AgBr-MBG for rapid antibacterial and wound repair[J]. ACS Biomater Sci Eng, 2023, 9(5): 2470-2482.

[46] Wu Y, Wang XQ, Wu JY, et al. A tri-compound formula comprising Ginsenoside Rg1, tetrandrine and icariin alleviates atopic dermatitis symptoms in a mouse model[J]. Phytomedicine, 2025, 141: 156737.

[47] Zhang N, Han ZM, Zhang R, et al. Ganoderma lucidum polysaccharides ameliorate acetaminophen-induced acute liver injury by inhibiting oxidative stress and apoptosis along the Nrf2 pathway[J]. Nutrients, 2024, 16(12): 1859.

[48] NASA. A multimodal wearable system for deep space monitoring of stress and anxiety[EB/OL]. (2024-01-15)[2025-11-13].

基金资助

白求恩·创新助力专科能力建设之皮肤科科研能力提升项目(CXZL-2024-B-006)

湖南省科技创新计划(2024RC3064┫。This work was supported by the ┣rman Bethune Innovation Assistance for Specialized Ability Building in Dermatology Research Capability Enhancement Project)

湖南省科技创新计划(CXZL-2024-B-006)

the Science and Technology Innovation Program of Hunan Province(2024RC3064)

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