美國約翰遜航天中心的生物化學家佩吉·威特森(Peggy A. Whitson)，曾經帶領她的研究小組進行過一項調查，以確定長期太空旅行中宇航員患腎結石的風險到底有多大。她是一名退休的美國航空航天局宇航員，前NASA首席宇航員，以及一名活躍的Axiom Space宇航員。在太空中度過了總共675天，比任何其他美國人或女性都要多。
人物經歷
工作經歷
佩吉·安妮特·惠特森（Peggy Annette Whitson）在艾奧瓦州比肯斯菲爾德鎮的一個農場長大，她的父母是農民。她在1978年畢業于Mount Ayr Community High School，并于1981年獲得愛荷華衛斯理學院的生物學和化學學士。然后她在1986年獲得了萊斯大學的生物化學博士學位。她與克拉倫斯·F·薩姆斯結婚。
在萊斯大學的研究后，她開始在休斯敦的約翰遜航天中心擔任國家研究委員會駐地研究員。從1988年4月到1989年9月，惠特森擔任美國航空航天局JSC的醫學科學承包商KRUG International的生物化學研究小組主管。從1991年到1997年，她成為德克薩斯大學醫學分部和人類生物化學與遺傳學系的兼職助理教授。1997年，惠特森開始在萊斯大學的Maybee實驗室擔任兼職助理教授，進行生化和遺傳工程的教學。
太空飛行經歷
惠特森在2002年6月5日乘坐STS-111升空，6月7日與國際空間站對接，開始了她的第一次太空任務遠征5，擔任飛行工程師。其中在8月16日與俄羅斯航天員瓦列里·科爾尊共同執行了4小時25分鐘的太空行走。2002年12月7日乘坐STS-113返回地球，此次在太空共停留184天22時14分23秒，環繞地球2910圈。
2007年10月10日乘坐聯盟TMA-11升空，10月12日與國際空間站對接，執行第二次太空任務遠征16，擔任國際空間站的第一個女性指令長。此次任務中，惠特森連續執行了5次太空行走，累計太空行走的時長達到39小時46分鐘。2008年4月19日乘坐聯盟TMA-11返回地球，此次在太空共停留191天19時7分5秒，環繞地球3028圈。
2016年11月17日，惠特森乘坐聯盟MS-03，開始了她的第三次太空任務遠征50/51/52，同時成為太空史上年齡最大的女性。在2017年4月9日到6月1日期間，擔任遠征51的指令長，成為第一個兩次擔任國際空間站指令長的女性。2017年4月初，惠特森的任務被從6月延長到9月。長達10個月的太空任務中，惠特森執行了4次太空行走，使得總數達到10次，僅次俄羅斯宇航員阿納托利·索洛維約夫，成為太空行走次數最多的美國宇航員和女性宇航員；總時長達到60小時21分，排第3位，同時成為太空行走時長最長的女性航天員。2017年4月24日，惠特森成為在太空中停留時間最長的美國人，美國總統特朗普和她的女兒伊萬卡·特朗普，以及女宇航員凱瑟琳·魯賓斯透過視訊電話向她表示祝賀。2017年9月3日，惠特森乘坐聯盟MS-04返回地球，此次在太空共停留289天5時1分38秒，環繞地球4551圈；在太空的總時間達到665天22時23分6秒。
研究成果
美國約翰遜航天中心的生物化學家佩吉·威特森，她們選取了1995 年至1999年間在"和平"號空間站上連續工作超過100 天的宇航員作為研究對象，分析了他們進入“和平”號空間站之前、其中和過后的尿液。結果顯示，這些宇航員在進入空間站工作后，排尿的量比在地球上少了很多，然而尿液中磷酸鈣的濃度卻明顯比這些人在地面時高出許多，看上去也更混濁。這些磷酸鈣很容易在腎臟部位結晶形成腎結石。在這個過程中，宇航員一開始不會感覺到任何疼痛。而他們尿液中的磷酸鈣濃度，要到返回地球一個月之后才能恢復正常。此時腎結石早已經形成，并且讓宇航員感覺到明顯的疼痛，在不能及時得到醫治時會非常痛苦。
在微重力環境的太空中，人骨中鈣的損失是引起這些宇航員腎結石的原因之一。在我們的骨骼組織中，既有破骨細胞又有成骨細胞。成骨細胞不斷地將磷酸鈣存儲在骨基質中，起成骨的作用。破骨細胞則不斷地去除骨基質中的磷酸鈣，起破骨作用。顯然通常情況下，這兩種活動過程是相互平衡的。然而一旦進入太空，由于重力幾乎為零，骨頭缺少壓力，促使成骨細胞活動所需的刺激不存在了，但破骨細胞的活動仍然在繼續著，因此骨骼就被破壞得多，重建得少，導致鈣以及其他組成骨骼的物質流失，繼而引起血液中鈣水平的上升，很容易引發腎結石。雖然大量喝水有助于排出這些結石，減少尿液中磷酸鈣的濃度，但是很明顯太空中不具備這樣的條件——在那里，每一滴水都是珍貴的。威特森的小組需要另辟蹊徑，找出一種有效的制劑來幫助宇航員。
檸檬酸鉀是目前最常用的預防結石的藥物。它的基本原理就是讓鉀離子替代鈣離子與磷酸結合，鉀很活躍，在人體內代謝得很快，不會再形成磷酸鈣的結石。但是檸檬酸鉀在微重力環境下是不是還能發揮作用，這就要通過實驗來證明了。威特森的小組目前正在進行這項實驗。他們把將會在太空中工作的人員分成兩組：一組從發射3天前開始，直到返回地面14 天以后，每人每天服用兩粒檸檬酸鉀；另一組則每天服用兩片無效對照劑。然后他們再采集這些被測試者從任務開始到中間再到任務結束三個時段的尿液樣本，并讓這些人自己每天記錄飲食、喝水、服藥和鍛煉的情況。整理好的尿樣和記錄最終會集中到佩吉·威特森這兒。他和同事們將會仔細地研究這些尿液的成分，來判斷每一位宇航員患腎結石的風險，然后再對照這些人每天所吃的藥和自己記錄的生活情況，分析檸檬酸鉀以及這些日常的生活習慣具體對結石的形成有哪些影響，到底是哪一種因素促進或是緩解了結石的生成。
這絕對是一個短期內難以完成的實驗。美國航空航天局不可能專門為了研究腎結石而派出一隊人到太空去，而威特森則需要對所有被測試的人進行長時間的跟蹤，再花大把的時間分析最后的那些數據，所以直到今天，對于檸檬酸鉀在太空中的效力怎樣，威特森的小組還不能給出一個明確的答案。
參考資料 >