Ученые нашли источник проблем со здоровьем в космосе. Это митохондриальные изменения
Фото: www.cell.com
Группа ученых из компании KBR при поддержке Исследовательского центра Эймса НАСА смогла установить причины, по которым может ухудшаться здоровье астронавтов на орбите. Как выяснилось, на состояние людей влияют изменения в активности митохондрий во время полета.
Данный вывод был сделан на основе данных, которые собрали за десятилетия экспериментов на Международной космической станции. Они включали образцы, взятые у 59 астронавтов. Эксперименты отслеживали влияние низкой гравитации, радиации, замкнутого пространства и других факторов на здоровье человека во время продолжительных миссий. Также ученые задействовали данные исследований на животных, собранные на платформе GeneLab в Эймсе. Платформа собирает большие объемы данных космической биологии, которые можно использовать для характеристики и количественной оценки ДНК, РНК и белков, а также их систематического воздействия на структуры и функции организмы.
Афшин Бехешти, ведущий исследователь, заявил, что «все начинается с митохондрий». Это крошечные структуры внутри клеток, которые производят энергию. Когда производство прекращается, многие ключевые органы и иммунная система могут оказаться под угрозой.
Первая подсказка о роли митохондрий была получена в результате исследований на грызунах. Исследователи сравнили ткани мышей, побывавших в разных космических полетах. У всех выявили митохондриальную дисфункцию. Также наблюдались проблемы со зрением и печенью, источником которых была нестабильная работа митохондрий.
Изменения в иммунной системе астронавтов Скотта Келли и его брата-близнеца Марка за год пребывания в космосе, начиная с 2015 года, объяснили аналогичными изменениями. Образцы крови и мочи десятков других астронавтов показали, что в различных типах клеток митохондриальная активность была нарушена.
По словам Бехешти, эту проблему в перспективе можно решить. Ученый отметил, что в качестве одного из вариантов можно использовать те лекарства, которые уже применяются для борьбы с митохондриальными нарушениями на Земле.
Астронавты на орбите подвергаются воздействию ионизирующего излучения, и этот фактор становится еще более серьезным, если говорить о предстоящих полетах в дальний космос. Среда космического излучения частицы, которые состоят из электронов и позитронов (2%), протонов (85%), ядер гелия (12%) и ионов. На МКС астронавты частично защищены магнитным полем Земли, но продолжают подвергаться средней дозе излучения в 100–200 миллизиверт (мЗв) в год, тогда как годовой предел облучения для профессиональных радиологов составляет 50 мЗв/год. Дозы, полученные во время будущего полета на Марс, будут еще выше, до 350 мЗв/год для трехлетней миссии.
Кроме того, существует ряд различных уровней гравитации, которые будут испытывать космические путешественники, например, на Луне (1/6 гравитации Земли) и Марсе (⅓). А при спуске через атмосферу часто возникают интенсивные силы, во много раз превышающие силу тяжести (в 3–6 раз). Микрогравитация вызывает клеточные и молекулярные адаптации и изменения в геноме, эпигеноме, а также протеоме, и эти изменения создают вероятность развития патологий. На уровне организма жидкости, в том числе кровь, смещаются вверх к голове и грудной клетке, что приводит к уменьшению снабжения ног и компенсаторному изменению сердечно-сосудистой системы. Кости и мышцы атрофируются в результате процессов ремоделирования.
Фото: www.cell.com
Путешествие в дальний космос будет ограничивать и изолировать космонавтов внутри космического корабля на длительные периоды времени. Расширенная физическая и социальная изоляция, вероятно, увеличит психологические, поведенческие и физиологические риски для здоровья. Социальная изоляция может привести к неврологическому дефициту, включая нарушение функций гиппокампа и повышенной тревожности. Она может напрямую способствовать нарушению регуляции иммунитета.
Фото: www.cell.com
Постоянное и продолжительное проживание в закрытой экосистеме космического корабля представляет собой биологически враждебную и закрытую среду для здоровья космонавтов. Обитаемость космических аппаратов должна контролироваться на предмет температуры, качества воздуха, микробных обитателей, давления, освещения и шума. Постоянный шум, высокий уровень углекислого газа могут повлиять на здоровье сердечно-сосудистой, неврологической и иммунной систем, вызвать нарушения сна и когнитивные нарушения.
Последней серьезной опасностью космического полета является удаление от Земли, которое вызывает психологический стресс и нарушает командную динамику. Удаленность от Земли также ограничит возможности медицинского лечения, поставок другого оборудования, быстрой эвакуации или немедленного спасения.
Фото: www.cell.com
Скот Келли рассказал, что астронавту требуется несколько дней, чтобы почувствовать свое состояние. Спустя примерно месяц участники миссий уже понимают, как контролировать свое тело, находясь в невесомости. Через 2–3 месяца, как отметил Келли, он уже «ходил» по МКС, отталкиваясь ногами от поручней.
«Прожив на космической станции год, я не хотел бы всю оставшуюся жизнь прожить в каком-нибудь месте обитания на Марсе», — поделился астронавт. Он отметил, что в условиях микрогравитации людей тошнит, а углекислый газ сказывается на работе пищеварительной системы, и кишечник отключается, как будто человек «только что перенес операцию на брюшной полости». По мнению Келли, можно отправиться в космос в качестве туриста максимум на пару дней, но вряд ли можно найти кого-то, кто хотел бы пожить на орбите больше недели, если на это нет причины, поскольку это быстро наскучит.
См. также:
