Последние научные данные о том, что происходит с человеческим организмом под влиянием физических и психических нагрузок, сопровождающих космический полет.
Прошло 60 лет со дня первого полета человека в космос, однако вопрос о том, как пребывание за пределами земной атмосферы сказывается на организме, пока остается не вполне раскрытым.
В конце ноября 2020 года в различных научных журналах появилось 29 новых публикаций, благодаря которым значительно углубились наши представления о том, как длительное пребывание в космосе воздействует на организм человека. Подобные знания особенно важны, когда перспектива полетов на Луну и Марс становится вполне реальной.
Публикации основаны, в том числе, на данных, полученных в результате глобального проекта NASA «Twins Study», в котором принимали участие астронавт Скотт Келли, проведший на Международной космической станции целый год, с марта 2015 по март 2016 года, и его идентичный брат-близнец, бывший астронавт Марк Келли, который все это время находился на Земле.
Целых десять команд ученых пристально наблюдали за всеми биологическими изменениями, которые проходили с организмом Скотта и с организмом его генетического двойника Марка, и сравнивали их. Кроме того, новые публикации основаны на результатах наблюдений за здоровьем еще 56 астронавтов, длительно пребывавших на МКС.
Что же к настоящему моменту известно о том, что происходит с человеческим телом во время космического полета, под влиянием невесомости, космического излучения, изоляции и других стрессов?
Исследователи выделили пять ключевых факторов, которые отражают воздействие космоса на человеческий организм на биологическом уровне:
* дисрегуляция митохондрий;
* окислительный стресс, образование свободных радикалов и повреждение ДНК;
* изменение длины теломер;
* изменение микробиома;
* эпигенетические изменения.
Тело человека и без дополнительных стрессов полно загадок.
Дисрегуляция митохондрий означает, что митохондрии — генерирующие энергию компоненты клетки, — начинают в космосе функционировать иначе, чем на Земле, что теоретически грозит тяжелыми заболеваниями.
Под влиянием космического излучения клетки человеческого организма также страдают от окислительного стресса. Происходит активное высвобождение токсичных реактивных молекул кислорода и свободных радикалов — нестабильных частиц, повреждающих клеточную ДНК, — в то время как уровень антиоксидантов (веществ, защищающих клетки от окислительного стресса) снижается. Такой дисбаланс тоже чреват развитием рака и других угрожающих жизни болезней.
Кроме того, ученые выявили странный эффект, который пока не поддается объяснению: во время полета у астронавтов удлиняются теломеры — защитные структуры на концах хромосом, — а после возвращения на Землю они снова съеживаются, возвращаясь к своей прежней длине. Впервые подобный феномен был замечен у Скотта Келли, но, как оказалось, он не одинок, то же самое происходит и у других астронавтов.
За время полета у обитателей МКС происходит глобальное изменение микробиома — совокупности генетического материала всех микробов, обитающих на коже, в полости рта, в пищеварительном тракте, словом снаружи и внутри человеческого организма. Это было ожидаемо, так как все эти микроорганизмы родом с Земли, и неизбежно подвергаются воздействию тех же факторов, что и весь организм. Как именно изменение микробиома влияет на здоровье астронавтов, пока неясно, хотя уже хорошо известно, что от состава сообщества микробов зависит развитие многих заболеваний у человека.
И, наконец, космос вызывает в организме эпигенетические изменения — меняется процесс «включения» и «выключения» (экспрессии) генов в клетках в ответ на изменения в окружающей среде. Доказано, что нарушение регулирования экспрессии генов может приводить к серьезным патологиям.
Что касается Скотта Келли, то он за время длительного полета столкнулся с такими физиологическими проблемами, как скопление жидкости в верхней части тела и голове, изменение обмена веществ и снижение массы тела, изменение формы глаз, повышение уровня воспаления в организме, что свидетельствует о чрезмерной активности иммунной системы.
Кроме того, как сообщается в статье, опубликованной в конце марта 2021 года в журнале Circulation, длительная невесомость подействовала на сердце Келли.
Из-за отсутствия земной гравитации сердечная мышца уменьшилась в размерах, и предотвратить этот эффект не помогли даже регулярные тренировки.
— Келли шесть дней в неделю занимался на велотренажере, беговой дорожке и делал упражнения на сопротивление.
Эти данные, рассчитывают ученые, позволят разработать меры профилактики, которые защитят будущих покорителей Луны и Марса, которым придется провести в космосе гораздо больше времени, чем Келли, от негативных последствий для организма.
