Сегодня замечательная дата. В этот день, 12 апреля 1961 года, советский космонавт Юрий Алексеевич Гагарин впервые в истории человечества совершил полет по околоземной орбите. Этот героический подвиг открыл новую эру человечества. Человек в космосе! Мы стали космической цивилизацией. Всех с великим праздником, друзья! И сегодня мы поговорим о том, как влияет космос на человеческий организм.
Два брата
Группа исследователей из НАСА 25 месяцев отслеживала физическое состояние астронавта Скотта Келли. Это происходило до, во время, и после его почти годичного пребывания на Международной космической станции. Показатели здоровья Келли сравнивали с показателями его брата-близнеца Майка. Он тоже астронавт, но находился все это время на Земле.
Биологические образцы, полученные во время нахождения Скотта на орбите, замораживали. А затем они доставлялись на Землю с помощью ракет «Союз» для последующей обработки.
Комбинируя анализ биологических образцов с физиологическими и когнитивными тестами, команда НАСА, возглавляемая Франсин Гарретт-Бакельман из Weill Cornell Medicine, не обнаружила значительных различий в состоянии здоровья братьев. Однако несколько заметных изменений в состоянии Скотта сохранялись некоторое время уже после его возвращения на Землю.
В ходе исследований была выявлена небольшая (менее 5%) разница в метилировании ДНК. Она играет роль в регуляции генов. Также были зафиксированы временные изменения в экспрессии некоторых генов. Особенно связанных с иммунной системой.
Сообщается также об обнаруженных изменениях формы глазного яблока. Они касаются утолщения нерва сетчатки. Еще отмечалось снижение некоторых когнитивных (психических) способностей астронавта.
Однако эти изменения нельзя отнести только к влиянию космического полета, подчеркивают исследователи.
«Наши результаты демонстрируют как временные, так и постоянные изменения, связанные с длительным космическим полетом между различными типами клеток, тканей, генотипов и фенотипов», – пишут они в статье, опубликованной в журнале Science.
«Эти конкретные данные, а также более широкие биомедицинские показатели и методы сбора образцов теперь могут служить основой для научных и медицинских оценок здоровья будущих астронавтов. Особенно тех, кто находится в длительных полетах».
Например, в полете на Марс.
Долететь до Марса
Как отмечают биологи Маркус Лобрич и Пенни Джегго в комментарии к опубликованной статье, исследование проводилось «в течение периода времени, необходимого для достижения Марса. И оно предоставляет ученым беспрецедентный источник информации».
«Проблемы, возникающие в космосе – это шум, изоляция, гипоксия, нарушение циркадного ритма (биологические часы)», – пишут они.
«Кроме того, воздействие ионизирующего излучения и невесомости, также называемой микрогравитацией, может привести к серьезным рискам для здоровья».
Гарретт-Бакельман и его коллеги классифицировали изменения, которые они наблюдали у Скотта. Как низкого, среднего и высокого риска. Категория низкого риска включала изменения в микрофлоре кишечника и массе тела. Категория риска среднего уровня включала такие симптомы, как изменения в регуляции коллагена и внутрисосудистое распределение жидкости. Геномная нестабильность, оцениваемая по хромосомным аберрациям, была отнесена к группе потенциально высокого риска. Поскольку она сопряжена с риском развития рака.
«Эти классификации риска сделаны на основе степени потенциальной функциональной важности во время космического полета и их устойчивости в течение по крайней мере шести месяцев после возвращения на Землю», – пишут авторы.
Ученые также сообщают, что многие быстрые физиологические и молекулярные изменения, связанные с космическим полетом, вернулись к уровням, близким к предполетным. Они включают среднюю длину теломер ДНК, массу тела, состав микрофлоры и функцию Т-клеток. А также клеточную и тканевую регуляцию.
Понимание физиологических и функциональных последствий космических полетов продолжительностью до шести месяцев за последние 18 лет значительно возросло. Это произошло благодаря непрерывному присутствию человека на МКС. Однако у нас все еще мало данных о влиянии на здоровье экспедиций длительностью больше года. Лишь четыре человека находились в космосе год или чуть дольше.
«Генетическая, иммунная система и метаболические функции представляют особый интерес. Воздействие космического излучения, ограниченное питание, снижение требований к физической нагрузке, нарушение циркадных ритмов и невесомость – все это комплексно влияет на астронавтов», – пишут исследователи.