Ученые давно знают, что жизнь в космосе оказывает физическое воздействие на организм астронавта. Поскольку человечество продолжает планировать все более дальние полеты за пределы Земли, понимание того, как космос влияет на здоровье, необходимо для безопасных и успешных путешествий.
С первых полетов астронавты возвращались из космоса с анемией - состоянием, при котором в организме не хватает красных кровяных телец для переноса кислорода к тканям организма. Анемия - лишь одна из проблем со здоровьем, наблюдаемых у астронавтов. Эксперты в области здравоохранения не могли понять, как это происходит, но новое исследование в журнале Nature, финансируемое Канадским космическим агентством (CSA), раскрывает механизмы, способствующие развитию этого потенциально опасного состояния.
Из более чем 35 триллионов красных кровяных телец в организме здорового взрослого человека каждую секунду образуется и гемолизируется - или разрушается - не менее 2 миллионов. Но в космосе каждую секунду разрушается около 3 миллионов красных кровяных телец, в результате чего астронавты теряют примерно на 54 процента больше клеток крови, чем на Земле.
Когда астронавты возвращаются на Землю, к ним относятся так же, как к людям, возвращающимся после травмы, говорит ведущий автор исследования Гай Трудель, врач-реабилитолог и исследователь Оттавской больницы и профессор Оттавского университета. "Мы хотим знать, как быстро они восстанавливаются, и насколько полным будет восстановление".
Ранее считалось, что эта анемия носит лишь временный характер, о чем свидетельствует снижение количества эритроцитов на 10-12 процентов в течение первых 10 дней пребывания астронавта в космосе, когда жидкости в организме переходят в другое состояние.
Но исследование Труделя показывает, что этот процесс не останавливается в космосе, а анемия фактически продолжается в течение следующих шести месяцев.
Трудель и его команда впервые продемонстрировали причину космической анемии, но создали методы, которые отличались от предыдущих исследований, в которых анализировались образцы крови и радиоактивные инъекции. Вместо этого его команда анализировала как дыхание, так и образцы крови. "Просто взять кровь недостаточно, чтобы узнать о разрушении, и именно поэтому эти знания так долго были скрыты", - говорит он.
В период с 2015 по 2020 год образцы были собраны у 14 астронавтов (11 мужчин и 3 женщин) перед тем, как они покинули Землю, во время пребывания на Международной космической станции (МКС) и после возвращения. Команда Труделя измеряла концентрацию молекул угарного газа, остающихся в дыхании астронавтов при разложении крови, что при высоком уровне свидетельствует об увеличении разрушения эритроцитов в организме. Они обнаружили, что это разрушение, или гемолиз, является "основным эффектом" микрогравитации, что указывает на то, что анемия вызвана окружающей средой космонавта.
Хотя образцы были собраны у астронавтов, совершавших шестимесячные миссии, исследователи предположили, что более длительные космические миссии могут вызвать более тяжелую анемию.
Бортинженер Энн Макклейн в куполе Международной космической станции держит биомедицинское оборудование для MARROW. Кредит: НАСАПо данным Всемирной организации здравоохранения, почти 25 процентов населения Земли уже страдают анемией в той или иной форме. Это последнее открытие может быть использовано для ужесточения требований к состоянию здоровья астронавтов, отправляющихся в длительные полеты в составе экипажа, а также лиц, желающих принять участие в космическом туризме.
Их результаты - одни из первых, полученных в ходе MARROW, исследования под руководством CSA, изучающего влияние микрогравитации на костный мозг - тип ткани, содержащий стволовые клетки, которые помогают в производстве красных кровяных телец.
Дорит Доновиэль, директор Института трансляционных исследований космического здоровья при Медицинском колледже Бэйлора, говорит, что изучение заболеваний в космосе может быть сложным, но это увлекательный способ изучения нашей собственной физиологии.
Поскольку исследования здоровья человека на Земле часто направлены на изучение заболеваний, а не исходных условий, космос стал основным местом для проведения медицинских исследований. "Астронавты - это здоровые, нормальные люди, которые попадают в экстремальную среду, которая действительно меняет их организм", - говорит Доновиэль, который не принимал участия в исследовании.
По словам Доновила, одна из причин, по которой недавнее исследование анемии так интересно, заключается в том, что оно помогает космическим экспертам понять, что является "здоровым и нормальным для человека", особенно в условиях, когда люди продолжают отправляться в места с суровыми климатическими условиями, такие как Луна и Марс.
Однако Доновиэль скептически относится к одному аспекту исследования: Согласно исследованию Труделя, после выхода с МКС астронавты продолжали страдать анемией даже спустя целый год, что означает, что количество эритроцитов в их крови так и не вернулось к уровню до полета. "Я была бы более убеждена, если бы у них было более одного базового измерения для этих людей", - говорит она.
Доновиэль говорит, что необходимо провести дополнительные исследования для подтверждения результатов, прежде чем делать окончательный вывод о том, что космос оказывает долгосрочное воздействие на кровь. Но наряду с новыми исследованиями многие эксперты с нетерпением ждут разработки контрмер, которые могли бы помочь общему здоровью будущих астронавтов, а также предотвратить или вылечить заболевания, связанные с кровью.
Но прежде чем это произойдет, Доновиэль говорит, что ей хотелось бы, чтобы на МКС была установлена лаборатория, способная проводить более глубокие анализы.
"Мы находимся там уже 20 лет, у нас даже есть Национальная лаборатория, и все образцы должны возвращаться на Землю", - говорит она. "Если бы у нас была возможность исследовать полный анализ крови на орбите, и это было бы легко сделать, мы, вероятно, получили бы этот результат уже давно".