Фото предоставлено: Михаил Нилов из Pexels
Согласно новому исследованию, проведенному исследователями UCL, структура и функция почек изменяются в результате космического полета, а галактическая радиация вызывает необратимые повреждения, которые могут поставить под угрозу любую миссию на Марс.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, представляет собой крупнейший на сегодняшний день анализ здоровья почек во время космического полета и содержит первый набор данных о состоянии здоровья коммерческих астронавтов. Это часть специального сборника статей Nature о космосе и здоровье.
С 1970-х годов, с тех пор, как люди впервые покинули магнитное поле Земли – наиболее известным из которых стала первая высадка на Луну в 1969 году – было известно, что космические путешествия вызывают определенные проблемы со здоровьем. Эти проблемы включают потерю костной массы, слабое сердце и зрение, а также образование камней в почках.
Считается, что многие из этих проблем возникают из-за воздействия космического излучения, такого как солнечный ветер от Солнца и галактические космические лучи (ГКЛ) из космоса, от которых нас защищает геомагнитное поле на Земле. Поскольку большинство полетов человека в космос происходит на низкой околоземной орбите (НОО) и частично защищено от магнитного поля Земли, только 24 человека, побывавшие на Луне, подверглись полному воздействию ГКЛ, и только в течение короткого периода времени (от шести до двенадцати дней). .
Никто не изучал, какие изменения могут произойти в почках и других органах из-за условий, которые возникнут во время космических путешествий за пределами магнитного поля Земли в течение длительных периодов времени.
В этом исследовании группа исследователей под руководством UCL из более чем 40 учреждений на пяти континентах провела серию экспериментов и анализов, чтобы изучить, как почки реагируют на космический полет.
Это включало биомолекулярные, физиологические и анатомические исследования с использованием данных и образцов из 20 исследовательских когорт. В их число вошли образцы из более чем 40 космических миссий с участием людей и мышей на низкой околоземной орбите, большая часть которых была доставлена на Международную космическую станцию, а также 11 космических симуляций с участием мышей и крыс.
В семи из этих симуляций мыши подвергались воздействию смоделированных доз ГКЛ, соответствующих 1,5- и 2,5-летним миссиям на Марс соответственно, имитируя космический полет за пределами магнитного поля Земли.
Результаты показали, что почки как человека, так и животных «реконструируются» под воздействием условий в космосе. Определенные почечные канальцы, которые отвечают за точную настройку баланса кальция и соли, проявляют признаки сокращения после менее чем месяца пребывания в космосе. Исследователи говорят, что вероятной причиной этого является микрогравитация, а не ГКЛ. Однако необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, может ли взаимодействие микрогравитации и ГКЛ ускорить или усугубить эти структурные изменения.
Ранее считалось, что основной причиной образования камней в почках во время космических полетов является потеря костной массы, вызванная микрогравитацией, что приводит к накоплению кальция в моче. Однако результаты команды UCL позволяют предположить, что способ переработки солей почками фундаментально изменяется во время космического полета и, вероятно, является основным фактором образования камней в почках.
Возможно, самым тревожным открытием (по крайней мере для любого астронавта, планирующего трехлетнее путешествие туда и обратно на Марс) является то, что почки мышей, подвергшихся воздействию радиации, имитирующей ГКЛ, в течение 2,5 лет, получили необратимые повреждения и потеряли функцию.
Доктор Кейт Сью, ведущий автор исследования из Лондонского трубчатого центра на факультете почечной медицины UCL, сказал: «Мы знаем, что случилось с астронавтами во время относительно коротких космических миссий, предпринятых до сих пор, с точки зрения увеличения проблем со здоровьем, таких как почки. камни. «Но чего мы не знаем, так это того, почему возникают эти проблемы и что произойдет с астронавтами во время более длительных полетов, таких как запланированная миссия на Марс».
«Если мы не разработаем новые методы защиты почек, я бы сказал, что астронавт сможет добраться до Марса, но на обратном пути ему может понадобиться диализ. Мы знаем, что почки поздно проявляют признаки радиационного повреждения. К тому времени, когда это станет очевидным, вероятно, уже слишком поздно предотвратить провал, который был бы катастрофическим для шансов миссии на успех».
Авторы говорят, что, хотя результаты указывают на серьезные препятствия на пути миссии на Марс, необходимо выявить проблемы, прежде чем можно будет разработать решения.
Профессор Стивен Б. Уолш, ведущий автор исследования из Лондонского трубчатого центра кафедры почечной медицины Университетского колледжа Лондона, сказал: «Наше исследование подчеркивает тот факт, что почки действительно важны при планировании космической миссии. Вы не можете защитить их от галактической радиации, но если мы узнаем больше о биологии почек, возможно, появится возможность разработать технологические или фармацевтические меры, которые позволят совершать более длительные космические путешествия.
«Любые лекарства, разработанные для астронавтов, также могут быть полезны здесь, на Земле, например, делая почки больных раком более толерантными к более высоким дозам радиации, поскольку почки являются одним из ограничивающих факторов в этом отношении».
Хотя исследование описывает только то, что происходит с почками за период до двух с половиной лет, это наиболее полные данные, доступные на данный момент.
Информация от: Университетским колледжем Лондона
