РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Как меняется тело человека в космосе: подробный разбор

Космонавты и астронавты, возможно, самые изученные люди в мире. Они находятся под постоянным надзором врачей и ученых, которые пытаются разобраться в том, как меняется тело в космическом полете. На них поставлены тысячи экспериментов, хотя часто даже специалисты не могут сказать, какие результаты вызваны воздействием факторов космического пространства, а какие – индивидуальными особенностями организма. Этот вопрос стал особенно актуален в связи с планами отправить экспедицию на Марс, которые озвучили США, Китай, Евросоюз и Россия.
Тэги:

Разумеется, костная и мышечная ткани деградируют у всех: без постоянных занятий на тренажерах потеря массы костей таза в космосе может достигать 1–2% в месяц. Микрогравитация вызывает и перераспределение жидкости в организме, рост внутричерепного давления и нередко приводит к нарушениям зрения из-за деформации глазных яблок. Эти эффекты известны давно, но если вести речь о деталях, то не всегда удается понять, с чем мы столкнулись – с обычным унаследованным свойством организма или с результатом полета в космос.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Для этого можно использовать близнецовый метод. Геномы однояйцевых близнецов идентичны и позволяют увидеть чистые эффекты воздействия среды. Тут ученым «помогло несчастье»: после того как жена астронавта Марка Келли пострадала в теракте, он оставил карьеру, посвятив себя семье и общественной деятельности. Однако в NASA остался его близнец: братья все делали вместе и для подготовки были отобраны еще в 1996 году, успев совершить по несколько полетов. Прежде параллельно на Земле и в космосе исследовали разве что «близнецов» мух и мышей. 

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Слева на фото: 

  • Имя: Скотт Джозеф Келли
  • Место и дата рождения: 21.02.1964, США
  • Профессия: летчик ВМФ, астронавт NASA. В отставке с 2016 года
  • Звание: капитан
  • Семейное положение: женат, двое детей
  • Общая продолжительность космических полетов: 520 дней
  • 27.05.2015 – 1.03.2016: на борту МКС, в составе 45-й и 46-й долговременных экспедиций

Справа на фото:

  • Имя: Марк Эдвард Келли
  • Место и дата рождения: 21.02.1964, США
  • Профессия: летчик ВМФ, астронавт NASA. В отставке с 2011 года
  • Звание: капитан
  • Семейное положение: женат, двое детей
  • Общая продолжительность космических полетов: 54 дня
  • 27.05.2015 – 1.03.2016: на Земле
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Нельзя было упустить редкий шанс, и в 2015 году Скотт Келли отправился на МКС, где провел год в компании космонавта Геннадия Падалки. Его брат оставался на Земле, выступив контрольным объектом, и вел свою обычную жизнь, лишь осложненную бесконечными обследованиями и тестами. Работа с этими данными велась в обстановке строгой секретности: ученые имели дело с уникальным для медицины случаем, когда личности подопытных известны всему миру. Их невозможно скрыть за анонимным индексом, и если даже сами астронавты решили бы разгласить свои генетические данные, то никто не знает, чем это может обернуться для их потомков. Только сегодня, в 2018 году, участники «близнецового исследования» NASA готовятся представить окончательные результаты 383 проведенных экспериментов. Но предварительные выводы уже известны: теперь мы куда лучше понимаем, какими последствиями грозит долгий полет к Марсу для участников экспедиции – американской, российской или международной.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Ищем 10 отличий

1. Теломеры

Клеточные ферменты, которые копируют ДНК, не могут синтезировать новую молекулу с самого конца цепочки, поэтому с каждым удвоением она слегка укорачивается. Чтобы этот процесс не затронул важные участки ДНК, их концы защищены длинными, ничего не значащими повторами теломер. Однако со временем и они деградируют. Поэтому обычная клетка нашего организма способна разделиться лишь около 50 раз и вскоре после этого погибает. Постепенное укорачивание теломер считается одним из факторов старения. Теломеры Марка почти не изменились, а вот у Скотта за 340 дней полета успели даже «подрасти», хотя уже через 48 часов после посадки вернулись к нормальной «земной» длине. Предварительно это связывают с активными упражнениями и низкокалорийной диетой, которым Скотт был волей-неволей привержен все 340 дней полета.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

2. Масса тела

За год в космосе Скотт заметно похудел. Несмотря на нормальное питание и почти двухчасовые занятия спортом шесть дней в неделю у него отмечена деградация костной ткани. Зато содержание в крови фолатов – маркеров активного обновления организма, кроветворения, регенерации эпителия кожи и слизистых – стало выше, чем у Марка. Возможно, это также связано с более здоровым образом жизни астронавта, а потеря веса вызвана стрессом и развитием воспаления.

3. Микрофлора

Состав кишечной микрофлоры так же индивидуален, как отпечатки пальцев, однако в норме здесь доминируют различные виды лактобацилл, энтерококки, Bacteroides и кишечная палочка. Микробиота близнецов различалась еще до полета, но на МКС у Скотта произошли дополнительные изменения, которые привели к снижению количества Bacteroides. Скорее всего, это связано с особенностями питания астронавтов на орбите.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

4. Мутации

На сегодня не существует технологий, позволяющих распознать ДНК идентичных близнецов по последовательностям их нуклеотидов. Теоретически они различаются лишь небольшим числом мутаций, однако в космосе у Скотта появилось несколько новых. Это неудивительно с учетом количества радиации, полученного астронавтом, – примерно в 24 раза больше, чем досталось его земному брату от естественной фоновой радиации.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

5. Сосуды

Для исследования состояния сосудов Скотта был собран специальный аппарат УЗИ, которым астронавт пользовался на МКС самостоятельно, по командам ученых, работавших в Центре управления. Выяснилось, что за время полета стенки его сонной артерии стали заметно толще, чем у Марка. Пока неизвестно, насколько постоянны эти изменения, являются ли они результатом пребывания на орбите или же возрастного атеросклероза.

Комментарий Скотта: «Космос – это фонтан вечной молодости!»

6. Жидкости тела

В космосе у Скотта отмечались повышенные количества аквапорина 2 – белка, который формирует поры для транспорта воды через мембраны клеток почек. Параллельно этому выросло и содержание натрия в плазме крови: все это – признаки дегидратации организма. Дело, конечно, не в нехватке влаги: за время полета астронавт выпил более 730 л воды, полученной после переработки мочи. Однако жидкости в теле, оказавшемся за пределами сильной гравитации Земли, перераспределились. Порядка 2 л ее переместилось от нижних конечностей Скотта, вызвав соответствующие эффекты, включая повышенное внутричерепное давление и ослабление зрения.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Комментарий Бринды Раны, руководительницы проекта: «Потеря костной массы, атеросклероз, нарушения зрения – вам это ничего не напоминает?.. Именно: это как старение».

7. Когнитивные способности

До, в течение и после годовой миссии Скотта оба близнеца регулярно проходили тесты для оценки эмоционального состояния и когнитивных способностей – внимания, памяти и т. п. Существенных различий между Скоттом и Марком не обнаружилось, и пребывание в космосе не сказалось на выполнении сложных заданий. Но вот сразу после возвращения на Землю Скотт отвечал на вопросы тестов медленнее и хуже обычного. Психологи связывают послеполетное снижение координации и когнитивных способностей с адаптацией организма к условиям земной гравитации.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Комментарий Скотта: «Я пробовал дойти до кровати... Но уже на третьем шаге пол встал на дыбы, и я рухнул на кадку с комнатными растениями».

8. Эпигенетика

Тонкая регуляция генной активности может производиться небольшими химическими модификациями ДНК. Такие эпигенетические изменения определяются индивидуальным опытом, накапливаются в течение жизни и наследуются лишь частично. Кстати, именно по ним экспертам удается различить ДНК даже идентичных близнецов – и у Скотта с Марком не совпадают сотни таких участков, а после 340 дней в космосе их стало намного больше. Два года спустя после возвращения Скотта из полета 93% генов вернулись в норму, но остальные так и остались «дерегулированными». Среди них гены, связанные с адаптацией к гипоксии, с ферментом теломеразой (которая может удлинять сократившиеся теломеры), с синтезом коллагена (белковой основы костной ткани) и т. п.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

9. Воспаление

Пробы крови позволили отслеживать появление белковых факторов воспаления, цитокинов, а также жирных кислот – повышение их уровня вызывается нарушением обмена липидов и также служит признаком воспалительных процессов. Оба маркера указали на развитие у Скотта хронического воспаления, которое продолжалось все время его пребывания в космосе. Некоторые цитокины сохранялись выше нормы еще около полугода после возвращения. Кстати, воспаление может вызывать развитие инсулинорезистентности, но организм Скотта адаптировался к этому, повысив количество белков, участвующих в метаболизме глюкозы.

10. Иммунитет

Непосредственно перед полетом и сразу после него оба близнеца прошли вакцинацию от гриппа. Существенной разницы между Скоттом и Марком обнаружено не было: у обоих возникал нормальный иммунный ответ, в крови выявлялись ослабленные и мертвые вирусные частицы, и к ним вырабатывались антитела.

Загрузка статьи...