Jakie zagrożenia czyhają na ludzkie zdrowie w kosmosie?

Przestrzeń to wrogie miejsce. Być może opracowaliśmy technologię wystrzeliwania astronautów na orbitę i ich bezpiecznego transportu z powrotem do domu, ale naukowcy wciąż zastanawiają się, jak podróże kosmiczne wpływają na zdrowie ludzi, zwłaszcza na dłuższą metę.

Jest to niezbędne przed rozpoczęciem jakichkolwiek planowanych misji na Marsa, aby zapewnić zdrowie i bezpieczeństwo astronautom na pokładzie tych doniosłych lotów.

Wiemy już z badań astronautów – być może najbardziej znanych, NASA Twins Study z udziałem identycznych bliźniaków Scotta i Marka Kelly – że dłuższe przebywanie w przestrzeni kosmicznej wpływa na przepływ krwi do mózgu, zmienia mikrobiom jelit, powoduje niewyraźne widzenie, łamliwe kości, i zanik mięśni.

Badania myszy symulujące loty kosmiczny sugerują również, że podróż w kosmos postarza układ odpornościowy i uszkadza mózg.

Teraz, w ramach ogromnego wspólnego wysiłku, naukowcy opublikowali gigantyczną kolekcję prawie 30 badań poruszających zagrożenia dla zdrowia związane z podróżami kosmicznymi. Zbiór obejmuje największy zestaw danych biologii kosmicznej, jaki kiedykolwiek powstał, i zawiera obszerne analizy obserwacji kosmicznych much, robaków, myszy i oczywiście astronautów.

Niektóre wyniki potwierdzają to, co już wiedzieliśmy o problemach zdrowotnych związanych z kosmosem, podczas gdy inne badania dostarczają nowych spostrzeżeń, wyjaśniają poprzednie wyniki lub znajdują sposoby na ulepszenie przyszłych eksperymentów.

“Chociaż w ostatniej dekadzie poczyniono znaczne postępy w zrozumieniu zagrożeń dla zdrowia związanych z podróżami kosmicznymi, potrzebne są dodatkowe badania, aby umożliwić jeszcze bezpieczniejszą eksplorację kosmosu, w tym Księżyca i Marsa”- piszą naukowcy.

Zagrożenia zdrowotne związane z podróżami kosmicznymi zaczynają się od sił przeciążenia, które oddziałują na astronautów podczas startu i kończą, gdy są narażeni na niebezpieczne promieniowanie kosmiczne i mikrograwitację w kosmosie.

Na przykład podczas przyszłej podróży na Marsa astronauci wyjdą daleko poza ochronną magnetosferę Ziemi i zostaną wystawieni na promieniowanie kosmiczne przez znaczny okres czasu, jaki zajmie im podróż do naszego najbliższego sąsiada.

Na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) najdłuższy pobyt astronautów wynosi obecnie 437 dni. Najwyraźniej wciąż mamy przed sobą długą drogę, aby naprawdę docenić zagrożenia dla zdrowia związane z długodystansowymi lotami kosmicznymi, a naukowcy muszą pracować z ograniczonymi danymi, które posiadamy.

W wielu badaniach opublikowanych w tej kolekcji zebrano lub ponownie przeanalizowano dane z poprzednich eksperymentów udostępnionych badaczom za pośrednictwem ogólnodostępnych portali danych, takich jak platforma GeneLab NASA. Takie łączenie danych jest sposobem na wzmocnienie wyników analiz (często badacze starają się sprawdzić, czy to, co zostało znalezione w jednym zbiorze danych, sprawdza się w innym) i zmaksymalizowanie danych zebranych z kosztownych lotów kosmicznych.

“Zbiorowa analiza wielu modeli i badań na ludziach może prowadzić do pełniejszego zrozumienia fizjologicznego i związanego ze zdrowiem wpływu środowiska kosmicznego na człowieka” – piszą naukowcy, wyjaśniając swoje podejście.

Na przykład w jednym badaniu przeanalizowano dane od blisko 60 astronautów w celu znalezienia uniwersalnego mechanizmu łączącego powszechne zmiany zdrowotne, które zaobserwowano w różnych genach, komórkach, tkankach, układach ciała, narządach i mięśniach. Ogólnie rzecz biorąc, badanie wykazało “zmiany systemowe” w funkcjonowaniu mitochondriów – które znajdują się wewnątrz naszych komórek, przetwarzającymi tlen i składniki odżywcze w energię. Autorzy piszą, że może to wyjaśniać zakłócenia obserwowane w układzie odpornościowym astronautów i rytmach okołodobowych.

W innym badaniu porównano dane bliźniaków Kelly z 11 niespokrewnionymi astronautami, którzy spędzili około sześciu miesięcy na ISS, obserwując ich telomery. Są to ochronne nasadki na końcach naszych chromosomów, które zwykle ulegają erozji z wiekiem. Nieoczekiwanie naukowcy odkryli, że telomery niektórych astronautów wydłużyły się podczas lotu kosmicznego, ale grupa generalnie miała krótsze telomery po powrocie niż przed lotem.

“Idąc dalej, naszym celem jest lepsze wyobrażenie sobie podstawowych mechanizmów, tego, co dzieje się podczas długich lotów kosmicznych w ludzkim ciele i jak to się różni między ludźmi” – powiedziała Susan Bailey, ekspert biologii telomerów z Uniwersytetu w Kolorado. “Nie wszyscy reagują w ten sam sposób”.

Pojawiło się również kilka interesujących ustaleń z badania, w którym ponownie przeanalizowano dane z badania bliźniąt NASA. Sugerowały one, że wzrost ilości cząsteczek zapalnych obserwowany we krwi Scotta Kelly’ego po powrocie na Ziemię (po 340 dniach na ISS) może być raczej markerem regeneracji mięśni niż odpowiedzi immunologicznej.

Te badania są oczywiście ograniczone przez bardzo małą liczbę astronautów i zwierząt, które możemy wysłać w kosmos – tutaj pojawiają się robaki i muchy. Korzystanie z tych stworzeń jest łatwym sposobem na zwiększenie skali eksperymentów z lotami kosmicznymi.

Badanie glisty na ISS wykazało subtelne zmiany w około 1000 genach, szczególnie tych związanych z funkcjami komórek nerwowych, podczas gdy inne badanie, tym razem z muchami, sugeruje, że długi pobyt w mikrograwitacji zmniejsza siłę ich bijącego serca.

Podsumowując, ten zbiór artykułów – praca około 200 naukowców z NASA i innych agencji rządowych, uniwersytetów i grup przemysłu lotniczego – stanowi solidny wkład w nasze zrozumienie zagrożeń zdrowotnych związanych z przebywaniem w kosmosie.

 

Źródła: Clare Watson

Comprehensive Multi-omics Analysis Reveals Mitochondrial Stress as a Central Biological Hub for Spaceflight Impact

Telomere Length Dynamics and DNA Damage Responses Associated with Long-Duration Spaceflight

Research provides new insights on health effects of long-duration space flight

Multi-omic, Single-Cell, and Biochemical Profiles of Astronauts Guide Pharmacological Strategies for Returning to Gravity

Comparative Transcriptomics Identifies Neuronal and Metabolic Adaptations to Hypergravity and Microgravity in Caenorhabditis elegans

Fundamental Biological Features of Spaceflight: Advancing the Field to Enable Deep-Space Exploration

Moon to Mars Overview

Twins Study

GeneLab Project Overview

International Space Station

Zdjęcia: NASA

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x