Медицина в космосе: как микрогравитация влияет на человеческое здоровье

Примечание редакции. О результатах и перспективах биологических исследований в условиях частичной невесомости на МКС — в материале The Alpha Centauri об астронавтке Серине Марии Ауньон-Чанселлор.

Микрогравитация — это то, что позволяет астронавтам на МКС плавно перемещаться и делать сальто без каких-либо усилий. Это интересная среда, помогающая в изучении здоровья человека — как с точки зрения понимания влияния длительного пребывания в космосе на организм, так и с точки зрения лечения некоторых заболеваний, от которых страдают люди на нашей планете.

Космическая биомедицина — один из ключевых вопросов, которые обсуждали на проходившей в начале августа научно-исследовательской конференции по МКС в Атланте. Учёные рассказали о текущих исследованиях на станции, а также о будущих, которые будут проводиться NASA и Национальной лабораторией МКС в рамках коммерциализации низкой околоземной орбиты. Цель очевидна — использовать МКС как стартовый исследовательский полигон для будущих миссий на Луну и Марс.

Как врач, сертифицированный в терапии и аэрокосмической медицине, Серина Ауньон-Чанселлор проявляет большой интерес к этим исследованиям. Она принимала участие в нескольких биомедицинских экспериментах в качестве бортинженера в экспедициях 56 и 57, о чём и рассказала аудитории на конференции. Журналист издания Scientific American встретился с ней, чтобы обсудить проведённые исследования и её собственные ощущения от микрогравитации.

Какие эффекты микрогравитации вы испытали на себе?

Тут следует отметить, что этот опыт является персональным для каждого. Это был мой первый полёт. Я годами узнавала о тех вещах, что происходят с телом в этой среде, но вы в полной мере не поймёте, как она будет действовать на вас, пока сами не отправитесь туда. И я отправилась. В первые несколько дней желудок чувствовал себя не очень хорошо. Есть совсем не хотелось. Ощущение, что всё внутри тебя плавает. Если быстро поворачивать голову то в одну, то в другую сторону — возникает «задержка» (для того, чтобы мозг «не отставал»). Но эти эффекты проходят настолько быстро, что примерно через неделю вы думаете: «Так, кажется со мной снова всё в порядке».

Мы все заметили изменения в работе иммунной системы. Происходит то, что называется скрытой вирусной реактивацией (когда спящие ранее вирусы начинают размножаться) — это мы узнали благодаря анализам слюны. Мы собирали для анализов практически всё — от кала до слюны, от мочи до крови. Но интересно то, как быстро всё возвращается на круги своя, когда вы возвращаетесь на Землю.

Каковы ключевые моменты влияния микрогравитации на здоровье человека?

Я думаю, что проблема номер один для исследовательских пилотируемых миссий в дальнем космосе — это радиация. На МКС мы довольно хорошо защищены — толстая оболочка модулей, магнитное поле и верхние слои атмосферы Земли. Если изменить что-то из этого базового набора — находиться в аппарате с более тонкими защитными стенками или за пределами атмосферы, то ваша подверженность радиации станет выше. И вы подвергнетесь более интенсивному облучению в длительной миссии, такой как полёт на Марс.

Потеря костной и мышечной массы — также большая проблема. Как мы можем смягчить последствия этого? Ну, у нас на станции есть большие тренажёры. Мы их очень любим, но сможем ли мы взять с собой что-то такое же большое в космическом корабле следующего поколения? Возможно, нет. Поэтому мы приглядываемся к устройствам, которые сможем использовать на наших кораблях, дабы выбраться подальше.

Также мы заметили воздействие микрогравитации на глаза — проблемы с изменением формы глазного яблока, отёком зрительного нерва и изменения в зрении. Я не испытала ни один из этих эффектов на себе, но есть астронавты, у которых были проблемы. Вот за чем мы в основном наблюдаем. Мы пытаемся предсказать развитие подобных эффектов в организме человека и понять, как от них избавиться, если они вдруг появятся.

Будучи врачом, должно быть интересно наблюдать за тем, что происходит с тобой, и сравнивать это с тем, что происходит с твоими товарищами?

Это похоже на старую пословицу: «Не сняв коры, дерева не узнаешь». Но затем вы понимаете, насколько всё-таки разные у людей организмы. Как пример — требуется некоторое время, чтобы научиться плавно двигаться в условиях микрогравитации. Я прилетела на МКС с Александром Герстом (из Европейского космического агентства), для которого это был второй полёт. Я помню его слова, как только мы попали на борт: «Ух ты, моё тело помнит, как двигаться здесь!». Его первый полёт был четыре года ранее, но его мозг запомнил всё. Мышечная память буквально говорила: «Попадаешь в микрогравитацию — лёгкий толчок здесь, обопрись сюда. Используй палец на ноге, чтобы удержать равновесие. Оттолкнись отсюда, но осторожно». Вот так просто он и вспомнил. Для меня это послужило напоминанием о том, насколько всё-таки мозг хорошо умеет приспосабливаться к новому окружению.

Почему микрогравитация — такое желанное место для проведения биомедицинских экспериментов?

В микрогравитации рост клеток отличается. Учёные могут культивировать клетки вроде эндотелиальных (выстилающих внутреннюю поверхность кровяных и лимфатических сосудов) немного дольше. Они растут лучше. И они вырастают в «более трёхмерные» структуры, чем на плоских пластинках на Земле, что позволяет исследователям понимать о них что-то новое.

Другая интересная вещь — что-то вроде ускоренного процесса старения на орбите. Мы наблюдаем за всеми молекулярными маркерами и изменениями в клетках, происходящими здесь. И процессы, которые обычно протекают в течение длительного времени (например, остеопороз), на орбите значительно ускоряются. Так что МКС — хорошая испытательная площадка для исследований в этой области.

И, наконец, третье — то, за чем мне было невероятно интересно наблюдать — это эксперименты с кристаллизацией белка. Будь то белки, связанные с болезнью Паркинсона, или же лекарственные препараты, которые фармацевтическая компания пытается улучшить — кристаллы белка на МКС растут очень здорово. На орбите они вырастают в трехмерные упорядоченные структуры, не ограниченные двухмерной поверхностью пластины. Отсутствие конвекционных потоков в космосе также позволяет им расти лучше. Это даёт учёным понимание структуры белка. Исследователи могут взять белок, связанный с болезнью Паркинсона, и получить во время его изучения на 30% больше информации. Даже если они получат на 20% больше информации о белке, то могут сказать: «Кажется, у нас есть новая цель для препарата-ингибитора» или «Мы можем внести некоторые изменения в наш препарат и ослабить побочные эффекты, потому что по-новому взглянули на структуру этого белка».

Какие медицинские эксперименты вы считаете наиболее интересными?

Исследование химеотерапии от Angiex — я потратила на это где-то 6 или 8 недель. Это заняло большую часть времени в моей миссии. Учёный смотрит на это так: «Как растут эндотелиальные клетки? Можем ли мы проверить химиотерапевтические средства на них? И что я действительно хочу узнать от руководителя исследования — помогла ли МКС в том, чтобы создать вещество-агент, нацеленное на уничтожение опухолей сердечно-сосудистой системы?». Потому что для нас это очень важно. Рак по-прежнему — король всех болезней. И если есть какая-то маленькая возможность помочь человечеству в борьбе с ним, то я возьму её на себя. Потому что многие из моих пациентов имеют дело с раком. В некотором смысле каждый имеет с ним дело — будь то член семьи, друг или пациент лично. Рак — это проблема, на решение которой все смотрят с большим интересом. Мне хотелось бы видеть больше исследований, таких как это.

Ваша работа в космосе имеет отношение к вашим пациентам на Земле?

Я говорю со своими пациентами об исследовании рака. Я много говорю о болезни Альцгеймера, потому что бета-амилоидный белок участвует в процессах многих болезней. Я говорю: «Благодаря росту кристаллов белка мы получаем лучшее представление о бета-амилоидах, а это означает, что через 3–5 лет это поможет нам создать новый тип лечения». Они рады слышать подобное. Они просто в восторге.

Первоисточник: Scientific American.

Перевод: The Alpha Centauri.