Выдержат ли почки человека перелет на Марс туда и обратно?

Структура и функция почек меняются в результате космического полета, а галактическое излучение вызывает необратимые повреждения, которые ставят под угрозу любую миссию на Марс, согласно новому исследованию, проведенному учеными из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Исследование, опубликованное в Nature Communications, является крупнейшим на сегодняшний день анализом состояния почек во время космических полетов и включает первый набор данных о состоянии здоровья коммерческих астронавтов. Опубликовано как часть специального сборника статей о космосе и здоровье Nature .

Исследователям известно, что космические полеты вызывают определенные проблемы со здоровьем с 1970-х годов, через несколько лет после того, как люди впервые вышли за пределы магнитного поля Земли, что наиболее известно во время первой высадки на Луну в 1969 году. Эти проблемы включают потерю костной массы, ослабление сердца и зрения, а также образование камней в почках.

Считается, что многие из этих проблем возникают из-за воздействия космической радиации, такой как солнечные ветры от Солнца и галактическое космическое излучение (GCR) из дальнего космоса, от которого магнитное поле Земли защищает нас на Земле¹. Поскольку большинство пилотируемых космических полетов осуществляются на Низкой околоземной орбите (LEO) и получают частичную защиту от магнитного поля Земли, только 24 человека, побывавшие на Луне, подвергались воздействию полного ГКЛ и только в течение короткого времени (6-12 дней).

Никто не изучал, какие изменения могут происходить в почках и других органах в результате условий, которые могут возникнуть во время космических путешествий за пределы магнитного поля Земли в течение более длительных периодов.

В этом исследовании, финансируемом Wellcome, Фондом St Peters Trust и Kidney Research UK (KRUK), возглавляемая Калифорнийским университетом команда исследователей из более чем 40 учреждений на пяти континентах провела ряд экспериментов и анализов, чтобы выяснить, как почки реагируют на космический полет.

Это включало биомолекулярную, физиологическую и анатомическую оценку с использованием данных и образцов из 20 исследовательских групп. Сюда вошли образцы из более чем 40 низкоорбитальных космических полетов с участием людей и мышей, большинство из которых были на Международной космической станции, а также 11 космических симуляций с участием мышей и крыс.

В семи из этих симуляций участвовали мыши, подвергшиеся воздействию имитируемых доз GCR, эквивалентных 1,5- и 2,5-летним полетам на Марс, имитируя космический полет за пределы магнитного поля Земли.

Результаты показали, что почки как человека, так и животных ‘перестраиваются’ в условиях космоса, при этом специфические почечные канальцы, ответственные за тонкую настройку кальциево-солевого баланса, демонстрируют признаки усадки менее чем через месяц пребывания в космосе. Исследователи говорят, что вероятной причиной этого является микрогравитация, а не GCR, хотя необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, может ли взаимодействие микрогравитации и GCR ускорить или ухудшить эти структурные изменения.

Ранее предполагалось, что основная причина образования камней в почках во время космических полетов связана исключительно с потерей костной массы, вызванной микрогравитацией, которая приводит к накоплению кальция в моче. Скорее всего, выводы команды Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе показали, что способ, которым почки перерабатывают соли, коренным образом изменился во время космического полета и, вероятно, является основной причиной образования камней в почках.

Пожалуй, самое тревожное открытие, по крайней мере для любого астронавта, планирующего трехлетний полет на Марс туда и обратно, заключается в том, что почки мышей, подвергавшихся воздействию радиации, имитирующей ГКЛ, в течение 2,5 лет испытывали необратимые повреждения и потерю функции.

Доктор Кит Сью, первый автор исследования из Лондонского тубулярного центра, расположенного при Отделении почечной медицины Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, сказал: “Мы знаем, что происходило с астронавтами во время относительно коротких космических полетов, проведенных до сих пор, в плане увеличения проблем со здоровьем, таких как камни в почках. Чего мы не знаем, так это почему возникают эти проблемы, и что произойдет с астронавтами при более длительных полетах, таких как предполагаемая миссия на Марс.

“Если мы не разработаем новые способы защиты почек, я бы сказал, что, хотя астронавт и может долететь до Марса, ему может потребоваться диализ на обратном пути. Мы знаем, что почки поздно проявляют признаки радиационного поражения; к тому времени, когда это становится очевидным, вероятно, уже слишком поздно предотвращать отказ, который будет иметь катастрофические последствия для шансов миссии на успех.”

Авторы говорят, что, хотя результаты выявляют серьезные препятствия для полета на Марс, необходимо выявить проблемы, прежде чем разрабатывать решения.

Профессор Стивен Б. Уолш, старший автор исследования из Лондонского тубулярного центра, Отделение почечной медицины Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, сказал: “Наше исследование подчеркивает тот факт, что если вы планируете космический полет, почки действительно важны. Вы не можете защитить их от галактической радиации с помощью экранирования, но по мере того, как мы узнаем больше о биологии почек, возможно, удастся разработать технологические или фармацевтические меры, облегчающие длительные космические путешествия.

“Любые препараты, разработанные для астронавтов, также могут быть полезны здесь, на Земле, например, позволяя почкам больных раком переносить более высокие дозы лучевой терапии, причем почки являются одним из ограничивающих факторов в этом отношении”.

Хотя в исследовании описывается только то, что происходит с почками в течение двух с половиной лет, это наиболее полные данные, доступные на данный момент.

^{Например, 1} раз в год на Международной космической станции (МКС) астронавты подвергаются воздействию дозы радиации, на 50% превышающей пятилетний лимит доз для работников атомной энергетики. Частная космическая миссия Inspiration 4, которая пролетела выше МКС на 200 км, всего за три дня подвергла свой экипаж воздействию радиации такого же уровня, как девятимесячное пребывание на МКС. За год пребывания на поверхности Марса вы подвергнетесь такому же воздействию радиации, как очевидец взрыва атомной бомбы в Хиросиме, а трехлетняя миссия по возвращению на Марс, по оценкам, в шесть раз больше (или ~ 10 900 рентгеновских лучей).

МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ- Экспериментальное исследование

ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ Люди

НАЗВАНИЕ СТАТЬИ: "Космическая болезнь почек: комплексное клиническое, физиологическое и морфологическое исследование почечной дисфункции, вызванной космическим полетом’

ДАТА ПУБЛИКАЦИИ СТАТЬИ 11 июня-2024