Выживут ли почки космонавтов во время полета на Марс?

Автор: Mikhail Nilov from Pexels

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, представляет собой крупнейший на сегодняшний день анализ здоровья почек во время космических полетов и включает в себя первый набор данных о состоянии здоровья коммерческих космонавтов. Он публикуется как часть специального сборника статей Nature о космосе и здоровье.

Исследователи знали, что космические полеты вызывают определенные проблемы со здоровьем еще с 1970-х годов, через годы после того, как люди впервые вышли за пределы магнитного поля Земли, наиболее известный из которых — во время первой высадки на Луну в 1969 году. Эти проблемы включают потерю костной массы, ослабление сердца и зрения. и развитие камней в почках.

Считается, что многие из этих проблем возникают из-за воздействия космического излучения, такого как солнечный ветер от Солнца и галактическое космическое излучение (ГКЛ) из глубокого космоса, от которого магнитное поле Земли защищает нас на Земле. Поскольку большинство пилотируемых космических полетов происходит на низкой околоземной орбите (НОО) и получает частичную защиту от магнитного поля Земли, только 24 человека, побывавшие на Луне, подвергались явному воздействию ГКЛ, и только в течение короткого времени (от шести до 12 дней).).

Никто не изучал, какие изменения могут произойти 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 времени.

В этом исследовании группа исследователей под руководством UCL из более чем 40 учреждений на пяти континентах провела ряд экспериментов и анализов, чтобы выяснить, как почки реагируют на космический полет.

Это включало биомолекулярные, физиологические и анатомические оценки с использованием данных и образцов из 20 исследовательских когорт. Сюда вошли образцы из более чем 40 космических полетов на низкую околоземную орбиту с участием людей и мышей, большинство из которых были отправлены на Международную космическую станцию, а также 11 космических симуляций с участием мышей и крыс.

В семи из этих симуляций участвовали мыши, подвергшиеся воздействию смоделированных доз ГКЛ, эквивалентных 1,5-летней и 2,5-летней миссии на Марс, имитирующей космический полет за пределами магнитного поля Земли.

Результаты показали, что почки как человека, так и животных «реконструируются» под воздействием условий в космосе, при этом определенные почечные канальцы, ответственные за точную настройку баланса кальция и соли, проявляют признаки сжатия после менее чем месяца пребывания в космосе. Исследователи говорят, что вероятной причиной этого является микрогравитация, а не ГКЛ, хотя необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, может ли взаимодействие микрогравитации и ГКЛ 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, что приводит к накоплению кальция в моче. Скорее, результаты команды UCL показали, 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 космонавта, планирующего трехлетнее путешествие на Марс, является то, что почки мышей, подвергшихся воздействию радиации, имитирующей ГКЛ, в течение 2,5 лет, испытали необратимое повреждение и потерю функции.

Доктор Кейт Сью, первый автор исследования из Лондонского трубчатого центра, расположенного на кафедре почечной медицины Университетского колледжа Лондона, сказал: «Мы знаем, что случилось с космонавтами во время относительно коротких космических миссий, проведенных до сих пор, с точки зрения увеличения Чего мы не знаем, так это того, почему возникают эти проблемы и что произойдет с космонавтами во время длительных полетов, таких как предлагаемая миссия на Марс.

«Если мы не разработаем новые способы защиты почек, я бы сказал, что, хотя космонавт сможет добраться до Марса, на обратном пути ему может потребоваться диализ. Мы знаем, что почки поздно проявляют признаки радиационного повреждения; к тому времени, когда это станет очевидным, вероятно, будет уже слишком поздно предотвращать провал, который будет катастрофическим для шансов миссии на успех».

Авторы говорят, что, хотя результаты выявляют серьезные препятствия на пути миссии на Марс, необходимо выявить проблемы, прежде чем можно будет разработать решения.

Профессор Стивен Б. Уолш, старший автор исследования Лондонского трубчатого центра кафедры почечной медицины UCL, сказал: «Наше исследование подчеркивает тот факт, что если вы планируете космическую миссию, почки действительно имеют значение. Вы не можете защитить их от галактического излучения с помощью защиты, но по мере того, как мы узнаем больше о биологии почек, возможно, появится возможность разработать технологические или фармацевтические меры для облегчения длительных космических путешествий.

«Любые лекарства, разработанные для космонавтов, 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 исследование описывает только то, что происходит с почками в возрасте до двух с половиной лет, на данный момент это наиболее полные данные, доступные.

Больше информации: Keith Siew et al, Cosmic Kidney Disease: An integrated panomic, physiological and morphological study into spaceflight-induced renal dysfunction', Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-49212-1

Источник: University College London