Анализ крови объяснил, почему у астронавтов возникают запоры в космосе

Запоры — знакомая проблема для астрономов, но учёные до сих пор не до конца понимали, почему пребывание в космосе нарушает нормальное пищеварение.

Новое исследование Университета Копенгагена, проведённое совместно с NASA, предлагает возможное объяснение. Учёные проанализировали образцы крови 52 астронавтов, проведших месяцы на борту Международной космической станции, и обнаружили признаки того, что пищеварительная система начинает меняться относительно скоро после того, как астронавты покидают Землю.

«Мы видим изменения в образцах крови астронавтов, которые указывают на то, что кишечные бактерии начинают ферментировать белок в большей степени, чем обычно, уже через несколько недель после прибытия в космос, и это изменение сохраняется до их возвращения на Землю», — говорит соавтор исследования, доцент кафедры питания, физических упражнений и спорта Джорджия Ла Барбера.

Кишечные бактерии переключаются на белок

Ферментация белка происходит, когда бактерии в кишечнике начинают расщеплять белок вместо клетчатки, поскольку доступная пищевая клетчатка уже израсходована. Этот процесс не уникален для астронавтов и может происходить и у людей на Земле.

Исследователи предполагают, что микрогравитация может замедлять движение пищи по пищеварительному тракту. Если пища остаётся в кишечнике дольше, у бактерий больше времени для перехода к ферментации белка.

«Отсутствие гравитации в космосе, вероятно, заставляет пищу двигаться по кишечнику медленнее, и это согласуется с тем, что мы видим признаки усиленной ферментации белка. Это также может помочь объяснить запоры у астронавтов», — говорит соавтор статьи Хенрик Роагер, также доцент кафедры питания, физических упражнений и спорта.

Изменения в кишечнике могут влиять на мозг

Выводы были получены в результате исследования метаболитов в крови астронавтов. Метаболиты — это небольшие молекулы, циркулирующие в кровотоке и дающие подсказки о том, как функционирует организм.

Анализируя эти молекулы, исследователи могут узнать о процессах — от питания и метаболизма до того, что происходит внутри кишечника.

Результаты могут иметь значение не только для пищеварения, поскольку изменения в кишечнике могут влиять на другие части тела, включая мозг.

«Мы знаем, что продукты ферментации белка часто связаны с негативными последствиями для здоровья, такими как повреждение почек, возможное влияние на настроение или снижение способности концентрироваться, среди прочего», — говорит Ларс Ове Драгстед, старший автор исследования и профессор кафедры питания, физических упражнений и спорта.

Почему это важно для миссий на Марс

Эти выводы могут стать особенно важными по мере того, как космические агентства готовятся к более длительным миссиям на Луну и, в конечном итоге, на Марс. Астронавты в таких путешествиях могут проводить гораздо больше времени вдали от земной гравитации, чем экипажи, currently находящиеся на МКС.

«Когда мы планируем более длительные путешествия в космосе — например, на Марс, — могут потребоваться контрмеры для смягчения негативного воздействия космических полётов на кишечник», — говорит Джорджия Ла Барбера.

Исследователи говорят, что несколько подходов могут помочь уменьшить эти пищеварительные изменения.

«Наши выводы могут лечь в основу потенциальных вмешательств — либо напрямую через увеличение пищевых волокон, добавление пребиотиков, либо другие виды лечения, стимулирующие перистальтику и сокращающие время транзита по кишечнику. Это поможет уменьшить ферментацию белка и тем самым обеспечить здоровую среду в кишечнике и избежать негативных последствий для здоровья», — добавляет Хенрик Роагер.

Перистальтика — это скоординированные мышечные сокращения, которые продвигают пищу и отходы через пищеварительную систему. Поддержка этого движения может сократить время пребывания содержимого в кишечнике и уменьшить возможность чрезмерной ферментации белка.

Выводы могут помочь и пациентам на Земле

Работа может иметь последствия, далеко выходящие за пределы космических полётов.

Люди, которые проводят длительное время прикованными к постели, также часто страдают запорами. Исследователи предполагают, что замедленное движение кишечника у таких пациентов потенциально может вызывать аналогичные изменения в кишечной ферментации.

«Эти знания можно использовать для помощи лежачим больным. Они также испытывают запоры и, вероятно, имеют повышенную ферментацию белка, что может усугублять проблемы со здоровьем», — заключает Ларс Ове Драгстед, старший автор статьи.

Что такое ферментация белка?

Ферментация белка происходит, когда бактерии в кишечнике начинают расщеплять белок после того, как у них заканчивается доступная клетчатка.

Этот процесс более вероятен, когда пища остаётся в кишечнике в течение длительного времени, даже если человек не ощущает заметного запора.

Когда бактерии переваривают белок, они производят различные метаболиты. Эти молекулы могут попадать в кровоток и распространяться по всему организму.

Некоторые из них также могут влиять на мозг через ось «кишечник-мозг» — двустороннюю систему связи, соединяющую пищеварительный тракт и мозг.

Предыдущие исследования связывали метаболиты, образующиеся при ферментации белка, с воздействием на мозг, включая тревожность и снижение способности концентрироваться.

Почему результаты оказались необычно чёткими

Исследование метаболитов крови может быть сложным для интерпретации, поскольку метаболизм сильно различается от человека к человеку.

Необычный характер данных астронавтов помог исследователям преодолеть часть этой вариабельности и укрепил уверенность в наблюдаемой закономерности.

«Проанализированные нами образцы получены от 52 различных астронавтов, из разных миссий и за многие годы. Это сильно отличается от того, как обычно проводится исследование. Так что впечатляет, что наш метод смог так чётко показать, что ферментация белка стабильно повышена», — говорит соавтор исследования, ассистент-профессор Ян Станструп.

Как проводилось исследование

Исследователи изучали, как метаболизм человека меняется во время космического полёта, измеряя метаболиты в крови астронавтов.

Их анализ показал, что ферментация белка в кишечнике усиливается, когда астронавты покидают Землю и попадают в условия микрогравитации. Образцы крови также выявили меньшие изменения, связанные с потреблением рыбы и кофеина.

Вместо поиска только заранее определённых веществ исследователи использовали так называемый нетаргетированный подход. Это позволило им проанализировать широкий спектр метаболитов в крови и выявить, какие из них изменились во время космического полёта.

Образцы были получены из трёх исследований, проведённых на борту Международной космической станции. Несмотря на то, что доступны были лишь небольшие объёмы крови, исследователи смогли провести дополнительные анализы и извлечь больше научной информации из существующих исследований.

Сотрудничество между исследователями Университета Копенгагена и NASA также подчёркивает международное научное взаимодействие, ставшее возможным благодаря МКС.

Исследователи NASA Сара Р. Зварт и Скотт М. Смит внесли вклад в исследование. Исследователи Университета Копенгагена Джорджия Ла Барбера, Ян Станструп, Хенрик М. Роагер и Ларс Ове Драгстед также приняли участие.

Источники:

Материалы предоставлены Университетом Копенгагена.

Giorgia La Barbera, Jan Stanstrup, Sara R. Zwart, Scott M. Smith, Henrik M. Roager, Lars Ove Dragsted. Longitudinal metabolomics profiles reveal increased gut microbial protein fermentation during Spaceflight. Nature Communications, 2026; 17 (1) DOI: 10.1038/s41467-026-74979-w