Польоти в космос змінюють тіло людини: як саме

Тривале перебування у космосі помітно змінює тіло людини, зокрема її м'язи, мозок і навіть кишкові бактерії, пише ВВС.

371 день, проведений в умовах низької гравітації на Міжнародній космічній станції (МКС), дався взнаки організму астронавта NASA Френка Рубіо настільки, що з капсули, яка повернула його на Землю, чоловіка довелося діставати команді рятувальників.

Його річне "відрядження" на орбіту, а також інформація від інших астронавтів, дає цінну інформацію про те, як люди можуть справлятися з викликами тривалого космічного польоту.

М'язи та кістки

М'язова та кісткова маса починає слабшати і зменшуватись, якщо на тіло довго не діє звична гравітація. Найбільше страждають спина, шия, ікри та квадрицепси. Вже за два тижні м'язова маса може скоротитися на 20%, а через три місяці – на 30%.

Кісткова маса астронавтів може скорочуватися на 1-2% щомісяця (для порівняння: у людей похилого віку на Землі цей показник становить 0.5-1% на рік). Щоб кісткова маса повернулася до норми після повернення на Землю, може знадобитися чотири роки.

Крім того, в космосі розтягується хребет, що робить людину трохи вищою, але при цьому підвищує ризик травм, зокрема зміщення дисків.

Щоб зменшити негативний вплив невагомості, космонавти щодня займаються інтенсивними фізичними тренуваннями (присідання, станова тяга, жим лежачи, велотренажер тощо зі спеціальними кріпленнями для умов мікрогравітації). Також вони вживають харчові добавки для підтримки здоров'я м'язів та кісток.

Підтримка здорової ваги на орбіті є складним завданням. Астронавт NASA Скотт Келлі за 340 днів на орбіті втратив 7% маси тіла, чого не спостерігалося у його близнюка, який залишався на Землі.

Зір

На Землі гравітація допомагає спрямовувати кров у нашому організмі вниз, тоді як серце знову накачує її. Однак у космосі цей процес порушується (хоча тіло певною мірою адаптується), і крові може накопичуватися у голові більше, ніж зазвичай. Деяка частина цієї рідини може накопичуватися в задній частині ока та навколо зорового нерва, що призводить до набряку. Це може призвести до змін у зорі, таких як зниження гостроти та структурні зміни в самому оці. Ці зміни можуть почати відбуватися вже за два тижні перебування в космосі, і з часом ризик зростає. Деякі проблеми із зором проходять приблизно через рік після повернення астронавтів на Землю, але інші можуть залишатися назавжди.

Також до проблем може призвести вплив галактичних космічних променів та енергетичних сонячних частинок. Атмосфера Землі допомагає захистити нас від них, але на орбіті МКС цей захист зникає. Хоча на космічних кораблях є захист від надмірного випромінювання, астронавти на борту МКС повідомляють про спалахи світла в очах, коли космічні промені та сонячні частки вражали їхню сітківку та оптичні нерви.

Мозок

Хоча особливих змін у когнітивних здібностях Келлі після тривалого перебування в космосі не виявили, дослідники помітили, що протягом наступних шести місяців швидкість і точність роботи його мозку знизилися – можливо, через процес реадаптації до життя на Землі.

Згідно з нещодавнім дослідженням, правий бічний і третій шлуночок головного мозку (що відповідають за зберігання спинномозкової рідини, постачання в мозок поживних речовин та видалення відходів), можуть роздуватися через відсутність гравітації, і для відновлення їхньої форми може знадобитися до трьох років.

Раніше вчені також знайшли ознаки пошкодження мозку в крові космонавтів. Після тривалого перебування в космосі у мозку чоловіків були значно підвищені концентрації нейрофіламенту, гліального фібрилярного кислого протеїну та бета-амілоїду Aβ40.

Мікробіом

Мікроорганізми, які живуть на і в нашому тілі, зокрема в шлунку, значно впливають на наше здоров'я. Обстеження Келлі після польоту на МКС показало, що бактерії та грибки, що живуть у його кишечнику, сильно змінилися. Це можна пояснити як особливим раціоном харчування на МКС та побутовим обміном бактеріями з іншими людьми, так і впливом радіації, використанням переробленої води та зміною фізичної активності.

Шкіра

Шкіра Келлі мала підвищену чутливість і висип протягом шести днів після того, як він повернувся з космічної станції. Серед імовірних причин – відсутність "стимуляції" шкіри під час місії.

Гени

У людини на кінці кожної нитки ДНК знаходяться теломери, які, як вважається, допомагають захистити наші гени від пошкоджень. З віком вони стають коротшими.

Одразу після космічного польоту Келлі вчені виявили в нього більш довгі теломери, ніж у його брата-близнюка, проте далі довжина його теломер, як і теломер ще в десяти досліджених астронавтів, скорочувалася швидше, ніж зазвичай.

За словами Сьюзен Бейлі, професора екологічного та радіологічного здоров'я в Університеті штату Колорадо, "у астронавтів загалом після космічного польоту було набагато більше коротких теломер, ніж раніше" і вчені поки не знають точну причину цього явища. Однією з можливих причин може бути вплив космічної радіації. Бейлі зазначає, що у астронавтів, які довго перебувають на орбіті, спостерігаються пошкодження ДНК.

Помічено також деякі зміни в експресії генів, проте процес нормалізувався протягом шести місяців після повернення Келлі на Землю.

Імунітет

У астронавтів спостерігається деяке зниження кількості лейкоцитів, що відповідає дозам радіації, які вони одержують на орбіті.

Дослідження 2024 року показало відмінності між тим, як імунна система чоловіків і жінок реагує на космічний політ. Однак, щоб підтвердити наявність такої різниці, необхідно провести ще низку досліджень на інших групах космонавтів, зазначають фахівці.

Згідно з даними про експресію генів у зразках, отриманих від екіпажу місії SpaceX Inspiration 4, який провів на орбіті три дні восени 2021 року, у космонавтів відбулися зміни у 18 білках, пов'язаних із імунною системою, старінням та ростом м'язів.

Порівнюючи активність їхніх генів із активністю генів 64 інших астронавтів у попередніх місіях, дослідники виявили експресію трьох білків, які відіграють роль у запаленнях порівняно з тим, що було до польоту. Чоловіки, як правило, були більш чутливими до космічних польотів, зі значним порушенням активності їхніх генів, і після польоту їм потрібно було більше часу, щоб відновитися.

Зокрема, дослідники виявили, що активність генів двох білків, відомих як інтерлейкін-6, який допомагає контролювати рівень запалення в організмі, та інтерлейкін-8, що виробляється для доставки імунних клітин до місць інфекції, більше впливає на чоловіків у порівнянні з жінками. Інший білок, фібриноген, який бере участь у зсіданні крові, також постраждав більше у чоловіків.