Медики изучили молекулярные изменения в организме 18-ти российских космонавтов



    Сложное сочетание факторов, которые влияют на тело во время полёта в космос, полностью отсутствовало в ходе эволюции гомо сапиенс на Земле. Соответственно, человеческое тело изначально не приспособлено к этим факторам. И не факт, что адаптируется к ним. Влияние космических полётов на организм активно изучалось в последние полвека. Обнаружено много физиологических изменений в организме по завершении космического полёта.

    Специалисты Института медико-биологических проблем Российской академии наук совместно с коллегами из Сколковского института науки и технологий и Университета Виктории (Ванкувер, Канада) изучили, как у 18-ти российских космонавтов изменилась экспрессия различных белков после полёта в космос. Это одно из немногих исследований того, какие именно молекулярные механизмы управляют физиологическими изменениями у человека в космосе.

    По итогам многочисленных исследований, которые проводились в последние десятилетия, учёные перечисляют базовые изменения, которые происходят в организме в результате адаптации к космическим факторам:

    1. Энергетический дисбаланс — когда энергетические расходы организма не возмещаются поступающей едой, что представляет серьёзную угрозу для многих физических процессов.
    2. Отрицательный баланс воды и кальция, хотя баланс натрия, вероятно, положительный.
    3. Деминерализация и изменение костной структуры.
    4. Неэффективная терморегуляция.
    5. Сдвиги биоритмов в выделении тепла, гормональной секреции и сердечной функции.
    6. Реструктуризация контроля вазомоторики (изменение просвета кровеносных сосудов, особенно артерий) и дисфункция сосудистого эндотелия.
    7. Мышечная гипотрофия, потеря тонуса и ухудшение силоскоростных показателей.
    8. Функциональная дифференциация сенсорных систем и последующие нарушения моторной функции.
    9. Изменение объёма лёгких, биомеханики дыхания и регуляции химиорецепторов.
    10. Дисфункция иммунной системы.
    11. Анемия от космического полёта (клеточная гипоксия).

    До сих пор оставались неизвестными молекулярные механизмы, которые стоят за этими изменениями. Поскольку белки играют ключевую роль в процессах адаптации организма, то учёные решили изучить экспрессию белков, чтобы получить наиболее полную картину того, как человеческое тело приспосабливается к космосу. Для этого методом масс-спектрометрии был проведён количественный протеомический анализ 54 образцов плазмы, взятых у 18 космонавтов до и после полёта. Время пребывания космонавтов на орбите составляет 158 ± 15 дней, за исключением одного космонавта, который летал 429 дней.

    Всего было проанализировано содержание 125 внеклеточных белков, известных как предполагаемые биомаркеры неинфекционных заболеваний. Технология позволяет подсчитать количество вещества в образце с точностью до одной молекулы. Это первый в мире относительно крупномасштабный протеомический анализ уровней белков в крови космонавтов как результат изменений после космического полёта.

    Результаты измерений приведены в таблице.

    Учёные выявили белки, концентрация которых осталась неизменной, а также белки, концентрация которых изменилась, но быстро вернулась к нормальному уровню (такому, который был до полёта). Самое главное, что были выявлены белки, концентрация которых очень медленно восстанавливалась после возвращения космонавта на Землю. Очевидно, они связаны с наиболее опасными и долговременными последствиями космических полётов.

    Из всех исследованных белков изменился уровень у 19-ти. В основном, они связаны с окислительным стрессом, цитоскелетом, метаболизмом глюкозы и жиров, повреждением клеток и откликом для их восстановления, апоптозом (регулируемый процесс программируемой клеточной гибели), метаболизмом кальция/коллагена, переносом липопротеинов, клеточными функциями, деградацией белков, передачей сигнала и клеточным метаболизмом (энергетический обмен веществ в клетке).

    «Исследование показало, что в условиях невесомости иммунная система ведет себя как при болезни, потому что организм человека не понимает, что ему делать, и включает всевозможные системы защиты, — сказал один из авторов исследования, профессор Сколтеха и МФТИ Евгений Николаев. — В будущем мы планируем использовать целевой подход для выявления более специфических белков, ответственных за реакцию человека на космические условия. Для этого космонавты должны будут сдавать анализы крови на орбите».

    Исследование влияния невесомости на организм очень интересно для науки. Любопытно, как организм реагирует на резко изменившиеся условия среды, сможет ли он приспособиться. Судя по результатам исследований, которые имеются к настоящему времени, организм не способен приспособиться к новым условиям за такой короткий промежуток времени, поэтому включает все защитные механизмы. Невесомость — действительно опасная штука.

    Научная статья опубликована 15 августа 2017 года в журнале Nature Scientific Reports (doi:10.1038/s41598-017-08432-w).
    Поделиться публикацией
    Ой, у вас баннер убежал!

    Ну. И что?
    Реклама
    Комментарии 18
      0

      Интересно как они в отчете добились этого
      https://www.nature.com/articles/s41598-017-08432-w
      In this mass spectrometry (MS)-based study, quantitative proteomic analysis was performed on 54 plasma samples collected from 18 cosmonauts before and after long-duration spaceflights on the Russian module of the International Space Station (ISS). The duration of these flights was 158 ± 15 days, with the exception of one cosmonaut who flew for 429 days.

      The round-trip mission to the International Space Station (ISS) (430 km from launch point) took 6 hrs from launch to docking with the ISS and 3 hrs to return back from the ISS to earth.


      за исключением одного космонавта, который летал 429 дней.

      Интересно кто это? Особенно на МКС. Там рекорд непрерывного пребывания — "годовой" полет

        0
        Интересно кто это? Особенно на МКС. Там рекорд непрерывного пребывания — «годовой» полет
        Это был Валерий Поляков, и было это — ещё на станции «Мир» (да и полёт длился 437 дней на самом деле). В общем не в Спортлото, а в преферанс; не выиграл, а проиграл; и не «Волгу», а сто рублей.
        +1
        Невесомость — действительно опасная штука.
        А почему виновником изменений считается именно невесомость, а не повышенный радиационный фон?
          +2

          В 2016 году JAXA проводила эксперимент с мышами на МКС, одна группа была подвержена невесомости, другая группа находилась в центрифуге с воздействием 1g. Было замечено различие с ухудшением параметров у группы подверженной невесомости. Как понимаете большинство других факторов, в том числе радиационный фон, одинаково воздействовали на обе группы.
          Почитать например это https://www.jstage.jst.go.jp/article/expanim/65/2/65_15-0077/_pdf

            0
            на высоте, на которой летает МКС, еще очень сильно магнитное поле Земли, поэтому космической радиации там не так много — нагуглилось «в издании Оксфордского университета от 2006 года (ISBN 978-0-19-513725-5) говорится, что в сутки космонавт на МКС получает в среднем 1 мЗв», т.е. за год получится в районе 360мЗв. Для персонала, которые непосредственно работают с радиоактивными материалами, есть нормы — не больше 1000мЗв за 50 лет, и не больше 20мЗв в год. Плюс ко всему, воздействие радиации на организм человека уже довольно хорошо изучено, чего не скажешь про невесомость.
              0
              Где-то вдвое меньше чем в межпланетном пространстве.
              0
              Потому что последствия повышенного радиационного фона более-менее изучены на Земле
              0
              «Сдвиги биоритмов в выделении тепла», больше похоже на продолжительное влияние постоянного микроклимата.
                0
                Им бы там еще температуру понижать, по внутреннему суточному ритму. Согласно вики у них средняя температура на борту 26.9 °C, жарко же. Оптимально 18-22.
                0
                Получается, что вполне возможно разработать препараты позволяющие свести к минимуму последствия (или даже создать таблеточку как от аллергии — махнул и в космос)
                А то как то грустно осознавать, что «космос не для нас»…
                  0
                  Так это все последствия невесомости, которой достаточно легко избежать. Отправлять по два закрученных корабля на километровом (для снижения Кориолиса) тросе, заодно и резервирование, и маневрирование у планет с магнитным полем.
                    0
                    В научной фантастике встречал мнение, что в космос отправится не человек-тело, а человек-разум. И что в космос человечество можно выманить только бессмертием. А уж на чем такое бессмертие будет, на углероде или на кремнии… доживем(?) — увидим.
                  0
                  Сначала я думал, что это Сергей Крикалёв, но был неправ. Это Валерий Поляков на «Мире».
                    0
                    Если организм в шоке от невесомости, то что будет на марсе.
                    И интересно насколько портится здоровье у полярников, или сталеваров, (в попугаях).
                    Возможно полеты в космос всё же не вреднее «кока-колы» (других вредностей, и экстремальных условий)…
                      +1
                      Если организм в шоке от невесомости, то что будет на марсе.
                      как и в случае невесомости организм первое время должен будет как-то адаптироваться к новым условиям. Но на Марсе гравитация есть хоть и в несколько раз меньше земной, а значит адаптироваться к этим условиям будет несколько проще чем к условиям космического полёта.
                      +3
                      Изучали то российских космонавтов, а вот на фото американский космонавт…
                        +1
                        Причем даже не американский космонавт, а американский астронавт)

                      Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                      Самое читаемое