В ходе исследования было установлено, что генетический возраст четырех участников миссии Inspiration4, первой в истории космического полета с полностью гражданской командой, снизился во время их пребывания в космосе. Однако этот эффект оказался временным. В настоящее время специалисты изучают воздействие космической среды на ДНК человека.
Во время трехдневной миссии Inspiration4 в сентябре 2021 года члены экипажа работали по насыщенному графику. Вместо того чтобы просто испытывать невесомость и любоваться потрясающими видами из измененной космической капсулы Crew Dragon Resilience, они предоставили ученым возможность изучать свои физиологические показатели.
Во время полета на орбите Хейли Арсено, главный врач миссии и опытный ассистент врача, брала образцы крови из пальцев и мазки кожи у себя и у других членов экипажа. После возвращения на Землю и в последующие месяцы была проведена серия исследований.
В научных журналах Nature и Nature Communications во вторник, 11 июня, были представлены результаты экспериментов, опубликованные в трех статьях. Проведенные тесты продемонстрировали, что космическая среда оказывает ощутимое и значительное влияние на организм человека, которое проявляется в изменениях показателей крови уже через несколько часов пребывания на орбите.
Ранее NASA, JAXA и Европейское космическое агентство уже исследовали подобные эффекты, наблюдая за астронавтами во время длительных космических полетов на Международной космической станции. Однако миссия Inspiration4 дала ученым возможность изучить начальные этапы изменений в организме человека, вызванных воздействием космической среды.
Хромосомные колпачки становятся длиннее
«Вскоре мы получим возможность точно определять воздействие космического излучения на человеческий организм «, — пояснил Крис Мейсон, профессор геномики, физиологии и биофизики из Медицинского института Вейля Корнелла, являющийся ведущим автором двух научных публикаций. » Несмотря на короткий период пребывания в космосе, всего несколько дней, нам уже удалось зафиксировать первые проявления влияния космической среды на организм, такие как изменения в белках и экспрессии генов «.
Исследования показали, что в условиях космоса наблюдалось снижение показателей, связанных со старением ДНК, что приводило к улучшению состояния ДНК членов экипажа и делало ее более молодой и здоровой. Эти показатели, известные как теломеры, выполняют функцию защиты хромосом, которые, как установлено, со временем укорачиваются под воздействием факторов внешней среды и стрессовых ситуаций.
Во время космической миссии у участников Inspiration4 наблюдалось увеличение длины теломер. Ранее ученые уже фиксировали удлинение теломер у астронавта НАСА Скотта Келли в ходе исследования воздействия года пребывания на орбите на его организм в 2015 году. Эти результаты вызвали удивление и ранее, поскольку исследователи предполагали, что из-за высокого уровня стресса, испытываемого организмом в космосе, произойдет сокращение теломер.
Ученые отмечают, что наблюдение данных эффектов у участников миссии Inspiration4 всего через несколько дней после выхода в космос оказалось весьма неожиданным.
«У всех четырех членов экипажа зафиксировано увеличение длины теломер «, — это важный шаг вперед, — заявила Сьюзан Бейли, профессор радиационной биологии и онкологии из Университета штата Колорадо, которая возглавляла исследование. Она выступила с этим заявлением на пресс-конференции, где были представлены результаты исследования в понедельник, 10 июня. » Это открытие действительно ценно и позволяет нам более уверенно подтвердить сделанные выводы «.
Ученые считают, что увеличение длины теломер является защитной реакцией организма на повышенное воздействие радиации в космической среде. Аналогичные изменения наблюдались у альпинистов после восхождения на вершины.
«Мы считаем, что это эквивалент гормезиса в ДНК«, — говорит Мейсон. «При воздействии на организм стрессовых факторов, таких как физические нагрузки, возникают болезненные ощущения в мышцах, однако тело реагирует этим увеличением силы «.
По словам Бейли, существует определенная сложность: после возвращения астронавтов на Землю теломеры практически немедленно сокращаются, становясь короче, чем до космического полета. Бейли отмечает, что исследователи пока не знают, что вызывает это укорачивание, но выражают надежду на возможность управления этим процессом в будущем.
«Несколько месяцев необходимо для восстановления теломер «, — сказал Бейли. «Некоторые события необратимо меняют человека, не позволяя вернуться к прежнему состоянию. Мы полагаем, что существует возможность оценить потенциальные долгосрочные последствия для здоровья астронавтов после возвращения на Землю и разработать более эффективные методы мониторинга и повышения качества этих результатов «.
Сокращение защитных теломер вызывает повреждение ДНК и повышает риск развития различных заболеваний, в том числе онкологических, сердечно-сосудистых и связанных с ослаблением иммунитета. Тем не менее, научные данные свидетельствуют о том, что сбалансированное питание и практики восстановления, например, физическая активность, способны способствовать их регенерации.
У членов экипажа Inspiration4, подобно астронавтам, совершающим продолжительные космические миссии, во время полета также были отмечены признаки ускоренного старения, включая повышение показателей, свидетельствующих об утрате костной и мышечной ткани, а также повышенного стресса для мозга. К счастью, в течение последующих шести месяцев эти параметры восстановились до значений, характерных для состояния до полета. Хейли Арсено и Крис Семброски, участники брифинга, не выразили сожаления о сокращении длины теломеров, произошедшем во время космического путешествия.
«Я чувствовала огромную радость от возможности поучаствовать в научных исследованиях и уверена, что это имело большое значение для каждого члена нашей команды «, — сказала Аркено.
Анализ показал, что женщины, входившие в состав экипажа – Арсено и геолог Сиан Проктор – демонстрировали более быстрое восстановление после космического полета, и большинство показателей их здоровья возвращались к исходным значениям оперативнее, чем у их коллег, Семброски и командира и спонсора миссии Джареда Айзекмана. Полученные данные согласуются с ранее сделанными наблюдениями за женщинами-астронавтами НАСА и указывают на то, что женский организм может быть более устойчив к воздействию стрессовых факторов, связанных с космическими перелетами.
Эти данные будут включены в репозиторий биологических данных астронавтов с открытым доступом Space Omics and Medical Atlas (SOMA), который также был опубликован в составе пакета Nature. Атлас содержит информацию, собранную в процессе длительных космических миссий, осуществляемых NASA, JAXA и ESA, и представляет собой уникальный ресурс, позволяющий ученым сравнивать и подробно анализировать различные биологические, физиологические и генетические изменения, которые могут затрагивать организм человека во время космических полетов.
Ученые рассчитывают, что эта база данных позволит им в дальнейшем не только выбирать людей с наиболее подходящим генетическим профилем для космических перелетов, но и разрабатывать методы повышения эффективности для менее пригодных кандидатов.